انرژیکس (EnergX) - رینگ حرارتی دما که در صنعت با نام PTCR (کوتاه‌شده‌ی Process Temperature Control Rings) شناخته می‌شود، یک ابزار مرجع و یک‌بارمصرف برای اندازه‌گیری دقیق دمای مؤثر در نقاط مختلف کوره است. اصل کار PTCR بر پایه تغییر ابعاد رینگ بر اثر دریافت حرارت (سینتر و تراکم حجمی) است:

• پس از قرارگیری رینگ در کوره و رسیدن به پیک دما، قطر بیرونی رینگ کاهش می‌یابد.
• اندازه‌ی جدید قطر با میکرومتر دقیق خوانده می‌شود.
• مقدار خوانده‌شده با جدول دمایی کارخانه سازنده تطبیق داده می‌شود و بدین ترتیب بالاترین دمای حس‌شده در محل نصب رینگ به‌دست می‌آید.

در عمل، PTCR دمای تجربه‌شده در همان نقطه نصب را گزارش می‌کند، نه صرفاً دمای هوای داخل کوره.

---

چرا رینگ حرارتی دما؟ مزیت‌ها و کاربردها

• کالیبراسیون و ممیزی یکنواختی دما: دلیل اصلی استفاده از PTCR، ترسیم نقشه دما در طبقات و نقاط مختلف کوره و راستی‌آزمایی نمایشگر/کنترلر است.
• دقت بسیار بالا (~۱C): در صورت به‌کارگیری صحیح (انتخاب کلاس، جایگذاری درست، زمان ماند کافی)، عدم قطعیت قرائت به حدود یک درجه سانتی‌گراد می‌رسد.
• اندازه‌گیری دمای مؤثر فرآیندی: رینگ، بیشینه دمای حس‌شده در واحد زمان را گزارش می‌کند؛ بنابراین برای ثبت معتبر لازم است حداقل یک ساعت در بیشترین دمای کوره باقی بماند.
• کاهش ضایعات و بهبود کیفیت محصول: با آشکار کردن نقاط سرد/داغ، اپراتور می‌تواند چیدمان بار، پروفایل حرارتی و تنظیمات مشعل/المنت را اصلاح کند.
• تفاوت معنادار با ترموکوپل: ترموکوپل دمای هوای اطراف (بر اساس دمای غلاف خود) را نشان می‌دهد؛ PTCR دمایی را که خود دریافت کرده و در محل قرارگیری تجربه نموده گزارش می‌کند. لذا اختلاف قرائت‌ها طبیعی است و شاخصی برای سنجش یكنواختی دما به شمار می‌رود.

---

روش استاندارد استفاده (پیشنهادی)

۱- انتخاب کلاس دمایی مناسب مطابق بیشینه دمای برنامه کوره (جزییات کلاس‌ها در بخش بعد).

۲- چیدمان رینگ‌ها در هر طبقه: برای تصویری دقیق از یکنواختی، در هر طبقه ۵ رینگ قرار دهید:

• ۱ رینگ در مرکز طبقه
• ۴ رینگ در چهار گوشه نزدیک دیواره‌ها
• این آرایش، نماینده تمامی نقاط مؤثر یک طبقه است.

۳- پروفایل فرآیند: رینگ‌ها را تا رسیدن کوره به پیک دما نگه دارید و حداقل ۱ ساعت در این پیک پایدار بمانید.

۴- سردسازی و خواندن: پس از خنک شدن تا دمای محیط، قطر بیرونی هر رینگ را با میکرومتر (رزولوشن توصیه‌شده ۰٫۰۰۱ میلی‌متر) اندازه‌گیری کنید.

۵- تبدیل به دما: مقدار اندازه‌گیری‌شده را با جدول مرجع کارخانه سازنده تطبیق دهید و بیشینه دمای حس‌شده برای هر نقطه را استخراج کنید.

۶- تحلیل یکنواختی: اختلاف مقادیر بین مرکز و گوشه‌ها شاخص یکنواختی حرارتی است. نزدیکی اعداد، نشانه یکنواختی دما مطلوب می‌باشد.

۷- مستندسازی: نتایج هر سیکل را همراه تاریخ، کلاس رینگ، موقعیت نصب و برنامه دمایی ثبت کنید.

نکته: PTCR مصرفی است؛ پس از یک سیکل قابل استفاده دوباره نیست.

---

کلاس‌های دمایی و کدهای رنگی

رینگ‌های حرارتی دما بر اساس محدوده کاری، کد و رنگ‌بندی دارند. کلاس‌های متداول رینگ‌های حرارتی دما محصول FERRO فرانسه عبارت‌اند از:

• ZTH: از 560 تا 660 سلسیوس
• UTH: از 660 تا 900 سلسیوس
• ETH: از 850 تا 1100 سلسیوس
• LTH: از 970 تا 1250 سلسیوس
• STH: از 1130 تا 1400 سلسیوس
• MTH: از 1340 تا 1520 سلسیوس
• HTH: از 1450 تا 1750 سلسیوس

نحوه انتخاب: کلاس را طوری برگزینید که بیشینه دمای برنامه در میانه‌ی بازه کلاس قرار گیرد تا حساسیت و دقت بهترین باشد.

---

بسته‌بندی، انبارش و الزامات کیفیت

• تعداد در هر جعبه: ۱۵ عدد.
• یک‌بارمصرف: پس از سیکل حرارتی، رینگ قابل استفاده مجدد نیست.
• انبارش: در بسته‌بندی اصلی، دور از رطوبت، گردوغبار و شوک مکانیکی نگهداری شود.
• ردیابی: شماره سری ساخت، کلاس و موقعیت قرارگیری هر رینگ ثبت گردد تا با نتایج دمایی قابل پیگیری باشد.
• همخوانی با سیستم‌های کیفیت: استفاده از PTCR به‌عنوان ابزار ممیزی دوره‌ای، با الزامات کنترل فرآیند در استانداردهای مدیریتی (مانند ISO 9001) سازگار است.

---

صنایع هدف و کاربردها

• صنعت سرامیک: کاشی، چینی مظروف، چینی بهداشتی، سرامیک‌های تزیینی و سرامیک‌های صنعتی.
• کوره‌های آزمایشگاهی و تولیدی: بهینه‌سازی پروفایل حرارتی، اصلاح چیدمان بار، تأیید یکنواختی.
• کاهش ضایعات: پیشگیری از کجی، ترک، تاب‌برداشتگی و نقص‌های ناشی از نقاط داغ/سرد.

---

مقایسه مفهومی با ترموکوپل

ماهیت سیگنال

• ترموکوپل: دمای لحظه‌ای محیط/غلاف را می‌خواند.
• رینگ حرارتی دما: بیشینه دمای واقعاً تجربه‌شده توسط قطعه در محل نصب را گزارش می‌کند.

هدف کاربرد

• ترموکوپل: کنترل لحظه‌ای و بسته حلقه (PID).
• رینگ حرارتی دما: ممیزی/کالیبراسیون یکنواختی و تأیید صحت فرآیند.

پراکندگی قرائت‌ها

• اختلاف بین نقاط مختلف در رینگ حرارتی دما طبیعی است و شاخصی برای یافتن نقاط بحرانی حرارتی می‌باشد.

---

نکات کلیدی برای نتایج دقیق

• برای هر طبقه ۵ رینگ بچینید (مرکز + چهار گوشه).
• در پیک دما حداقل یک ساعت ماند (Soak) داشته باشید.
• از میکرومتر کالیبره و روش قرائت ثابت (دو بارخوانی و میانگین) استفاده کنید.
• کلاس رینگ حرارتی دما را متناسب با پروفایل انتخاب کنید؛ کار در لبه‌ی بازه ممکن است حساسیت را کاهش دهد.
• پس از سرد شدن کامل قرائت کنید و رینگ‌ها را خراش ندهید یا دست‌کاری مکانیکی نکنید.

---

پرسش‌های پرتکرار

رینگ حرارتی دما (PTCR) دقیقاً چه چیزی را اندازه‌گیری می‌کند؟

تغییر قطر بیرونی ناشی از سینتر در اثر حرارت را. با تطبیق این تغییر با جدول کارخانه، بیشینه دمای حس‌شده در همان نقطه از کوره تعیین می‌شود.

چرا قرائت رینگ حرارتی دما با نمایش ترموکوپل متفاوت است؟

ترموکوپل دمای هوای اطراف/غلاف را نشان می‌دهد؛ PTCR دمایی را که خود قطعه در محل نصب تجربه کرده گزارش می‌کند. اختلاف، نشانه یکنواخت نبودن یا تفاوت تبادل حرارتی نقاط مختلف است.

برای یکنواختی دما، چند رینگ لازم است؟

بهترین الگو: ۵ رینگ در هر طبقه (یک عدد مرکز، چهار عدد گوشه‌ها). برای کالیبراسیون دقیق، این الگو را در تمام طبقات اجرا کنید.

دقت رینگ حرارتی دما چقدر است؟

در صورت استفاده صحیح، دقت قرائت به حدود ۱C می‌رسد.

مدت‌زمان قرارگیری در پیک دما چقدر باشد؟

برای ثبت معتبر بیشینه دما، حداقل یک ساعت در پیک نگه دارید.

آیا رینگ حرارتی دما قابل استفاده مجدد است؟

خیر، یک‌بارمصرف است. پس از یک سیکل حرارتی، خواص آن تغییر کرده و برای دفعات بعد معتبر نیست.

کلاس‌های دمایی موجود کدام‌اند و تولیدکننده مرجع چیست؟

کلاس‌های ZTH، UTH، ETH، LTH، STH، MTH، HTH با بازه‌های 560–1750 سلسیوس توسط شرکت FERRO فرانسه عرضه می‌شود. انتخاب کلاس باید با بیشینه دمای فرآیند هم‌خوان باشد.

در هر جعبه چند رینگ وجود دارد؟

هر جعبه ۱۵ عدد رینگ دارد.

---

جمع‌بندی

رینگ حرارتی دما یا PTCR ابزاری دقیق، عملی و اقتصادی برای کالیبراسیون دما و ممیزی یکنواختی حرارتی کوره‌ها است. با انتخاب درست کلاس، چیدمان اصولی (۵ رینگ در هر طبقه)، زمان ماند کافی در پیک و قرائت دقیق با میکرومتر می‌توان نقشه‌ی دمایی کوره را با دقت بالا ترسیم کرد، ضایعات را کاهش داد و کیفیت محصول را به‌طور پایدار ارتقا داد.

برای تدوین دستورالعمل داخلی، توصیه می‌شود نتایج PTCR در کنار رکوردهای ترموکوپل و پارامترهای سیکل (Ramp/Soak) ذخیره و به‌صورت دوره‌ای تحلیل و پایش شود.

منبع تصاویر: www.schupp-ceramics.com