モールドコーティング処理が熱電対表面の熱伝達効率に与える影響

多くのホット ランナー メーカーは、金型鋼の腐食、プラスチックの付着、炭素の堆積を防ぐために、窒化処理、DLC ダイヤモンド コーティング、PTFE 固着防止コーティングなどの表面コーティング処理をマニホールドやノズルに適用しています。{0}}コーティングの厚さと材質の違いにより、測定面の表面熱伝導率が変化し、金属基板と熱電対検出ヘッド間の熱伝達が妨げられ、温度測定の遅れや固定オフセットが発生します。この論文では、従来のホット ランナー コーティングの影響と、熱電対モニタリングのマッチング調整手法について説明します。

窒化処理は、薄膜で最も一般的なホットランナー表面強化コーティングであり、コーティング厚さはわずか0.03～0.08mmで、緻密な金属窒化層は金型鋼に近い熱伝導率を持っています。熱電対の熱伝達への影響は少なく、温度測定のオフセットは±0.3度以内に制御されており、通常の生産管理にはほとんど影響を与えません。唯一の隠れた問題は、窒化表面に生成される小さな不均一なマイクロピットです。ピット内にカーボンダストが堆積しやすくなり、長期にわたる蓄積により熱障壁が形成され、ドリフトが発生します。-最適化マッチング: 。窒化された測定面に取り付けられた熱電対の場合、マイクロピットを埋めるために熱伝導性ペーストの厚さをそれに応じて増やす必要があり、カーボン洗浄サイクルは 1 週間短縮されます。-

厚さ 0.05-0.15 mm の DLC ダイヤモンド-様カーボン固着防止コーティング-、低熱伝導率カーボン- ベースのコーティング。これにより、ホット ランナー スチール基板と熱電対接触面の間に明らかな熱抵抗層が形成されます。熱電対の記録温度は、同じ温度における実際の流路金属の温度より 1-1.8 度低く、温度応答遅れは 1-2 秒増加します。オフセットは、DLC コーティングが厚くなるにつれてより顕著になります。マニホールド測定面に完全 DLC コーティングを施したホット ランナーの場合、2 つの調整手段を講じることができます。 1つは、高熱伝導率の金属粉末熱伝導ペーストの塗布量を増やして、低伝導率のコーティングの熱障壁を突破することです。もう 1 つは、コーティングに起因する読み取り不足を補償するために、対応するコントローラー チャネルに 1 ～ 2 度の固定の正のオフセットをプリセットすることです。測定点のみの DLC コーティングを機械加工して除去することはお勧めできません。局所的なコーティングの損傷により、表面の摩耗が不均一になり、境界に炭素が急速に堆積します。

PTFE ポリマー固着防止コーティング-。これは、熱伝導率が非常に低く、厚さ 0.1-0.3mm の柔らかい有機コーティングであり、熱電対の温度監視に対する最も大きな干渉となります。 PTFE の薄い層でも強力な断熱層を形成し、3 秒を超える温度読み取りの遅れと 2 ～ 4 度の固定的な負のドリフトを引き起こします。 PTFE は 280 度を超えると徐々に分解して炭化して、有機残留物と炭素粉塵の複合絶縁層を形成し、ドリフト オフセットは日に日に大きくなります。解決策: PTFE コーティング領域に熱電対の測定点を配置しないように金型を設計します. 1. 測定点が PTFE コーティングで覆われている場合は、金型加工時に検出ヘッドの接触位置の PTFE コーティングを除去し、熱電対のフラット ヘッドまたはプローブの先端が直接接触する地金の測定面を確保します。 300 度を超える高温ホット ランナーを長期間使用する場合は、PTFE コーティングされた表面を避けてください。

硬質クロムメッキ皮膜は厚さ0.08～0.2mmで中程度の熱伝導率を持っています。表面は滑らかで緻密で、炭素堆積物が発生しにくいです。温度測定のオフセットはおよそ 0.6 度ですが、熱電対の取り付け時に薄層の熱伝導性ペーストによって最小限に抑えることができます。滑らかなクロムメッキ表面によりカーボンの付着速度が最小限に抑えられ、熱電対センシングヘッドの洗浄サイクルが延長されます。

金型設計段階でのコーティングレイアウト改善の提案。すべての熱電対測定サイトは、可能な限り、コーティングされていない裸の金属面に集中する必要があります。金型全体がコーティングされている場合は、薄層窒化処理または強力なクロム メッキを選択し、温度測定場所での大面積の DLC および PTFE コーティングは避けてください。-コーティングされたホット ランナー用に熱電対をカスタマイズする場合は、コーティングの種類と厚さを事前にサプライヤーに通知し、熱伝達抵抗の損失を最小限に抑えるために極薄の接触構造を備えた高感度の非接地露出ビード センサーを選択してください。-通常のキャリブレーション中に、コーティングからの固定オフセットを個別に記録し、コーティングされたホット ランナー ゾーンごとに個別の補正パラメータを作成して、温度測定の長期精度を安定させます。-