Что такое термопары?
Я занимаюсь литьевыми формами уже 22 года, в основном это системы направляющих и инструменты,-критичные к температуре. Термопары возникают почти при каждом обсуждении проекта, но я все еще вижу, как инженеры указывают неправильный тип или размещают их в неудачных местах. Решил записать, что на самом деле важно, когда вы имеете дело с работой TC по формованию.
Основы, которые никто не объясняет правильно
Термопара представляет собой две разные металлические проволоки, сваренные вместе на концах. Этот переход создает небольшое напряжение, когда нагревается. Ваш контроллер считывает это напряжение и преобразует его в температуру. Достаточно просто.
Та часть, которая сбивает людей с толку: напряжение крошечное. Мы говорим о милливольтах. Тип К при 200 градусах выдает около 8 милливольт. Шум от преобразователей частоты, серводвигателей, проводки нагревателя - — все это может заглушить ваш сигнал, если ваша установка неаккуратна. Я видел, как совершенно новые системы Husky показывали отклонение на 15 градусов, потому что кто-то проложил провода термопары рядом с выводами нагревателя в том же кабелепроводе.
Тип J против типа K - Фактическая разница
В Северной Америке большинство мастерских по изготовлению форм по умолчанию используют тип J. Это железо и константановая проволока, которые отлично работают при температуре примерно до 400 градусов, прежде чем железо начнет сильно окисляться. Стоит дешевле, чем тип K. Если вы используете ПП, ПЭ, АБС, ПС, - тип J подойдет.
В типе K используется хромель-алюмель. Становится выше, более стабильным в-долгосрочной перспективе, но вот о чем никто не упоминает: тип K с возрастом дрейфует иначе, чем тип J. Тип K имеет тенденцию показывать низкие значения по мере изнашивания. Тип J может двигаться в любом направлении. Если ваше технологическое окно ограничено медицинской деталью или оптическим компонентом, эта картина дрейфа имеет значение при настройке графика технического обслуживания.
Европейские инструменты, как правило, поставляются с установленным типом K. Когда вы закупаете продукцию у зарубежного производителя пластиковых форм для литья под давлением, проверьте, что они вкладывают. У меня повсюду появлялись инструменты с типом K, а затем клиент пытался подключиться к существующим контроллерам типа J. Показания не соответствуют действительности, поскольку контроллер выполняет неправильные математические вычисления.
Горячеканальные системы Mold-Master и Synventive поставляются со стандартом типа J для рынка США. Husky использует Type K на своих устройствах Ultra Helix. Знайте, что вы получаете, прежде чем инструмент упадет на пол.
Где их на самом деле разместить
В учебниках указано 3-5 мм от поверхности полости. Реальный мир еще более запутан.
В сопле горячеканального типа TC обычно располагается в отверстии, просверленном в корпусе сопла, примерно на расстоянии 10-15 мм от затвора. Это измерение температуры стали сопла, а не температуры расплава. Расплав в проточном канале становится горячее - иногда на 20-30 градусов горячее в зависимости от сдвигового нагрева. Ваша уставка 220 градусов на контроллере может означать 245 градусов на воротах. Имеет большое значение для чувствительных к сдвигу материалов, таких как ПОМ.
Обнаружение поверхности полости сложнее. Вы просверливаете небольшое отверстие с задней стороны блока стержня или полости и останавливаетесь на расстоянии 2-3 мм от формовочной поверхности. Слишком близко вы создадите повышенное напряжение - я видел, как сердечники трескались прямо у отверстия TC после нескольких сотен тысяч выстрелов. Слишком далеко назад вы измеряете температуру стали, а не то, что на самом деле видит пластик.
Для работы с жесткими-допусками некоторые из лучших поставщиков инструментов для литья под давлением помещают несколько TC в одну полость - один возле затвора, один в конце заполнения, возможно, один в толстой секции. Стоит дорого, но вы действительно знаете, что происходит во время цикла.
Заземленное и незаземленное соединение
Заземленное соединение означает, что провода термопары приварены непосредственно к внутренней части металлической оболочки. Быстрый ответ, возможно, 50-100 миллисекунд. Незаземленный имеет место соединения, изолированное от оболочки. Более медленный ответ, скорее 200-500 миллисекунд.
Звучит так, будто заземление всегда лучше, верно? Не совсем.
Заземленные TC улавливают электрический шум через оболочку. Если вы используете горячеканальную систему с нагревателями SCR- и заземленным термопарой, вы увидите, что показания температуры будут колебаться. Некоторые контроллеры прекрасно это фильтруют. С этой проблемой сталкиваются более дешевые контроллеры или старые ПИД-регуляторы.
Незаземленный сигнал стоит немного дороже, реагирует медленнее, но дает более чистый сигнал. В зонах коллектора, где тепловая масса велика и время отклика не критично, имеет смысл использовать незаземление. На наконечниках форсунок, где требуется быстрая реакция на синхронизацию клапанов, заземление работает лучше, несмотря на проблемы с шумом.
Проблема дрейфа
Каждый TC дрейфует со временем. Провода окисляются, соединение портится, калибровка смещается. Насколько быстро это зависит от температуры и количества тепловых циклов, которые вы примените.
При использовании PEEK при температуре 380 градусов, тип K может сместиться на 3-5 градусов за шесть месяцев производственного использования. При работе с полипропиленом при температуре 210 градусов тот же TC может проводить калибровку в течение двух лет.
Вот что цепляет людей: дрейф постепенный. Ваш процесс не дает внезапного сбоя. Вместо этого ваши детали постепенно ухудшаются - начинают появляться вспышки, вмятины становятся глубже, время цикла увеличивается, поскольку охлаждение занимает больше времени. К тому времени, когда кто-то думает проверить калибровку TC, проблема накапливается уже несколько месяцев.
Любая приличная служба по изготовлению нестандартных форм проверяет калибровку TC во время планового технического обслуживания. Должна проводиться как минимум ежегодно, чаще на высоко-инструментах. Базовый портативный калибратор от Fluke или Omega стоит несколько сотен долларов. Никаких оправданий, чтобы не иметь его.
Важные детали установки
Подпружиненный-байонетный тип теперь является стандартным. Зонд вставляется в просверленное отверстие, пружина удерживает его прижатым ко дну. Разъем на поверхности формы позволяет заменять датчики, не разбирая инструмент.
Следите за глубиной ямы. Слишком мелкая глубина, и датчик достигает нижней точки до того, как пружина сожмется - отсутствие контактного давления, ошибочные показания. Слишком глубоко, и сжатие пружины недостаточно для поддержания контакта, когда форма нагревается и сталь расширяется. Обычно требуется ход пружины 1-2 мм после посадки датчика.
Диаметр отверстия должен соответствовать диаметру оболочки зонда с минимальным зазором. Небрежная посадка означает, что зонд может смещаться, а контактное давление меняется. Большинство магазинов стандартизируют датчики диаметром 3 мм или 1/8 дюйма.
Прокладки проводов должны находиться вдали от проводов питания обогревателя. Используйте экранированный удлинительный кабель TC, заземляйте экран только со стороны контроллера. Я знаю, что заманчиво собрать все вместе в одном кабельном лотке. Не.
Когда дела идут не так
Обрыв цепи – очевидная неисправность -, обрыв провода, контроллер считывает максимальную температуру или выдает код ошибки. Легко диагностировать.
Скрытые неудачи — это частичный контакт и медленный дрейф. Частичный контакт происходит, когда датчик установлен неправильно или пружина теряет натяжение. Показания температуры отстают от реальности, могут отклоняться на 10-20 градусов. Контроллер считает, что это заданное значение, фактическая температура стали другая. Детали выходят неправильно, но отображаемая температура выглядит нормально.
Плохие соединения вилки встречаются чаще, чем реальные неисправности датчика. Штифты подвергаются коррозии, особенно на инструментах с водяным охлаждением, и на них образуется конденсат. Контакты сгибаются, когда кто-то нажимает на разъем. По моим оценкам, 60% вызовов «плохого TC», которые я видел за эти годы, на самом деле были проблемами с разъемом.
Покупка сменных датчиков
OEM-замены от вашего поставщика горячеканальных систем стоят в 3-4 раза дороже, чем аналогичные аналоги. TC под маркой Mold-Masters или Husky обычно представляет собой тот же датчик Watlow или Omega, на котором указан номер детали.
Нет ничего плохого в выходе на послепродажный рынок, если вы соответствуете спецификациям: диаметр зонда, длина оболочки, тип соединения (заземленный/незаземленный), тип термопары (J/K), тип разъема. Поставщик прецизионных компонентов пресс-форм или дистрибьютор промышленных датчиков, такой как Grainger или MSC, предлагает стандартные конфигурации.
Там, где OEM имеет значение: фактическая калибровка контроллера. Контроллеры горячеканальных систем иногда имеют компенсационные кривые, запрограммированные для их конкретного TC. Общий датчик может показывать разницу на несколько градусов. Обычно не имеет значения. В критических процессах это возможно.
Итог
TC — это простые устройства, выполняющие важную работу. Сам датчик редко выходит из строя -, проблемы возникают с установкой, проводкой и обслуживанием. Выберите правильное расположение, держите проводку в чистоте, периодически проверяйте калибровку, и они будут давать вам надежную информацию о температуре в течение многих лет.
Большинство проблем, которые я устраняю, возникают на этапе проектирования - кто-то указал неправильный тип, поставил TC в плохое место или не подумал о помехоустойчивости. Стоит заранее поговорить с вашим партнером по проектированию литьевых форм, чтобы определить размещение и тип TC до того, как сталь будет разрезана. Гораздо дешевле, чем потом ремонтировать.
Есть вопросы по термопарам в вашем инструменте? Оставьте комментарий или свяжитесь с нами. Я имел дело с этим достаточно долго и, вероятно, заметил любую вашу проблему.