Un chauffe-cartouche est un dispositif de chauffage en forme de tube mince utilisé pour chauffer en interne les composants de la machine et du processus tels que les plateaux, les matrices et les moules, et les barres de scellage. L’appareil de chauffage se compose d’un tube métallique creux avec un élément chauffant résistif enroulé noyé dans un composé isolant à l’intérieur. Un thermocouple ou un contrôleur alimente l’élément chauffant via un ensemble de fils qui sortent à une extrémité du tube. La cartouche chauffante est insérée dans un trou bien ajusté dans le matériau et, une fois activé, le chauffe de l’intérieur. Les cartouches chauffantes sont disponibles en version emboutie ou non emboutie et dans une variété de tailles et de puissances nominales.
Les machines ou les pièces de processus telles que les plateaux de gaufrage, les moules thermoplastiques et les matrices d’extrusion nécessitent un chauffage pour fonctionner correctement et, dans la plupart des cas, il est préférable de chauffer l’intérieur. Les cartouches chauffantes sont des dispositifs couramment utilisés pour réaliser ce chauffage interne et sont incorporés directement dans le corps de la pièce concernée. La cartouche chauffante est constituée d’un tube métallique thermoconducteur, creux en son centre et fermé à une extrémité. Un élément chauffant à résistance électrique est enroulé autour d’un noyau isolant, généralement un composé céramique, et placé dans le tube métallique. L’espace entre l’élément chauffant et le tube est ensuite rempli de poudre telle que l’oxyde de magnésium qui isole électriquement l’élément mais conduit bien la chaleur.
Cet appareil peut ensuite être serti ou laissé tel quel. Le swagging consiste à comprimer le tube métallique pour le resserrer contre le conducteur thermique en poudre, garantissant ainsi un potentiel de transfert de chaleur maximal. Bien que bénéfique jusqu’à un certain point, l’emboutissage est coûteux et de nombreux chauffe-cartouches à faible coût ne sont pas emboutis. Les deux fils d’alimentation de l’élément chauffant sortent à l’extrémité non bouchée du tube. Ces fils peuvent être axiaux pour les installations en ligne droite ou radiaux pour les applications qui nécessitent une orientation des fils à 90°.
La cartouche chauffante est installée via un trou bien ajusté percé dans le corps de la pièce chauffée. Le tube doit être bien ajusté dans le trou pour assurer une efficacité de chauffage maximale et avec les spécifications moyennes du fabricant exigeant une différence de 0.010 pouce (0.25 mm) entre les diamètres du tube et du trou. La sortie de la cartouche chauffante est contrôlée par un thermocouple monté en surface ou un microcontrôleur à distance qui maintient la pièce à une température optimale. Ces radiateurs sont disponibles dans une gamme de tailles allant de 1/4 pouce (6.35 mm) à 1 pouce (25.4 mm) de diamètre. Les cartouches chauffantes ont une puissance nominale en unités de densité en watts en fonction du diamètre, de la longueur et de la puissance de l’appareil de chauffage.