Nie zawsze musi to być miedź

MS Spaichingen GmbH działa w różnych obszarach biznesowych dla przemysłu motoryzacyjnego. Dział technologii zgrzewania specjalizuje się w budowie indywidualnych systemów zgrzewania ultradźwiękowego do łączenia części z tworzyw sztucznych. Spawanie ultradźwiękowe ma jednak pewne ograniczenia. Jeśli np. łączone mają być metal i polimer, alternatywą jest nitowanie stykowe z podgrzewaniem. W tym procesie opracowanym przez MS Spaichingen, do materiału przykładana jest tylko temperatura i powstaje połączenie nitowe bez szczelin. Proces ten obejmuje również pomiar temperatury w punktach nitowania. Każda nitownica używana w systemach MS Spaichingen jest zatem wyposażona w termoparę mierzącą temperaturę.

Początkowo do dostarczania energii i sygnałów używano przewodu od producenta ogrzewania. Jednak po około 100 000 podwójnych cykli, co odpowiada czasowi pracy systemu wynoszącemu jeden rok, przewód zaczął pękać i poruszać się w górę i w dół przy każdym cyklu.
Poszukiwanie alternatywnego przewodu nie było łatwe, ponieważ konieczne było użycie specjalnych materiałów. Proces ten wymaga, aby przewód był wykonany z tego samego stopu co termopara, a nie ze zwykłego przewodnika miedzianego. Oznacza to, że wymagane są przewody wykonane ze stopów takich jak nikiel/chrom i nikiel — i to w dużych ilościach. Wymagany był również elastyczny i dynamiczny przewód.

Inżynierowie igus musieli najpierw wykonać prace przygotowawcze, szukając sposobów na przetworzenie stosunkowo twardych i kruchych stopów w druty. Oprócz sygnału z czujnika, przewody musiały również przesyłać energię do głowicy czujnika. Należało wybrać kombinację przewodów miedzianych i przewodów termoparowych, przy czym stosunkowo miękkie żyły miedziane musiały być połączone z twardymi żyłami ze stopów termicznych w taki sposób, aby uzyskać długą żywotność nawet przy obciążeniach dynamicznych.

Zgodnie z tymi specyfikacjami, firma igus opracowała najpierw elastyczny przewód tylko z termoparami, który jest obecnie dostępny w zakresie produktów jako chainflex CFTHERMO.K.001, a także przewód z trzema żyłami miedzianymi i termoparą (CFTHERMO.K.002). Przewód K.002 został przetestowany w igus i MS Spaichingen, a projektanci MS zatwierdzili go po 300 000 podwójnych cyklach. Przewody termiczne CF są już używane od kilku lat, a doświadczenia z nimi związane są jak najbardziej pozytywne. Joachim Wein, odpowiedzialny za rozwój elektroniki w dziale technologii spawania w MS Spaichingen: „Używamy przewodów z prowadnikiem kablowym i bez niego i nie mieliśmy jeszcze ani jednej awarii”.

Firma igus rozszerzyła gamę produktów CFTHERMO i dodała kolejne stopy, które są używane np. do pomiaru wyższych temperatur. Ponadto od zeszłego roku dostępne są również readycable, czyli konfekcjonowane przewody do termopar. Złącza są wykonane z tego samego materiału co przewody. Testy dynamiczne, które firma igus przeprowadziła z pierwszymi przewodami termoparowymi chainflex nadal trwają. Rozpoczęły się one w styczniu 2011 roku i obecnie osiągnęły ponad 100 milionów podwójnych cykli, a pomiary rezystancji nadal nie wykazują żadnych nieprawidłowości. W międzyczasie firma igus odkryła również inne zastosowania dla takich przewodów — nawet we własnym zakładzie, a dokładniej w zakładzie formowania wtryskowego, gdzie kilkaset wtryskarek produkuje łożyska ślizgowe, prowadniki kablowe i inne produkty igus. W tych maszynach należy również monitorować temperaturę procesu, a zadanie to wykonują termopary. Jednak ruchome przewody, które mają specyfikacje termopary i są również niezwykle niezawodne, są coraz częściej stosowane w innych obszarach.