Apparato di accoppiamento casalingo. Uniformare temperatura

RiccDS

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#1
ciao, risono qua. sono da settimane bloccato su una cosa. Sto tentando di effettuare degli accoppiamenti di fogli di polipropilene (1mm e 0.5mm di spessore). Sto utilizzando un forno domestico(lo so lo so) dalle grandi dimensioni. In pratica comprimo questi fogli tra due piastre di alluminio da 1.5cm. Per dare pressione utilizzo quattro viti serrate con chiave dinamometrica e una lastra da 5mm di alluminio(sostituirò presto con acciaio) che fa da molla. La pressione sembra essere a posto. Il problema è che dal risultato osservato penso ci sia un campo di temperatura apparentemente non uniforme cosicchè al centro dell'accoppiato si osservano delle ondulazioni caratteristiche e senza ombra di dubbio brutte. Penso sia molto probabile che al centro della piastra venga superata la temperatura di 165-170°C e in pratica il PP squaglia. Cosa che non voglio. Vi allego una foto del forno(ventilato, riscaldamento superiore e inferiore); le piastre per ora poggiano quasi sulle 3 resistenze inferiori, su quelle slitte in acciaio costruite appositamente.
Avete qualche idea su come potrei uniformare la temperatura nelle piastre senza rialzarle? penso questa disuniformità sia dovuta alla vicinanza alle resistenze, che vanno a temperatura molto più alta di quella impostata. Pensavo di usare una lastra in rame da mettere sotto ma non so se è sufficiente.

Grazie
 

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#3
Immagino tu non abbia modo di mettere delle resistenze sulle direttamente sulle piastre, giusto?

Eventualmente puoi mettere delle termocoppie sulle piastre e controllare il forno tramite queste?
 

RiccDS

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#4
Diciamo che ci ho pensato a più resistenze messe sulle piastre, ma troppo tardi ci ho pensato, ormai ho preso questo forno appositamente e avendo tempi stretti vorrei risolvere senza stravolgere l'impostazione alla quale sono arrivato.
Come da foto ho 4 termocoppie a disposizione con le quali vedere la temperatura dove mi pare (volendo anche all'interfaccia tra i fogli di PP incapsulandole). Ho verificato che almeno a lato della zona rovinata del PP la temperatura è più alta rispetto ad altre zone non rovinate. Da cui la mia idea che la T non è uniforme, e il PP in un paio di gradi, circa da 165-170 °C ha un crollo della viscosità. Controllare il forno tramite le termocoppie, non saprei dovrei aprirlo e vedere un po'. Cosa controlleresti? diciamo che per provare posso anche tenere sott'occhio le temperature da monitor e modificare tramite le manopole del forno (temperatura generale, ventilazione, attivazione di resistenze superiore e inferiore).
 
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#5
Credo che il problema c'è lo avrai se non sali di un paio di posizioni nel forno. Il ventilato si usa per uniformare ma ci deve essere lo spazio per avvolgere tutto a temperatura costante.
 

rinato

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#6
ciao RiccDS, scusa se faccio una domanda banale, ma: la temperatura del forno è impostata a 165-170°C o a 210-220°C come si deve sul lettore delle termocoppie?
Perchè io proverei anche a tenerla più prossima possibile alla temperatura limite del PP, e a sfruttare meglio la ventilazione del forno, come ti hanno già suggerito.
Quasi sicuramente i tempi del "trattamento termico" si allungano, ma a questo penserai dopo.

Che poi non ho capito una cosa: vuoi "saldare" i fogli di PP senza che fondano? Si può? A me pare una contraddizione in termini, ma di chimica organica né so decisamente poco.
Non sviluppa "odori" strani?

Poi ne dico un'altra (sciocchezza) e basta: usare una telecamera termica e guardare letteralmente, pur attraverso il vetro, come si scalda il pezzo, sarebbe proponibile?

Buona fortuna,
rinato.
 

RiccDS

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#7
Meccanicamg, si quella è una cosa che mi preoccupa. E' vero che posso salire un po' di più ma ho paura che continuerò a scontrarmi con questo problema visto che l'apparato è concepito per accoppiare decine di fogli. Quindi l'altezza diventerà molta e indubbiamente non rimane molto spazio per il ricircolo. Spero nellaa conducibilità dell'alluminio per uniformare le temperature. Penso che il gradiente di T in x e y sia dovuto principalmente al fatto che le resistenze (presumibilmente NiCr) dovrebbero avere un'alta emissività radiativa che ovviamente vicina al piatto inferiore lo riscalda fortemente, specie nella parte posteriore dove il profilato di acciaio(che fa base alla slitta) impedisce il ricircolo e fa da spugna per il calore. Per ovviare a ciò ho interposto, tra le resistenze e la piastra inferiore e lasciando delle intercapedini, una sottile lamina lucida in alluminio(bassa emissività) che dovrebbe fare da barriera alla radiazione termica. Sto mandando un test adesso e tra la parte frontale e quella posteriore misuro una differenza di T di 1-2 gradi circa, che non mi sembra male. Vedremo se va a buon fine.

Ciao rinato, sulle lettore delle termocoppie in quella foto si legge in realtà una temperatura quasi ambiente, 21-22, perchè il test era appena partito. La temperatura del forno la tengo intorno ai 160 anche se tutto è relativo:le resistenze scaldano molto di più, tanto che evito di misurarle con la termocoppia o mi si squaglia la guaina. Insomma nel forno non è che ci sia questa uniformità di temperature. Confermo che i tempi sono molto lunghi purtroppo, sull'ora e mezzo con queste piastrone.
Il PP lo porto a rammollimento, non a fusione. Intorno ai 165°, da solido che era, si verifica una riduzione di viscosità, rammollisce, probabilmente i meccanismi di diffusione si attivano. Mettici la pressione e il lavoro è fatto. E' una cosa che ho fatto e visto fare. I fogli rimangono saldati perfettamente e se fai una sezione non si nota alcuna interdiffusione. Se aumenti ulteriormente la T il PP ha un crollo della viscosità e si liquefa.
Per quanto riguarda la telecamera termica(a parte che mi preoccupa il prezzo :)), probabilmente la piastra superiore che uso come molla mi schermerebbe una lettura veritiera.
 
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#9
Io il forno lo uso per fare la pizza....e se mettessi la teglia appoggiata sul piano nero in basso dove ci sono le resistenze brucerei tutto. Sul manuale di istruzioni di uso del giorno ci sono spiegati un po' i motivi delle posizioni dei ripiani del forno e dell'uso del ventilato.
Se tu usassi il forno statico dovresti alzare la temperatura per ottenere lo stesso risultato ed inoltre non avresti un calore omogeneo.

A questo punto, visto che non hai molti gradi di libertà potresti avvolgere nella carta alluminio il tuo giochino cercando di preservarlo dai gradienti termici non omogenei come si fa con il pollo per non farlo seccare ed eventualmente scendere di temperatura di qualche grado aumentando il tempo di permanenza.
 

exxon

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#10
Concordo con meccanicamg sull'uso del foglio di alluminio. Impedisce il riscaldamento per irraggiamento e lascia solo quello per convezione, che dovrebbe essere omogeneo a causa della ventilazione. L'alluminio dovrebbe essere increspato e non liscio, lasciando un minimo di spazio verso il contenuto.

Sul risultato finale ho però dei dubbi: questi accoppiamenti vengono fatti sempre comprimendo i laminati con dei rulli che forniscono una compressione progressiva. E' difficile che una compressione piana possa dare risultati apprezzabili.
 

RiccDS

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#11
Meccanicamg, si si certo quello che accade a un pollo sopra le resistenze è meglio non provarlo. Appunto mi chiedevo se c'era un modo per schermarlo dalle resistenze stesse. informandomi un pochino la soluzione che hai detto tu dovrebbe andare bene anche per questo specie se la foglia non va a contatto con l'accrocchio. Faccio ancora qualche prova e vediamo. Appunto è interessante questa cosa che dovrebbe sia uniformare le T che proteggere dall'irradiazione delle resistenze.

exxon, il foglio di alluminio dici dovrebbe essere increspato di finitura superficiale o stropicciato? in giro trovo che la finitura superficiale liscia abbassa l'emissività radiativa, questo dovrebbe impedire che il foglio stesso riemetta per irraggiamento sulla piastra grossa.
Con calandre termiche ho visto fare accoppiamenti tra materiali molto più fini, film in sostanza, è una cosa standard. ma su spessori così nessuno mi ha detto di poterlo fare. In piano ho trovato un solo produttore in italia che lo faceva con una pressa, e qualche accoppiamento buono è venuto, ma altri costi di ricerca sul PP in particolare sarebbero probabilmente lievitati oltre le nostre possibilità. Se conosci qualcuno in grado di farlo è ben accetta un'indicazione.

grazie
 

exxon

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#12
Intendevo "stropicciato". Questo per fare in modo che il foglio tocchi le piastre solo in punti singoli e che la distanza media sia comunque consistente. Se il foglio fosse liscio, con le piastre lisce accostate, si rischierebbe di avere delle intere zone con una distanza molto ridotta tra le due parti e perdita di omogeneità nel trasferimento termico. Altra soluzione sarebbe interporre un sottile panno in lana di roccia o retina in fibra di vetro per mantenere la distanza.
In ogni caso, il foglio non dovrebbe riemettere per irraggiamento (locale) verso l'interno, perché la superficie speculare esterna dovrebbe riscaldarsi solo per convezione e di conseguenza in modo omogeneo.

Parlando di rulli, non mi riferivo a calandre termiche, ma a rulli di compressione dopo il riscaldamento. Ho progettato e costruito macchine che accoppiano tessuti a laminati in PP con spessori fino a 4 kg/m^2 nelle quali i rulli sono raffreddati, non riscaldati. Il riscaldamento avviene per irraggiamento con resistenze lineari nella zona immediatamente precedente il rullo sul quale avviene la compressione e il raffreddamento dell'accoppiato.
 

RiccDS

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#13
Ho fatto vari tentativi. Varie foglie di alluminio stropicciate hanno attenuato un po' il gradiente termico ma non a sufficienza. Sono probabilmente troppo vicino alle resistenze come diceva meccanicamg. Ho provato anche ad accendere solo la resistenza superiore al massimo. Ma non riesco a far andare in temperatura il forno. Raggiungo massimo i 140°C all'interfaccia. Ho anche isolato maggiormente il forno esternamente con lana di vetro, ma niente ancora. Anzi addirittura la lana di vetro si è scurita per il calore in certi punti. Cosa che non mi aspettavo proprio. E per questo motivo eviterei di metterla dentro al forno. Prima di rialzare tutta la struttura volevo tentare di interporre tra le resistenze e il malloppo un materiale isolante (e a questo punto anche refrattario). Solo che se non va bene la lana di vetro adesso non so bene a che materiale affidarmi. Delle piastrelle dovrebbero andar bene no? :)

E' un gran peccato che siamo senza soldi sennò ti avrei commissionato volentieri il tutto. 4 kg è un bello spessore. E' un procedimento un po' differente indubbiamente. Nel mio caso non so se andrebbe bene perchè è da evitare una compenetrazione osservabile a occhio nudo(sono di due colori differenti) dei due fogli. Quindi in sezione, ad accoppiamento avvenuto dovresti osservare i due fogli come se fossero incollati
 

exxon

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#14
Mi sa che il forno è il punto debole: è strano non riuscire a mantenere una temperatura che non è poi così elevata. Se il lavoro deve essere fatto in economia, considera l'opportunità di costruire il forno da zero. E' un lavoro un po' pesante, ma nulla di impossibile.

P.S. Non tutte le piastrelle sono refrattarie...
 

RiccDS

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#15
Con entrambe le resistenze accese ce la fa apparentemente, ma con una no.
Passerò sulla costruzione del forno. A parte che non ho il luogo e la strumentazione adatta per lavorare l'acciaio, i colleghi rompiscatole mi hanno già bocciato l'idea visto il superamento della deadline che mi avevano dato. Ma qualche tentativo che non mi prende troppo tempo lo faccio ancora per una questione di principio e se riesco magari riprendiamo l'idea. Un po' di mancanza di esperienza si fa sentire.
 

exxon

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#16
Poi, al limite, il forno lo metti come cappello ai colleghi, visto che si lamentano dei tempi per un progetto di questa complessità...
 

RiccDS

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#17
Lasciamo perdere, unico tecnico nel gruppo, è una guerra.
Scusatemi un'altra domanda: di quelle piastre di alluminio e altre piastre che ho preso, come anche una lastra in polietilene da lavorare a cnc, non ce n'è una che si salva. Sono tutte imbarcate e mi hanno dato un'infinità di problemi. Ovunque io mi rivolga sempre la stessa storia. A chi devo rivolgermi se voglio materiali con precisione ingegneristica?? buona fortuna a fresare una lastra tutta imbarcata.
 

exxon

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#18
Per mettere in piano una lastra imbarcata serve tanta esperienza. Il problema non è fresarla, ma fissarla in macchina in modo che resti piana anche una volta tirata giù. E' lavoro per pochi.

Oltre a questo, se la lastra è di alluminio estruso, non ci sarà verso di tirarla piana perché ogni volta che la fresi, tagli delle linee di tensione interne che liberano forze in grado di "imbananarla" non appena liberata dalla morsa.

E' indispensabile partire da lastre in alluminio colato, che arrivano già con finitura a specchio e piane come un biliardo. Non credo serva specificare che costano "un po' di più" di quelle estruse.

Tra l'altro, uno dei motivi per cui puoi aver avuto quei problemi è proprio la scarsa planarità delle superfici. Industrialmente si utilizzano i rulli non solo per i grandi formati, ma anche per le piccole macchine per laboratorio (uno dei miei ultimi lavori), proprio per assicurare qualità e costanza nei risultati.
 

RiccDS

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#19
Grazie della risposta exxon. Dici che eventuali tensionamenti possono dare problemi anche con quella in polietilene(1.5cm)? perchè sto per provare a rettificarla. E' veramente molto imbarcata per cui l'idea sarebbe appoggiarla sul piano della fresatrice e bloccarne i soli scorrimenti lungo x e y con dei perni lungo tutto il perimetro, evitando giochi. Senza tensionarla lungo z quindi. Dopodichè è piuttosto tenera quindi conto che la fresa non vada a piegarla o tensionarla in modo sensibile. Fatto un lato, l'altro dovrebbe essere un gioco da ragazzi.

Quelle in alluminio grosse erano "abbastanza" piane e poi precaricandole penso di aver un minimo ridotto il problema. Comunque diciamo che da tutta una serie di prove che ho fatto ho motivo di credere che li il problema principale fosse la temperatura; in pratica si formavano delle bolle (dei veri e propri vuoti interni al materiale), oltre che delle ridistribuzioni di materiale. Aspetti ingiustificabili se il PP non avesse superato i 170°C. O almeno penso.

Sui rulli, il fatto che la superficie di contatto sia lineare, non implica ridistribuzione di materiale e quindi un assottigliamento del laminato? perchè nel nostro caso era poco accettabile perdere in spessore.
 

exxon

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#20
Per rettificare una lastra imbarcata, bisogna incollarla con tutta la superficie su un supporto che abbia il lato opposto considerato piano, utilizzando un collante riempitivo (tipo pece nera, per le lastre metalliche). Il supporto va montato in macchina e la fresa taglierà la lastra che non avrà subìto deformazioni dallo stato non tensionato. La nuova superficie sarà quella di montaggio per la fresatura (o rettifica) del lato opposto, previo scollaggio o fresatura anche del supporto e della colla utilizzati. L'operazione va ripetuta più volte se la fresatura rilascia altre tensioni. Lavoro barbino...

Spianare il PE non dovrebbe essere diverso (non l'ho mai fatto...), ma fresare la lastra senza fissarla completamente non la vedo una grande idea (oltre che anche un po' pericolosa...).

Per le macchine laminatrici a rulli, devi considerare che la posizione dei rulli è regolabile micrometricamente, sia in distanza reciproca, sia in angolazione degli assi (per assicurare la rettilineità del prodotto in uscita. Lo spessore è direttamente collegato alla distanza tra le superfici dei rulli con precisione e ripetibilità altissime.