Faktor prilagodbe provrta-Zašto 0,1 mm može poboljšati ili uništiti performanse
Novi patronski grijač prelako sklizne u bušotinu. Tehničar nanosi termalnu pastu, uključuje je i odlazi. U roku od nekoliko sati, grijač se pokvari-natekne, napukne ili izgori. Okrivljuje se grijač, ali pravi je krivac bio labav spoj.
Na 800 stupnjeva čak i mali zračni raspor može pretvoriti precizni grijaći alat u samo-uređaj za uništavanje.
Električna grijaća cijev s jednom glavom prenosi toplinu prvenstveno izravnim provođenjem. Za razliku od grijača prostora koji se oslanja na konvekciju i zračenje, ove komponente zahtijevaju blizak kontakt s kalupom ili pločom. Odnos između promjera provrta i promjera grijača je stoga kritičan.
Većina renomiranih proizvođača patronskih grijača proizvodi promjere omotača koji su vrlo blizu nominalne veličine, obično između –0,05 mm i –0,01 mm. Ova negativna tolerancija osigurava da grijač nikada nije prevelik i da uvijek ispravno pristaje kada se rupa strojno obradi na pravu veličinu. Tolerancija H7 (ISO 286) industrijski je standard za prihvatnu rupu koja omogućuje precizno klizno pristajanje.
Za električnu grijaću cijev s jednom glavom od 800 stupnjeva, razmak između plašta i stijenke provrta trebao bi biti što je moguće manji-obično 0,03 do 0,05 mm na polumjeru (0,06 do 0,10 mm ukupni promjerni razmak).Ovaj mali razmak omogućuje diferencijalnu toplinsku ekspanziju dok još uvijek pruža 80–90% površinskog kontakta.
Što se događa kada je taj razmak prevelik?
Zrak je odličan toplinski izolator. Na 800 stupnjeva, njegova toplinska vodljivost je približno 0,05 W/m·K-oko 1/300 od čelika. Ako patronski grijač labavo pristaje, toplina iz otporne žice ne može učinkovito izaći. Umjesto toga, nakuplja se unutar omotača, podižući unutarnju temperaturu žice za 150 do 300 stupnjeva iznad temperature alata. Rezultati su brzi i destruktivni:
Ubrzana oksidacija FeCrAl ili NiCr otporne žice
Lom i pucanje ultra{0}}guste MgO izolacije zbog prekomjerne topline
Bubrenje omotača ili cijepanje duž njegove duljine zbog unutarnjeg tlaka pare i puzanja
Vruća mjesta koja tope žicu ili prekidaju strujni krug
Podaci s terena iz tisuća instalacija pokazuju da dijametralni razmak od samo 0,1 mm može smanjiti učinkovitost prijenosa topline za više od 25%.Na 800 stupnjeva, ovaj gubitak učinkovitosti znači da unutarnje temperature žice mogu premašiti 1050 stupnjeva -dobro u rasponu brzog-otkazivanja čak i za najbolje legure. Patronski grijač bi mogao dobro raditi kada se testira na nižim temperaturama, ali kada kalup dosegne normalnu radnu temperaturu, oštećenje je trajno za nekoliko sati.
Termalna pasta nije rješenje.Mnogi operateri koriste toplinske paste ili smjese-za prijenos topline kako bi kompenzirali labave spojeve. Iako mogu popuniti sitne površinske nedostatke i poboljšati kontakt za 5-10%, ne mogu nadoknaditi preveliku rupu. Većina spojeva se razgrađuje, karbonizira ili ispušta plin na temperaturama iznad 500 stupnjeva, ostavljajući za sobom talog koji dodatno ometa prijenos topline.
Suprotan problem-preusko pristajanje-jednako je problematičan.Guranje prevelikog grijača uloška u premali otvor može oštetiti omotač, napuknuti unutarnju MgO izolaciju ili uzrokovati trajno zaglavljivanje grijača. Grijač bi trebao kliziti s laganim otporom-bez potrebe za udaranjem.
Praktična preporuka: izbušite i razbušite provrt za dobro pristajanje, obično maksimalno 0,02–0,1 mm zazora. Previše labav uzrokuje slab prijenos topline i unutarnje pregrijavanje. Previše stegnuto uzrokuje oštećenje instalacije i blokiranje. Za električnu grijaću cijev s jednom glavom od 800 stupnjeva, ukupni raspon promjera od 0,06–0,10 mm predstavlja dobro mjesto-dovoljno čvrsto za učinkovit prijenos topline, dovoljno labavo da se prilagodi toplinskom širenju.
