Il ruolo del ciclo termico nel surriscaldamento del riscaldatore a cartuccia

Il ruolo del ciclo termico nel surriscaldamento del riscaldatore a cartuccia
Anziché mantenere una temperatura costante, molti processi richiedono frequenti riscaldamenti e raffreddamenti. Il filo resistivo, l'isolamento e la guaina di un riscaldatore a cartuccia sono soggetti a forze di espansione e contrazione ad ogni ciclo. Anche quando la potenza media rimane moderata, questi ceppi alla fine producono condizioni che consentono il surriscaldamento localizzato.
A temperature elevate, il filo resistivo crea uno strato di ossido schermante. Le microfessure si creano quando l'ossido e il metallo sottostante si contraggono a velocità diverse durante il raffreddamento. Nel successivo riscaldamento-, il metallo fresco viene esposto e si ossida molto di più. Si formano punti caldi e la resistenza locale aumenta man mano che il filo si assottiglia gradualmente. Allo stesso tempo, l'isolamento in ossido di magnesio- si espande ripetutamente a causa del calore, creando piccoli spazi vuoti. Per un dato assorbimento di potenza, i vuoti riducono la conduttività termica e aumentano la temperatura del filo.
Lo schema di ossidazione della guaina è identico. Ad ogni ciclo, le incrostazioni si sviluppano, si fratturano e si riparano, aumentando progressivamente la resistenza termica superficiale. All'aumentare del numero di cicli, un riscaldatore a cartuccia avviato a una temperatura interna sicura passa gradualmente a un regime di surriscaldamento. Poiché la differenza di temperatura iniziale tra il filo e la guaina è già maggiore, i sistemi ad alta densità di-watt-sono più sensibili.
Quando le condizioni del processo lo consentono, la mitigazione si concentra sulla riduzione dell’entità e della frequenza delle variazioni di temperatura. Il ritmo del cambiamento di temperatura è limitato dai controller con funzioni di avvio graduale o-soft. L'aumento costante della resistenza interna viene assorbito dal buffer termico fornito scegliendo una densità di watt leggermente inferiore. Il corretto montaggio è comunque fondamentale poiché qualsiasi traferro aumenta le fluttuazioni di temperatura del filo. I controlli periodici della resistenza e della resistenza dell'isolamento- identificano un degrado crescente prima del guasto in applicazioni con frequenze di ciclo inevitabilmente elevate.
Un numero elevato di cicli viene spesso riscontrato nelle barre saldanti degli imballaggi, nei sistemi-a canali caldi e nelle macchine di pressofusione-specifiche. Il grado di stress del ciclo varia a seconda della massa termica di ciascun strumento e delle proprietà di perdita di calore-. Il rapido ciclo di una ganascia per imballaggio leggero può causare il surriscaldamento di un riscaldatore a cartuccia progettato per il funzionamento continuo in una piastra di grandi dimensioni. La scelta della densità di watt, del design del filo e del materiale della guaina in grado di supportare il numero previsto di cicli senza andare in condizioni di surriscaldamento è resa possibile da un'analisi approfondita del profilo del ciclo, dell'intervallo di temperatura e della geometria dell'utensile.