Che cosa sono le termocoppie?

Sono ormai 22 anni che costruisco stampi a iniezione, principalmente sistemi di canali e attrezzature-critiche per la temperatura. Le termocoppie vengono menzionate in quasi tutte le discussioni sui progetti, ma vedo ancora ingegneri che specificano il tipo sbagliato o le collocano in posizioni sbagliate. Ho pensato di scrivere ciò che conta davvero quando hai a che fare con i TC in lavori di stampo.

Le basi che nessuno spiega bene

Una termocoppia è costituita da due diversi fili metallici saldati insieme sulla punta. Quella giunzione produce una piccola tensione quando si riscalda. Il controller legge quella tensione e la converte in temperatura. Abbastanza semplice.

Tipo J vs Tipo K - La differenza effettiva

In Nord America, la maggior parte dei negozi di stampi utilizzano per impostazione predefinita il tipo J. È filo di ferro e costantana, funziona bene fino a circa 400 gradi prima che il ferro inizi a ossidarsi gravemente. Costa meno del Tipo K. Se utilizzi PP, PE, ABS, PS - Il Tipo J lo gestisce.

Il tipo K utilizza chromel-alumel. Diventa più alto, più stabile a lungo-termine, ma ecco una cosa che nessuno menziona: il tipo K va alla deriva in modo diverso rispetto al tipo J quando invecchia. Il tipo K tende a leggere in basso man mano che si consuma. Il tipo J può andare in entrambe le direzioni. Se la finestra del processo è ristretta per una parte medica o un componente ottico, lo schema di deriva è importante quando si imposta il programma di manutenzione preventiva.

I sistemi Mold-Masters e Synventive vengono forniti con lo standard Type J per il mercato statunitense. Husky diventa di tipo K sulle loro cose Ultra Helix. Scopri cosa stai ricevendo prima che lo strumento colpisca il tuo pavimento.

Dove metterli effettivamente

I libri di testo dicono 3-5 mm dalla superficie della cavità. Il mondo reale è più disordinato di così.

Su un ugello a canale caldo, il TC solitamente si trova in un foro praticato nel corpo dell'ugello, forse 10-15 mm indietro dal punto di iniezione. Si tratta della misurazione della temperatura dell'acciaio dell'ugello, non della temperatura di fusione. La massa fusa nel canale di flusso diventa più calda - a volte 20-30 gradi più calda a seconda del riscaldamento di taglio. Il tuo setpoint di 220 gradi sul controller potrebbe significare 245 gradi al gate. È molto importante per i materiali sensibili al taglio come il POM.

Il rilevamento della superficie della cavità è più complicato. Pratica un piccolo foro sul retro del nucleo o del blocco con cavità e fermati a 2-3 mm dalla superficie dello stampo. Troppo vicino e crei un aumento di stress: ho visto i nuclei rompersi proprio nel foro TC dopo alcune centinaia di migliaia di colpi. Troppo indietro e stai misurando la temperatura dell'acciaio, non quella che effettivamente vede la plastica.

Per lavori con tolleranze strette-, alcuni dei migliori fornitori di attrezzature per lo stampaggio a iniezione inseriranno più TC in una cavità - una vicino al punto di iniezione, una all'estremità del riempimento, forse una in una sezione spessa. Diventa costoso ma in realtà sai cosa sta succedendo durante il ciclo.

Giunzione con messa a terra e senza messa a terra

Giunzione a terra significa che i fili TC sono saldati direttamente all'interno della guaina metallica. Risposta rapida, forse 50-100 millisecondi. Senza messa a terra ha la giunzione isolata dalla guaina. Risposta più lenta, più simile a 200-500 millisecondi.

Sembra che essere radicati sia sempre meglio, giusto? Non proprio.

I TC messi a terra captano il rumore elettrico attraverso la guaina. Se utilizzi un canale caldo con riscaldatori SCR-e un TC con messa a terra, vedrai la lettura della temperatura rimbalzare. Alcuni controller lo filtrano bene. I controller più economici o le unità PID più vecchie hanno problemi con questo.

Senza messa a terra costa un po' di più, risponde più lentamente, ma fornisce un segnale più pulito. Nelle zone molteplici in cui la massa termica è grande e il tempo di risposta non è critico, ha senso l'installazione senza messa a terra. Sulle punte degli ugelli in cui è necessaria una risposta rapida per la fasatura degli otturatori, la messa a terra funziona meglio nonostante i problemi di rumore.

Il problema della deriva

Ogni TC va alla deriva nel tempo. I fili si ossidano, la giunzione si degrada, la calibrazione si sposta. La velocità dipende dalla temperatura e da quanti cicli di riscaldamento gli vengono applicati.

Eseguendo il PEEK a 380 gradi, un Tipo K potrebbe spostarsi di 3-5 gradi in sei mesi di utilizzo in produzione. Facendo funzionare il polipropilene a 210 gradi, lo stesso TC potrebbe mantenere la calibrazione per due anni.

Ecco cosa cattura la gente: la deriva è graduale. Il tuo processo non fallisce improvvisamente. Invece, le tue parti peggiorano lentamente - iniziano a comparire bave, i segni di avvallamento diventano più profondi, il tempo di ciclo aumenta perché il raffreddamento richiede più tempo. Quando qualcuno pensa di controllare la calibrazione TC, il problema si è sviluppato già da mesi.

Qualsiasi operazione decente di servizi di produzione di stampi personalizzati controlla la calibrazione TC durante la manutenzione preventiva programmata. Dovrebbe essere almeno annuale, più spesso su strumenti ad alta-temperatura. Un calibratore portatile di base di Fluke o Omega costa poche centinaia di dollari. Nessuna scusa per non averne uno.

Dettagli di installazione che contano

Lo stile a baionetta caricata a molla- è ora standard. La sonda scorre in un foro praticato, la molla la mantiene premuta contro il fondo. Il connettore sulla parte anteriore dello stampo consente di scambiare i sensori senza smontare lo strumento.

Guarda la profondità del tuo buco. Troppo superficiale e la sonda tocca il fondo prima che la molla si comprima - nessuna pressione di contatto, letture irregolari. Troppo profondo e non c'è abbastanza compressione della molla per mantenere il contatto quando lo stampo si riscalda e l'acciaio si espande. Generalmente sono necessari 1-2 mm di corsa della molla dopo che la sonda si è posizionata.

Il diametro del foro deve corrispondere al diametro della guaina della sonda con uno spazio minimo. Un adattamento sciatto significa che la sonda può spostarsi e la pressione di contatto varia. La maggior parte dei negozi adotta come standard sonde da 3 mm o 1/8".

I cavi devono rimanere lontani dal cablaggio di alimentazione del riscaldatore. Utilizzare un cavo di prolunga TC schermato, mettere a terra la schermatura solo all'estremità del controller. So che è forte la tentazione di raggruppare tutto insieme in un unico portacavi. Non.

Quando le cose vanno male

I fallimenti subdoli sono il contatto parziale e la deriva lenta. Il contatto parziale si verifica quando la sonda non è posizionata correttamente o la molla perde tensione. La lettura della temperatura è in ritardo rispetto alla realtà, potrebbe essere inferiore di 10-20 gradi. Il controller ritiene che sia al valore impostato, la temperatura effettiva dell'acciaio è diversa. Le parti risultano errate ma le temperature visualizzate sembrano corrette.

Collegamenti errati alla spina sono più comuni dei guasti effettivi del sensore. I perni si corrodono, soprattutto sugli strumenti che utilizzano il raffreddamento ad acqua e presentano condensa. I contatti si piegano quando qualcuno forza il connettore. Stimerei che il 60% delle chiamate "cattive TC" che ho visto nel corso degli anni fossero in realtà problemi di connettore.

Acquisto di sensori sostitutivi

Le sostituzioni OEM dal tuo fornitore di canali caldi costano 3-4 volte il costo degli equivalenti generici. Il TC con marchio Mold-Masters o Husky è solitamente lo stesso sensore Watlow o Omega su cui è stampato il numero di parte.

Non c'è niente di sbagliato nel rivolgersi all'aftermarket purché si rispettino le specifiche: diametro della sonda, lunghezza della guaina, tipo di giunzione (con messa a terra/senza messa a terra), tipo TC (J/K), stile del connettore. Un fornitore di componenti per stampi di precisione o un distributore di sensori industriali come Grainger o MSC offre configurazioni standard.

Dove conta l'OEM: la calibrazione effettiva del controller. I controller dei canali caldi a volte hanno curve di compensazione programmate per la loro specifica TC. Il sensore generico potrebbe leggere alcuni gradi in modo diverso. Di solito non importa. Sui processi critici potrebbe.

Hai domande sui problemi della termocoppia nei tuoi strumenti? Lascia un commento o contattaci. Mi occupo di queste cose da abbastanza tempo che probabilmente ho notato qualunque problema tu abbia.