Quel est l'impact de la conductivité thermique du thermocouple sur la cohérence de la fonte des canaux chauds ?

La conductivité thermique est un paramètre physique intrinsèque de la gaine du thermocouple, du matériau d'apport et du fil d'alliage, qui définit la vitesse et l'homogénéité du transfert de chaleur entre l'acier du canal chaud et le noyau de détection thermique intérieur. La plupart des techniciens ne prêtent attention qu'au type de thermocouple et au niveau de précision, mais ignorent l'adaptation de la conductivité thermique, ce qui entraîne une efficacité variable de collecte de chaleur des sondes multi-cavités, une viscosité de fusion déséquilibrée entre les canaux d'écoulement et un poids de produit variable. La chaîne de conductivité thermique des thermocouples à isolation minérale MI-contient trois couches, à savoir la gaine métallique, la charge d'oxyde de magnésium et le fil en alliage thermoélectrique, qui peuvent exercer une influence différente sur la stabilité de la température de fusion.

Le premier obstacle au transfert thermique est la conductivité thermique de la gaine en acier inoxydable. La gaine en alliage 316L a une meilleure conductivité thermique que l'acier 304 commun, qui transfère plus rapidement la chaleur de surface du collecteur et de la buse vers le remplissage intérieur en oxyde de magnésium. Les gaines à faible conductivité thermique fonctionnent comme des couches tampons thermiques et la pointe du capteur indique une température inférieure de 3 à 6 degrés à la température réelle de l'acier du moule. Le contrôleur continue d'augmenter la puissance de chauffage, provoquant une surchauffe locale de la matière fondue. Conductivité thermique élevée pour les moules en plastique renforcé de fibre de verre et en plastique technique à haute température. Des gaines en alliage Hastelloy sont recommandées pour éliminer l'hystérésis du transfert de chaleur, qui reflétera les variations de température du canal d'écoulement en temps réel. Les sondes avec des parois de gaine épaissies échangent une partie de la conductivité thermique contre une résistance à l'usure et adoptent une structure de compression à ressort pour contrecarrer la perte de chaleur due à l'épaisseur de paroi plus épaisse.

Le moyen de transfert de chaleur entre la gaine et les fils thermoélectriques est la charge minérale d'oxyde de magnésium. La poudre d'oxyde de magnésium compactée à haute densité-a une bonne conductivité thermique et une répartition uniforme de la chaleur, de sorte que les fils en alliage positif et négatif ont une conduction thermique constante sans différence de température dans la sonde. Un emballage lâche avec des entrefers internes importants réduit considérablement la conductivité thermique car l'air est un moyen d'isolation thermique et retarde ainsi la transmission de chaleur et provoque des erreurs de mesure. Des procédures de remplissage en vrac sont utilisées dans des thermocouples bon marché de mauvaise qualité pour réduire le temps de production, ce qui est la principale raison de la mauvaise conductivité thermique et de la dérive rapide après un fonctionnement à court terme. Les thermocouples dédiés aux canaux chauds sont qualifiés pour utiliser un compactage secondaire à haute pression, pour augmenter la densité de remplissage et pour maintenir la conductivité thermique constante pendant les cycles thermiques à long terme.

Le taux de réponse du signal est directement proportionnel à la conductivité thermique du fil en alliage thermoélectrique. Les fils chromel-alumel de type K-sont bien équilibrés en termes de conductivité thermique et de performances thermoélectriques, ce qui en fait la norme universelle pour les canaux chauds. Les fils constantan en fer de type J- ont une conductivité thermique supérieure à basse température, mais les composants en fer rouillent rapidement à des températures supérieures à 750 degrés, générant des couches d'oxyde à la surface du fil qui ont une faible conductivité thermique, empêchant le transfert de chaleur et provoquant une dérive importante. Les thermocouples de type E pour les plastiques sensibles à la chaleur à basse température, avec une meilleure conductivité thermique et une meilleure sensibilité du signal, peuvent détecter rapidement des variations mineures de température des matières fondues d'élastomères à faible viscosité.

Conductivité thermique inégalée sur de nombreuses sondes dans un collecteur multi-cavités conduisant à un déséquilibre de fusion mortel. Si les sondes partielles sont constituées de gaines 304 non polies à faible-conductivité thermique-et que d'autres sont constituées de sondes polies 316L à haute-conductivité avec la même puissance de chauffage, le contrôleur reçoit un retour de température incohérent et produit une puissance de chauffage inégale pour chaque zone. Certains canaux d'écoulement surchauffent et se dégradent en fusion, tandis que d'autres ont une température insuffisante, ce qui provoque des pousses et des lignes de soudure courtes. Dans le cas de moules multi-cavités, les thermocouples doivent avoir le même matériau de gaine, la même densité de remplissage et le même type de fil pour fournir la même conductivité thermique à chaque site de détection.

Méthodes pour optimiser la conductivité thermique du thermocouple : Utiliser des gaines en alliage à haute conductivité thermique avec finition polie miroir. Utilisez des sondes à isolation minérale MI entièrement compactées, sans remplissage lâche. Utilisez des structures à baïonnette à ressort pour éliminer la résistance thermique de l'entrefer entre la pointe de la sonde et l'acier du moule. Nettoyez régulièrement les dépôts de carbone sur les pointes de détection. Les couches de carbone ont une conductivité thermique extrêmement faible et forment des barrières d'isolation thermique permanentes. La conductivité thermique à tous les emplacements de détection des thermocouples est identique, stabilisant la viscosité de fusion de tous les canaux d'écoulement et garantissant que le poids, l'apparence et la tolérance dimensionnelle de chaque cavité sont identiques.