Impactul materialului sculei și finisajului suprafeței alezajului asupra eficienței transferului de căldură

Impactul materialului sculei și finisajului suprafeței alezajului asupra eficienței transferului de căldură
Chiar și cu puterea potrivită, punctele reci persistente sau temperaturile ridicate ale tecii sunt cauzate frecvent de starea microscopică a orificiului de montare, mai degrabă decât de elementul de încălzire în sine. Forma cilindrică a unui cartuș de încălzire permite contactul strâns cu metalul din jur, dar cât de bine scapă căldura de manta depinde de rugozitatea suprafeței și de conductibilitatea materialului.
De obicei, o gaură forată creează vârfuri minuscule și urme de scule în spirală care produc pungi de aer. Deoarece aerul conduce căldura mult mai puțin eficient decât metalul, aceste buzunare servesc drept bariere termice. Crestele sunt eliminate și o suprafață cilindrică mai consistentă este creată prin alezare sau șlefuire până la un finisaj neted (Ra 0,8 µm sau mai mare). Experiența a arătat că, în comparație cu o gaură forată neterminată de același diametru nominal, îmbunătățirea transferului de căldură se poate apropia de 20-40%. Această calitate a suprafeței devine din ce în ce mai importantă pe măsură ce densitatea necesară în wați devine mai strânsă.
Performanța este influențată în continuare de materialul sculei. Alama și aluminiul pot rezista la sarcini de suprafață mai mari și pot conduce căldura rapid. Deoarece oțelul și aliajele inoxidabile conduc căldura mai lent, sunt necesare densități mai mici sau distanțe mai strânse pentru a menține temperatura învelișului de încălzire a cartuşului în limite predeterminate. Pe lângă reducerea contribuției de radiație, suprafețele cu emisivitate scăzută sau straturile oxidate din interior au potențialul de a crește temperaturile interne. În situații marginale, contactul poate fi îmbunătățit prin pre-oxidarea găurii sau aplicarea unui compus subțire,-conductiv de temperatură înaltă, atâta timp cât compusul rămâne stabil la temperatura de lucru.
Finisajul suprafeței și spațiul liber continuă să interacționeze. Dacă golul diametral este mai mare decât este recomandat, chiar și un orificiu perfect neted își pierde eficiența. Pe de altă parte, o potrivire proastă nu poate compensa o suprafață murdară sau neuniformă. Pe parcursul ciclurilor ulterioare, uleiurile de prelucrare reziduale care se carbonizează atunci când sunt încălzite produc un strat suplimentar de izolație care reduce performanța. Pentru rezultate consistente, este încă necesară curățarea temeinică după prelucrare.
Cartușul de încălzire cilindric menține temperaturi interne mai scăzute și o distribuție mai consistentă a căldurii atunci când finisajul alezajului, conductivitatea materialului și jocul se potrivesc cu densitatea ideală. Punctele fierbinți, oxidarea rapidă a firului și durata de viață redusă sunt rezultatele ignorării acestor considerații. Materialul, geometria și tratarea suprafeței uneltelor de proces variază foarte mult. Evaluarea de către experți a conductibilității termice, cerințelor de pregătire a suprafeței și toleranțelor de potrivire garantează că încălzitorul cartuşului este potrivit cu proprietățile reale de transfer de căldură-ale fiecărei unelte, permițând o funcționare fiabilă și eficientă într-o varietate de aplicații de producție.