Miten homepinnoituskäsittelyt vaikuttavat lämpöparin pinnan lämmönsiirtotehokkuuteen

Monet kuumakanavavalmistajat käyttävät pintakäsittelyjä, kuten nitridointia, DLC-timanttipinnoitetta, PTFE-tarttumatonta pinnoitetta jakoputkissa ja suuttimissa estääkseen muottiteräksen korroosiota, muovin tarttumista ja hiilen kertymistä. Pinnoitteen eri paksuus ja materiaalilaadut muokkaavat mittaustason pinnan lämmönjohtavuutta, mikä häiritsee lämmönsiirtoa metallialustan ja termoelementin mittauspään välillä aiheuttaen lämpötilan mittausviivettä ja kiinteää siirtymää. Tässä artikkelissa käsitellään tavanomaisten kuumakanavapinnoitteiden vaikutusta ja yhteensopivuuden säätötekniikoita termoparien valvonnassa.

Nitrauskäsittely on suosituin kuumakanavapintaa vahvistava pinnoite, jonka paksuus on vain 0,03–0,08 mm, ja tiheän metallinitridikerroksen lämmönjohtavuus on lähellä muottiterästä. Vaikutus termoparin lämmönsiirtoon on pieni ja lämpötilamittauksen poikkeamaa säädetään ±0,3 asteen sisällä, mikä ei käytännössä vaikuta tavanomaiseen tuotannon ohjaukseen. Ainoa piilotettu vaikeus on pienet epätasaiset mikrokuopat, jotka syntyvät nitridoidulle pinnalle, ja hiilipölyä on helpompi laskea kuoppiin, ja pitkäaikainen kertyminen muodostaa lämpöesteitä aiheuttaen ajautumista. Optimoinnin vastaavuus: . Nitratuille mittauspinnoille asennetuissa termoelementeissä lämpöä johtavan tahnan paksuutta tulee lisätä vastaavasti mikrokuopat täyttämiseksi ja hiilenpuhdistusjaksoa lyhentää yhdellä viikolla.

DLC-timanttimainen tarttumaton hiilipinnoite, jonka paksuus on 0,05-0,15 mm, alhaisen lämmönjohtavuuden hiilipohjainen pinnoite, joka luo ilmeisen lämmönkestävyyskerroksen kuumakanavateräsalustan ja lämpöparin kosketuspinnan väliin. Termoparin tallennettu lämpötila on 1-1,8 astetta alhaisempi kuin todellisen virtauskanavan metallin lämpötila samassa lämpötilassa ja lämpötilavasteen viive kasvaa 1-2 sekuntia. Poikkeama tulee selvemmäksi, kun DLC-pinnoite paksunee. Kuumakanaville, joissa on täysi DLC-pinnoite jakotukin mittatasoissa, voidaan suorittaa kaksi säätötoimenpidettä. Yksi on lisätä korkean lämmönjohtavuuden omaavan metallijauheen lämpöä johtavan tahnan pinnoitemäärää murtaakseen heikosti johtavan pinnoitteen lämpöesteen. Toinen on esiasettaa kiinteä 1-2 asteen positiivinen siirtymä vastaavalle ohjainkanavalle pinnoitteen aiheuttaman alilukeman kompensoimiseksi. Ei ole suositeltavaa koneistaa DLC-pinnoitetta pois vain mittauspisteestä. Paikalliset pinnoitteen vauriot johtavat epätasaiseen pinnan kulumiseen ja nopeaan hiilen kertymiseen rajalla.

Tarttumaton PTFE-polymeeripinnoite. Se on pehmeä orgaaninen pinnoite, jolla on erittäin alhainen lämmönjohtavuus, paksuus 0,1-0,3 mm ja se häiritsee eniten lämpöparin lämpötilan valvontaa. Jopa ohut kerros PTFE:tä muodostaa vahvan lämpöä eristävän kerroksen, mikä aiheuttaa yli 3 sekunnin lämpötilalukeman viiveen ja kiinteän 2-4 asteen negatiivisen poikkeaman. PTFE hajoaa ja hiiltyy vähitellen yli 280 asteessa muodostaen orgaanisen jäännöksen ja hiilipölyn komposiittieristyskerroksen, ja ryömintäpoikkeama kasvaa päivä päivältä. Ratkaisu: Muotin suunnittelussa vältetään lämpöparin mittauspisteiden sijoittaminen PTFE-pinnoitetuille alueille. 1. Jos mittauspiste on peitetty PTFE-pinnoitteella, poista PTFE-pinnoite anturipään kosketuskohdasta muotin käsittelyn aikana ja varaa paljas metallimittaustaso lämpöparin litteän pään tai anturin kärjen suoraa kosketusta varten. Vältä PTFE-pinnoitettuja pintoja pitkäaikaisissa korkeissa lämpötiloissa yli 300 astetta.

Kovakromipinnoitteen paksuus on 0,08-0,2 mm ja lämmönjohtavuus keskitasoa. Sen pinta on sileä ja tiheä, johon ei ole helppo muodostaa hiilikerrostumia. Lämpötilamittauksen poikkeama on noin 0,6 astetta, joka voidaan minimoida ohuella lämpöä johtavalla tahnalla termoparin asennuksen aikana. Sileä kromattu pinta minimoi hiilen tarttumisen nopeuden ja pidentää siten lämpöparin anturipäiden puhdistusjaksoa.

Suosituksia pinnoitteen layoutin parantamiseksi muotin suunnitteluvaiheessa. Kaikki lämpöparien mittauspaikat tulee keskittää mahdollisimman pitkälle paljaille pinnoittamattomille metallitasoille. Jos koko muotti on pinnoitettu, valitse ohutkerrosnitraus tai vahva kromipinnoitus, vältä suuria DLC- ja PTFE-pinnoitteita lämpötilan mittauspaikoissa. Kun räätälöit termopareja pinnoitetuille kuumakanaville, kerro toimittajalle etukäteen pinnoitteen tyypistä ja paksuudesta ja valitse erittäin herkät maadoittamattomat paljaat anturit, joissa on ultraohut kontaktirakenne minimoidaksesi lämmönsiirtovastushäviön. Normaalin kalibroinnin aikana kirjaa yksitellen kiinteä siirtymä pinnoitteesta ja tee erilliset korjausparametrit kullekin päällystetylle kuumakanavavyöhykkeelle lämpötilan mittauksen pitkän aikavälin tarkkuuden vakauttamiseksi.