L'uniformità termica-la consistenza della temperatura in tutte le zone e cavità-è il Santo Graal dello stampaggio a canale caldo. Le termocoppie sono i sensori primari per valutare e ottenere l'uniformità. Questo articolo spiega come utilizzare i dati della termocoppia per bilanciare le temperature e ridurre la variazione delle parti.
Definire l'uniformità. Uniformità termica significa che ogni punto del flusso di fusione che dovrebbe essere alla stessa temperatura lo è effettivamente. Negli stampi multi-cavità, tutte le cavità dovrebbero ricevere una massa fusa di identica viscosità. Negli stampi a cavità singola-, il collettore non deve avere punti caldi o freddi che causino squilibri di flusso. L'uniformità viene generalmente misurata come deviazione standard delle temperature tra le zone.
Il ruolo del posizionamento della termocoppia. Per valutare l'uniformità, le termocoppie devono essere posizionate in posizioni rappresentative. In un collettore, posizionare i sensori vicino all'ingresso, nei punti di diramazione e vicino a ciascun ingresso dell'ugello. Negli ugelli, posizionare i sensori nella stessa posizione relativa (ad esempio, 10 mm sopra la punta). Il posizionamento incoerente porta a letture incoerenti, facendo sembrare l'uniformità peggiore di quello che è. Mappa con precisione la posizione della termocoppia di ciascuna zona.
Calibrazione dello scostamento da zona-a-zona. Anche con termocoppie identiche, leggere variazioni nella dimensione del foro, nel grasso termico o nella calibrazione del sensore creano degli offset. Il primo passo verso l’uniformità è compensare questi offset. Durante la produzione-a stato stazionario (nessuna iniezione), impostare tutte le zone sullo stesso setpoint e registrare le letture effettive. Se una zona rileva 2 gradi in più, applicare un offset di -2 gradi nel controller. Ripetere finché tutte le zone non leggono lo stesso valore. Questo si chiama "bilanciamento delle zone".
Stato-stazionario e uniformità dinamica. L'uniformità deve essere mantenuta durante l'iniezione, non solo a riposo. La fase di iniezione raffredda le punte degli ugelli quando entra la resina fredda. Le termocoppie veloci catturano questi transitori. Se alcune zone si riprendono più velocemente di altre, saranno più calde durante i cicli successivi. Utilizza i dati della termocoppia per regolare la distribuzione della potenza del riscaldatore, non solo i setpoint. Alcuni controller offrono un feedforward adattivo che aumenta la potenza nelle zone che si raffreddano di più.
Mappatura dei profili di temperatura. Per i collettori di grandi dimensioni, utilizzare una termocoppia portatile o una termocamera per mappare le temperature superficiali durante una prova. Confronta con le letture-della termocoppia incorporata. Se il collettore ha un hotspot non coperto da un sensore, prendere in considerazione l'aggiunta di una termocoppia. I collettori moderni possono avere fino a 8 sensori sulla piastra divisoria.
Zonizzazione del riscaldatore e abbinamento termocoppia. Per ottenere uniformità, il collettore può avere più riscaldatori per ramo. Ogni riscaldatore dovrebbe avere la propria termocoppia per consentire un controllo indipendente. Evita di utilizzare una termocoppia per controllare due riscaldatori-supponendo che i riscaldatori si comportino in modo identico, il che raramente è vero.
Impatto delle linee di raffreddamento. Le linee di raffreddamento dell'acqua nella base dello stampo possono estrarre il calore in modo non uniforme dal collettore. Le termocoppie vicine ai canali di raffreddamento potrebbero avere valori inferiori rispetto a quelle lontane da essi. Utilizzare piastre isolanti tra il collettore e lo stampo per ridurre al minimo questo effetto. Se l'isolamento non è possibile, utilizzare i dati della termocoppia per impostare gli offset di zona che compensano il modello di raffreddamento.
Qualità dell'isolamento. Uno scarso isolamento attorno al collettore provoca perdita di calore, rendendo difficile l'uniformità. Le letture della termocoppia dalle zone esterne saranno inferiori, richiedendo una maggiore potenza del riscaldatore. Ciò aumenta il rischio di surriscaldamento delle zone interne. Assicurarsi che tutti i coperchi del collettore e gli interstizi d'aria siano adeguatamente isolati. Confronta le letture della termocoppia con le simulazioni termiche.
Verifica periodica. L'uniformità può variare nel tempo a causa dell'invecchiamento del riscaldatore o della deriva della termocoppia. Eseguire una verifica dell'uniformità trimestralmente. Impostare tutte le zone su un setpoint comune, far funzionare lo stampo senza iniezione per 30 minuti e registrare le temperature di tutte le zone. L'intervallo (max – min) deve essere compreso tra 2 gradi per stampi ad alta-precisione. Se supera i 5 gradi, indagare e ricalibrare o sostituire i sensori.
Caso di studio: stampo per tappi a 32 cavità. Questo stampo aveva un intervallo di temperatura di 8 gradi tra le cavità. Le parti delle cavità calde erano sottodimensionate; da cavità fredde, balenò. Utilizzando uno scanner a termocoppia calibrato, ciascuna zona è stata spostata per leggere la stessa al setpoint. Dopo il bilanciamento, l'intervallo è sceso a 1,5 gradi e la variazione del peso della parte si è ridotta del 70%.
Tecniche Avanzate. Alcuni sistemi utilizzano più termocoppie per zona (ad esempio, una sul riscaldatore, una sulla punta) e calcolano il gradiente di temperatura. Mantenendo un gradiente costante, garantiscono un flusso di calore uniforme. Altri utilizzano sensori della temperatura di fusione (termocoppie-montate a incasso nel flusso di fusione) per misurare direttamente la plastica, non il metallo. Questi sensori diretti forniscono il controllo di uniformità definitivo.
Conservazione dei registri. Mantieni un registro delle letture della temperatura della zona nel tempo. Le tendenze che mostrano una diffusione crescente indicano problemi in via di sviluppo (ad esempio, un guasto del riscaldatore o una deriva della termocoppia). Catturandoli tempestivamente, è possibile ripristinare l'uniformità prima di produrre scarti.
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