A uniformidade térmica-a consistência da temperatura em todas as zonas e cavidades-é o Santo Graal da moldagem em câmara quente. Os termopares são os principais sensores para avaliar e obter uniformidade. Este artigo explica como usar dados de termopares para equilibrar temperaturas e reduzir a variação das peças.
Definindo Uniformidade. Uniformidade térmica significa que todos os pontos da corrente de fusão que deveriam estar na mesma temperatura, na verdade estão. Em moldes com múltiplas-cavidades, todas as cavidades devem receber massa fundida de viscosidade idêntica. Em moldes-de cavidade única, o coletor não deve ter pontos quentes ou frios que causem desequilíbrios de fluxo. A uniformidade é normalmente medida como o desvio padrão das temperaturas entre as zonas.
O papel da colocação do termopar. Para avaliar a uniformidade, os termopares devem ser colocados em locais representativos. Em um coletor, coloque sensores próximos à entrada, em pontos de ramificação e próximos a cada entrada do bocal. Nos bicos, coloque os sensores na mesma posição relativa (por exemplo, 10 mm acima da ponta). O posicionamento inconsistente leva a leituras inconsistentes, fazendo com que a uniformidade pareça pior do que é. Mapeie com precisão a posição do termopar de cada zona.
Calibração de deslocamento de zona-a{1}}de zona. Mesmo com termopares idênticos, pequenas variações no tamanho do furo, na graxa térmica ou na calibração do sensor criam compensações. O primeiro passo para a uniformidade é compensar essas compensações. Durante a produção em estado-estacionário (sem injeção), defina todas as zonas para o mesmo ponto de ajuste e registre as leituras reais. Se uma zona indicar 2 graus acima, aplique um deslocamento de -2 graus no controlador. Repita até que todas as zonas leiam o mesmo valor. Isso é chamado de “balanceamento de zona”.
Estado-estável versus uniformidade dinâmica. A uniformidade deve ser mantida durante a injeção, e não apenas em repouso. A fase de injeção esfria as pontas dos bicos à medida que a resina fria entra. Termopares rápidos capturam esses transientes. Se algumas zonas recuperarem mais rapidamente do que outras, ficarão mais quentes durante os ciclos subsequentes. Use os dados do termopar para ajustar a distribuição de energia do aquecedor, não apenas os pontos de ajuste. Alguns controladores oferecem feedforward adaptativo que aumenta a potência para zonas que esfriam mais.
Mapeamento de perfis de temperatura. Para manifolds grandes, use um termopar portátil ou uma câmera de imagem térmica para mapear as temperaturas da superfície durante um teste. Compare com as leituras-incorporadas do termopar. Se o manifold tiver um ponto de acesso não coberto por um sensor, considere adicionar um termopar. Os manifolds modernos podem ter até 8 sensores na placa divisora.
Zoneamento do aquecedor e emparelhamento de termopares. Para obter uniformidade, o coletor pode ter vários aquecedores por ramificação. Cada aquecedor deve ter seu próprio termopar para permitir controle independente. Evite usar um termopar para controlar dois aquecedores-isso pressupõe que os aquecedores se comportam de forma idêntica, o que raramente é verdade.
Impacto das linhas de resfriamento. As linhas de resfriamento de água na base do molde podem extrair calor de maneira desigual do coletor. Os termopares próximos aos canais de resfriamento podem apresentar leituras mais baixas do que aqueles distantes deles. Use placas de isolamento entre o coletor e o molde para minimizar esse efeito. Se o isolamento não for possível, utilize os dados do termopar para definir compensações de zona que compensem o padrão de resfriamento.
Qualidade de isolamento. O mau isolamento ao redor do coletor causa perda de calor, dificultando a uniformidade. As leituras do termopar das zonas externas serão mais baixas, exigindo maior potência do aquecedor. Isto aumenta o risco de superaquecimento das zonas internas. Certifique-se de que todas as tampas do coletor e entreferros estejam devidamente isolados. Verifique as leituras do termopar em relação às simulações térmicas.
Verificação Periódica. A uniformidade pode variar com o tempo devido ao envelhecimento do aquecedor ou ao desvio do termopar. Execute uma verificação de uniformidade trimestralmente. Defina todas as zonas para um ponto de ajuste comum, execute o molde sem injeção por 30 minutos e registre todas as temperaturas da zona. A faixa (máximo – mínimo) deve estar dentro de 2 graus para moldes de alta-precisão. Se exceder 5 graus, investigue e recalibre ou substitua os sensores.
Estudo de caso: Molde de tampa com 32 cavidades. Este molde tinha uma faixa de temperatura de 8 graus nas cavidades. As peças das cavidades quentes eram subdimensionadas; de cavidades frias, brilhou. Usando um scanner de termopar calibrado, cada zona foi deslocada para ler o mesmo no ponto de ajuste. Após o balanceamento, a faixa caiu para 1,5 grau e a variação do peso da peça foi reduzida em 70%.
Técnicas Avançadas. Alguns sistemas utilizam múltiplos termopares por zona (por exemplo, um no aquecedor, um na ponta) e calculam o gradiente de temperatura. Ao manter um gradiente constante, garantem um fluxo de calor uniforme. Outros usam sensores de temperatura de fusão (termopares-montados embutidos no fluxo de fusão) para medir diretamente o plástico, não o metal. Esses sensores diretos fornecem a melhor verificação de uniformidade.
Manutenção de registros. Mantenha um registro das leituras de temperatura da zona ao longo do tempo. As tendências que mostram uma propagação crescente indicam problemas em desenvolvimento (por exemplo, falha de um aquecedor ou desvio de um termopar). Ao detectá-los antecipadamente, você pode restaurar a uniformidade antes de produzir sucata.
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