Le statistiche sulla manutenzione in officina mostrano che oltre il 70% dei guasti dovuti alla rottura delle termocoppie si verifica sulle sonde degli ugelli caldi, mentre le termocoppie dei collettori rappresentano solo meno del 30% dei guasti totali. L'ambiente strutturale, le caratteristiche di temperatura e le condizioni di usura meccanica degli ugelli sono completamente diversi dalle piastre del collettore, creando molteplici fattori di danno sovrapposti che accelerano l'invecchiamento e il guasto della termocoppia dell'ugello.
Innanzitutto, le zone degli ugelli sopportano picchi di temperatura continui più elevati e velocità di cambiamento della temperatura più rapide. Gli ugelli caldi sono posizionati più vicini alla porta dello stampo, dove il materiale fuso scorre attraverso e rilascia calore continuamente; la temperatura superficiale dei manicotti di riscaldamento degli ugelli è di 30–80 gradi superiore alla temperatura della piastra del collettore. Il funzionamento a lungo termine-a temperatura ultra{5}}elevata accelera l'ossidazione dei fili in lega della termocoppia e della guaina metallica, formando strati di ossido che inducono deriva e fragilità del filo. Durante la commutazione del ciclo di iniezione, la fluttuazione del flusso di fusione provoca picchi di temperatura istantanei sulla punta dell'ugello, provocando frequenti shock termici alla sonda di rilevamento, mentre le piastre del collettore hanno un grande volume di acciaio con massa termica stabile e lievi fluttuazioni di temperatura, riducendo notevolmente la frequenza dei danni da shock termico.
In secondo luogo, le sonde degli ugelli sono esposte a gravi depositi di carbonio e all’erosione di gas corrosivi. La posizione del cancello dell'ugello è la zona di ristagno della fusione; la plastica rimane qui più a lungo e si decompone generando residui carbonizzati e gas acido volatile. La punta di rilevamento della termocoppia inserita nel foro di riscaldamento dell'ugello entra direttamente in contatto con questo ambiente corrosivo, gli strati di carbonio avvolgono la superficie della sonda per formare barriere di isolamento termico e il gas corrosivo penetra nei piccoli spazi della guaina per erodere i fili di lega interni. La fusione interna del collettore scorre uniformemente con un tempo di residenza breve, un minore accumulo di carbonio e una corrosione del gas più debole, quindi le sonde del collettore mantengono una precisione stabile per un tempo più lungo.
In terzo luogo, i gruppi ugelli richiedono frequenti operazioni di smontaggio e manutenzione, provocando ripetuti danni meccanici. Per pulire i depositi carboniosi del cancello, sostituire gli ugelli ostruiti e riparare gli aghi delle valvole, i tecnici smontano i manicotti di riscaldamento degli ugelli e le termocoppie-integrate ogni 1-4 settimane. Ogni smontaggio implica tirare, torcere e piegare il cavo della termocoppia, generando stress da fatica nella sezione di transizione del cavo della sonda- che si accumula nel tempo fino a rompere i fili interni. Le piastre del collettore vengono smontate raramente, tranne che per la pulizia approfondita annuale, quindi le termocoppie del collettore evitano frequenti tensioni meccaniche e danni da flessione.
In quarto luogo, lo spazio interno stretto dell'ugello amplifica l'attrito e i danni da estrusione. I manicotti di riscaldamento degli ugelli sono dotati di piccoli fori riservati per le sonde con spazio limitato; l'espansione termica dell'acciaio dell'ugello durante il riscaldamento crea uno stretto attrito tra la guaina e la parete del foro. L'espansione e la contrazione alternative graffiano continuamente la superficie della guaina, formando cavità di corrosione. Al contrario, le piastre del collettore hanno un acciaio più spesso e una maggiore distanza tra i fori di montaggio, con un'usura da attrito minima sulle sonde del collettore dopo l'espansione termica. Gli ugelli a otturazione aggiungono ulteriori rischi: gli aghi delle valvole alternative sfregano facilmente contro i cavi sfalsati della termocoppia, usurando la guaina e innescando cortocircuiti.
In quinto luogo, la dissipazione del calore non uniforme crea un'interferenza maggiore tra gli spazi di misurazione per le sonde degli ugelli. Gli ugelli sono adiacenti alle piastre di raffreddamento dello stampo e agli inserti del punto di iniezione con rapida perdita di calore; un leggero allentamento delle sonde a molla formerà ampi spazi d'aria, portando ad una rapida deriva. Le piastre del collettore sono avvolte complessivamente in cotone isolante termico, con una perdita di calore equilibrata e anche piccoli spazi di contatto producono solo una lieve deviazione della temperatura.
Misure di ottimizzazione mirate per ridurre la frequenza di guasto della termocoppia degli ugelli: adottare uniformemente sonde a baionetta a molla anticorrosione 316L/Hastelloy ispessito per tutti gli ugelli; aggiungere sezioni di transizione flessibili anti-fatica alle uscite dei cavi; standardizzare le operazioni di smontaggio per evitare cavi che tirano troppo; ridurre i cicli di pulizia e calibrazione della sonda dell'ugello a ogni due settimane, mentre le sonde del collettore seguono il programma di manutenzione trimestrale standard. Strategie di manutenzione differenziate per termocoppie di ugelli e collettori riducono efficacemente i tassi di guasto complessivi dei sensori dei sistemi a canali caldi.
