גורם התאמת הקיבה-מדוע 0.1 מ"מ יכול ליצור או לשבור ביצועים
מחמם מחסנית חדש מחליק לתוך הקידוח בקלות רבה מדי. הטכנאי מורח משחה תרמית, מפעיל אותה ומתרחק. תוך שעות, התנור נכשל-נפוח, נסדק או נשרף. תנור החימום מואשם, אבל האשם האמיתי היה התאמה רופפת.
ב-800 מעלות, אפילו מרווח אוויר קטן יכול להפוך כלי חימום מדויק למכשיר-ההרס עצמי.
צינור חימום חשמלי עם ראש יחיד מעביר חום בעיקר על ידי הולכה ישירה. בניגוד למחמם חלל המסתמך על הסעה וקרינה, רכיבים אלו דורשים מגע אינטימי עם התבנית או הפלטה. לכן הקשר בין קוטר הקדח לקוטר המחמם הוא קריטי.
רוב יצרני מחממי המחסניות המכובדים מייצרים קטרים של מעטפת הקרובים מאוד לגודל הנומינלי, בדרך כלל בין -0.05 מ"מ ל-0.01 מ"מ. סובלנות שלילית זו מבטיחה שהמחמם לעולם לא יהיה גדול מדי ותמיד יתאים כראוי כאשר החור מעובד בגודל הנכון. סובלנות H7 (ISO 286) היא התקן התעשייה עבור חור הקליטה, המספק התאמה מדויקת של החלקה.
עבור צינור חימום חשמלי של 800 מעלות עם ראש יחיד, המרווח בין הנדן לדופן הקדח צריך להיות קטן ככל האפשר-בדרך כלל 0.03 עד 0.05 מ"מ ברדיוס (מרווח קוטר כולל של 0.06 עד 0.10 מ"מ).הפער הקטן הזה מאפשר התפשטות תרמית דיפרנציאלית תוך מתן מגע של 80-90% משטח.
מה קורה כשהמרווח הזה גדול מדי?
אוויר הוא מבודד תרמי מעולה. ב-800 מעלות, המוליכות התרמית שלו היא בערך 0.05 W/m·K-בערך 1/300 מזו של פלדה. אם מחמם מחסנית מתאים בצורה רופפת, החום מחוט ההתנגדות לא יכול להימלט ביעילות. במקום זאת, הוא מצטבר בתוך הנדן, ומעלה את טמפרטורת החוט הפנימי ב-150 עד 300 מעלות מעל טמפרטורת הכלי. התוצאות מהירות והרסניות:
חמצון מואץ של חוט ההתנגדות FeCrAl או NiCr
התמוטטות ופיצוח של בידוד ה-MgO האולטרה-צפוף עקב חום מוגזם
נפיחות של הנדן או פיצול לאורכה עקב לחץ אדים וזחילה פנימיים
נקודות חמות הממיסות את החוט או שוברות את המעגל
נתוני שטח מאלפי מתקנים מראים שפער קוטר של 0.1 מ"מ בלבד יכול להפחית את יעילות העברת החום ביותר מ-25%.ב-800 מעלות, אובדן יעילות זה אומר שטמפרטורות חוטים פנימיות יכולות לעלות על 1,050 מעלות -בטווח הכשל המהיר- אפילו לסגסוגות הטובות ביותר. מחמם המחסנית עשוי לעבוד מצוין כאשר הוא נבדק בטמפרטורות נמוכות יותר, אך ברגע שהתבנית מגיעה לטמפרטורת הפעולה הרגילה שלה, הנזק קבוע תוך שעות.
משחה תרמית היא לא פתרון.מפעילים רבים משתמשים במשחות תרמיות או בתרכובות -להעברת חום כדי לפצות על התאמות רופפות. אמנם אלה יכולים למלא פגמים זעירים במשטח ולשפר את המגע ב-5-10%, אבל הם לא יכולים לפצות על חור גדול מדי. רוב התרכובות מתפרקות, מתפחמות או יוצאות גזים בטמפרטורות מעל 500 מעלות, ומשאירות מאחוריהן שאריות המונעות עוד יותר את העברת החום.
הבעיה ההפוכה-בהתאמה הדוקה מדי-בעייתית באותה מידה.אילוץ מחמם מחסנית גדול מדי לתוך חור קטן יכול להזיק לנדן, לסדוק את בידוד ה-MgO הפנימי, או לגרום למחמם להיתקע לצמיתות. המחמם צריך להחליק פנימה עם התנגדות קלה-לא מצריך פטיש.
ההמלצה המעשית: לקדוח ולקדוח את הקדח להתאמה צמודה, בדרך כלל מרווח מקסימלי של 0.02-0.1 מ"מ. רופף מדי גורם להעברת חום לקויה ולהתחממות יתר פנימית. הדוק מדי גורם לנזק התקנה ולהתקף. עבור צינור חימום חשמלי של 800 מעלות עם ראש יחיד, טווח המרווח הקוטר הכולל של 0.06-0.10 מ"מ מייצג את הנקודה המתוקה -הדוקה מספיק להעברת חום יעילה, רופפת מספיק כדי להכיל התפשטות תרמית.
