درک مقاومت در برابر دما و انتخاب مواد برای بخاری های کارتریج قالب

گرم کن های کارتریج که به آن هیترهای کارتریج نیز می گویند، قطعات مهمی هستند که در قالب های مورد استفاده در صنایع از جمله قالب گیری تزریقی پلاستیک، ریخته گری قالب، قالب گیری فشرده سازی و پردازش مواد کامپوزیت ساخته می شوند. وظیفه اصلی آنها دادن گرمای دقیق، موضعی و کارآمد است تا اطمینان حاصل شود که مواد جریان یافته، پخته می شوند و محصول نهایی از بهترین کیفیت برخوردار است. پوسته بیرونی این بخاری‌ها از-فلز باکیفیت بالا ساخته شده است و المنت حرارتی یک سیم مقاومتی با سیم پیچی دقیق است (معمولاً نیکل-کروم یا آهن-کروم{5}}آلیاژ آلومینیوم). فضای حلقوی با پودر اکسید منیزیم (MgO) تصفیه شده و کریستالی پر شده است. این پرکننده MgO بسیار مهم است زیرا از تماس سیم پیچ با غلاف جلوگیری می کند و اجازه می دهد گرما به خوبی از آن خارج شود. کل مجموعه با کنترل های دقیق ساخته شده است که شامل کاهش لوله (چرخش) برای به دست آوردن بالاترین چگالی MgO است. این اطمینان حاصل می کند که مجموعه پایدار است، گرما را به خوبی منتقل می کند و برای مدت طولانی دی الکتریک باقی می ماند.

بسیاری از مصرف کنندگان نگران کارآیی بخاری های کارتریجی قالب های مختلف هستند زیرا فکر می کنند در هنگام بالا رفتن دما احتمال سوختن یا خراب شدن آنها بیشتر است. این مشکل اغلب یک نقص در طراحی بخاری نیست، بلکه عدم تطابق بین مواد مورد استفاده در بخاری و نیازهای حرارتی واقعی برنامه است. بنابراین، دانستن اصول اولیه مقاومت در برابر دما، که بیشتر بر اساس آنچه مواد غلاف می تواند انجام دهد، برای انتخاب مناسب و ماندگاری آن بسیار مهم است.


مهمترین جزئیات فنی که باید در هنگام انتخاب بخاری کارتریج قالب در نظر گرفته شود، دمای غلاف عملیاتی است. نقطه تنظیم قالب، چگالی وات هیتر، و میزان تماس بخاری با فولاد قالب همگی بر این دما تأثیر می گذارند. مواد غلاف بر اساس این دمای کار انتخاب می شود تا مطمئن شود که در تمام مدت بدون اکسیداسیون، پوسته پوسته شدن یا از دست دادن مقاومت مکانیکی به خوبی کار می کند.

دستورالعمل زیر بهترین آلیاژهای فولاد ضد زنگ را برای استفاده در دماهای مختلف نشان می دهد:

فولاد ضد زنگ AISI 304 (یا SUS 304) اغلب برای دماهای بین 100 درجه تا 300 درجه استفاده می شود. این فولاد زنگ نزن آستنیتی برای اکثر کاربردهای قالب‌گیری همه منظوره، مخصوصاً در پردازش پلاستیک، انتخاب مناسبی است، زیرا ارزان است و مقاومت در برابر خوردگی، شکل‌پذیری و استحکام دمایی بالا دارد.

فولاد ضد زنگ AISI 321 (یا SUS 321) بهترین انتخاب برای دماهای بین 400 تا 500 درجه است. این درجه با تیتانیوم تثبیت شده است، که باعث می شود زمانی که برای مدت طولانی در معرض این محدوده دمایی بالا قرار می گیرد، در برابر بارش کاربید بین دانه ای (حساسیت) بسیار مقاوم تر شود. این تثبیت برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی و جلوگیری از شکنندگی زودرس در مناطق تحت تأثیر گرما{6}}کلیدی است.

فولاد ضد زنگ AISI 310S (یا SUS 310S) معمولاً در دماهای بین 600 درجه تا 700 درجه استفاده می شود. این یک آلیاژ آستنیتی با دمای بالا-با مقدار زیادی کروم و نیکل در آن است. در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم است، استحکام خزشی خود را بهتر حفظ می‌کند، و در صورت استفاده مداوم در این دماهای بالاتر، که در برخی قالب‌های ریخته‌گری قالبی یا کامپوزیت با کارایی بالا رایج است، افزایش نمی‌یابد.

درک این نکته مهم است که این محدوده ها فقط راهنمایی های خشن هستند. بالاترین دمای واقعی که یک بخاری کارتریجی می تواند تحمل کند به مواردی مانند آلیاژ مورد استفاده برای سیم مقاومت داخلی (که ممکن است محدودیت دمایی متفاوتی نسبت به غلاف داشته باشد)، کیفیت عایق MgO و اینکه آیا مواد خورنده در هوا وجود دارد (مانند عوامل آزاد کننده یا مواد فرار پلیمری) بستگی دارد. Incoloy 800 یا 840 که حتی آلیاژهای نیکل{4}}کروم-آهن تخصصی‌تر هستند، ممکن است برای کاربردهایی که بالاتر از ۷۰۰ درجه هستند یا در محیط‌های بسیار خورنده اتفاق می‌افتند مورد نیاز باشند.

در پایان، اطمینان از اینکه بخاری کارتریج قالب قابل اعتماد است و می تواند دماهای بالا را تحمل کند، کار مهندسین سیستم است. نه تنها طراحی مواد و توان بخاری (چگالی وات) باید برای دمای هدف مناسب باشد، بلکه باید برای دینامیک حرارتی قالب، دقت تنظیم کننده دما و جلوگیری از گرمای بیش از حد موضعی ناشی از تناسب بد یا شکاف هوا مناسب باشد. بهترین راه برای بهبود عملکرد، حفظ دمای قالب و استفاده حداکثری از عمر مفید سیستم گرمایش این است که با تولیدکنندگان بخاری صحبت کنید که می دانند در طول مرحله طراحی چه می کنند.