Як розробити вимірювальні отвори для гарячого каналу для оптимізації точності вимірювання термопари

Розмір, глибина, поверхнева обробка та положення вимірювального отвору, обробленого на соплах і колекторах, безпосередньо впливають на опір термічного контакту між головками детектування термопари та сталевою формою, що є ключовим фактором, що викликає природну температурну затримку та фіксоване зміщення. Багато розробників прес-форм резервують лише прості наскрізні отвори без визначених розмірних критеріїв, що призводить до безперервної дисперсії вимірювань, якої не можна уникнути калібруванням або теплопровідною пастою. У цій статті сформульовано уніфіковані вказівки щодо проектування вимірювальних отворів термопар з плоскою-головкою, прямого зонда та-кутової стрічкової термопари.

1. Правила проектування вимірювального отвору термопари прямого зонда

Часто доступні розміри оболонок: 0,8 мм, 1,0 мм, 1,5 мм
• Допуск внутрішнього діаметра отвору: +0.03~+0.06 мм більше зовнішнього діаметра оболонки, занадто великий зазор створює термічний опір повітря, занадто малий діаметр спричиняє заклинювання зонда під час розбирання.
• Ефективна глибина: відстань від зовнішнього отвору отвору до нижньої сліпої поверхні має бути такою, щоб наконечник зонда залишався на відстані 1–2 мм від стінки каналу потоку, щоб запобігти прямій ерозії розплаву та накопиченню вуглецю, що блокує наконечник; глибина повинна бути не менше ніж у 5 разів більше діаметра оболонки, щоб забезпечити достатню площу теплопровідності.
• Оздоблення поверхні: Ra Менше або дорівнює 0,8 мкм полірування. Груба шорсткість механічної обробки легко захоплює вуглецевий пил і створює теплоізоляційні шари.
• Розташування отворів: не розміщуйте вимірювальні отвори в зонах напруги тонких стінок колектора та в тонких частинах наконечника сопла, щоб уникнути погіршення міцності конструкції та ризику витоку розплаву.

2. Правила проектування плоскої вимірювальної поверхні термопари з плоскою-головкою
• Товщина площини: мінімум 1,2 мм суцільної сталевої підкладки нижче контактної поверхні, тонкі сталеві пластини мають швидку втрату тепла та значні коливання температури.
• Розмір площини: на 0,5 мм більше за контур плоскої голови з усіх боків, без гострих правих{1}}кутних країв сходів, щоб у кутах не накопичувалися вуглецеві відкладення.
• Вимоги до площинності: допуск до площинності менше або дорівнює 0,02 мм. Деформована площина спричиняє частковий контактний зазор після стиснення пружини, що призводить до нерівномірної передачі тепла.
• Уникайте наскрізних отворів: використовуйте плоску вимірювальну платформу з глухими отворами, наскрізні-отвори призведуть до втрати тепла та низької температури.

3. Правила проектування кутової-стрічки вузька термопара неглибока канавка
• Глибина канавки: 0,3~0,4 мм (така ж, як товщина стрічки), надмірна глибина спричиняє повітряний зазор під стрічкою.
• Ширина канавки: на 0,2 мм більше ширини стрічки для незначного зазору під час встановлення, без деформації екструзії плоскої фольги.
• Полірування нижньої канавки: електрополірована до дзеркального покриття, щоб видалити мікро-ямки, які затримують вуглецевий пил.

Типові помилки проектування та супутні ефекти відхилень

1. Надмірний зазор вимірювального отвору (>0,1 мм зазор): фіксований негативний температурний дрейф на 1~2,5 градуса, затримка реакції понад 3 секунди.

2. Недостатня глибина отвору, наконечник датчика надто близько до каналу охолоджувальної води: втрата тепла призводить до того, що виміряна температура завжди нижча за реальну температуру розплаву.

3. Шорстка неполірована внутрішня стінка отвору: вуглецеві відкладення накопичуються швидко, цикл очищення стає половинним, змінюється тиждень за тижнем.

4. Отвір для розплаву, прокопаний до каналу потоку: розплав потрапляє в отвір, застигає та покриває наконечник зонда, повністю блокуючи передачу тепла

5. Якщо відстань між кількома вимірювальними отворами буде меншою за 20 мм, виникнуть взаємні перешкоди теплопровідності, що вплине на показання температури суміжних зон.

Підбір заходів оптимізації для готових форм із нестандартними вимірювальними отворами

Якщо форма була оброблена з великими грубими вимірювальними отворами, щілину слід заповнити металевою втулкою з високою теплопровідністю (тонкою втулкою з мідного сплаву), щоб видалити повітряну ізоляцію, і загущену теплопровідну пасту слід нанести під час встановлення термопари, щоб компенсувати термічний опір шорсткої поверхні. Замініть термопари з кульками з низькою термічною масою на над-неглибокі отвори, щоб усунути затримку через відсутність площі теплового контакту.

Інтеграція стандарту дизайну в контрольний список креслень форми

Під час перевірки тривимірного креслення гарячого каналу розробник має заповнити характеристики вимірювального отвору: тип термопари, діаметр оболонки, діаметр отвору всередині, ефективну глибину, шорсткість поверхні та відстань між точками вимірювання одна від одної. Координати всіх точок вимірювання багато-порожнистих збалансованих колекторів повинні бути симетричними, щоб умови теплопередачі для кожної термопари були однаковими. Стандартизована обробка вимірювальних отворів може зменшити властиве зміщення вимірювання термопари приблизно на 70% на етапі проектування форми.333