Hvad er termoelementer?
Jeg har bygget sprøjtestøbeforme i 22 år nu, mest løbesystemer og temperatur-kritisk værktøj. Termoelementer kommer op i næsten alle projektdiskussioner, men jeg ser stadig, at ingeniører specificerer den forkerte type eller placerer dem på dårlige steder. Tænkte, at jeg ville skrive ned, hvad der faktisk betyder noget, når du har at gøre med TC'er i formarbejde.
Det grundlæggende, ingen forklarer rigtigt
Et termoelement er to forskellige metaltråde, der er svejset sammen i spidsen. Det kryds laver en lille spænding, når det opvarmes. Din controller læser den spænding og konverterer den til temperatur. Simpelt nok.
Den del, der slår folk op: spændingen er lille. Vi taler millivolt. Type K ved 200 grader udsender måske 8 millivolt. Støj fra drev med variabel frekvens, servomotorer, varmekabler - alt dette kan oversvømme dit signal, hvis din installation er sjusket. Jeg har set splinternye Husky-systemer læse 15 grader af, fordi nogen kørte TC-ledningerne ved siden af varmekablerne i samme rør.
Type J vs Type K - Den faktiske forskel
I Nordamerika bruger de fleste formbutikker som standard Type J. Det er jern- og konstantantråd, der fungerer fint op til omkring 400 grader, før jernet begynder at oxidere dårligt. Koster mindre end Type K. Hvis du kører PP, PE, ABS, PS - klarer Type J det.
Type K bruger chromel-alumel. Går højere, mere stabilt på lang sigt,-men her er det, ingen nævner: Type K driver anderledes end Type J, når den ældes. Type K har en tendens til at læse lavt, når den bliver slidt. Type J kan gå i begge retninger. Hvis dit procesvindue er stramt på en medicinsk del eller optisk komponent, har det afdriftsmønster betydning, når du opsætter dit PM-skema.
Europæisk værktøj plejer at komme med Type K installeret. Når du køber fra en oversøisk producent af plastsprøjtestøbeforme, så tjek, hvad de putter i. Jeg har haft værktøjer til at dukke op med Type K hele vejen igennem, så forsøger kunden at tilslutte deres eksisterende Type J-controllere. Aflæsningerne er langt væk, fordi controlleren laver den forkerte konverteringsmatematik.
Mold-Masters og Synventive hot runner-systemer leveres med Type J-standard til det amerikanske marked. Husky går Type K på deres Ultra Helix-ting. Ved, hvad du får, før værktøjet rammer dit gulv.
Hvor skal man faktisk placere dem
Lærebøger siger 3-5 mm fra hulrumsoverfladen. Den virkelige verden er mere rodet end som så.
På en hot runner dyse sidder TC normalt i et hul, der er boret ind i dyselegemet, måske 10-15 mm tilbage fra porten. Det er måling af dysens ståltemperatur, ikke smeltetemperatur. Smelten i flowkanalen bliver varmere - nogle gange 20-30 grader varmere afhængig af forskydningsopvarmning. Dit sætpunkt på 220 grader på controlleren kan betyde 245 grader ved porten. Betyder meget for forskydningsfølsomme materialer som POM.
Kavitetsoverfladeføling er vanskeligere. Du borer et lille hul fra bagsiden af kernen eller hulrumsblokken, stopper 2-3 mm fra formfladen. For tæt på og du skaber en stress-stiger - jeg har set kerner knække lige ved TC-hullet efter et par hundrede tusinde skud. For langt tilbage, og du måler ståltemperaturen, ikke hvad plastikken faktisk ser.
Til snæver-tolerancearbejde vil nogle af de bedre leverandører af sprøjtestøbningsværktøjer placere flere TC'er i ét hulrum -, en nær gate, en for enden af fyldningen, måske en i en tyk sektion. Det bliver dyrt, men du ved faktisk, hvad der sker i løbet af cyklussen.
Grounded vs Ungrounded Junction
Jordforbindelse betyder, at TC-ledningerne er svejset direkte på indersiden af metalkappen. Hurtig respons, måske 50-100 millisekunder. Ujordet har krydset isoleret fra kappen. Langsommere respons, mere som 200-500 millisekunder.
Det lyder som om, at jordet altid er bedre, ikke? Ikke helt.
Jordede TC'er opfanger elektrisk støj gennem kappen. Hvis du kører en varm løber med SCR-fyrede varmelegemer og en jordet TC, vil du se temperaturaflæsningen hoppe rundt. Nogle controllere filtrerer dette fint fra. Billigere controllere eller ældre PID-enheder kæmper med det.
Ujordet koster lidt mere, reagerer langsommere, men giver dig et renere signal. På manifoldzoner, hvor den termiske masse er stor, og responstiden ikke er kritisk, giver ujordet mening. På dysespidser, hvor du har brug for hurtig respons til ventilporttiming, fungerer jordforbindelse bedre på trods af støjproblemerne.
Driftsproblemet
Hver TC driver over tid. Ledningerne oxiderer, krydset nedbrydes, kalibreringen skifter. Hvor hurtigt afhænger af temperaturen og hvor mange varmecyklusser du sætter på den.
Ved at køre PEEK ved 380 grader kan en Type K glide 3-5 grader i løbet af seks måneders produktionsbrug. Kører polypropylen ved 210 grader, kan den samme TC holde kalibrering i to år.
Her er, hvad der fanger folk: afdriften er gradvis. Din proces fejler ikke pludselig. I stedet bliver dine dele langsomt værre - flash begynder at dukke op, synkemærker bliver dybere, cyklustiden kryber op, fordi afkøling tager længere tid. På det tidspunkt, nogen tænker på at tjekke TC-kalibrering, har problemet været under opbygning i flere måneder.
Enhver anstændig brugerdefineret formfremstillingsservice kontrollerer TC-kalibrering under planlagt PM. Bør være mindst årligt, oftere på værktøjer til høje-temperaturer. En grundlæggende håndholdt kalibrator fra Fluke eller Omega koster et par hundrede dollars. Ingen undskyldning for ikke at have en.
Installationsdetaljer der betyder noget
Den fjederbelastede bajonetstil- er standard nu. Sonden glider ind i et boret hul, fjeder holder den trykket mod bunden. Konnektor på formfladen lader dig bytte sensorer uden at trække værktøjet fra hinanden.
Hold øje med din huldybde. For lavvandet og sonden bunder, før fjederen komprimerer - intet kontakttryk, ujævne aflæsninger. For dyb, og der er ikke nok fjederkompression til at bevare kontakten, når formen varmes op, og stålet udvider sig. Ønskes generelt 1-2 mm fjedervandring efter sondesæderne.
Huldiameteren skal passe til sondekappens diameter med minimal frigang. Slasket pasform betyder, at sonden kan flytte rundt, og kontakttrykket varierer. De fleste butikker standardiserer på 3 mm eller 1/8" sonder.
Ledningsføringer bør holde sig væk fra varmeapparatets strømledninger. Brug skærmet TC-forlængerkabel, jord kun skærmen i controllerenden. Jeg ved, at det er fristende at samle det hele i én kabelbakke. Lad være.
Når tingene går galt
Åbent kredsløb er den åbenlyse fejl - brudt ledning, controller læser max temperatur eller kaster en fejlkode. Let at diagnosticere.
De luskede fejl er delvis kontakt og langsom drift. Delvis kontakt sker, når sonden ikke sidder rigtigt, eller fjederen mister spændingen. Temperaturaflæsningen halter med virkeligheden, kan være 10-20 grader off. Controlleren mener, at den er på sætpunktet, den faktiske ståltemperatur er anderledes. Dele kommer forkert ud, men de viste temperaturer ser fine ud.
Dårlige forbindelser ved stikket er mere almindelige end faktiske sensorfejl. Stifter bliver korroderede, især på værktøj, der kører vandkøling og ser kondens. Kontakterne bøjes, når nogen tvinger stikket. Jeg vil anslå, at 60 % af de "dårlige TC"-opkald, jeg har set gennem årene, faktisk var forbindelsesproblemer.
Køb af erstatningssensorer
OEM-erstatninger fra din hot runner-leverandør koster 3-4 gange, hvad generiske ækvivalenter kører. Mold-Masters eller Husky mærket TC er normalt den samme Watlow eller Omega sensor med deres varenummer stemplet på den.
Der er ikke noget galt med at gå eftermarkedet, så længe du matcher specifikationerne: sondediameter, kappelængde, forbindelsestype (jordet/ujordet), TC-type (J/K), konnektortype. En leverandør af præcisionsformkomponenter eller industriel sensordistributør som Grainger eller MSC bærer standardkonfigurationer.
Hvor OEM betyder noget: den faktiske controller-kalibrering. Hot runner-controllere har nogle gange kompensationskurver programmeret til deres specifikke TC. Generisk sensor kan læse et par grader anderledes. Normalt betyder det ikke noget. På kritiske processer kan det evt.
Bundlinje
TC'er er simple enheder, der udfører et kritisk arbejde. Selve sensoren fejler sjældent katastrofalt - det er installationen, ledningerne og vedligeholdelsen, der forårsager problemer. Find den rigtige placering, hold ledningerne rene, kontroller kalibrering med jævne mellemrum, og de vil give dig pålidelig temperaturfeedback i årevis.
De fleste problemer, jeg fejlfinder, kommer fra designstadiet -, nogen specificerede den forkerte type, satte TC'en på et dårligt sted eller tænkte ikke på støjimmunitet. Værd at bruge tid på forhånd med din sprøjtestøbedesignpartner for at få TC-placering og type sorteret, før stålet bliver skåret. Langt billigere end at reparere det senere.
Har du spørgsmål om termoelementproblemer i dit værktøj? Smid en kommentar eller kontakt. Har beskæftiget mig med disse ting længe nok til at jeg sikkert har set hvilket problem du har.