ホットランナー鋼の熱膨張ギャップによる熱電対の接触状態の変化

周囲温度から金型の温度まで、ホット ランナー マニホールドとノズル スチールは直線的に熱膨張し、熱電対の検出ヘッドと測定面の間にさまざまなサイズのギャップが生じます。この動的接触ギャップは温度の上昇と下降に応じて変化するため、温度オフセットは一定ではなく、単一の低温状態の校正では調整できません-。この論文では,膨張ギャップ修正の規則と弾性補償構造の解決法について議論する。

熱膨張による隙間発生のメカニズム

H13 ホットランナー鋼の線膨張係数: 11.8×10-6 / 度。 25度から380度に加熱すると、マニホールドの測定面は外側に0.3～0.6mm広がります。通常の単一スプリングで固定された平頭熱電対は、室温ではしっかりと圧縮されていますが、鋼の膨張後は、ばねの予圧が減少し、平頭と測定面の間に小さな空隙が形成され、熱抵抗が増加し、製造温度で 0.8 ～ 1.5 度の負の温度ドリフトが発生します。ストレートプローブ熱電対は半径方向の膨張ギャップが小さいですが、ノズルの軸方向の膨張によりプローブの先端が測定穴の底から引き離され、熱伝達にも遅れが生じます。

2段階の接点ギャップ変更サイクル

1. 加熱段階 (25 度 → 成形温度) ホットランナー鋼が外側に膨張し、スプリングの圧縮予荷重が徐々に低下し、接触ギャップが増大し、温度測定値は明らかな遅れを伴って下降します。

2. 冷却段階 (成形温度 > 25 度) 鋼材が引き戻され、スプリングのプリロードが復元され、接触ギャップが消失し、温度測定が冷たい状態での校正値に戻ります。

この動的変数オフセットが、キャリブレーション中に金型が冷えているときに多くの熱電対が正確に読み取り、金型が生産温度まで加熱されると連続的にドリフトする理由です。

弾性補償構造最適化のレイアウト

1. 平頭熱電対用マルチ-膨張防止-複合圧縮スプリング-}

単一の円筒形スプリングを積層波形スプリングに置き換えます。-積層波形スプリング-は、鋼材が 0.5 mm 膨張変位した後でも安定した予荷重力を維持できるため、熱膨張変形によって生じる接触ギャップの変動を回避できます。この構造は、24 時間連続量産マニホールド測定ポイントでは一般的です。

2. 深ブラインド測定穴、ストレートプローブステップタイプ

ノズルの軸方向の熱膨張を補償するために、測定穴の底にさらに 0.4 ～ 0.6 mm の軸方向の深さを確保する必要があります。したがって、鋼の伸び後もプローブの先端が穴の底にしっかりとフィットし、剥離ギャップがなくなります。

3. フローティング熱電対の固定シート

ノズルプローブ熱電対用に可動式フローティングスレッドベースを設計します。ベースはノズルの拡張変位を補償するために軸方向にわずかに滑ることができ、プローブ先端が引き離されることなく測定穴の底近くに保持されます。

4. 薄い銅製の熱伝導性弾性スリーブによる測定穴の隙間の補償

フローティング構造のない一般的な固定測定穴の場合、プローブのシースと穴の内壁の間に薄い銅製の弾性スリーブが取り付けられます。銅製スリーブの弾性変形により、半径方向の膨張ギャップが吸収され、全周の熱接触が維持されます。

構造を変更せずに既存の金型のプロセス補正を調整する方法

測定穴構造を再加工できない完成した金型の場合、最初の金型試行中に冷間状態と生産温度の間の固定温度オフセット差を記録し、コントローラーでセグメント化された温度オフセット補償を設定します。膨張接触ギャップによって引き起こされるドリフトを打ち消すために、生産温度まで加熱した後、チャネル補償値を 1 ～ 1.5 度増加させます。時間の経過とともにスプリングが劣化して弱くなるため、四半期ごとの校正中に高温状態でのオフセット値を再確認して、補償設定を更新します。

新しいホットランナー金型の設計標準推奨事項

鋼の熱膨張変位は、マニホールドおよびノズルの描画設計時の最高使用温度に基づいて計算する必要があります。測定穴の深さとスプリングの設置スペースには補正代を確保してください。全てのフラットヘッド測定点に波形複合スプリング浮動接触構造を採用し、動的膨張ギャップ干渉を根本的に排除しています。