Como diagnosticar uma zona que apresenta queda intermitente de temperatura durante o ciclo de prensagem?

O gráfico de temperatura de uma zona de aquecimento chave em uma placa de prensa indica uma queda rápida, acentuada e temporária de vinte graus, no mesmo instante em que as braçadeiras da prensa se fecham. A temperatura recupera imediatamente e a zona fica então óptima. portanto, o colapso térmico em frações de segundo não é genuíno, a enorme placa não pode esfriar tão rápido. É um fantasma elétrico, um sussurro transitório e enganoso de baixa temperatura. Geralmente é devido a uma conexão fraca e inconsistente do termopar fechando brevemente sob o choque mecânico e vibração do fechamento de pressão.

A queda fantasma de temperatura não é um resfriamento real, mas uma leitura falsa.
Em prensas de placas aquecidas para laminação de circuitos impressos flexíveis, compósitos ou outros materiais precisos, a homogeneidade e a estabilidade de temperatura são fundamentais. Se uma zona mostrar uma queda rápida, geralmente de 10 a 30 graus, por uma fração de segundo, exatamente coincidente com um evento mecânico, como fechamento da prensa, aplicação de pressão ou movimento da placa, não pode ser um verdadeiro processo de resfriamento físico. A massa térmica de uma placa de aço ou alumínio é muito grande para uma mudança tão rápida de temperatura. A transferência de calor leva segundos ou minutos, não milissegundos.

Portanto, o defeito intermitente na zona da placa do ciclo de prensagem com queda de temperatura relatado é quase invariavelmente um erro de medição e não um problema de processo. O controlador está recebendo um sinal falso baixo do termopar. O problema é que o controlador pode pensar que a zona está fria e aplicar potência total aos aquecedores. Esta explosão de calor pode produzir uma ultrapassagem real da temperatura subsequente quando a zona está realmente na temperatura adequada. Tal excesso pode estragar um lote de produtos (derreter a cola ou distorcer filmes finos) ou, em situações graves, danificar o cilindro ou as folhas antiaderentes.

Causa raiz: uma conexão ruim do termopar
Um termopar é um sensor de temperatura robusto feito de dois fios metálicos diferentes (por exemplo, Tipo J: ferro-constantan, ou Tipo K: cromol-alumel) soldados juntos na junção de medição. O circuito fornece uma saída de baixa impedância e baixa tensão (geralmente alguns milivolts) que flutua de maneira previsível com a temperatura. Este sinal é captado pelo controlador, amplificado e convertido em um valor de temperatura.

Como a tensão do sinal é relativamente baixa, o circuito é muito sensível a alterações de resistência. Para que um circuito termopar funcione com sucesso, deve haver uma linha elétrica contínua do sensor ao controlador, e a resistência desse caminho deve ser estável. Qualquer circuito aberto, não importa quão curto, mesmo alguns milissegundos, levará o controlador a visualizar uma resistência infinita, que geralmente é vista como uma temperatura extremamente baixa (geralmente a temperatura mais baixa na faixa do sensor, como -50C ou zero absoluto, dependendo do projeto do controlador).

Fontes abertas intermitentes comuns
Fonte Descrição Prováveis ​​gatilhos
Fio de termopar quebradoUma fratura fina em um dos dois fios de metal diferentes, geralmente em um ponto de curvatura ou deformaçãoVibração, ciclagem de calor e flexão
Terminal de parafuso, conexão solta do bloco de terminais na caixa de junção que se afrouxou com o tempoChoque mecânico do fechamento da prensa
Junção de solda quebradaDentro do conector do termopar ou na placa de entrada do controlador Vibração, expansão térmica
Solda quebrada na lateralA própria conexão de medição soldada pode se tornar quebradiça e desenvolver uma micro-fissuraAquecimento e resfriamento repetidamente
O fechamento da prensa produz uma onda de choque mecânica única que atravessa a estrutura da prensa, o cilindro e os componentes associados. Este choque pode abrir momentaneamente um contato marginal. A queda falsa e gelada é um grito curto e silencioso de uma conexão elétrica cortada. Uma luz pequena e bruxuleante no sistema nervoso do sensor.

Procedimento de diagnóstico: Encontrando a falha intermitente
A técnica passo{0}}a{1}}a seguir é realizada com a impressora em uma condição segura e-bloqueada. Os circuitos do aquecedor são des{4}}energizados, mas o controlador de temperatura e os circuitos de entrada do termopar podem ser energizados (somente baixa tensão) para fins de diagnóstico.

Passo 1: Reproduzir a falha em um ambiente controlado
O que queremos fazer é que a falha intermitente aconteça de forma previsível (sem realizar um ciclo de produção completo). O controlador é ligado e a temperatura da zona suspeita é exibida. As seguintes etapas são executadas:

Bata no corpo do sensor do termopar com um instrumento não{0}condutivo (um cabo de chave de fenda de plástico ou um pino de madeira). Um toque forte, mas suave, imita o estresse mecânico de um fechamento de pressão.

Enrole o cabo do termopar ao redor da cabeça do sensor e ao longo de seu comprimento até a caixa de junção.

Aperte suavemente os parafusos do bloco terminal na caixa de junção dessa zona.

Se alguma dessas operações fizer com que a leitura da temperatura no controlador pisque ou diminua momentaneamente, a localização da falha será confirmada.

Passo 2: Certifique-se de que todas as conexões do terminal estejam seguras
O remédio mais fácil e comum é um terminal de parafuso solto. Todos os parafusos do bloco terminal do circuito do termopar problemático são apertados com uma chave de fenda de tamanho correto. A força a ser usada no aperto deve ser moderada (normalmente 0,5–0,8 N·m para terminais minúsculos). O aperto excessivo-pode rasgar as roscas ou esmagar o fio. Quando apertado, execute o teste de batida e contorção. Se a cintilação desaparecer, a falha será corrigida.

Etapa 3: verifique se há danos físicos no fio do termopar
Quando o aperto não ajuda, o fio do termopar é inspecionado visualmente em todo o seu comprimento. Procurar:

Dobras, curvas acentuadas ou áreas esmagadas

Desgaste causado pelo atrito do fio contra bordas metálicas

Descoloração (sinais de superaquecimento)

Blindagem para elementos soltos ou enferrujados (para termopares blindados)

Um fio quebrado pode não ser detectado a olho nu. Nesses casos, o fio é ligeiramente dobrado para frente e para trás, observando o controlador. Se você dobrar um ponto específico e observar uma queda temporária, o isolamento interno estará quebrado. Corte o pedaço quebrado e-reconecte o fio ou substitua o cabo completo.

Etapa 4: inspecionar o conector do termopar (se aplicável)
Se o termopar tiver um conector de{0}desconexão rápida (um micro padrão ou plugue e tomada de termopar de tamanho-padrão), então o seguinte será verificado:

Os pinos e soquetes estão limpos e livres de oxidação

"Esses parafusos no plugue estão apertados."

As juntas de solda internas (onde o fio é soldado aos pinos) não estão quebradas

Um problema comum é uma junta de solda quebrada dentro do plugue. O plugue é desmontado (se puder ser reutilizado) e as juntas são soldadas novamente. Para plugues moldados sem peças que possam ser reparadas, todo o conjunto de plugue e cabo é trocado.

Etapa 5: Substitua o termopar se o erro ainda existir
O termopar é substituído se a queda intermitente persistir após apertar e examinar todas as conexões. Fadiga mecânica. Isto pode levar a uma fratura frágil na junta soldada. Esta fratura pode ser invisível, mas abrirá com vibração. A solução final é substituir o termopar por um novo sensor calibrado do mesmo tipo (polaridade direita). Um termopar é um componente de baixo custo versus o custo de um lote de produto destruído ou de um tempo de inatividade mais longo.

Precisão Técnica: Aberturas Intermitentes por Fadiga Mecânica
Os dois fios metálicos diferentes são soldados entre si para formar a junção do termopar. Esta zona de solda é metalurgicamente diferente dos fios principais. Os ciclos térmicos repetidos (aquecimento e resfriamento de 180-200 graus até a temperatura ambiente) e a vibração mecânica dos ciclos de prensagem podem causar rachaduras por fadiga na solda. A fissura pode ser fechada em repouso (produzindo assim um resultado adequado), mas aberta momentaneamente quando uma onda de choque viaja através do sensor. Este é um caso clássico de falha por fadiga mecânica. O problema é comumente reproduzido batendo levemente na cabeça do sensor com uma ferramenta, conforme indicado na Etapa 1.

Como prevenir a recorrência: práticas recomendadas de instalação
Após a falha intermitente do termopar ter sido diagnosticada e reparada, as etapas a seguir reduzirão a probabilidade de recorrência:

Alívio de tensão: O cabo do termopar deve ser preso à estrutura da prensa com um grampo de alívio de tensão para que forças de tração ou torção não sejam aplicadas à cabeça do sensor ou ao bloco terminal.

Evite curvas acentuadas: Mantenha o cabo longe de curvas abruptas onde o raio de curvatura seja pelo menos 10 vezes o diâmetro do cabo.

Use termopares de alta-vibração: para prensas com altas taxas de ciclo, são usados ​​cabos blindados ou termopares de alívio de tensão reforçados.

Verificações periódicas de torque dos terminais: todos os parafusos do bloco de terminais são verificados e rea-apertados como parte da manutenção preventiva planejada.

Conclusão: Livrando-se do Fantasma na Máquina
Um defeito clássico de conexão mecânica-elétrica é a queda intermitente de temperatura durante uma determinada prensagem. Um fantasma que é exorcizado por uma rigorosa inspeção física e aperto do circuito do sensor. A diminuição abrupta e temporária que ocorre quando a prensa fecha raramente é um verdadeiro evento de resfriamento; é uma leitura falsa de uma conexão de termopar que abre momentaneamente sob choque ou vibração. Diagnóstico feito batendo levemente, contorcendo e apertando os parafusos do terminal. A única solução permanente é substituir o fio ou sensor danificado.

O defeito mais desconcertante e mais rápido é normalmente o mais fácil de remediar, uma vez localizado. Ao lidar com prensas de placas quentes, onde a estabilidade da temperatura é crucial, o termopar humilde e suas conexões exigem o mesmo tratamento cuidadoso que o software controlador mais complexo. Parafuso confortável + fio não quebrado mantém o fantasma afastado.