Hotrunnersystemen voor technische kunststoffen draaien vaak continu op 300 tot 400 graden. Dergelijke barre omstandigheden verkorten de levensduur van standaard thermokoppels ernstig. Wat zijn de belangrijkste faalmechanismen bij langdurig gebruik bij hoge- temperaturen, en hoe kunnen gebruikers de betrouwbaarheid verbeteren?
Oxidatie is de belangrijkste oorzaak van het falen van thermokoppels bij hoge temperaturen. Alle thermokoppellegeringen reageren met zuurstof bij verhoogde hitte, waardoor hun elektrische output verandert. Vooral type K-thermokoppels hebben last van versnelde oxidatie boven 350 graden, wat leidt tot snelle drift en uiteindelijk falen.
Hoge- dampen en chemische gassen uit gesmolten kunststoffen tasten de thermokoppelverbinding aan. Additieven in PC, PBT, PA66 en PPS geven bijtende stoffen vrij die het sensoroppervlak eroderen. Deze erosie verandert de thermische respons en veroorzaakt voortijdig falen.
Thermische vermoeidheid door constante uitzetting en samentrekking verzwakt de interne draden. Zelfs kleine dagelijkse temperatuurschommelingen veroorzaken mechanische stress. In de loop van maanden breekt deze spanning de interne verbinding of geleiders, wat resulteert in intermitterende signalen of volledige uitval.
Isolatiebreuk treedt op wanneer kabelmaterialen hun temperatuurlimiet overschrijden. Standaardisolatie verkoolt, smelt of wordt broos, waardoor kortsluiting of signaalruis ontstaat. Alleen hoogwaardige-fluorpolymeer- of siliconen-geïsoleerde kabels zijn bestand tegen voortdurende hoge temperaturen.
Plastic lekkage en koolstofophoping isoleren de thermokoppelpunt. Wanneer smelt de sensorboring binnendringt, stolt het en ontstaat er een laag die de responsiviteit vermindert. De controller interpreteert dit als een lage temperatuur en verhoogt de hitte, waardoor de afbraak wordt versneld.
Een slechte verbindingsconstructie faalt onder extreme thermische spanning. Goedkope, met de hand-gelaste verbindingen gaan veel sneller achteruit dan precisielaser-gelaste verbindingen. Hoogwaardige hotrunner-thermokoppels maken gebruik van hermetisch afgesloten verbindingen om hoge-temperatuurinstabiliteit te weerstaan.
Elektromagnetische interferentie wordt erger bij hoge vermogens. Verwarmingselementen die op hoge temperaturen werken, verbruiken meer stroom, waardoor sterkere elektrische ruis ontstaat. Niet-afgeschermde thermokoppels ontwikkelen onstabiele metingen die lijken op een plotselinge storing.
Installatiespanning wordt schadelijker bij hoge temperaturen. Te strak aangedraaide sondes zetten uit en barsten, terwijl losse sondes trillen en slijten. Een goede montage wordt zelfs nog belangrijker bij voortdurende thermische belasting.
Om de levensduur bij toepassingen met hoge- temperaturen te verlengen, moeten gebruikers thermokoppels van het type N of speciale legeringen selecteren, kabels voor hoge- temperaturen gebruiken, voor volledige afdichting zorgen, oververhitting vermijden en regelmatig kalibreren. Deze stappen verminderen het aantal mislukkingen aanzienlijk.
