熱均一性-すべてのゾーンとキャビティにわたる温度の一貫性-は、ホット ランナー成形の究極の目標です。熱電対は、均一性を評価して達成するための主要なセンサーです。この記事では、熱電対データを使用して温度のバランスをとり、部品のばらつきを減らす方法について説明します。
均一性の定義。熱均一性とは、溶融ストリーム内のすべての点が実際に同じ温度であるべきであることを意味します。複数キャビティの金型では、すべてのキャビティが同じ粘度の溶融物を受け取る必要があります。単一キャビティの金型では、マニホールドに流れの不均衡を引き起こすホット スポットやコールド スポットがあってはなりません。均一性は通常、ゾーン全体の温度の標準偏差として測定されます。
熱電対の配置の役割。均一性を評価するには、熱電対を代表的な場所に配置する必要があります。マニホールド内の入口付近、分岐点、および各ノズル入口付近にセンサーを配置します。ノズルでは、同じ相対位置 (たとえば、先端から 10 mm 上) にセンサーを配置します。配置に一貫性がない場合、読み取り値に一貫性がなく、均一性が実際より悪く見えるようになります。各ゾーンの熱電対の位置を正確にマッピングします。
ゾーン-から-のゾーン オフセット キャリブレーション。同一の熱電対を使用した場合でも、ボア サイズ、サーマル グリース、またはセンサーの校正にわずかな違いがあると、オフセットが生じます。均一性への最初のステップは、これらのオフセットを補正することです。定常状態の生産中（注入なし）、すべてのゾーンを同じ設定値に設定し、実際の読み取り値を記録します。 1 つのゾーンの読み取り値が 2 度高い場合は、コントローラーで -2 度のオフセットを適用します。すべてのゾーンが同じ値を読み取るまで繰り返します。これを「ゾーンバランシング」と呼びます。
定常状態と動的均一性。-均一性は、静止時だけでなく注入中も維持されなければなりません。射出段階では、冷たい樹脂が入るにつれてノズル先端が冷却されます。高速熱電対はこれらの過渡現象を捕捉します。一部のゾーンが他のゾーンよりも早く回復すると、後続のサイクル中にそのゾーンがより熱くなります。設定値だけでなく、熱電対データを使用してヒーターの電力配分を調整します。一部のコントローラーは、より冷却するゾーンへの電力を高める適応フィードフォワードを提供します。
温度プロファイルのマッピング。大きなマニホールドの場合は、ハンドヘルド熱電対または熱画像カメラを使用して、試行中に表面温度をマッピングします。内蔵の熱電対測定値と比較してください。-マニホールドにセンサーでカバーされていないホットスポットがある場合は、熱電対の追加を検討してください。最新のマニホールドでは、スプリッター プレート上に最大 8 個のセンサーを搭載できます。
ヒーターのゾーニングと熱電対のペアリング。均一性を達成するために、マニホールドにはブランチごとに複数のヒーターが付いている場合があります。独立した制御を可能にするために、各ヒーターには独自の熱電対が必要です。 2 つのヒーターを制御するために 1 つの熱電対を使用することは避けてください。-これはヒーターが同じように動作することを前提としていますが、これはほとんど当てはまりません。
冷却ラインの影響。モールドベースの水冷ラインにより、マニホールドから熱が不均一に抽出される可能性があります。冷却チャネルの近くの熱電対は、そこから離れた熱電対よりも測定値が低くなる場合があります。この影響を最小限に抑えるために、マニホールドと金型の間に断熱プレートを使用してください。断熱が不可能な場合は、熱電対データを使用して、冷却パターンを補正するゾーン オフセットを設定します。
断熱品質。マニホールド周囲の断熱が不十分だと熱損失が発生し、均一性が困難になります。外側ゾーンからの熱電対の読み取り値は低くなり、より高いヒーター電力が必要になります。これにより、内側ゾーンが過熱する危険性が高まります。すべてのマニホールド カバーとエアギャップが適切に断熱されていることを確認してください。熱電対の読み取り値を熱シミュレーションと比較して確認します。
定期的な検証。ヒーターの経年劣化や熱電対のドリフトにより、時間の経過とともに均一性がドリフトする可能性があります。四半期ごとに均一性検証を実行します。すべてのゾーンを共通の設定値に設定し、射出なしで金型を 30 分間運転し、すべてのゾーンの温度を記録します。高精度の金型の場合、範囲 (最大 – 最小) は 2 度以内である必要があります。- 5 度を超える場合は、調査して再調整するか、センサーを交換してください。
ケーススタディ: 32 キャビティのキャップ金型。この金型のキャビティ全体の温度範囲は 8 度でした。ホットキャビティからの部品のサイズが小さかった。冷たい空洞から、フラッシュされました。校正済みの熱電対スキャナを使用して、各ゾーンをオフセットして設定値で同じ値を読み取りました。バランス調整後、範囲は 1.5 度に低下し、部品の重量変動は 70% 減少しました。
高度なテクニック。一部のシステムでは、ゾーンごとに複数の熱電対 (たとえば、ヒーターに 1 つ、先端に 1 つ) を使用し、温度勾配を計算します。一定の勾配を維持することにより、均一な熱流束が確保されます。他の製品では、金属ではなくプラスチックを直接測定するために、溶融温度センサー (溶融流にフラッシュマウントされた熱電対) を使用します。-これらの直接センサーは究極の均一性チェックを提供します。
記録の保管。ゾーン温度測定値のログを長期にわたって維持します。広がりの増加を示す傾向は、問題が発生していることを示しています (ヒーターの故障や熱電対のドリフトなど)。これらを早期に発見することで、スクラップが発生する前に均一性を回復できます。
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