Perché sono necessari riscaldatori a cartuccia di qualità superiore per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche

Perché sono necessari riscaldatori a cartuccia di qualità superiore per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche
Durante il turno di un fine settimana, una macchina per lo stampaggio si ferma improvvisamente. La lettura di una zona non viene visualizzata dal controller della temperatura. Il collettore è freddo quando l'operatore lo tocca. La guaina appare fratturata e gonfia dopo aver rimosso il sospetto riscaldatore. Il direttore di produzione conosce bene la routine: individua un pezzo in più, installalo e prega che un raffreddamento irregolare non danneggi lo stampo.


Uno degli usi più difficili per un elemento riscaldante elettrico è lo stampaggio a iniezione di materie plastiche. A seconda della resina lavorata, il riscaldatore a cartuccia funziona spesso a temperature comprese tra 180 gradi e 450 gradi all'interno di collettori in acciaio o alluminio. Nel corso della loro vita utile, questi riscaldatori vengono sottoposti a migliaia di cicli termici, che causano l'espansione e la contrazione del filo di resistenza interno e dell'isolamento compatto in ossido di magnesio.

L'esperienza sul campo indica che una delle tre cause sottostanti-densità di watt eccessiva, scarsa aderenza tra il riscaldatore e il foro di montaggio o materiale della guaina insufficiente per l'ambiente operativo-è responsabile della maggior parte dei guasti del riscaldatore dello stampo. La durata del riscaldatore può essere aumentata da mesi ad anni affrontando metodicamente ciascuna di queste preoccupazioni.

Poiché la maggior parte delle resine richiede temperature di fusione molto basse ma richiede un riscaldamento rapido-e un controllo accurato della temperatura, la densità di watt diventa particolarmente importante nelle applicazioni di stampaggio. Una densità di watt compresa tra 5 e 7 W/cm² offre spesso il compromesso ottimale tra longevità e tempo di risposta per un riscaldatore a cartuccia posizionato in un collettore in acciaio. Cicli più lunghi e tempi di riscaldamento-più brevi risultano dalla riduzione dei consumi al di sotto di 5 W/cm². Oltre 7 W/cm² aumentano significativamente lo stress interno, che accelera l'ossidazione del filo della resistenza al nicromo e riduce la resistenza di isolamento.

Nello stampaggio, la tolleranza di adattamento può essere notevolmente più importante che in altre applicazioni. Il gioco diametrale ottimale tra il riscaldatore e il foro è compreso tra 0,02 e 0,08 mm. Uno strato d'aria isolante viene creato da qualsiasi spazio più grande. La guaina è molto più calda del metallo circostante a causa dell'incapacità del riscaldatore di dissipare efficacemente il calore. La durata del riscaldatore potrebbe ridursi della metà o addirittura peggio se le temperature effettive misurate della guaina in una condizione di allentamento- sono di 100 gradi o superiori alla temperatura di processo pianificata.

Il riscaldatore non è a stretto contatto con la resina nelle applicazioni di stampaggio con resine tecniche che contengono fibra di vetro o altri additivi abrasivi. L'usura abrasiva non è il problema principale perché il riscaldatore è alloggiato all'interno di un collettore in acciaio o di una tasca per cartuccia. Piuttosto, gli ostacoli principali sono i cicli termici e la possibile esposizione all’umidità attraverso le linee di raffreddamento. A temperature di stampaggio normali fino a circa 400 gradi, un tubo riscaldante elettrico a testa singola in acciaio inossidabile 316 funziona in modo affidabile e fornisce un'eccezionale resistenza all'ossidazione. A causa della loro eccezionale robustezza alle alte-temperature e resistenza all'ossidazione, le guaine Incoloy 800 sono un'opzione preferibile per resine a temperature più elevate-come PEEK o PEKK, dove le temperature molteplici possono superare i 450 gradi.

Ignorare la parte non riscaldata all'estremità posteriore del riscaldatore a cartuccia è un errore tipico nelle applicazioni di stampaggio. Per salvaguardare le connessioni di terminazione interne, la regione fredda accanto all'uscita del cavo dovrebbe rimanere al di sotto di circa 200 gradi. I circuiti aperti risultano dal surriscaldamento dei cavi e dei collegamenti di saldatura interni quando questa sezione viene spinta troppo in profondità in un collettore caldo. La scelta di un riscaldatore con la lunghezza non riscaldata adeguata prolunga la sua durata e mantiene fresca la parte posteriore.

Un'altra considerazione pratica è che, in particolare durante i periodi di inattività del fine settimana o quando gli stampi vengono aperti per la manutenzione, l'umidità dell'acqua di raffreddamento può condensarsi sulle estremità terminali dei riscaldatori a cartuccia. Una bassa resistenza di isolamento e fastidiosi guasti a terra sono causati dall'intrusione di umidità nell'area dei terminali. Questo problema viene evitato utilizzando riscaldatori con terminali completamente sigillati, come vasi in ceramica o gomma siliconica. La scelta di un design di uscita del piombo-resistente all'umidità si ripaga presto in situazioni di stampaggio altamente umide.

La standardizzazione su un unico riscaldatore per diversi stampi semplifica la gestione dei pezzi di ricambio, in base ai dati sul campo provenienti dagli impianti di stampaggio a iniezione. In attesa di ordini speciali, i tempi di inattività di emergenza vengono eliminati mantenendo un inventario limitato di formati utilizzati di frequente, come 10 x 100 mm, 12 x 150 mm e 16 x 200 mm. Sono necessari diversi design dei riscaldatori e tecniche di gestione della temperatura per varie impostazioni di stampaggio, che vanno dai grandi componenti automobilistici alle minuscole parti mediche di precisione.