Aplicaciones de calentadores de cartucho para calor de proceso en fundición a presión y metalurgia

Aplicaciones de calentadores de cartucho para calor de proceso en fundición a presión y metalurgia
Elevar matrices, moldes y placas a temperaturas que permitan un flujo de metal apropiado, reduzcan el choque térmico y mejoren la calidad de la superficie de las piezas fundidas o formadas es el objetivo principal del calor de proceso en el trabajo de metales y la fundición a presión. Dependiendo de la aleación, los rangos de funcionamiento típicos suelen variar entre 150 grados y 400 grados o más, con especial atención a la homogeneidad de la temperatura en enormes masas metálicas. El calentamiento por inserción eléctrico ofrece un control preciso y localizado de las herramientas en sí, pero los sistemas de combustión todavía se utilizan con frecuencia para fusiones de alto-volumen.
El calor se transfiere por conducción cuando se inserta un calentador de cartucho en orificios perforados con precisión en bloques de matrices o placas. Su funda metálica, bobina de resistencia y aislamiento de óxido de magnesio muy espaciados transforman la energía eléctrica en energía térmica que penetra eficazmente en el acero o aleación de herramientas circundante. Los calentadores de cartucho mantienen constante la temperatura del molde durante la fundición a presión de magnesio, zinc o aluminio para que el metal líquido llene las cavidades por completo y se solidifique con menos fallas. Los calentadores de cartucho distribuidos también se utilizan en troqueles de forjado y estampado en caliente- para mantener las superficies de trabajo dentro de un rango de temperatura específico durante el ciclo de producción.
La distribución uniforme del calor a través de la cara del troquel frecuentemente importa más que la velocidad máxima de calentamiento, según la experiencia en fundiciones de producción y talleres de prensado. En lugar de concentrar la energía en una pequeña cantidad de unidades de alto-rendimiento que producen zonas calientes locales, una disposición equilibrada de varios calentadores de cartucho de moderado-rendimiento produce resultados más confiables. El rendimiento y la durabilidad se ven respaldados por la elección de la densidad de vatios. Para aplicaciones comunes de conducción de acero, las densidades mantenidas entre 5 y 7 W/cm² permiten un calentamiento rápido mientras se mantienen las temperaturas interiores adecuadas del cable cuando el contacto es bueno. Las densidades más bajas fomentan la retención continua de grandes masas térmicas, mientras que se pueden emplear densidades más altas para una recuperación rápida una vez que se abre el molde si el ajuste sigue siendo excelente. Al calcular los requisitos de energía reales, se tienen en cuenta la mayor parte del troquel, las pérdidas de calor hacia el bastidor de la máquina y el aire circundante, y el tiempo de recuperación previsto entre disparos.
La vida útil del elemento y la uniformidad de la temperatura se ven directamente afectadas por la calidad de la instalación. Para garantizar que la funda toque metal en la mayor parte de su superficie, los orificios deben escariarse hasta lograr un ajuste deslizante apretado. Los espacios de aire aceleran la oxidación al actuar como aislamiento y obligar al calentador de cartucho a calentarse internamente. Se evita el sobrecalentamiento de las áreas expuestas insertando completamente la longitud calentada. Los cables deben protegerse de las altas temperaturas ambientales y del movimiento mecánico que se observa cerca de las prensas. Los recubrimientos aislantes que deterioran gradualmente la transferencia de calor se evitan en cavidades limpias sin rebabas metálicas ni residuos de lubricante de matrices.
La corrosión del plomo por vibración o movimiento de abrazaderas, la acumulación de carbón de los lubricantes y el aumento de tamaño de los orificios de montaje debido a los repetidos ciclos de calor son problemas comunes. El mantenimiento del rendimiento se ve favorecido por el examen rutinario de las dimensiones del orificio, la limpieza de la cavidad y la verificación del estado del plomo. Los sensores de temperatura que se colocan cerca de la superficie de trabajo en lugar de solo en la funda del calentador mejoran la precisión del control y reducen el exceso. Cuando los calentadores de cartucho se adaptan a la masa térmica, la velocidad del ciclo y la exposición ambiental de cada matriz o platina, la consistencia del calor del proceso de trabajo del metal mejora. Para mantener la calidad de las piezas y la vida útil de las herramientas, las diferentes geometrías de matrices, tipos de aleaciones y volúmenes de producción requieren configuraciones de calentamiento adaptadas correspondientemente.