Melhores práticas de instalação para aquecedores de cartucho com conexões em moldes e matrizes metálicas
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Os engenheiros de ferramentas que trabalham com estamparia de metais e injeção de plástico enfrentam o mesmo problema. Os aquecedores de cartucho embutidos em seus moldes e matrizes queimam muito cedo, ficam presos em seus furos, dificultando sua troca ou não aquecem uniformemente. Essas dificuldades geralmente não decorrem apenas da qualidade do aquecedor. Em vez disso, os métodos de instalação que não seguem os princípios térmicos básicos aumentam a probabilidade de que as coisas quebrem precocemente.
Preparar o furo é a etapa mais importante para garantir que os aquecedores de cartucho funcionem bem. Fazer um furo e colocar o aquecedor nele sem nenhuma outra etapa pode causar complicações. O procedimento padrão exige furar um pouco menor que o tamanho final e depois alargá-lo até o tamanho correto com acabamento liso. O diâmetro alvo é o tamanho nominal do aquecedor + 0.001 polegadas, sem tolerância mínima. Isso significa que um aquecedor nominal com meia polegada de diâmetro (mas na verdade cerca de 0,497 polegadas de diâmetro) precisa de um furo com exatamente meia polegada de diâmetro, com uma tolerância de mais 0,001, menos 0,000 polegadas.
O acabamento superficial dentro do furo tem um efeito direto na forma como o calor se move através dele. O alargamento torna a superfície lisa o suficiente para que o aquecedor e o furo se toquem. Os acabamentos ásperos da perfuração deixam pequenos espaços de ar que impedem a passagem do calor. Como o ar não transfere calor tão bem quanto o metal, essas lacunas fazem com que o aquecedor funcione muito mais quente do que o material da matriz ao redor para que a mesma quantidade de calor flua. Não é incomum que um aquecedor bem instalado tenha uma diferença de temperatura operacional de 100 graus Fahrenheit ou mais em relação a um aquecedor-solto.
Furos passantes-são muito mais úteis que furos cegos quando a geometria permite. Um orifício que atravessa toda a parte aquecida permite remover um aquecedor preso empurrando-o para fora pela outra extremidade. Se um aquecedor inchar e ficar preso em um orifício cego sem esse recurso de abertura, pode ser necessário perfurá-lo, o que pode danificar um molde ou matriz cara. Quando o mandrilamento-de passagem não é praticável, aumentar o diâmetro do furo dentro dos limites de tolerância reduz o risco de gripagem, embora isso acarrete um custo para a eficiência da transferência de calor.
Gerenciar a expansão térmica é o que diferencia as instalações especializadas daquelas que causam problemas. Quando os aquecedores de cartucho são ligados, eles ficam mais longos, assim como o aço inoxidável. Se a instalação interromper esta expansão, a tensão de compressão dobrará o interior do aquecedor, o que acabará por quebrar o elemento de resistência ou o isolamento de óxido de magnésio. A resposta é deixar a extremidade do cabo flutuar cerca de um milímetro axialmente, mantendo o contato radial para transmissão de calor.
Ao instalar aquecedores com conexões roscadas em moldes, é importante ser muito exato quanto ao comprimento não aquecido entre a zona de aquecimento e a conexão. Para manter a vedação e o isolamento do fio intactos, a conexão e a área de saída do cabo devem permanecer frias. Aquecedores pequenos devem ter pelo menos um{2}}oitavo de polegada de comprimento não aquecido, enquanto aquecedores maiores ou aqueles que funcionam em altas temperaturas devem ter uma polegada ou mais. Quando as seções frias não são boas o suficiente, as vedações queimam, os cabos entram em curto e as falhas acontecem muito cedo.
O roteamento de fios condutores em moldes e matrizes é igualmente importante. Para evitar que os fios dobrem no importante ponto de crimpagem, eles precisam de um alívio de tensão quando saem do aquecedor. Molas metálicas, conduítes flexíveis ou mangas protetoras evitam danos ao isolamento causados por movimento e abrasão. Essa proteção é necessária para aquecedores usados para mover placas ou matrizes. Os cabos isolados com fibra de vidro, que são padrão para serviços em altas-temperaturas, podem suportar o calor, mas ainda estão sujeitos a danos mecânicos se não estiverem protegidos.
Os aditivos anti-engripantes facilitam a remoção posterior do aquecedor, especialmente em situações em que o ciclo térmico faz com que o ajuste fique mais apertado com o tempo. As pastas antigripantes-à base de níquel-podem suportar altas temperaturas sem se transformarem em carbono ou se tornarem eletricamente condutoras. A aplicação deve cobrir a parte do aquecedor que tocará o furo, mas não deve tocar nenhum fio condutor, terminal ou outras peças que transportem corrente. Colocar anti-em conexões elétricas pode causar curtos-circuitos e problemas de segurança.
Ao escolher uma conexão para aplicações em moldes, você precisa encontrar um compromisso entre retenção mecânica e isolamento térmico. Flanges de montagem aparafusados na superfície do molde evitam que o molde se mova quando é empurrado ou vibrado. Flanges de aço inoxidável soldadas na bainha do aquecedor tornam-no forte e resistente à ferrugem em altas temperaturas. A posição do flange ao longo da peça não aquecida permite decidir exatamente onde o comprimento aquecido vai na cavidade do molde.
As vedações finais são muito importantes para moldes resfriados por líquido ou para situações onde a umidade pode entrar. O envasamento de epóxi padrão pode impedir a entrada de umidade em até cerca de 266 graus Fahrenheit. Com epóxi-de alta temperatura, isso chega a 450 graus. Para condições muito ruins, a vedação hermética ou o envasamento de cimento com verniz de silicone podem suportar temperaturas de até 1000 graus Fahrenheit, mantendo a umidade do lado de fora. O tipo de vedação deve corresponder à temperatura na extremidade principal e não apenas à temperatura de toda a operação.
Ao escolher e instalar um aquecedor, a densidade de watts é algo em que se deve pensar. Aquecedores com altas densidades de watts, que fornecem 50 watts por polegada quadrada ou mais, precisam de acessórios mais apertados e melhores dissipadores de calor do que aqueles com densidades mais baixas. Para evitar que o elemento de resistência fique muito quente, o aumento do fluxo de calor precisa ser capaz de transmitir calor de forma eficiente ao metal circundante. Ao instalar aquecedores de alta-densidade, é muito mais importante seguir as regras de tolerâncias de furo e polimento de superfície.
Acompanhar os detalhes da instalação facilita a manutenção posterior. Quando os aquecedores chegam ao fim de sua vida útil, é mais fácil substituí-los se você acompanhar os tamanhos dos furos, as especificações do aquecedor e os tipos de acessórios. Moldes e matrizes às vezes duram mais do que várias gerações de aquecedores, e manter registros detalhados significa que você não precisa se dar ao trabalho de descobrir as especificações corretas novamente anos depois de terem sido instalados pela primeira vez.
Se você instalar aquecedores de cartucho corretamente, eles durarão muito tempo em vez de serem descartáveis. Prestar atenção à preparação do furo, à acomodação da expansão térmica e à proteção do chumbo compensa em menos tempo de inatividade e temperaturas de processo estáveis.
