熱サイクルデータ 内部配線接続の寿命についてテストで明らかになったもの
実験室でのテストでは、さまざまなカートリッジ ヒーターの設計が加熱と冷却を繰り返した場合にどのように動作するかが明確にわかります。出口近くに外部圧着が付いている標準的なカートリッジ ヒーターは、予測可能な故障パターンを示します。内部配線接続ヒーターは非常に異なるパターンを示します。データを理解することは、証拠に基づいた選択を行うのに役立ちます。
制御されたテストでは、3 種類のヒーターを室温から 350 度まで繰り返し、また室温に戻すというテストが行われました。各サイクルには 10 分かかり、5 分間加熱し、5 分間冷却しました。外部圧着を備えた標準ヒーターは 8,200 サイクルで故障しました。故障の原因は圧着接続部の断線でした。ヒーター本体は綺麗に見えました。 2 番目のタイプは、MgO に埋め込まれた圧着ジョイントを備えた内部接続ヒーターで、22,000 サイクルで故障しました。 3 番目のタイプは、内部端子が溶接された内部接続ヒーターで、テストが停止される前に 45,000 サイクルに達しました。この時点ではヒーターはまだ作動していましたが、機器の制限によりテストは終了しました。
これらの数字は現実世界では何を意味するのでしょうか? 1 時間に 1 回サイクルするマシンは、年間約 8,760 サイクル実行します。標準的なヒーターの寿命は 1 年未満です。内部圧着バージョンの寿命は約 2 年半です。内部が溶接されたバージョンは 5 年以上持続します。 1 時間あたり 10 回サイクルするマシンの場合、そのサイクルを 10 倍します。標準のヒーターは1ヶ月程度で故障します。内部が溶接されたバージョンはほぼ 6 か月持続します。この違いは生産ラインにとって非常に大きなものです。
テストから得られたもう 1 つの興味深い発見は、故障モードの進行です。標準のヒーターが突然故障しました。あるサイクルではうまくいきましたが、次のサイクルではうまくいきませんでした。内部接続ヒーターは異なる動作を示しました。電気抵抗は、故障するまで数千サイクルにわたってゆっくりと増加しました。この徐々に増加は、抵抗または電流を監視するコントローラーによって検出できます。ゆっくりとしたドリフトでは、完全に停止する前に警告サインが表示されます。メンテナンスは事後対応ではなく、スケジュールに基づいて行うことができます。
温度も関係します。動作温度が高くなると、標準接続設計と内部接続設計の間のギャップが広がります。 500 度では、複数の故障により、標準ヒーター テストはわずか 3,000 サイクルで停止されました。内部溶接バージョンは 25,000 サイクルまで故障することなく継続されました。 MgO 絶縁体は安定していますが、高温では機械的応力がはるかに高くなります。内部接続はこれらのストレスをより適切に処理します。
このデータから実際に分かることは、内部配線接続ヒーターの投資回収期間は非常に短いことが多いということです。追加費用はヒーター 1 台につき 10 ドルか 20 ドルかかる可能性があります。計画外の生産停止 1 回のコストは数百ドルまたは数千ドルになる可能性があります。たとえ内部ヒーターが年間 1 回の停止を防ぐだけであっても、その効果は何倍にもなります。
年間 5,000 回を超える熱サイクルを伴うアプリケーションでは、内部ワイヤ接続設計、特に溶接バージョンが強力な証拠によって裏付けられています。多くの大規模製造工場は、ハイサイクル装置をこの設計に完全に切り替えています。このデータにより、初期費用が高くても長期的には実際にはコスト削減になると彼らは確信しました。
