El factor d'ajust del forat-Per què 0,1 mm pot augmentar o trencar el rendiment
Un nou escalfador de cartutx llisca al forat amb massa facilitat. El tècnic aplica pasta tèrmica, l'encén i marxa. En poques hores, l'escalfador falla-inflat, esquerdat o cremat. Es culpa de l'escalfador, però el veritable culpable va ser un ajust fluix.
A 800 graus, fins i tot un petit espai d'aire pot convertir una eina de calefacció de precisió en un dispositiu auto-destructiu.
Un tub d'escalfament elèctric d'un sol capçal transfereix calor principalment per conducció directa. A diferència d'un escalfador d'espai que es basa en la convecció i la radiació, aquests components requereixen un contacte íntim amb el motlle o la placa. Per tant, la relació entre el diàmetre del forat i el diàmetre de l'escalfador és crítica.
Els fabricants d'escalfadors de cartutxos més reputats produeixen diàmetres de funda que són molt propers a la mida nominal, normalment entre –0,05 mm i –0,01 mm. Aquesta tolerància negativa garanteix que l'escalfador mai sigui massa gran i sempre s'ajusti correctament quan el forat es mecanitza a la mida adequada. Una tolerància H7 (ISO 286) és l'estàndard de la indústria per al forat receptor, que proporciona un ajust de lliscament precís.
Per a un tub d'escalfament elèctric de capçal únic de 800 graus, l'espai lliure entre la funda i la paret del forat hauria de ser el més petit possible-normalment de 0,03 a 0,05 mm al radi (de 0,06 a 0,10 mm de distància diametral total).Aquest petit buit permet una expansió tèrmica diferencial alhora que proporciona un contacte superficial del 80-90%.
Què passa quan aquest espai lliure és massa gran?
L'aire és un excel·lent aïllant tèrmic. A 800 graus, la seva conductivitat tèrmica és d'aproximadament 0,05 W/m·K-aproximadament 1/300 de la de l'acer. Si un escalfador de cartutx s'ajusta sense problemes, la calor del cable de resistència no pot escapar de manera eficient. En canvi, s'acumula dins de la funda, augmentant la temperatura interna del cable entre 150 i 300 graus per sobre de la temperatura de l'eina. Els resultats són ràpids i destructius:
Oxidació accelerada del cable de resistència FeCrAl o NiCr
Avaria i esquerdament de l'aïllament ultra-de MgO a causa de la calor excessiva
Inflor de la funda o trencament al llarg de la seva longitud a causa de la pressió de vapor interna i la fluència
Punts calents que fonen el cable o trenquen el circuit
Les dades de camp de milers d'instal·lacions demostren que un espai diametral de només 0,1 mm pot reduir l'eficiència de transferència de calor en més d'un 25%.A 800 graus, aquesta pèrdua d'eficiència significa que les temperatures internes dels cables poden superar els 1.050 graus -ben dins del rang de fallada ràpida- fins i tot per als millors aliatges. L'escalfador del cartutx pot funcionar bé quan es prova a temperatures més baixes, però un cop el motlle arriba a la seva temperatura de funcionament normal, el dany és permanent en hores.
La pasta tèrmica no és una solució.Molts operadors utilitzen pastes tèrmiques o compostos de transferència de calor-per compensar els ajustaments fluixos. Tot i que poden omplir petits defectes superficials i millorar el contacte entre un 5 i un 10%, no poden compensar un forat de gran mida. La majoria dels compostos es descomponen, carbonitzen o desgasifican a temperatures superiors als 500 graus, deixant enrere un residu que impedeix encara més la transferència de calor.
El problema contrari-un ajustament massa ajustat-és igualment problemàtic.Forçar un escalfador de cartutx de gran mida a un forat de mida inferior pot danyar la funda, trencar l'aïllament intern de MgO o fer que l'escalfador s'enganxi permanentment. L'escalfador ha de lliscar cap a dins amb una resistència lleugera-no requerir martell.
La recomanació pràctica: perforar i escamar el forat per a un ajustament perfecte, normalment un espai lliure màxim de 0,02 a 0,1 mm. Massa fluix provoca una mala transferència de calor i un sobreescalfament intern. Massa ajustat provoca danys i grips a la instal·lació. Per a un tub d'escalfament elèctric d'un sol cap de 800 graus, l'interval d'espai lliure diametral total de 0,06 a 0,10 mm representa el punt dolç- prou ajustat per a una transferència de calor eficient, prou fluix com per adaptar-se a l'expansió tèrmica.
