As estatísticas de manutenção da oficina mostram que mais de 70% das falhas de quebra de termopares ocorrem em sondas de bico quente, enquanto os termopares do coletor representam apenas menos de 30% do total de falhas. O ambiente estrutural, as características de temperatura e as condições de desgaste mecânico dos bicos são completamente diferentes das placas do manifold, criando vários fatores de danos sobrepostos que aceleram o envelhecimento e a falha do termopar do bico.
Primeiro, as zonas dos bicos suportam temperaturas de pico contínuas mais altas e taxas de mudança de temperatura mais rápidas. Os bicos quentes estão localizados mais próximos da porta do molde, por onde o material fundido flui e libera calor continuamente; a temperatura da superfície das mangas de aquecimento do bico é 30–80 graus mais alta que a temperatura da placa do manifold. A operação em-ultra{5}}temperatura de longo prazo acelera a oxidação dos fios de liga do termopar e do metal da bainha, formando camadas de óxido que induzem desvio e fragilidade do fio. Durante a comutação do ciclo de injeção, a flutuação do fluxo de fusão causa picos instantâneos de temperatura na ponta do bico, trazendo choque térmico frequente para a sonda de detecção, enquanto as placas do manifold têm grande volume de aço com massa térmica estável e leve flutuação de temperatura, reduzindo bastante a frequência de danos por choque térmico.
Em segundo lugar, as sondas dos bicos enfrentam severos depósitos de carbono e erosão de gases corrosivos. A posição da porta do bico é a área de estagnação do fundido; o plástico permanece aqui por mais tempo e se decompõe para gerar resíduos carbonizados e gases voláteis ácidos. A ponta de detecção do termopar inserida no orifício de aquecimento do bico entra em contato direto com esse ambiente corrosivo, camadas de carbono envolvem a superfície da sonda para formar barreiras de isolamento térmico e o gás corrosivo penetra em pequenas aberturas da bainha para corroer os fios internos da liga. O fundido interno do coletor flui suavemente com tempo de residência curto, menos acúmulo de carbono e corrosão de gás mais fraca, de modo que as sondas do coletor mantêm a precisão estável por mais tempo.
Terceiro, os conjuntos de bicos requerem desmontagem e manutenção frequentes, causando repetidos danos mecânicos. Para limpar depósitos de carbono na comporta, substituir bicos bloqueados e reparar agulhas de válvulas, os técnicos desmontam as mangas de aquecimento dos bicos e os termopares-incorporados a cada 1–4 semanas. Cada desmontagem envolve puxar, torcer e dobrar o cabo do termopar, gerando tensão de fadiga na seção de transição do cabo da sonda-que se acumula ao longo do tempo para quebrar os fios internos. As placas do manifold raramente são desmontadas, exceto para limpeza profunda anual, de modo que os termopares do manifold evitam tensões mecânicas frequentes e danos por flexão.
Quarto, o espaço interno do bocal estreito amplifica o atrito e os danos por extrusão. As mangas de aquecimento do bico possuem pequenos orifícios reservados para sondas com folga limitada; a expansão térmica do aço do bico durante o aquecimento cria um forte atrito entre a bainha e a parede do furo. A expansão e a contração alternativas riscam continuamente a superfície da bainha, formando poços de corrosão. Em contraste, as placas do manifold possuem aço mais espesso e maior folga para os furos de montagem, com desgaste mínimo por fricção nas sondas do manifold após a expansão térmica. Os bicos valvulados acrescentam riscos adicionais: as agulhas das válvulas alternativas roçam facilmente nos cabos do termopar desviados, desgastando a bainha e provocando curtos-circuitos.
Quinto, a dissipação desigual de calor cria maior interferência no intervalo de medição para sondas de bico. Os bicos são adjacentes às placas de resfriamento do molde e às inserções do portão com rápida perda de calor; um ligeiro afrouxamento das sondas de mola formará grandes espaços de ar, levando a uma rápida deriva. As placas do manifold são envoltas com algodão isolante térmico em geral, com perda de calor equilibrada, e mesmo pequenas lacunas de contato produzem apenas pequenos desvios de temperatura.
Medidas de otimização direcionadas para reduzir a frequência de falha do termopar do bico: adotar uniformemente sondas de baioneta com mola anticorrosão 316L/Hastelloy espessadas para todos os bicos; adicionar seções de transição flexíveis anti{2}}fadiga nas saídas de cabos; padronizar as operações de desmontagem para evitar puxar fios com força; reduza os ciclos de limpeza e calibração das sondas do bico para cada duas semanas, enquanto as sondas do manifold seguem o cronograma padrão de manutenção trimestral. Estratégias de manutenção diferenciadas para termopares de bicos e manifolds reduzem efetivamente as taxas gerais de falha dos sensores dos sistemas de câmara quente.
