סעפות וחרירי רץ חם מיוצרים מפלדת אל חלד H13, 420, נחושת בריליום וחומרי סגסוגת אחרים. מצעי מתכת שונים מייצרים פוטנציאל מגע תרמו-אלקטרי בשילוב עם סגסוגות נדן תרמי בטמפרטורה גבוהה, מה שיוצר היסט מדידה נוסף אם שני חומרי המתכת אינם תואמים. מהנדסי תבניות רבים מתעלמים מהתאמת תאימות סגסוגת במהלך בחירת צמד תרמי, מה שמוביל לסחיפת טמפרטורה קבועה שאינה ניתנת לביטול על ידי כיול. מאמר זה ממיין כללי התאמת תאימות עבור חומרי נדן תרמו של פלדה חמה מהזרם המיינסטרים.
עקרון היווצרות פוטנציאל מגע תרמי
כאשר שתי סגסוגות מתכת שונות נמצאות במגע הדוק תחת טמפרטורה גבוהה, נדידת אלקטרונים חופשית יוצרת מתח תרמו-אלקטרי זעיר נוסף המונח על אות המילי-וולט של הצמד התרמי עצמו. ערך פוטנציאלי נוסף זה משתנה עם עליית הטמפרטורה, ויוצר שגיאת היסט משתנה. ככל שהרכב האלמנטים של מעטפת הצמד התרמי ומצע הרץ החם קרוב יותר, כך שגיאת פוטנציאל המגע קטנה יותר.
שולחן תואם עבור מיינסטרים תבנית פלדה חם ראנר
1. פלדה לעבודה חמה H13 (חומר סעפת/זרבובית הנפוץ ביותר)
• נדן תואם: נירוסטה 316L, סגסוגת Inconel; היסט פוטנציאל מגע קטן או שווה ל-0.4 מעלות בתוך 200~420 מעלות, זניח עבור כל תרחישי הייצור.
• לא תואם: נדן נחושת טהור, נדן מסגסוגת אלומיניום; היסט מגיע ל-1.2~2.0 מעלות מעל 350 מעלות, סחיפה מתמשכת עם שינוי טמפרטורה.
2. 420 נירוסטה מרטנסיטית (חריר עמיד בפני קורוזיה- עבור פלסטיק PVC/הלוגן)
• התאמה אופטימלית: נדן נירוסטה מלוטשת 316L; היסט מגע קטן או שווה ל-0.6 מעלות.
• חלופה: מעטפת Inconel, אופסט פחות מ-0.8 מעלות או שווה ל-0.8 מעלות, מתאים ליציקת PPS בטמפרטורה- גבוהה.
• הימנע מנדן רגיל 304 דק-; הבדל אלמנטי כרום גורם להיסט משתנה ברור מעל מעלה אחת.
3. חרירי נחושת בריליום (תבניות דקיקות-דקיקות עם מוליכות תרמית גבוהה)
• התאמה אופטימלית: צמד תרמי סרט מוליך תרמי מסגסוגת-נחושת; פוטנציאל מגע כמעט אפס.
• חלופה: נדן Inconel; היסט מבוקר בתוך 0.7 מעלות.
• הימנעו בקפדנות ממגע מסוג K-כרומל-אלומל מסגסוגת חשופה עם נחושת בריליום; טמפרטורה גבוהה יוצרת סחיפה גדולה מעל 2 מעלות.
אמצעי אופטימיזציה משלימים למגע בלתי-נמנע מסגסוגת לא תואם
1. הוסף שכבה של משחה על בסיס ניקל מוליך תרמי גבוה- בין ראש החישה של הצמד התרמי לבין משטח המתכת של הרץ החם; משחת אבקת המתכת מבודדת מגע ישיר בין שתי סגסוגות בסיס שונות ומחלישה את יצירת פוטנציאל המגע.
2. לאמץ מבנה צמד תרמי משוריין מבודד לא מקורקע; שכבת הבידוד מגנזיום תחמוצת מבודדת לחלוטין את מעטפת הסגסוגת מפלדת הרץ החמה, ומבטלת באופן יסודי הפרעות פוטנציאליות למגע, שהוא הפתרון האמין ביותר עבור תבניות סגסוגת חמה מעורבות.
3. רשום ערכי היסט קבועים בנקודות טמפרטורה שונות במהלך כיול תבנית ראשוני, הגדר פרמטרים של פיצוי טמפרטורה מפולחים בבקר כדי לקזז שגיאות פוטנציאל מגע משתנה.
הצעות לבחירת תאימות בשלב עיצוב עובש
1. רצים חמים סטנדרטיים H13: ניתן להתאים באופן חופשי צמדים תרמיים מסוג K/N מנירוסטה 316L רגילים ללא התאמה מיוחדת.
2. עמידים בפני קורוזיה- 420 פלדת אל חלד רצים חמים לעיבוד פלסטיק הלוגן: תעדוף צמדים תרמיים מלוטשים אלקטרו-316L, הימנעו ממעטפות מרותכות 304 זולות.
3. חרירי מוליכות תרמית גבוהה של בריליום נחושת עבור תבניות דקיקות-במהירות גבוהה-: בחר חיישנים מבודדים לא מקורקעים או צמדים תרמיים של סרט נחושת כדי למנוע סחף של מגע מסגסוגת.
4. רצים חמים מסגסוגת מעורבת (מניפולת H13 + זרבובית בריליום נחושת): ציידו צמדים תרמיים מבודדים לא מקורקעים לכל נקודות המדידה כדי לאחד את דיוק המדידה ללא פיצוי מפולח.
