シース材料: 380V カートリッジ ヒーターの防御の第一線

380V カートリッジ ヒーターの外側シースは、常に膨大な熱、機械的圧力、腐食性の蒸気、そして場合によっては湿気の攻撃にさらされています。これは、射出成形機またはホット ランナー マニホールドで使用されるためです。-多くの人はシースを単なる金属管と考えていますが、実際にはこれがヒーター自体を保護する主な方法です。間違ったシース素材を使用すると、適切に設計された 5～7 W/cm² カートリッジ ヒーターでも数週間で破損する可能性があります。{5}しかし、適切な合金を使用すれば、同じ条件下で 3 ～ 5 年間使用できます。したがって、シースの選択は単なる利便性の問題ではありません。これは、稼働時間、スクラップ率、メンテナンス費用に直接影響を与える非常に重要なエンジニアリング オプションです。

ステンレス鋼 304 は今でもシースに最もよく使用されている素材です。清潔で乾燥した環境では、耐腐食性が非常に高く、450 度未満の温度で動作するほとんどの一般的な金型加熱システムに適しています。-その上の酸化クロム層は、酸化や軽度の化学的攻撃から保護する不動態皮膜を形成します。攻撃的な工業用ポリマー (ABS、PVC、またはハロゲン化化学薬品など) が製造中に酸性蒸気を放出すると、304 はすぐにその限界を超えます。これらのガスは不動態層を通過して孔食を開始し、数カ月でシース壁を貫通します。孔食が始まると、薄い壁は圧縮された酸化マグネシウムの内圧を保持できなくなり、破損を引き起こします。


環境内に塩化物やその他の強力な化学物質が存在する場合、最良のアップグレードはステンレス鋼 316L です。モリブデンを 2 ～ 3% 添加すると、孔食や隙間腐食が発生しにくくなります。ガスの発生が一般的なプラスチック加工工場では、316L シースは通常 304 シースの 2 倍長持ちします。また、「L」グレード (低炭素) は、溶接中または高温への曝露中に炭化物の形成を防止するため、金属は数回の熱サイクルの後でも耐腐食性を示します。

温度が 500 度を超えると、ホット ランナー ノズル、ガラス-、または高温シール装置で頻繁に発生します。-、従来のステンレス鋼は強度を失い、クリープが発生します。これらのレベルでは、シースは酸化と軟化の両方に対応できる必要があります。この範囲では、インコロイ 800 とステンレス鋼 310S の 2 つの合金が際立っています。インコロイ 800 はニッケル-鉄-クロム合金で、1,100 度まで強度を維持し、常に加熱されている場合でも酸化スケールが緻密に付着し、さらなる酸化を防ぎます。ニッケルを多く含むため、浸炭や窒化を引き起こす可能性のあるプラスチック蒸気にも耐性があります。ステンレス鋼 310S には 25% のクロムと 20% のニッケルが含まれています。最大 1,150 度までしか酸化しない環境で効果を発揮し、コストは問題だが極端な温度安定性が必要な場合に通常選択されます。

5 ～ 7 W/cm2 の密度範囲の上限で動作するカートリッジ ヒーターは、内部に大きなストレスを与えます。シースは、形状を変えることなくこの圧力に耐えることができなければなりません。 Incoloy 800 の高温での降伏強度の向上により、650 度以上で押された 304 シースで発生する「バルーニング」破損が防止されます。 304 は 600 度で室温での強度の約 50% を失いますが、インコロイ 800 は 80% 以上を維持します。

ガルバニック腐食も、何か月も使用しないと現れない、物事がうまくいかない可能性がある卑劣だが危険な方法です。 380V カートリッジ ヒーターをアルミニウム、銅、またはその他の種類の鋼で作られた型に入れると、湿気 (停止中の結露や冷却液の漏れなど) が存在すると、小型の電解セルが形成されます。シースとモールドが電極となり電流が流れます。陽極性の高い金属ほど、より速く腐食します。これは多くの場合、ちょうどヒーターが金型壁に接触する場所に、深い局所的な孔食として現れます。この問題を回避するのは簡単です。ガルバニック シリーズのモールド金属に近いシース材料を選択するか (アルミモールドでは 316L、スチールではインコロイ)、またはバリアとしても機能する薄い誘電体コーティングまたはサーマル ペーストを塗布します。

最新のハイエンド カートリッジ ヒーターには、高温と耐食性を備えた外側 316L スリーブを備えた Incoloy 800 や、非常に過酷な化学環境に対応するチタン グレード 2 シースなど、ハイブリッド オプションも付属しています。-各代替案のコストは若干高くなりますが、投資収益率は迅速です。部品の交換頻度が減り、緊急のダウンタイムが少なくなり、金型温度が一定に保たれるため、部品の品質が向上します。

380V カートリッジ ヒーターに適切なシース材料を選択するには、冶金を特定の温度範囲、化学物質への曝露、金型材料、使用されるデューティ サイクルに適合させる必要があります。電圧やワット数だけが問題ではありません。また、化学物質がどれだけうまく連携し、時間の経過とともにどれだけ熱に耐えられるかということも重要です。腐食性ポリマーに 316L、高熱の領域にインコロイ 800、クリーンで中程度の作業専用に 304 を使用するプラントでは、ヒーターの寿命が 200 ～ 300% 延長されました。-新しい材料を使用している場合、またはそれが化学物質とどのように反応するかわからない場合は、サプライヤーにテストサンプルを依頼するか、熱工学の専門家に相談して、その材料がその材料で機能するかどうかを確認するのが最善です。見積もりの​​段階で数分かけて正しいシースの化学的性質を選択することで、何年にもわたる問題が回避され、カートリッジ ヒーターの第一防御線が最大の機能となります。