Wie hoch ist der Reibungswärmefehler bei hoher Scherströmung in Heißkanälen?

Die Hauptursache für den Reibungswärmefehler in Heißkanälen unter hoher Scherströmung ist, dass die durch den Schmelzfluss erzeugte überschüssige Wärme fälschlicherweise als Änderung der Heiztemperatur wahrgenommen wird, was die Messwerte im Temperaturregelsystem erhöht und die Präzision der Temperaturregelung verringert.

 

1. Wie Reibungswärmefehler entstehen

Eine hohe Scherrate verursacht innere Reibung: Wenn die Kunststoffschmelze beim Hochgeschwindigkeitsspritzgießen oder beim Formen von Mikroteilen durch schmale Kanäle fließt, trifft sie auf unglaublich hohe Scherraten, die starke intermolekulare Reibung und zusätzliche Reibungswärme (bis zu 10–30 Grad) verursachen;

Reaktionshysterese des Temperatursensors: Die Wärme wird auf das Thermoelement übertragen und fälschlicherweise als „Überhitzung der Heizung“ interpretiert, da der Installationsort des Sensors die Scherwärme in der Mitte des Läufers nicht erfassen kann;

Fehleinstellung des Steuersystems: Wenn der Temperaturregler die Heizleistung senkt, reicht die tatsächliche Schmelzetemperatur nicht aus, was zu ungleichmäßigen Füllungen oder kurzen Schüssen führt.

Praxisbeispiel: Beim schnellen Befüllen einer medizinischen Katheterform betrug die Oberflächentemperatur 300 Grad, die tatsächliche Schmelztemperatur jedoch nur 278 Grad. Dieser Unterschied von 22 Grad wurde als Reibungswärmestörung verifiziert.

 

2. Auswirkung des Reibungswärmefehlers

Ein Faktor

Fehlerbereich

Eine Erklärung

Schergeschwindigkeit > 10^s⁻¹ + 10^30 Grad

Häufig in mikrofluidischen Systemen und dünnwandigen Komponenten

Viskose Materialien wie PC und ABS

Größere Abweichung

Stärkere innere Reibung und längere Molekülketten

Durchmesser des Kanals < 2 mm

Es staut sich Hitze, die nur schwer abgeführt werden kann.

besonders auffällig bei Mikro-Teilen

Reaktionszeit des Sensors > 1s

Stärkere Hysterese

Kurze Temperaturschwankungen können nicht überwacht werden

Risikowarnung: Dieser Fehler wird durch eine Diskrepanz zwischen Prozess und Temperaturmessung verursacht, die leicht als ungenaue Temperaturregelung fehlinterpretiert wird. Es ist nicht das Ergebnis eines Geräteausfalls.

 

3. Schritte zur Reduzierung von Reibungswärmefehlern

Optimieren Sie den Standort des Sensors:

Um thermische Störungen der Strömung zu minimieren, wählen Sie den zentralen Bereich des Hauptströmungskanals oder den Verbindungsbereich der heißen Hälfte-anstelle von Stellen mit hoher-Scherwirkung (z. B. Düsenspitzen oder Strömungsteiler).

Verwenden Sie Sensoren mit schneller Reaktion: Für präzisere Temperaturschwankungen wählen Sie freiliegende Sonden vom Typ K- oder Dünnschicht-Thermoelemente mit einer Reaktionszeit von weniger als 0,5 Sekunden.

Überprüfung der kombinierten Schmelzetemperaturmessung: Um die Materialtemperatur genau zu bestimmen und den Anzeigewert des Heißkanals anzupassen, installieren Sie einen Schmelzetemperatursensor am Formausgang.

Kompensation der Prozessparameter: Um dem durch Reibungswärme verursachten Temperaturabfall entgegenzuwirken, erhöhen Sie die Festtemperatur des Hochgeschwindigkeitsabschnitts entsprechend um 5–10 Grad.

Sicherheitsprinzip: Reibungswärmefehler können nur wirksam unterdrückt werden, wenn „Positionsoptimierung + schnelle Erfassung + Schmelzüberprüfung“ kombiniert werden.