Всеки метален материал има фиксиран линеен коефициент на термично разширение и несъответствието между коефициента на разширение на сплавта на обвивката на термодвойката и формованата стомана е лесно пренебрегван фактор, причиняващ дългосрочна-нестабилност на контакта и температурен дрейф. Когато горещият канал се загрее до производствена температура, обвивката на сондата и стената на монтажния отвор на колектора/дюзата се разширяват с различни скорости, променяйки плътността на компресията на пружинната байонетна структура, образувайки променливи въздушни междини между сензорния връх и дъното на отвора, което води до постепенно разширяване на отклонението на измерване след седмици непрекъснато производство. Съвпадението на материалите на обвивката на термодвойката със сходни коефициенти на разширение с формованата стомана и оптимизирането на хода на натиск на пружината може да поддържа стабилен близък контакт в пълни температурни диапазони.
Пластините за горещ канал на матрицата са изработени предимно от формовъчна стомана P20, H13, S136, с коефициенти на линейно термично разширение, вариращи от 11,0×10⁻⁶/градус до 13,5×10⁻⁶/градус. Различните сплави на обвивката на термодвойки имат значително различни коефициенти на разширение: обикновената неръждаема стомана 304 е 17,2×10⁻⁶/градус, неръждаемата стомана 316L е 16,0×10⁻⁶/градус, сплавта Hastelloy е 12,8×10⁻⁶/градус, сплавта Inconel е 13,1×10⁻⁶/градус. Колкото по-близък е коефициентът на разширение на обвивката до формована стомана, толкова по-малка е разликата в разширението по време на нагряване и толкова по-стабилно е контактното налягане на пружинната сонда.
Обикновените обвивки от неръждаема стомана 304 имат много по-висок коефициент на разширение от формовъчната стомана H13. Когато матрицата се нагрее до 300 градуса, външният диаметър на обвивката се разширява много повече от вътрешния диаметър на монтажния отвор, плътно притискайки стената на отвора и компресирайки прекомерно вградената-пружина. След дълго-прекомерно-компресиране, пружината претърпява еластична умора и губи силата на отскок. Когато матрицата се охлади, обвивката се свива обратно и уморената пружина не може да избута сензорния връх, за да пасне на дъното на отвора, образувайки фиксирана въздушна междина от 0,3–0,6 mm, задействайки непрекъснат температурен дрейф от 4–9 градуса. Това отклонение се развива бавно и няма алармен сигнал, отразява се само в нестабилен толеранс на размерите на продукта и дефекти във външния вид след масово производство.
Обвивките от високотемпературни{0}}сплави Hastelloy и Inconel имат коефициенти на разширение, силно съвпадащи с H13 и S136 стомана за горещо пускане. Разликата в разширението между обвивката и стената на монтажния отвор след нагряване се контролира в изключително малък диапазон, пружината понася само леко натоварване на натиск без дългосрочна умора при екструдиране и еластичната сила на натиск може да се поддържа повече от 5 месеца при непрекъснато производство от 24- часа. За високо{10}}температурни PEEK, подсилени със стъклени влакна пластмасови форми за горещ канал с дългосрочна{12}}работна температура над 320 градуса са задължителни обвивките от високо съвпадаща сплав, за да се избегне затихване на контакта, причинено от несъответствие на разширението.
Дори при съвпадащи коефициенти на разширение на обвивката и стоманената форма, неразумният дизайн на хода на пружината все още ще причини повреда на контакта. Когато персонализирате байонетни термодвойки, запазеният ход на компресия на пружината трябва да резервира 1–2 mm буферно пространство според максималната разлика в термичното разширение на обвивката и отвора на формата. Ако ходът на компресия на пружината е твърде кратък, дори малки разлики в разширението ще компресират напълно пружината до краен предел, което ще доведе до повреда поради умора; прекомерният ход ще накара сензорния накрайник да се разклати хлабаво вътре в отвора по време на вибрациите на матрицата, което ще доведе до колебания в показанията на температурата.
Поддържане на мерки за оптимизация за компенсиране на рисковете от несъответствие на коефициента на разширение. За съществуващи форми, оборудвани със сонди от неръждаема стомана 304, които не могат да се сменят на партиди, увеличете запазената дълбочина на монтажния отвор на термодвойката с 1,5 mm, за да разширите обхвата на буфера за натиск на пружината, и надстройте стандартните пружини до пружини от сплав с висока-преместване против-умора, за да устоите на еластичното затихване на-натиск. Когато проектирате нови форми за горещо леене, дайте приоритет на съвпадащите термодвойки с обвивка от Hastelloy за високо-температурни форми за непрекъснато производство и запазете стандартни отвори за буферни ходове за сонди на етапа на чертане. По време на редовната месечна поддръжка издърпайте сондите, за да проверите еластичността на пружината; бавното и непълно отскачане показва, че дългосрочното-компресиране на разширението е причинило умора и сондата трябва да се смени предварително, за да се елиминират скритите опасности от дрейфа.
Разумното съвпадение на коефициента на разширение на обвивката на термодвойката и стоманения материал на матрицата може да поддържа контактната междина между сензорния връх и дъното на отвора под 0,1 mm в пълния температурен диапазон от стайна температура до производствена висока температура, решавайки фундаментално дългосрочни скрити дефекти на температурния дрейф, причинени от непостоянна деформация на термично разширение на метални компоненти.
