Applications des cartouches chauffantes pour la chaleur de processus dans le moulage sous pression et le travail des métaux

Applications des cartouches chauffantes pour la chaleur de processus dans le moulage sous pression et le travail des métaux
L'élévation des matrices, des moules et des plateaux à des températures permettant un écoulement approprié du métal, réduisant les chocs thermiques et améliorant la qualité de surface des pièces coulées ou formées est l'objectif principal de la chaleur de traitement dans le travail des métaux et le moulage sous pression. En fonction de l'alliage, les plages de fonctionnement typiques varient généralement de 150 degrés à 400 degrés ou plus, l'accent étant mis sur l'homogénéité de la température sur d'énormes masses métalliques. Le chauffage électrique par insertion offre un contrôle précis et localisé de l'outillage lui-même, mais les systèmes de combustion sont encore fréquemment utilisés pour la fusion de grands volumes.
La chaleur est transférée par conduction lorsqu'une cartouche chauffante est insérée dans des trous percés avec précision dans des blocs ou des plateaux de matrice. Sa gaine métallique, sa bobine de résistance et son isolation en oxyde de magnésium étroitement espacées transforment l'énergie électrique en énergie thermique qui pénètre efficacement dans l'acier ou l'alliage d'outils environnant. Les cartouches chauffantes maintiennent la température de la matrice constante pendant le moulage sous pression du magnésium, du zinc ou de l'aluminium afin que le métal liquide remplisse entièrement les cavités et se solidifie avec moins de défauts. Les cartouches chauffantes distribuées sont également utilisées dans les matrices d'estampage à chaud et de forgeage pour maintenir les surfaces de travail dans une plage de température spécifique pendant le cycle de production.
Selon l'expérience des fonderies de production et des ateliers d'emboutissage, une répartition uniforme de la chaleur sur la face de la matrice importe souvent plus que la vitesse de chauffage maximale. Au lieu de concentrer la puissance sur un petit nombre d'unités à haut rendement-qui produisent des zones chaudes locales, un agencement équilibré de plusieurs cartouches chauffantes à rendement modéré-donne des résultats plus fiables. Les performances et la durabilité sont soutenues par le choix de la densité en watts. Pour les applications courantes de conduction de l'acier, les densités maintenues entre 5 et 7 W/cm² permettent un chauffage rapide tout en maintenant des températures intérieures de fil appropriées lorsque le contact est bon. Des densités plus faibles favorisent le maintien continu de masses thermiques importantes, tandis que des densités plus élevées peuvent être utilisées pour une récupération rapide une fois le moule ouvert si l'ajustement reste excellent. L'encombrement de la matrice, les pertes de chaleur dans le châssis de la machine et dans l'air ambiant, ainsi que le temps de récupération prévu entre les tirs sont tous pris en compte lors du calcul des besoins énergétiques réels.
La durée de vie des éléments et l’uniformité de la température sont directement impactées par la qualité de l’installation. Pour garantir que la gaine touche le métal sur la majorité de sa surface, les alésages doivent être alésés pour un ajustement coulissant serré. Les entrefers accélèrent l’oxydation en agissant comme une isolation et en forçant la cartouche chauffante à chauffer plus intérieurement. La surchauffe des zones exposées est évitée en insérant complètement la longueur chauffée. Les câbles doivent être protégés des températures ambiantes élevées et des mouvements mécaniques observés à proximité des presses. Les revêtements isolants qui détériorent progressivement le transfert de chaleur sont évités dans des cavités propres dépourvues de bavures métalliques ou de résidus de lubrifiant de matrice.
La corrosion au plomb due aux vibrations ou au mouvement des pinces, l'accumulation de carbone provenant des lubrifiants et l'agrandissement croissant des trous de montage dû aux cycles thermiques répétés sont des problèmes courants. Le maintien des performances est facilité par un examen régulier des dimensions de l'alésage, un nettoyage de la cavité et une vérification de l'état des sondes. Les capteurs de température placés près de la surface de travail plutôt que juste sur la gaine chauffante améliorent la précision du contrôle et réduisent les dépassements. Lorsque les cartouches chauffantes sont adaptées à la masse thermique, à la fréquence de cycle et à l'exposition environnementale de chaque matrice ou plateau, la cohérence thermique du processus de travail des métaux s'améliore. Afin de maintenir la qualité des pièces et la durée de vie des outils, différentes géométries de matrices, types d'alliages et volumes de production nécessitent des configurations de chauffage adaptées en conséquence.