El tamaño, la profundidad, el acabado de la superficie y la posición del orificio de medición mecanizado en las boquillas y colectores determinan directamente la resistencia de contacto térmico entre los cabezales sensores del termopar y el acero del molde, que es un factor fundamental que conduce a un retraso de temperatura inherente y un desplazamiento fijo. Muchos diseñadores de moldes solo reservan orificios pasantes simples sin parámetros dimensionales estandarizados, lo que da como resultado una desviación de medición constante que no puede eliminarse mediante calibración o pasta conductora térmica. Este artículo establece estándares unificados de diseño de orificios de medición para termopares de cabeza plana-, de sonda recta y de cinta en ángulo recto-.
1. Reglas de diseño del orificio de medición del termopar de sonda recta
Diámetros de vaina comunes: 0,8 mm/1,0 mm/1,5 mm
• Tolerancia del diámetro interior del orificio: +0.03~+0.06 mm mayor que el diámetro exterior de la funda; un espacio excesivo crea resistencia térmica del aire, un diámetro demasiado pequeño provoca que la sonda se atasque durante el desmontaje.
• Profundidad efectiva: La distancia desde la abertura exterior del orificio hasta la superficie ciega inferior deberá hacer que la punta de detección de la sonda permanezca entre 1 y 2 mm de distancia de la pared del canal de flujo, evitando la erosión directa por fusión y la acumulación de carbón que bloqueen la punta; La profundidad no debe ser inferior a 5 veces el diámetro de la funda para garantizar un área de conducción de calor suficiente.
• Acabado superficial: Ra Menor o igual a pulido fino de 0,8 μm; La textura rugosa mecanizada atrapa fácilmente el polvo de carbón y forma capas de barrera térmica.
• Disposición de los orificios: evite ubicar los orificios de medición en las áreas de tensión de las paredes delgadas-del colector y en las secciones delgadas de las puntas de las boquillas para evitar la reducción de la resistencia estructural y el riesgo de fugas de material fundido.
2. Reglas de diseño del plano de medición del termopar de cabeza plana-
• Espesor del plano: sustrato de acero sólido mínimo de 1,2 mm debajo de la superficie de contacto, las placas de acero delgadas tienen una rápida pérdida de calor y una gran desviación en la medición de la temperatura.
• Tamaño del plano: Ligeramente más grande que el contorno de la cabeza plana en 0,5 mm en todos los lados, sin bordes afilados en ángulo recto-para evitar la acumulación de residuos de carbón en las esquinas.
• Requisito de planitud: Tolerancia de planitud Menor o igual a 0,02 mm; El plano deformado provoca una separación parcial del contacto después de la compresión del resorte, generando una transferencia de calor desigual.
• Evite los orificios pasantes: adopte una plataforma de medición plana y ciega; la estructura-de orificios pasantes provocará pérdida de calor y lecturas de baja temperatura.
3. Reglas de diseño de ranura poco profunda para termopar delgado de cinta en ángulo recto-
• Profundidad de la ranura: 0,3~0,4 mm que coincide con el grosor de la cinta; el exceso de profundidad crea un espacio de aire debajo de la cinta.
• Ancho de ranura: 0,2 mm más ancho que el ancho de la cinta para reservar un pequeño espacio para la instalación, sin deformación por extrusión de la lámina plana.
• Pulido del fondo de la ranura: electropulido tipo espejo, elimina los micro-hoyos que capturan el polvo de carbón.
Errores de diseño comunes y consecuencias de las desviaciones correspondientes
1. Espacio libre sobredimensionado del orificio de medición (>0,1 mm de espacio): Se corrigió la deriva de temperatura negativa de 1 a 2,5 grados, respuesta lenta durante 3 s.
2. Profundidad de orificio insuficiente, punta de detección cerca del canal de agua de refrigeración: la temperatura medida es permanentemente inferior a la temperatura real de fusión debido a la pérdida de calor.
3. Pared interior del orificio rugosa y sin pulir: los depósitos de carbón se acumulan rápidamente, el ciclo de limpieza se acorta a la mitad y la deriva aumenta semana tras semana.
4. Orificio de medición perforado hasta el canal de flujo: la masa fundida ingresa al orificio, se solidifica y envuelve la punta de la sonda, bloqueando completamente la transferencia de calor.
5. Múltiples orificios de medición dispuestos demasiado cerca (espaciado <20 mm): interferencia mutua en la conducción del calor, las lecturas de temperatura de la zona adyacente se influyen entre sí.
Medidas de optimización coincidentes para moldes terminados con orificios de medición no-estándar
Si el molde ya ha sido procesado con orificios de medición rugosos de gran tamaño, llene el espacio con una funda metálica de alta conductividad térmica (funda delgada de aleación de cobre) para eliminar el aislamiento del aire; cubra pasta conductora térmica espesa durante la instalación del termopar para compensar la resistencia térmica de la superficie rugosa. Para orificios muy-poco profundos, reemplace los termopares de cordón expuestos de baja masa térmica para reducir el retraso causado por un área de contacto térmico insuficiente.
Integración del estándar de diseño en la lista de verificación del dibujo del molde
Durante la revisión del dibujo 3D del canal caliente, el diseñador debe completar los parámetros del orificio de medición: tipo de termopar, diámetro de la funda, diámetro interno del orificio, profundidad efectiva, rugosidad de la superficie y espacio entre puntos de medición adyacentes. Todas las coordenadas de los puntos de medición deben ser simétricas para colectores equilibrados de múltiples-cavidades para garantizar condiciones consistentes de transferencia de calor para cada termopar. El mecanizado estandarizado de orificios de medición puede reducir la compensación inherente de la medición del termopar en más de un 70% en la etapa de diseño del molde.
