¿Material de abrasividad extrema? Problema resuelto con Elite

¿Alguna vez ha tenido un equipo de fábrica que no aguanta las condiciones? No solo ralentiza la producción, sino que consumo tiempo y dinero que estarían mejor invertidos en mejorar el negocio.

Cuando la extrema abrasividad del material arruinaba las bombas y válvulas dispensadoras tradicionales, el equipo de investigación y desarrollo de Graco resolvió el problema con la construcción Elite. Aquí explicamos por qué y cómo lo hicimos.

Los materiales altamente abrasivos causan problemas a las bombas dispensadoras de construcción tradicional en las fábricas de baterías de vehículos eléctricos y componentes electrónicos y en la manufactura industrial en general. El culpable más notorio de la destrucción de equipos es el material de interfaz térmica (TIM).

El material de interfaz térmica (TIM) disipa el calor de los componentes y mejora así su rapidez, longevidad y factibilidad de fabricación. En especial las baterías y componentes electrónicos necesitan disipar el calor para funcionar como esperan los consumidores.

Los materiales de interfaz térmica (TIM) contienen partículas de alta conductividad térmica suspendidas en un fluido portador viscoso. La naturaleza de estas partículas es extremadamente dura. Cuanto mayor es su concentración en el fluido, más abrasivo se vuelve el material.

Cada vez más fabricantes utilizan TIM avanzados tan abrasivos que son como bombear polvo de diamante o papel de lija líquido. La abrasividad de este material desgasta los metales y los sellos al pasar por las bombas y válvulas de dispensado de la fábrica.

Para garantizar que las bombas y válvulas de dispensado de Graco resistan materiales extremadamente abrasivos, nuestro equipo de investigación y desarrollo examinó nuevamente sus sellos y superficies.

La construcción Elite surgió de iteración tras iteración de diseños y pruebas. En las pruebas se utilizaron materiales de interfaz térmica (TIM) típicos y fluidos patentados con cualidades extremadamente abrasivas. Las bombas de suministro, los sistemas de medición y las válvulas se encendieron y apagaron durante meses, con observaciones e inspecciones periódicas para documentar y reforzar los puntos débiles.

Los siguientes resultados de las pruebas demuestran cómo la construcción Elite supera a la construcción estándar de bombas y válvulas de dispensado. Los fabricantes pueden esperar...

• dispensar al menos 200,000 litros (50,000 galones) antes de notar desgaste en los pistones y cilindros de la bomba
• obtener con la construcción Elite al menos 10 veces más vida útil que con los sistemas estándares de suministro y dispensado*

^{* Los resultados pueden variar. Las variables que afectan la vida útil de los componentes son, entre otras, la composición química del material/relleno, el caudal, las tasas de ciclado, la diligencia de mantenimiento y la presión del sistema.}

Eladhesivo de poliuretano conductor térmico (2K) Bondway de dos componentes se utiliza para pegado, fijación y disipación térmica de componentes electrónicos que generan calor.

Una configuración típica para este material incluye bombas de suministro que alimentan un sistema de medición, mezcla y dispensado. Para esta prueba, el equipo de Graco la equipó con la construcción Elite.

El material Bondway 2K se suministró en dos baldes de 5 galones y la cara B contenía las propiedades más abrasivas.

• Dos bombas de suministro Check-Mate de 100 cc con construcción Elite evacuaron el material desde los baldes de 5 galones.
• Las bombas de suministro movieron el material a través de las mangueras hasta un sistema de medición, mezcla y dispensado de proporción hidráulica fija (HFR) equipado con dos bombas Z de 100 cc con construcción Elite.
• Las bombas Z midieron el material devuelto a los baldes para que pudiera reutilizarse en el ciclo siguiente.

• No se detectaron filtraciones
• Más de 190,000 litros de material dispensado
• Aplicación de grasa al retén del cuello cada 1,900 litros
• No se observaron cambios dimensionales ni arañazos/estrías en el pistón o el cilindro de la bomba

• No se observaron filtraciones externas
• Más de 200,000 litros de material dispensado (100,000 en la cara A, 100,000 en la cara B)
• Se aplicó grasa al depósito de grasa del cartucho de retén del cuello cada 1,900 litros
• Los sellos internos del pistón se deberían remplazar a los 280,000 ciclos
• No se observaron cambios dimensionales ni arañazos/estrías en el pistón o el cilindro de la bomba
• No se detectó desgaste de los sellos
• No se detectó desgaste del asiento

LORD CoolTherm® SC-1200 es una masilla de silicón de dos componentes (2K) que proporciona conductividad térmica para aplicaciones electrónicas y de baterías.

Una configuración típica para este material incluye bombas de suministro, un sistema de medición y una válvula de mezcla y dispensado. Para esta prueba, el equipo de Graco incluyó la construcción Elite en todos los componentes.

Tanto la cara A como la cara B contenían propiedades altamente abrasivas, y se suministraron en tambores de 55 galones.

• Cada tambor fue evacuado por una bomba de suministro Check-Mate de 200 cc con construcción Elite.
• Las salidas de las bombas de suministro se conectaron a la entrada de un sistema de medición de proporción eléctrica fija (EFR) equipado con bombas de 100 cc con construcción Elite.
• Las bombas Z devolvieron el fluido a los contenedores de suministro mediante una válvula MD2 con construcción Elite accionada hacia delante, de modo que pudiera reutilizarse en el ciclo siguiente.
• La unidad EFR controló un caudal de 15 cc/s a 1740 psi (120 bar).

Tras casi cinco meses de funcionamiento constante, la prueba finalizó. No se detectaron fugas en ningún componente del sistema con construcción Elite.

• Las válvulas MD2 Elite dispensaron 37,924.3 litros (10,019.6 galones).
• Cada bomba Check-Mate Elite de 200 cc desplazó 41,170 litros (10,877.1 galones).
• El sistema EFR con dos bombas Z Elite de 100 cc dispensó 91,810.3 litros (24,256.4 galones).

Para comparar los modelos de válvulas MD2 y el rendimiento de ciclado, se utilizó una mezcla representativa** de material de interfaz térmica (TIM) para simular las mezclas de material abrasivo que suelen utilizarse en la fabricación de baterías para vehículos eléctricos.

El fluido monocomponente (1K) se preparó en un balde de 5 galones. Una bomba de suministro Check-Mate de 200 cc con construcción Elite tomó el fluido del cubo y lo llevó al bloque del colector. El colector divide la corriente de fluido en tres salidas, cada una dirigida a uno de estos modelos de válvulas:

• MD2 con asiento duro y construcción estándar
• MD2 con sofocado y construcción Elite
• MD2 con construcción Elite y accionamiento hacia adelante

Los resultados de las pruebas mostraron una clara diferencia en el rendimiento de ciclado entre las válvulas con construcción estándar y Elite.

• Se utilizó para establecer una base de referencia para la prueba
• Filtraciones detectadas tras solo 190,000 ciclos (unos 250 litros)

• Válvula probada hasta más de 2 millones de ciclos (unos 2,750 litros)
• No se detectaron fallas

• Probada a más de 1,75 millones de ciclos (unos 2,400 litros)
• No se detectaron fallas

^{** La mezcla incluía un 80% de óxido de aluminio AI2O3 y un 20% de fluido portador de aceite de silicón.}