La uniformidad térmica-la consistencia de la temperatura en todas las zonas y cavidades-es el santo grial del moldeo por canal caliente. Los termopares son los sensores principales para evaluar y lograr uniformidad. Este artículo explica cómo utilizar datos de termopares para equilibrar temperaturas y reducir la variación de piezas.
Definición de uniformidad. La uniformidad térmica significa que todos los puntos de la corriente fundida que deberían estar a la misma temperatura realmente lo están. En moldes de múltiples-cavidades, todas las cavidades deben recibir una masa fundida de viscosidad idéntica. En moldes de una sola-cavidad, el colector no debe tener puntos calientes o fríos que causen desequilibrios en el flujo. La uniformidad normalmente se mide como la desviación estándar de las temperaturas entre zonas.
El papel de la colocación de termopares. Para evaluar la uniformidad, los termopares deben colocarse en lugares representativos. En un colector, coloque sensores cerca de la entrada, en los puntos de bifurcación y cerca de la entrada de cada boquilla. En las boquillas, coloque los sensores en la misma posición relativa (por ejemplo, 10 mm por encima de la punta). La colocación inconsistente conduce a lecturas inconsistentes, lo que hace que la uniformidad parezca peor de lo que es. Mapee con precisión la posición del termopar de cada zona.
Calibración de compensación de zona-a-zona. Incluso con termopares idénticos, ligeras variaciones en el tamaño del orificio, la grasa térmica o la calibración del sensor crean compensaciones. El primer paso hacia la uniformidad es compensar estas compensaciones. Durante la producción en estado estable-(sin inyección), configure todas las zonas al mismo punto de ajuste y registre las lecturas reales. Si una zona lee 2 grados más, aplique una compensación de -2 grados en el controlador. Repita hasta que todas las zonas lean el mismo valor. Esto se llama "equilibrio de zonas".
Estado-estable frente a uniformidad dinámica. Se debe mantener la uniformidad durante la inyección, no sólo en reposo. La fase de inyección enfría las puntas de las boquillas a medida que entra resina fría. Los termopares rápidos capturan estos transitorios. Si algunas zonas se recuperan más rápido que otras, estarán más calientes durante los ciclos posteriores. Utilice datos de termopares para ajustar la distribución de energía del calentador, no solo los puntos de ajuste. Algunos controladores ofrecen retroalimentación adaptativa que aumenta la potencia en las zonas que se enfrían más.
Mapeo de perfiles de temperatura. Para colectores grandes, utilice un termopar portátil o una cámara termográfica para mapear las temperaturas de la superficie durante una prueba. Compare con las lecturas-del termopar integrado. Si el colector tiene un punto de acceso no cubierto por un sensor, considere agregar un termopar. Los colectores modernos pueden tener hasta 8 sensores en la placa divisora.
Zonificación del calentador y emparejamiento de termopares. Para lograr uniformidad, el colector puede tener múltiples calentadores por rama. Cada calentador debe tener su propio termopar para permitir un control independiente. Evite usar un termopar para controlar dos calentadores-lo que supone que los calentadores se comportan de manera idéntica, lo cual rara vez es cierto.
Impacto de las líneas de enfriamiento. Las líneas de refrigeración por agua en la base del molde pueden extraer calor de manera desigual del colector. Los termopares cerca de los canales de refrigeración pueden tener lecturas más bajas que los que están lejos de ellos. Utilice placas aislantes entre el colector y el molde para minimizar este efecto. Si no es posible el aislamiento, utilice los datos del termopar para establecer compensaciones de zona que compensen el patrón de enfriamiento.
Calidad del aislamiento. Un aislamiento deficiente alrededor del colector provoca pérdida de calor, lo que dificulta la uniformidad. Las lecturas del termopar de las zonas exteriores serán más bajas, lo que requerirá una mayor potencia del calentador. Esto aumenta el riesgo de sobrecalentamiento de las zonas interiores. Asegúrese de que todas las cubiertas del colector y los espacios de aire estén correctamente aislados. Verifique las lecturas del termopar con simulaciones térmicas.
Verificación periódica. La uniformidad puede variar con el tiempo debido al envejecimiento del calentador o a la variación del termopar. Realizar una verificación de uniformidad trimestralmente. Establezca todas las zonas en un punto de ajuste común, haga funcionar el molde sin inyección durante 30 minutos y registre las temperaturas de todas las zonas. El rango (máximo – mínimo) debe estar dentro de los 2 grados para moldes de alta-precisión. Si excede los 5 grados, investigue y recalibre o reemplace los sensores.
Estudio de caso: molde de tapa de 32 cavidades. Este molde tenía un rango de temperatura de 8 grados entre las cavidades. Las piezas de las cavidades calientes eran de tamaño insuficiente; de cavidades frías, brilló. Usando un escáner de termopar calibrado, cada zona se compensó para leer lo mismo en el punto de ajuste. Después del equilibrio, el rango se redujo a 1,5 grados y la variación del peso de la pieza se redujo en un 70 %.
Técnicas Avanzadas. Algunos sistemas utilizan múltiples termopares por zona (por ejemplo, uno en el calentador, otro en la punta) y calculan el gradiente de temperatura. Al mantener un gradiente constante, aseguran un flujo de calor uniforme. Otros usan sensores de temperatura de fusión (termopares-montados al ras en la corriente de fusión) para medir directamente el plástico, no el metal. Estos sensores directos proporcionan lo último en control de uniformidad.
Mantenimiento de registros. Mantenga un registro de las lecturas de temperatura de la zona a lo largo del tiempo. Las tendencias que muestran una propagación cada vez mayor indican problemas en desarrollo (p. ej., falla de un calentador o deriva de un termopar). Al detectarlos a tiempo, se puede restablecer la uniformidad antes de producir chatarra.
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