كيف تؤثر الموصلية الحرارية المزدوجة على اتساق ذوبان العداء الساخن؟

الموصلية الحرارية هي معلمة فيزيائية جوهرية للغلاف الحراري، ومواد الحشو وأسلاك السبائك، والتي تحدد سرعة وتجانس نقل الحرارة بين الفولاذ الساخن ونواة الاستشعار الحراري الداخلي. يهتم معظم الفنيين فقط بنوع المزدوجات الحرارية ودرجة الدقة، لكنهم يتجاهلون مطابقة التوصيل الحراري، مما يؤدي إلى اختلاف كفاءة جمع الحرارة في مجسات التجاويف المتعددة-، ولزوجة الذوبان غير المتوازنة بين قنوات التدفق، وتفاوت وزن المنتج. تحتوي سلسلة التوصيل الحراري للمزدوجات الحرارية المعزولة المعدنية MI- على ثلاث طبقات، على سبيل المثال الغلاف المعدني وحشو أكسيد المغنسيوم وسلك السبائك الكهروحرارية، والتي يمكن أن تمارس تأثيرًا مختلفًا على استقرار درجة حرارة الذوبان.

العقبة الأولى أمام نقل الحرارة هي التوصيل الحراري لغلاف الفولاذ المقاوم للصدأ. يتمتع غلاف سبيكة 316L بموصلية حرارية أفضل من الفولاذ 304 الشائع، والذي ينقل حرارة سطح المشعب والفوهة إلى حشوة أكسيد المغنيسيوم الداخلية بسرعة أكبر. تعمل الأغماد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة كطبقات عازلة للحرارة، ويقرأ طرف المستشعر درجة حرارة أقل بمقدار 3 إلى 6 درجات من درجة حرارة الفولاذ القالب الحقيقي. تستمر وحدة التحكم في زيادة قوة التسخين، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الذوبان المحلي. الموصلية الحرارية العالية للبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية والقوالب البلاستيكية الهندسية ذات درجة الحرارة العالية. يوصى باستخدام أغلفة سبائك Hastelloy للتخلص من تباطؤ نقل الحرارة، والذي سيعكس تغيرات درجة حرارة قناة التدفق في الوقت الفعلي. تقوم المجسات ذات جدران الغلاف السميكة باستبدال بعض الموصلية الحرارية لمقاومة التآكل، وتعتمد هيكل ضغط زنبركي لمواجهة فقدان الحرارة بسمك الجدار الأكثر سمكًا.

وسيلة نقل الحرارة بين الغلاف والأسلاك الحرارية هي الحشو المعدني لأكسيد المغنسيوم. يتمتع مسحوق أكسيد المغنسيوم المضغوط عالي الكثافة- بموصلية حرارية جيدة وتوزيع متساوي للحرارة، بحيث تتمتع أسلاك السبائك الموجبة والسالبة بتوصيل حراري ثابت دون اختلاف في درجة الحرارة في المسبار. التعبئة السائبة مع وجود فجوات هوائية داخلية كبيرة تقلل بشكل كبير من التوصيل الحراري لأن الهواء هو وسيلة عازلة للحرارة وبالتالي يؤخر انتقال الحرارة ويسبب خطأ في القياس. تُستخدم إجراءات التعبئة السائبة في -المزدوجات الحرارية الرخيصة ذات الجودة المنخفضة لتقصير وقت الإنتاج، وهو السبب الرئيسي لضعف التوصيل الحراري والانحراف السريع بعد التشغيل على المدى القصير-. المزدوجات الحرارية المخصصة للعداء الساخن مؤهلة لاستخدام الضغط الثانوي العالي الضغط، لزيادة كثافة التعبئة وللحفاظ على التوصيل الحراري الثابت خلال الدورات الحرارية طويلة الأمد-.

يتناسب معدل استجابة الإشارة بشكل مباشر مع التوصيل الحراري لسلك السبائك الحرارية. تتميز أسلاك الألومنيوم K-type chromel-بتوازن جيد في التوصيل الحراري والأداء الكهربي الحراري، مما يجعلها المعيار العالمي للعدائين المحترفين. تتمتع أسلاك الحديد الثابت من النوع J- بموصلية حرارية فائقة عند درجات الحرارة المنخفضة، لكن مكونات الحديد تصدأ بسرعة عند درجات حرارة أعلى من 750 درجة، مما يولد طبقات أكسيد على سطح السلك ذات موصلية حرارية منخفضة، مما يمنع انتقال الحرارة ويسبب انجرافًا شديدًا. يمكن للمزدوجات الحرارية من النوع E المخصصة للمواد البلاستيكية الحساسة للحرارة ذات درجة الحرارة المنخفضة، مع التوصيل الحراري الأفضل وحساسية الإشارة، أن تلتقط بسرعة التغيرات الطفيفة في درجة حرارة ذوبان المطاط الصناعي منخفض اللزوجة.

موصلية حرارية لا مثيل لها عبر العديد من المجسات في مجمع تجاويف واحد-متعدد مما يؤدي إلى خلل مميت في الذوبان. إذا كانت المجسات الجزئية مصنوعة من أغلفة -موصلية حرارية منخفضة- 304 غير مصقولة وبعضها الآخر مصنوع من مجسات مصقولة 316L ذات موصلية عالية وبنفس قوة التسخين، فإن وحدة التحكم تتلقى ردود فعل غير متناسقة بشأن درجة الحرارة وتنتج طاقة تسخين غير متساوية لكل منطقة. تعاني بعض قنوات التدفق من ارتفاع درجة الحرارة وتدهور الذوبان، في حين أن البعض الآخر لا يتمتع بدرجة حرارة كافية مما يؤدي إلى ظهور براعم قصيرة وخطوط لحام. في حالة القوالب متعددة التجاويف-، يجب أن تحتوي المزدوجات الحرارية على نفس مادة الغلاف وكثافة التعبئة ونوع السلك لتوفير نفس التوصيل الحراري في كل موقع استشعار.

طرق تحسين التوصيل الحراري للمزدوجة الحرارية: استخدم أغلفة سبائكية ذات موصلية حرارية عالية مع طلاء مرآة. استخدم مجسات معزولة معدنية MI مضغوطة بالكامل بدون حشوة فضفاضة. استخدم هياكل حربة زنبركية لإزالة المقاومة الحرارية لفجوة الهواء بين طرف المسبار وفولاذ القالب. قم بتنظيف رواسب الكربون على أطراف الاستشعار بانتظام. تتمتع طبقات الكربون بموصلية حرارية منخفضة للغاية وتشكل حواجز عزل حراري دائمة. تكون الموصلية الحرارية في جميع مواقع الاستشعار المزدوجة الحرارية متطابقة، مما يعمل على تثبيت لزوجة الذوبان لجميع قنوات التدفق، ويضمن تطابق الوزن والمظهر والتسامح الأبعاد لكل نتيجة تجويف.