स्क्वायर कार्ट्रिज हीटर में वाट घनत्व और गर्मी वितरण
प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्ड एक कोने में ज़्यादा गरम हो जाता है जबकि दूसरा कोना मुश्किल से सेटपॉइंट तक पहुंचता है। हीटिंग तत्व समान हैं. नियंत्रक सेटिंग्स मेल खाती हैं। फिर भी साँचे की सतह पर तापमान भिन्नता हर चक्र को बर्बाद कर देती है। अपराधी अक्सर हीटरों में नहीं बल्कि उनकी लंबाई के साथ वाट घनत्व कैसे बदलता है में निहित होता है। वाट घनत्व को समझने से कार्ट्रिज हीटर के प्रदर्शन के बारे में सब कुछ बदल जाता है।
वाट घनत्व हीटर के प्रति इकाई सतह क्षेत्र में बिजली उत्पादन को संदर्भित करता है, जिसे आमतौर पर वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर में व्यक्त किया जाता है। 6x6 मिमी वर्ग कार्ट्रिज हीटर के लिए, सतह क्षेत्र की गणना सीधी है। हीटर की लंबाई के प्रत्येक रैखिक सेंटीमीटर में चार भुजाएँ होती हैं, प्रत्येक 6 मिमी चौड़ी होती है, जिससे प्रति सेंटीमीटर लंबाई का कुल सतह क्षेत्र 2.4 वर्ग सेंटीमीटर होता है। यदि कोई हीटर 10 सेंटीमीटर गर्म लंबाई पर 100 वाट उत्पन्न करता है, तो वाट घनत्व लगभग 4.2 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर के बराबर होता है।
यह संख्या मायने रखती है क्योंकि यह सीधे हीटर के जीवनकाल और थर्मल प्रदर्शन को प्रभावित करती है। कम वाट घनत्व वाले हीटर, आमतौर पर 8 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर से कम, आंतरिक रूप से अपेक्षाकृत ठंडे चलते हैं और निरंतर संचालन में वर्षों तक चल सकते हैं। 8 से 15 वॉट प्रति वर्ग सेंटीमीटर के बीच मध्यम वॉट घनत्व वाले हीटर अधिकांश मोल्डिंग और टूलींग अनुप्रयोगों के लिए अच्छा काम करते हैं। 15 वॉट प्रति वर्ग सेंटीमीटर से ऊपर के उच्च वॉट घनत्व वाले हीटरों को वर्कपीस के साथ उत्कृष्ट थर्मल संपर्क की आवश्यकता होती है और ये आंतरायिक संचालन या मजबूर शीतलन वाले अनुप्रयोगों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।
6x6 मिमी वर्ग विन्यास एक गोल कार्ट्रिज हीटर की तुलना में वाट घनत्व को अलग तरह से संभालता है। एक गोल हीटर में, गर्मी को एमजीओ और शीथ के माध्यम से रेडियल रूप से बाहर की ओर जाना चाहिए। एक वर्गाकार हीटर में, कोने सपाट किनारों की तुलना में थोड़े लंबे ताप पथ बनाते हैं, जिससे म्यान के भीतर मामूली तापमान भिन्नता होती है। उच्च गुणवत्ता वाले वर्गाकार हीटर आंतरिक प्रतिरोध तार घुमावदार पैटर्न को समायोजित करके, गर्मी उत्पादन को संतुलित करने के लिए कोनों के पास अधिक तार लगाकर इसकी भरपाई करते हैं।
एक कार्ट्रिज हीटर की पावर रेटिंग अकेले एक अधूरी कहानी बताती है। अलग-अलग लंबाई के दो 100{3}}वाट हीटरों में बहुत अलग-अलग वाट घनत्व होते हैं। एक छोटा, उच्च घनत्व वाला हीटर समान शक्ति को एक छोटे सतह क्षेत्र में पैक करता है, इसलिए इसका आंतरिक तापमान बहुत अधिक होता है। एक छोटे क्षेत्र के तीव्र ताप-अप की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, उच्च वाट घनत्व वांछनीय है। बड़ी सतहों को समान रूप से गर्म करने के लिए, लंबे हीटरों में फैला हुआ कम वाट घनत्व बेहतर काम करता है।
व्यावहारिक अनुभव से पता चलता है कि हीटर के अनुशंसित वाट घनत्व से अधिक होने पर सेवा जीवन नाटकीय रूप से कम हो जाता है। जब एक 6x6 मिमी वर्ग हीटर खराब फिटिंग वाले स्लॉट में 20 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर पर चलता है, तो आंतरिक प्रतिरोध तार 900 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है जबकि शीथ 600 डिग्री पर रहता है। यह 300-डिग्री तापमान प्रवणता आंतरिक वेल्ड पर जोर देती है और एमजीओ इन्सुलेशन के ऑक्सीकरण को तेज करती है। विफलता अक्सर वर्षों के बजाय कुछ ही हफ्तों में हो जाती है।
हीटर की लंबाई के साथ गर्मी वितरण एक और चुनौती पेश करता है। मानक कार्ट्रिज हीटर में एक समान आंतरिक घुमावदार पिच होती है, जिसका अर्थ है कि हर जगह समान वाट घनत्व होता है। लेकिन हीटर की लंबाई के साथ थर्मल वातावरण शायद ही कभी एक समान होता है। ठंडे सिरे के पास के खंड लीडों की ओर गर्मी खो देते हैं। हीटर टिप के पास के अनुभागों में आसपास की सामग्री की मोटाई भिन्न हो सकती है। ये विविधताएँ सही स्थापना के साथ भी गर्म और ठंडे स्थान बनाती हैं।
मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए, ज़ोनड कार्ट्रिज हीटर इस समस्या का समाधान करते हैं। ज़ोनड हीटर में एक ही म्यान के भीतर दो या दो से अधिक स्वतंत्र हीटिंग सर्किट होते हैं। प्रत्येक ज़ोन को अलग से बिजली दी जा सकती है, जिससे लंबाई के साथ अलग-अलग वाट घनत्व की अनुमति मिलती है। कुछ निर्माता दोहरे ज़ोन के साथ 6x6 मिमी वर्ग कार्ट्रिज हीटर पेश करते हैं, हालांकि छोटा क्रॉस {{5} सेक्शन आंतरिक वायरिंग को चुनौतीपूर्ण बनाता है। व्यवहार में, कई उपकरण निर्माता एक लंबे ज़ोन वाले हीटर के बजाय रणनीतिक रूप से रखे गए कई छोटे हीटरों का उपयोग करते हैं।
वाट घनत्व और आवश्यक तापमान सेटपॉइंट के बीच संबंध को अक्सर गलत समझा जाता है। 10 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर के लिए रेटेड हीटर सामान्य परिस्थितियों में 400 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। लेकिन अगर आस-पास की सामग्री गर्मी को खराब तरीके से नष्ट कर देती है, तो वही हीटर समान वाट घनत्व पर केवल 200 डिग्री तक ही पहुंच सकता है। प्राप्त तापमान गर्मी उत्पादन और गर्मी हटाने के बीच संतुलन पर निर्भर करता है, न कि केवल डेटाशीट पर वाट घनत्व संख्या पर।
एक विश्वसनीय दिशानिर्देश उद्योग मानकों से आता है। मध्यम तापीय चालकता वाले स्टील सांचों में निरंतर संचालन के लिए, 6x6 मिमी वर्ग हीटर के लिए अधिकतम अनुशंसित वाट घनत्व लगभग 10 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर है। आंतरायिक संचालन या सक्रिय शीतलन वाले अनुप्रयोगों के लिए, 15 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर स्वीकार्य है। एल्यूमीनियम या तांबे की मिश्रधातुओं को गर्म करने के लिए, लगभग 6 से 8 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर की कम वाट घनत्व बेहतर काम करती है क्योंकि ये सामग्रियां गर्म होने पर काफी फैलती हैं, संभावित रूप से फिट को ढीला कर देती हैं।
वास्तविक ऑपरेटिंग तापमान को मापने से सर्वोत्तम प्रतिक्रिया मिलती है। हीटर के पास लगा एक थर्मोकपल वास्तविक डेटा देता है। यदि मापा गया शीथ तापमान निर्माता की अधिकतम रेटिंग से अधिक है, तो लंबे हीटर का उपयोग करके या लागू वोल्टेज को कम करके वाट घनत्व को कम किया जाना चाहिए।
बड़ी सतहों पर तापमान की एकरूपता के लिए सावधानीपूर्वक वाट घनत्व योजना की आवश्यकता होती है। समानांतर स्लॉट में कई 6x6 मिमी वर्ग हीटर रखने से अच्छा काम होता है, लेकिन वर्कपीस के किनारों के पास वाले हीटर केंद्र की तुलना में तेजी से गर्मी खो देते हैं। एज हीटरों के लिए थोड़ा अधिक वाट घनत्व निर्दिष्ट करना इस गर्मी के नुकसान की भरपाई करता है। कुछ उन्नत नियंत्रण प्रणालियाँ स्थानीय तापमान प्रतिक्रिया के आधार पर व्यक्तिगत हीटरों की शक्ति को समायोजित करती हैं।
विभिन्न तापन कार्यों के लिए अलग-अलग वाट घनत्व दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। तीव्र प्रतिक्रिया के लिए तीव्र साइक्लिंग अनुप्रयोगों को उच्च वाट घनत्व से लाभ होता है। निरंतर स्थिर -स्थिति तापन अधिकतम जीवनकाल के लिए कम वाट घनत्व का पक्ष लेता है। सभी विशिष्टताओं के लिए उपयुक्त एक {{4}आकार{5}फ़िट{6}का उपयोग करने के बजाय, विशिष्ट प्रक्रिया आवश्यकताओं के साथ वाट घनत्व का मिलान करने से सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं।
