Chaque moule à canaux chauds subit des cycles de chocs thermiques répétés, depuis l'arrêt à froid jusqu'à une température de production élevée, puis se refroidit à nouveau pendant les périodes de production quotidiennes. Des changements cycliques drastiques de température génèrent des contraintes thermiques alternées à l'intérieur des sondes à thermocouple, érodant progressivement les fils en alliage, l'isolation minérale et les matériaux de gaine, déclenchant une défaillance prématurée bien avant la durée de vie théorique. Clarifier les mécanismes de dommages causés par les chocs thermiques permet de formuler des plans de protection et de maintenance ciblés pour ralentir la dégradation liée au vieillissement.
Le choc thermique endommage d'abord le point de soudure à jonction chaude du thermocouple. Les deux fils d'alliage différents (chromel-alumel pour le type K-) ont des coefficients de dilatation thermique différents. Chaque cycle de chauffage et de refroidissement crée de minuscules contraintes de traction et de compression au niveau du joint de soudage. Après des centaines de cycles thermiques, des microfissures apparaissent sur la soudure, s'étendant progressivement jusqu'à une déconnexion partielle qui forme des circuits ouverts intermittents cachés. Lorsque le moule chauffe et que la soudure se dilate, la fissure se sépare complètement, déclenchant des alarmes de température maximale ; lorsque le refroidissement rétrécit, la fissure entre à nouveau en contact et rétablit les lectures normales, créant des phénomènes de défauts irréguliers -difficiles à reproduire-.
L'isolation minérale en oxyde de magnésium à l'intérieur des sondes MI subit également des dommages dus aux chocs thermiques cycliques. La poudre d'oxyde de magnésium et la gaine en acier inoxydable ont des taux d'expansion incompatibles ; les augmentations et chutes répétées de température détachent la poudre de remplissage compactée, formant de minuscules espaces d'air entre les fils en alliage et l'isolation. Les entrefers réduisent l'efficacité de la conduction thermique, générant une dérive de température et l'humidité pénètre dans les interstices lâches pendant le refroidissement du moule, réduisant ainsi la résistance d'isolation et induisant des courts-circuits intermittents. Les sondes utilisées dans les moules avec des démarrages et des arrêts quotidiens fréquents montrent un remplissage lâche d'oxyde de magnésium en 2 à 3 mois, tandis que les moules fonctionnant en continu 24 heures sur 24 maintiennent un remplissage dense pendant plus de six mois.
La gaine métallique extérieure supporte les frottements de dilatation et de contraction cycliques avec des trous de montage en acier moulé. Chaque cycle de chauffage élargit le diamètre extérieur de la gaine, comprimant la paroi du trou ; le refroidissement rétrécit la gaine pour former de minuscules espaces. La friction alternative raye la surface de la gaine, créant des piqûres de corrosion qui capturent le gaz de décomposition du plastique et accélèrent les dommages causés par la perforation. Les moules soumis à des arrêts fréquents d'équipe présentent une corrosion évidente par rayures sur les gaines des sondes en peu de temps, par rapport à une usure mineure sur les sondes de production ininterrompue.
Schémas de protection différenciés pour moules avec différentes fréquences de chocs thermiques. Pour les moules de production intermittente qui refroidissent complètement après chaque quart de travail, mettez en œuvre des procédures de montée en température par étapes : chauffez toutes les zones à 120 degrés et maintenez-les pendant 30 minutes avant d'augmenter à la température de production, en évitant un chauffage rapide en une -étape qui crée un violent choc thermique. Ne coupez pas la puissance de chauffage immédiatement après la fin de la production ; maintenir une température constante de 150 degrés pendant une heure pour refroidir lentement le moule et réduire l'amplitude des contraintes alternées.
Pour que la sélection de produits de thermocouple résiste aux chocs thermiques, donnez la priorité aux sondes MI haute densité-entièrement compactées avec des points de soudure à jonction chaude scellés sous vide-. Le soudage sous vide élimine les minuscules bulles d’air au niveau de la soudure qui se dilatent sous l’effet de la chaleur et qui fissurent les joints. Les gaines en alliage à paroi épaissie améliorent la résistance au frottement contre le contact d'expansion cyclique avec les trous du moule, ralentissant ainsi l'accumulation de corrosion par rayures. Évitez les microsondes à paroi mince-pour les moules avec des cycles de choc thermique de démarrage et d'arrêt fréquents, car les gaines ultra-fines ne peuvent pas résister aux contraintes alternées à long-terme.
Inspection régulière des sondes soumises à un choc thermique : lors de la maintenance mensuelle, retirez les sondes pour vérifier la soudure de la pointe de détection pour déceler toute décoloration et microfissures, et remplacez à l'avance les sondes par des points de soudure sombres et fissurés pour éviter les arrêts soudains de production en circuit ouvert. La réduction de l'intensité et de la fréquence des chocs thermiques grâce à des processus de chauffage et d'arrêt standardisés peut prolonger la durée de vie des thermocouples de plus de 40 %.
