Wpływ materiału narzędzia i wykończenia powierzchni otworu na efektywność wymiany ciepła

Wpływ materiału narzędzia i wykończenia powierzchni otworu na efektywność wymiany ciepła
Nawet przy odpowiedniej mocy utrzymujące się zimne punkty lub wysokie temperatury osłony są często spowodowane mikroskopijnym stanem otworu montażowego, a nie samym elementem grzejnym. Cylindryczny kształt grzejnika kasetowego pozwala na bliski kontakt z otaczającym metalem, ale to, jak dobrze ciepło ucieka z powłoki, zależy od chropowatości powierzchni i przewodności materiału.
Zwykle wywiercony otwór tworzy małe wierzchołki i spiralne ślady narzędzia, które tworzą kieszenie powietrzne. Ponieważ powietrze przewodzi ciepło znacznie słabiej niż metal, kieszenie te służą jako bariery termiczne. Występy są eliminowane i tworzona jest bardziej spójna powierzchnia cylindryczna poprzez rozwiercanie lub honowanie w celu uzyskania gładkiego wykończenia (Ra 0,8 µm lub więcej). Doświadczenie pokazuje, że w porównaniu z niewykończonym otworem o tej samej średnicy nominalnej, poprawa przenikania ciepła może sięgać 20–40%. Jakość powierzchni staje się coraz ważniejsza w miarę zmniejszania się wymaganej gęstości mocy.
Na wydajność dodatkowo wpływa materiał narzędzia. Mosiądz i aluminium wytrzymują większe obciążenia powierzchniowe i szybko przewodzą ciepło. Ponieważ stal i stopy stali nierdzewnej przewodzą ciepło wolniej, potrzebne są mniejsze gęstości lub mniejsze prześwity, aby utrzymać temperaturę osłony grzejnika wkładu w ustalonych granicach. Oprócz zmniejszania udziału promieniowania powierzchnie o niskiej-emisyjności lub utlenione warstwy w odwiercie mogą potencjalnie zwiększać temperaturę wewnętrzną. W marginalnych sytuacjach kontakt można poprawić,-wstępnie utleniając otwór lub nakładając cienką-masę przewodzącą wysokie temperatury, pod warunkiem że masa pozostaje stabilna w temperaturze roboczej.
Wykończenie powierzchni i prześwit w dalszym ciągu na siebie oddziałują. Jeśli szczelina średnicowa jest większa niż zalecana, nawet idealnie gładki otwór traci wydajność. Z drugiej strony złe dopasowanie nie może zrekompensować brudnej lub nierównej powierzchni. W trakcie kolejnych cykli resztkowe oleje obróbkowe, które ulegają zwęgleniu pod wpływem ogrzewania, tworzą dodatkową warstwę izolacji, która zmniejsza wydajność. Aby uzyskać spójne wyniki, nadal konieczne jest dokładne czyszczenie po obróbce.
Cylindryczny grzejnik kasetowy utrzymuje niższe temperatury wewnętrzne i bardziej równomierny rozkład ciepła, gdy wykończenie otworu, przewodność materiału i luz odpowiadają idealnej gęstości. Gorące punkty, szybkie utlenianie drutu i zmniejszona żywotność to skutki ignorowania tych rozważań. Materiał, geometria i obróbka powierzchni narzędzi procesowych znacznie się różnią. Ekspercka ocena przewodności cieplnej, wymagań dotyczących przygotowania powierzchni i tolerancji dopasowania gwarantuje, że grzejnik kasetowy jest dopasowany do rzeczywistych-właściwości przenoszenia ciepła każdego narzędzia, umożliwiając niezawodne i efektywne działanie w różnych zastosowaniach produkcyjnych.