Ogni stampo a canale caldo è sottoposto a ripetuti cicli di shock termico, dallo spegnimento a freddo all'elevata temperatura di produzione, per poi raffreddarsi nuovamente durante i turni di produzione giornalieri. I drastici cambiamenti ciclici della temperatura generano stress termico alternato all'interno delle sonde termocoppia, erodendo passo dopo passo i fili in lega, l'isolamento minerale e i materiali della guaina e innescando guasti prematuri molto prima della durata teorica. Chiarire i meccanismi di danno da shock termico aiuta a formulare piani di protezione e manutenzione mirati per rallentare il decadimento dovuto all’invecchiamento.
Lo shock termico danneggia innanzitutto il punto di saldatura del giunto caldo della termocoppia. I due fili in lega diversi (chromel-alumel per il tipo K-) hanno coefficienti di dilatazione termica diversi. Ogni ciclo di riscaldamento e raffreddamento crea una minima sollecitazione di trazione e compressione sul giunto di saldatura. Dopo centinaia di cicli termici, sulla saldatura compaiono microfessure che si espandono gradualmente fino a disconnettezioni parziali che formano circuiti aperti intermittenti nascosti. Quando lo stampo si riscalda e la saldatura si dilata, la fessura si separa completamente, attivando gli allarmi di massima temperatura; quando il raffreddamento si restringe, la fessura torna a contatto e ripristina le letture normali, creando fenomeni di guasto irregolari e difficili da riprodurre.
Anche l'isolamento minerale in ossido di magnesio all'interno delle sonde MI subisce danni ciclici da shock termico. La polvere di ossido di magnesio e la guaina di acciaio inossidabile hanno tassi di espansione non corrispondenti; l'aumento e la diminuzione ripetuti della temperatura allentano la polvere di riempimento compattata, formando minuscoli spazi d'aria tra i fili in lega e l'isolamento. Gli spazi d'aria riducono l'efficienza di conduzione del calore, generando una deriva della temperatura, mentre l'umidità penetra negli spazi liberi durante il raffreddamento dello stampo, riducendo la resistenza di isolamento e inducendo cortocircuiti intermittenti. Le sonde utilizzate negli stampi con frequenti avviamenti e arresti giornalieri mostrano un riempimento sciolto di ossido di magnesio entro 2-3 mesi, mentre gli stampi in funzione 24 ore su 24 mantengono un riempimento denso per oltre sei mesi.
La guaina metallica esterna sopporta l'attrito ciclico di espansione e contrazione con fori di montaggio in acciaio per stampi. Ogni ciclo di riscaldamento espande il diametro esterno della guaina, comprimendo la parete del foro; il raffreddamento restringe la guaina fino a formare minuscoli spazi vuoti. L'attrito alternativo graffia la superficie della guaina, creando cavità di corrosione che catturano il gas di decomposizione della plastica e accelerano i danni da perforazione. Gli stampi sottoposti a frequenti arresti dei turni mostrano un'evidente corrosione da graffi sulle guaine delle sonde in breve tempo, rispetto a un'usura minore sulle sonde di produzione ininterrotta.
Schemi di protezione differenziati per stampi con diverse frequenze di shock termico. Per gli stampi a produzione intermittente che si raffreddano completamente dopo ogni turno, implementare procedure di aumento graduale della temperatura: riscaldare tutte le zone a 120 gradi e mantenerle mantenute per 30 minuti prima di aumentare alla temperatura di produzione, evitando un-riscaldamento rapido che crea un violento shock termico. Non interrompere l'alimentazione del riscaldamento subito dopo il termine della produzione; mantenere una temperatura costante di 150 gradi per un'ora per raffreddare lentamente lo stampo e ridurre l'ampiezza dello stress alternato.
Per scegliere prodotti termocoppie resistenti agli shock termici, dai la priorità alle sonde MI ad alta-densità completamente compattate con punti di saldatura a giunzione calda-sigillati sotto vuoto. La saldatura sotto vuoto elimina minuscole bolle d'aria sulla saldatura che si espandono sotto il calore e crepano i giunti. Le guaine in lega con pareti ispessite migliorano la resistenza all'attrito contro il contatto di espansione ciclica con i fori dello stampo, rallentando l'accumulo di corrosione da graffi. Evita le microsonde a parete-sottile per stampi con frequenti cicli di shock termico di avvio e arresto, poiché le guaine ultra-sottili non possono resistere a sollecitazioni alternate a lungo-termine.
Focus di ispezione regolare per le sonde sottoposte a shock termico: durante la manutenzione mensile, estrarre le sonde per controllare la saldatura della punta di rilevamento per scolorimento e microfessurazioni e sostituire in anticipo le sonde con punti di saldatura scuri e incrinati per evitare improvvisi arresti della produzione a circuito aperto-a circuito aperto. La riduzione dell'intensità e della frequenza dello shock termico attraverso processi di riscaldamento e spegnimento standardizzati può prolungare la durata della termocoppia di oltre il 40%.
