هر ماده فلزی دارای یک ضریب انبساط حرارتی خطی ثابت است و عدم تطابق بین ضریب انبساط آلیاژ غلاف ترموکوپل و فولاد قالب عاملی است که به راحتی نادیده گرفته میشود و باعث ناپایداری تماس طولانیمدت و تغییر دما میشود. هنگامی که رانر داغ تا دمای تولید گرم میشود، غلاف پروب و دیواره سوراخ نصب منیفولد/نازل با سرعتهای متفاوتی منبسط میشوند، سفتی فشاری ساختار سرنیزه فنری تغییر میکند، شکافهای هوای متغیری بین نوک حسگر و کف سوراخ ایجاد میشود و در نتیجه انحراف اندازهگیری به تدریج پس از هفتهها تولید مداوم افزایش مییابد. تطبیق مواد غلاف ترموکوپل با ضرایب انبساط مشابه با فولاد قالبگیری و بهینهسازی ضربه فشردهسازی فنر میتواند تماس نزدیک پایدار را در محدوده دمای کامل حفظ کند.
صفحات دونده داغ قالب عمدتا از فولاد قالب P20، H13، S136 با ضرایب انبساط حرارتی خطی از 11.0 × 10-6 / درجه تا 13.5 × 10-6 / درجه ساخته شده اند. آلیاژهای مختلف غلاف ترموکوپل دارای ضرایب انبساط بسیار متفاوتی هستند: فولاد ضد زنگ معمولی 304 17.2×10-6/درجه است، فولاد ضد زنگ 316 لیتری 16.0×10-6/درجه است، آلیاژ هاستلوی 12.8×12.8×10 است. 13.1×10-6/درجه. هر چه ضریب انبساط غلاف به فولاد قالبگیری نزدیکتر باشد، اختلاف انبساط در حین گرمایش کمتر است و فشار تماس پروب فنر پایدارتر میشود.
غلاف های معمولی فولاد ضد زنگ 304 ضریب انبساط بسیار بالاتری نسبت به فولاد قالب H13 دارند. هنگامی که قالب تا 300 درجه گرم می شود، قطر بیرونی غلاف بسیار بیشتر از قطر داخلی سوراخ نصب می شود و دیواره سوراخ را محکم می فشارد و در بهار بیش از حد- ساخته شده را فشرده می کند. پس از فشرده سازی طولانی مدت-، فنر دچار خستگی الاستیک شده و نیروی برگشتی را از دست می دهد. وقتی قالب سرد میشود، غلاف به عقب منقبض میشود و فنر خسته نمیتواند نوک حسگر را فشار دهد تا در کف سوراخ قرار گیرد و یک شکاف هوای ثابت 0.3 تا 0.6 میلیمتر را تشکیل میدهد که باعث تغییر مداوم دمای 4 تا 9 درجه میشود. این رانش به کندی توسعه می یابد و هیچ سیگنال هشداری ندارد، فقط در تحمل ابعادی ناپایدار محصول و نقص ظاهری پس از تولید انبوه منعکس می شود.
غلاف های آلیاژی با دمای بالا{0}}Hastelloy و Inconel دارای ضرایب انبساط هستند که با فولاد دونده داغ H13 و S136 مطابقت دارد. اختلاف انبساط بین غلاف و دیواره سوراخ نصب پس از گرمایش در محدوده بسیار کوچکی کنترل میشود، فنر فقط بار فشاری خفیفی را بدون خستگی طولانی مدت تحمل میکند، و نیروی تراکم الاستیک را میتوان برای بیش از 5 ماه تحت تولید مداوم 24-ساعت حفظ کرد. برای PEEK در دمای بالا، قالبهای رانر داغ پلاستیکی تقویتشده با الیاف شیشه با دمای کار طولانیمدت بالای 320 درجه، روکشهای آلیاژی با تطابق بالا الزامی هستند تا از تضعیف تماس ناشی از عدم تطابق انبساط جلوگیری شود.
حتی با وجود ضرایب انبساط فولادی غلاف و قالب، طراحی نامعقول ضربه فنر همچنان باعث شکست تماس می شود. هنگام سفارشی سازی ترموکوپل های سرنیزه، ضربه فشرده سازی رزرو شده فنر باید یک فضای بافر 1-2 میلی متری را با توجه به حداکثر اختلاف انبساط حرارتی غلاف و سوراخ قالب رزرو کند. اگر مسیر فشرده سازی فنر خیلی کوتاه باشد، حتی اختلافات کوچک انبساط فنر را کاملاً تا حد نهایی فشرده می کند و منجر به شکست خستگی می شود. ضربه بیش از حد باعث می شود که نوک حسگر در حین ارتعاش قالب به آرامی در داخل سوراخ تکان بخورد و در نتیجه خوانش دما در نوسان باشد.
حمایت از اقدامات بهینه سازی برای جبران خطرات عدم تطابق ضریب گسترش. برای قالبهای موجود مجهز به پروبهای فولادی ضد زنگ 304 که نمیتوان آنها را به صورت دستهای تعویض کرد، عمق محفوظ سوراخ نصب ترموکوپل را 1.5 میلیمتر افزایش دهید تا محدوده بافر فشردهسازی فنر را افزایش دهید و فنرهای استاندارد را به فنرهای آلیاژی ضد خستگی بالا-برای مقاومت در برابر فشار بیش از حد ارتقا دهید. هنگام طراحی قالبهای رانر داغ جدید، ترموکوپلهای غلاف Hastelloy را برای قالبهای تولید پیوسته با دمای بالا{7} در اولویت قرار دهید و سوراخهای استاندارد ضربه بافر را برای پروبها در مرحله طراحی رزرو کنید. در طول تعمیر و نگهداری منظم ماهانه، کاوشگرها را بیرون بکشید تا کشش برگشت فنر را بررسی کنید. بازگشت آهسته و ناقص نشان می دهد که فشرده سازی طولانی مدت انبساط باعث خستگی شده است و کاوشگر باید از قبل تعویض شود تا خطرات پنهان دریفت از بین برود.
تطابق معقول ضریب انبساط غلاف ترموکوپل و مواد فولادی قالب میتواند شکاف تماس بین نوک حسگر و کف سوراخ را زیر 0.1 میلیمتر در محدوده دمایی کامل از دمای اتاق تا دمای تولید بالا نگه دارد و اساساً خطاهای رانش دمای پنهان طولانیمدت ناشی از تغییر شکل ناسازگار انبساط حرارتی اجزای فلزی را حل کند.
