Ни для кого не секрет, что все нагревательные элементы можно поделить на два типа: открытые и закрытые.
К первому открытому типу относятся спирали, имеющие керамическую или миканитовую основу, поверх которой намотана специальная проволока, обладающая высоким сопротивлением.
Компания «Полимернагрев», изучив ряд преимуществ миканита, особое внимание уделяет миканитовым спиральным основам. Довольно важные отличительные черты, характеризующие превосходство этого материала, это:
-
надежная электроизоляция;
-
высокая прочность на изгиб и механическая устойчивость кромок к крошению;
-
отсутствие расслаивания и потери механических свойств при нагреве;
-
низкие показатели абсорбции воды, допускающие успешное использование миканита даже в высоко влажной среде.
Теперь более детально рассмотрим материалы, использующиеся при изготовлении проволоки в нагревательной спирали. Есть несколько критериев, влияющих на выбор материала:
-
тугоплавкость;
-
низкая окисляемость;
-
большое удельное сопротивление.
Данным критериям отвечают свойства меди, но, на ряду с другими подходящими металлами и сплавами, ее затратоемкость иногда доходит до десятикратного размера.
Исходя из этого, в большинстве спиралей используют именно:
-
нихром;
-
фехраль;
-
многокомпонентные сплавы на основе фехрали с лигирующими элементами (Si, Y, La, Ce, Zr, Ti).
Нихромы, или нихромовые спирали, являются сплавами никеля и хрома (Ni-Cr), либо никеля, хрома и железа (Ni-Cr-Fe).
Этим сплавам присуще высокое электрическое сопротивление и жаростойкость, что позволило им занять основу электронагревательных элементов. Но со временем, из-за желания снизить себестоимость такого сплава, все чаще стали заменять никель и хром на менее дорогое железо. А это повлекло за собой потерю пластичности таким сплавом, повышение ломкости и более сильную подверженность коррозии. Отсюда и срок службы таких спиралей значительно уменьшается.
Фехрали, или фехралевые спирали, являются сплавами железа, хрома и алюминия (Fe-Cr-Аl).
Перед нихромами фехрали обладают рядом преимуществ: имеют большую температуру применения (до 1400оС), служат более длительное время (до 2 лет), их стоимость в три раза меньше, обладают большей удельной поверхностной площадью и меньшей плотностью сплава. Но, несмотря на все плюсы, у фехралей есть достаточно весомый минус - низкая пластичность. Что имеет большое значение при изготовлении, работе и ремонте резистивных элементов.
Многокомпонентные сплавы
Основной этих сплавов являются фехрали (Fe-Cr-Аl) с добавлением элементов Si, Y, La, Ce, Zr, Ti. Такие сплавы нам знакомы под названиями фирм, которые их производят: Kanthal, Rescal, Aluchrom и прочие. По сравнению с обычными фехралями, многокомпонентные сплавы обладают большей пластичностью, в них также остановлен сильный рост зерна и межкристаллитное разрушение при повышенных температурах, поднято качество поверхности, они имеют более однородную структуру, с меньшим размером зерна. Свойства улучшены по большей мере благодаря образованию на их поверхности светло-серой высокопрочной пленки, что способствует повышению изоляционных свойств и более успешному противостоянию коррозии.
Широкое использование многокомпонентных сплавов обусловлено тем, что, в сравнении с классическими фехралями и нихромами, они обладают рядом преимуществ:
1) перед нихромами:
- более низкая себестоимость;
- работоспособность больше в 2-3 раза при использовании в повышенных температурах (выше 1100оС);
- плотность ниже, что позволяет сэкономить около 17% на материале;
- высокая рабочая и максимальная температура использования (1200-1350оС, температура плавления 15000С);
- боле высокое удельное электросопротивление (1,39 - 1,45 0м*мм2/м), что также помогает экономить материал;
- выше значение допустимой поверхностной мощности q (4 Вт/см2 при темп. 10000С);
- хорошая стойкость в аргоне, вакууме, воздухе, серосодержащих и СО-содержащих атмосферах, водяном паре;
- понижено значение интеркристаллитного окисления;
- высокий предел ползучести (снижается возможность провисания элементов);
- отличные механические свойства: высокое значение предела текучести, отличная пластичность при компактных температурах (удлинение более 21%);
- низкое стабильное значение ТКЭС;
- незначительная зависимость электросопротивления от колебаний температур (теплового воздействия и холодного деформирования);
2) перед фехралями:
- достаточно повышена пластичность (удельное удлинение в 2 раза при комнатных температурах);
- значительно большая пластичность сплава после работы при высоких температурах;
- более низкое значение интеркристаллитного окисления;
- снижение размера зерна как в первоначальном виде, так и замедленный рост зерна при работе в высоких температурах (стабильность функциональных свойств);
- отличная способность к сварке сплава.
В связи с тем, что отечественные производители используют морально устаревшие технологии, качество выпускаемых или хромоаллюминиевых сплавов значительно хромает, а их свойства довольно нестабильны. Такая тенденция приводит к обращению отечественных потребителей к более дорогостоящим сплавам, в которых содержание никеля больше. Исходя из этого, видим, что одним из ключевых моментов, является выбор производителя резистивных элементов.
Таким образом, компания «Полимернагрев» в своих нагревательных системах использует резистивные элементы, выпускаемые фирмами KANTHAL (КАНТАЛ) и Rescal (Рескал).
В нагревательных спиралях передача тепла происходит за счет конвекции и излучения. Легкость ремонта, простота конструкции, быстрый нагрев и приемлемая цена - определяющие преимущества таких спиралей. А с применением проволоки от фирм Кантал и Рескал они широко используются в промышленности:
-
в составе керамических ТЭНов для обогрева муфельных печей, печей отжига и сушки, нагрева плоской поверхности;
-
в патронных ТЭНах и спиральных нагревателях для нагрева пресс-форм;
-
в составе сухих ТЭНов для нагрева сусла в пивоварнях, жидкостей в промышленных и гальванических ваннах;
-
в керамических воздушных ТЭНах для нагрева в подовых печах при изготовлении хлебобулочных изделий.
Французcкая фирма Rescal (Рескал) широко известна как в Европе, так и за ее пределами. Выпускает сплавы для производства термопар и компенсационных проводов. Высококачественные материалы используются в промышленных печах и нагревателях в суровых условиях работы резистивных элементов. Вся продукция фирмы Рескал не просто высокого качества, а даже превышает стандарты ГОСТа. Согласно своей производственной программе по сплавам сопротивления, фирма Рескал выпускает плоскую проволоку разных размеров, проволоку диаметром от 0,1мм до 10 мм (диаметром до 5 мм холоднотянутую), ленту различных размеров.
Шведская фирма KANTAL (КАНТАЛ) является всемирно известным производителем номер один, выпускающим материалы сопротивления для резистивных элементов и нагревательных систем. Идя в ногу со временем, компания неустанно внедряет новые технологии, усовершенствуя процесс производства своей продукции, пристально следит за ее качеством не только во время изготовления, но и при ее использовании в дальнейшем, непрерывно поддерживая обратную связь со своими потребителями.
Таким образом, используя многокомпонентные сплавы высоких стандартов от всемирных лидеров производства, компания «Полимернагрев» выпускает нагревательные системы отличного качества. Которые, в свою очередь, не так прихотливы к среде эксплуатации, работают более длительный период времени, технологичны и имеют замечательную нагревательную эффективность.
