Správne prispôsobenie: Tipy na toleranciu ohrievačov kaziet vo formách

Zamyslite sa nad tým, aké ťažké by bolo zatlačiť štvorcový kolík do okrúhleho otvoru. Odpor, väzba a poškodenie, ktoré by sa stalo. Keď je ohrievač kazety vložený do formy s nesprávnymi toleranciami obrábania, tá istá nespokojnosť sa vyskytuje až príliš často. Pracovníci údržby hovoria, že vidia obvyklé znaky: pomalé zahrievanie-zahrievania, studené miesta, ktoré nezmiznú na doske alebo potrubí, diely, ktoré nie sú dobrej kvality, alebo ohrievače, ktoré sa pokazia príliš skoro, aj keď je napätie a príkon správne. Vo väčšine situácií problém pochádza z jednej veci, ktorá sa vynechala: lícovanie medzi ohrievačom a prijímacím otvorom. Je to po kontrole elektrických problémov, nesúladu napätia alebo nesprávnej hustoty wattov.

Vzťah medzi vykurovacím telesom a jeho vŕtaním je v podstate vzťahom tepelnej rozťažnosti. Ohrievač sa musí zasunúť do otvoru malým, rovnomerným tlakom-prstom alebo jemným poklepaním mäkkou paličkou pri izbovej teplote (okolo 20–25 °C). Pri napájaní sa plášť z nehrdzavejúcej ocele alebo Incoloy a materiál formy (zvyčajne nástrojová oceľ P20, H13 alebo hliník) rozťahujú na základe ich koeficientov tepelnej rozťažnosti (CTE). Nerezová oceľ 304/316 expanduje pri približne 17 × 10⁻⁶/°C, Incoloy 800 pri približne 14 × 10⁻⁻⁶ /°C, nástrojová oceľ pri približne 11–13 × 10⁻⁶/°C a hliník podstatne väčšou rýchlosťou 23/⁻°C.1 Aby sa predišlo zadretiu alebo príliš veľkému množstvu vzduchových priestorov, musí sa brať do úvahy táto rozdielna expanzia.


Ak je otvor príliš voľný, vzniká okolo ohrievača prstencová vzduchová medzera, a to aj o 0,15–0,2 mm. Vzduch má veľmi nízku tepelnú vodivosť (okolo 0,026 W/m·K), čo z neho robí veľmi silnú tepelnú bariéru. Teplo, ktoré sa hromadí vo vnútri kazety-zvyčajne 5–7 W/cm2 pri bežnom používaní-nedostane veľmi dobre do formy. Teplota plášťa rýchlo stúpa, často o 150 až 300 °C nad teplotu povrchu formy. Toto posúva vnútorný odporový drôt za bezpečné limity (800 až 900 °C), urýchľuje oxidáciu, narúša izoláciu oxidu horečnatého (MgO) a spôsobuje vyhorenie v priebehu týždňov alebo mesiacov namiesto rokov. Infračervené skenovanie týchto druhov inštalácií ukazuje jasné horúce pásy tesne nad každým ohrievačom, zatiaľ čo ostatné oblasti zostávajú podstatne chladnejšie. Toto je klasický príklad studeného bodu.

Na druhej strane, ak je uloženie pri teplote inštalácie príliš tesné, ako napríklad presah alebo žiadna vôľa, ohrievač sa môže pri zahriatí zostavy zaseknúť alebo zaviazať. V hliníkových formách môže zvýšený CTE formy skutočne stlačiť plášť ohrievača, rozbiť stenu rúrky a presunúť husto naplnený prášok MgO. Tým sa mení tvar vnútra a vytvárajú sa lokalizované oblasti s vysokým-odporom alebo horúce miesta, ktoré spôsobujú zrútenie cievky. Dokonca aj v oceľových formách môže zatlačenie ohrievača do príliš malého otvoru spôsobiť mikro-trhliny v plášti alebo deformáciu, ktorá poruší hermetické tesnenie na olovenom konci a časom prepustí vlhkosť.

Väčšina ohrievačov kaziet používaných v aplikáciách foriem by mala mať vôľu ISO H7/h6 alebo niečo podobné, podľa priemyselných noriem a popredných výrobcov, ako sú Watlow, Tempco, Chromalox, Hotset a ďalší. V reálnom živote to znamená:
- Menovitý priemer ohrievača je 12,7 mm (½ palca). - Otvor by mal mať priemer 12,75 – 12,80 mm (tolerancia H7) - Vzdialenosť medzi nimi pri teplote okolia je 0,05 – 0,10 mm (0,002 – 0,004 palca).

Rovnaká vôľa priemeru 0,05 – 0,10 mm funguje pre metrické veľkosti, ktoré sú rozšírené v Európe a Ázii (10 mm, 12 mm, 16 mm a 20 mm). Tento malý priestor uľahčuje inštaláciu a takmer úplne sa zatvára pri prevádzkovej teplote kvôli rozdielnej expanzii, čo umožňuje prenos tepla prakticky priamo z jedného kovu na druhý. Mnoho-výkonných závodov teraz vyžaduje vystružované alebo naostrené otvory namiesto typických vŕtaných otvorov, aby mali správnu povrchovú úpravu (Ra 0,8 μm alebo viac) a aby bolo možné presne kontrolovať priemer.

Hĺbka je rovnako dôležitá. Ohrievač kazety by sa mal dotýkať konca slepého otvoru s 0,5–1,0 mm axiálneho priestoru, aby sa mohol roztiahnuť po svojej dĺžke (zvyčajne 0,1–0,3 mm na 100 mm dĺžky pri 400 °C). Ak je otvor príliš plytký, hrot vyčnieva do vzduchu a vytvára horúce miesto, ktoré roztaví puzdro alebo zlomí hrot. Ak je ohrievač príliš hlboký, vyčnieva, čo spôsobí, že olovené vodiče sa na výstupe prudko ohýbajú. To spôsobuje, že sa opotrebúvajú a lámu, keď vibrujú, zahrievajú sa a ochladzujú.

Studená časť na olovenom konci vyžaduje zvýšenú pozornosť. Táto oblasť, ktorá sa nezohrieva a ktorá je zvyčajne dlhá 25 až 50 mm, zabraňuje prílišnému zahrievaniu niklových olovených kolíkov a koncových zvarov od formy. Výberom 440V ohrievača kazety so správnou nevyhrievanou dĺžkou udržíte ohybné vodiče pod 200–250 °C, čím sa zachová izolácia (sklolaminátová, PTFE alebo minerálna-izolácia) neporušená a zastaví sa skraty alebo otvorené obvody na pripojení.

Tips for installing things in a practical way make them even more reliable: - Use a thin layer of high-temperature thermal compound, like boron nitride or silver-based paste, to fill in tiny surface flaws and get rid of air pockets. - To make sure the bottom is fully inserted, use a depth stop or gauge. - Don't hammer or use too much force; if you feel resistance, take it out and check the tolerances. - After installation, do a low-voltage bake-out (50–100 V) and a megger test (>20 MΩ pri 500 V DC), aby ste sa uistili, že sa počas manipulácie so zariadením nedostane dovnútra žiadna vlhkosť.

Presné opracovanie dutín ohrievača je to, čo robí každý vysokokvalitný{0}}kazetový ohrievač. Najpokročilejšia 440V jednotka s vysokou-hustotou a s plášťom Incoloy a vstavaným termočlánkom nebude dobre fungovať alebo sa rýchlo zlomí v diere, ktorá nie je dobre-tolerovaná. Na druhej strane, štandardný-ohrievač, ktorý dobre sedí, môže vydržať roky bez toho, aby sa pokazil. Vo vysoko-výrobných nastaveniach sa míňanie peňazí na CNC vystružovanie/honovanie, kontrola tolerancií pomocou kalibrovaných meradiel zástrčiek a vedenie záznamov o kontrolách montáže oplatí znížiť prestoje, udržať vysokú kvalitu dielov a výrazne znížiť náklady na výmenu ohrievača. Fit nie je niečo, na čo budete myslieť neskôr; je kľúčom k dobrému prenosu tepla a ohrievaču, ktorý dlho vydrží.