Обновлено: 18.05.2024

Cплавы нихрома были в эксплуатации еще в 1900 году, и они были успешно использованы в нагревательных системах. Следовательно, реальный практический опыт использования оборудования и промышленных печей дает уверенность в использовании этих сплавов в передовых и уже установленных конструктивных решениях.

В данной статье вы найдете справочные данные и таблицы с характеристиками различных сплавов нихрома. Калькулятор расчета параметров нихромового провода или провода из фехрали вы можете найти в нашей прошлой статье «Расчет нихрома и фехрали для нагревателей».

Что такое сплав для резистивного нагрева?

Выбор электронагревательных материалов зависит от внутреннего сопротивления току, протекающему с выделением тепла. Медная проволока не выделяет достаточно тепла, когда проводит электричество. Следовательно, чтобы сплав, такой как проволока, пруток, полоса или лента, можно было рассматривать как электрический нагревательный элемент, он должен противодействовать потоку электричества.

Удельное сопротивления нихрома и других сплавов для нагревателей

Обычно распространенные стали и сплавы, такие как нержавеющая сталь, препятствуют прохождению электричества. Этот термин свойства известен как удельное сопротивление. У нас в России, как и везде в Европе для описания удельного сопротивления принято использовать Омы на мм2 на м, в других странах еще может использоваться Ом см / фут или Ом, умноженное на круговые мили на фут Ohms /cmf .

Если бы только удельное сопротивление рассматривалось как основной фактор для электрического нагревательного элемента, выбор мог бы быть из нескольких материалов сплава с широким диапазоном стоимости. По своей экстремальной природе электрический нагревательный элемент часто нагревается докрасна, и обычные сплавы не могут выдерживать такое количество тепла в течение длительного периода.

Семейства сплавов для нагревателей обладают сочетанием двух определенных свойств:

1. Высокое электрическое сопротивление
2. Длительный срок службы, потенциал выносливости в качестве нагревательного материала

Эти группы сплавов можно разделить на шесть основных классов. В данной статье мы рассмотрим такие сплавы, как нихром. Основные марки этих сплавов показаны с указанием их состава и удельного сопротивления нихрома.

80 никель 20 хром

1.0803 Ом · мм2 / м

70 никель 30 хром

1.18002 Ом · мм2 / м

60 Никель 16 Хром 24 Железо

1.12185 Ом · мм2 / м

35 Никель 20 Хром 45 Железо

1.01382 Ом · мм2 / м

22 Хром 5 Алюминий 73 Железо

1.45425 Ом · мм2 / м

22 Хром 4 Алюминий 74 Железо

1.35453 Ом · мм2 / м

15 Хром 4 Алюминий 81 Железо

1.2465 Ом · мм2 / м

Медно-никелевые сплавы
для низкотемпературных применений

45 Никель 55 Медь

0.4986 Ом · мм2 / м

22 Никель 78 Медь

0.2991 Ом · мм2 / м

11 Никель 89 Медь

0.1495 Ом · мм2 / м

6 Никель 94 Медь

0.0997 Ом · мм2 / м

2 никель 98 Медь

0.0498 Ом · мм2 / м

Нержавеющая сталь и различные сплавы
для низкотемпературных применений

Никель Марганец 94 Никель 5 Марганец

0.1695 Ом · мм2 / м

0.0748 Ом · мм2 / м

Монель 67 Никель 30 Медь

0.48198 Ом · мм2 / м

Никель Кремний 3 Кремниевые весы Никель

0.31578 Ом · мм2 / м

UNS S30400 18 Хром 8 Никель 74 Железо

0.71965 Ом · мм2 / м

Характеристики сплавов для контактного нагрева

Чтобы стать электронагревательным элементом, металл или сплавы должны обладать следующими характеристиками:

1. Хорошее высокое электрическое сопротивление для сохранения небольшой площади поперечного сечения
2. Высокая прочность и пластичность при рабочих температурах
3. Низкий температурный коэффициент электрического сопротивления для предотвращения значительных изменений сопротивления при рабочей температуре по сравнению с комнатной температурой.
4. Отличная стойкость к окислению на воздухе при умеренных процедурах
5. Подходящая работа и потенциал для придания необходимой формы.

Материалы, которые обладают этими свойствами, являются 80/20 Нихромом 70/30 Нихрома, 60/15 Нихрома и 35/20 нихрома. Оценка свойств этих сплавов на воздухе производится следующим образом:

NiCr марки 80/20

C Класс 60/15 NiCr

D Класс 35/20 NiCr

Самая высокая рабочая температура в воздухе

1200 ° C или 2200 ° F

1260 ° C или 2300 ° F

1150 ° C или 2100 ° F

1100 ° C или 2000 ° F

1400 ° C или 2550 ° F

1380 ° C или 2520 ° F

1390 ° C или 2530 ° F

Предел текучести, 0,2%

Нихром 80/20. Самый популярный сплав сопротивления, состоящий из 80% никеля и 20% хрома, все еще широко используется, однако различные исследования предложили некоторые улучшения в основных химических свойствах. Включены номинальные количества железа, марганца и кремния, а также небольшое содержание редкоземельных металлов и других, что позволяет использовать сплав при температуре до 1200 ° C или 2192 ° F.

Нихром 70/30 обеспечивает увеличенный срок службы на воздухе при температуре до 1260 ° C или 2300 ° F. Он обеспечивает выдающуюся стойкость к окислению в условиях низкого содержания кислорода, механизм, известный как зеленая гниль из-за зеленого оттенка оксида.

Нихром 60/16 железо 24. Сплав нихрома, состоящий из 60% никеля и 16% хрома и 24% железа обычно выбираются , когда температура применения не должна быть выше 1100 ° C.

Нихром 35/20 железо 45. Сплав, состоящий из 35% никеля, 20% хрома и железа, используется в печах с промышленным регулированием, работающих при температурах от 800 ° C до 1000 ° C. Он обеспечивает значительный вклад в предотвращение повреждения, которое может иметь место в двух указанных выше сплавах, когда рабочая температура одинакова, но условия различаются между восстановлением и окислением. Нихром А или 80/20 не рекомендуется использовать в условиях, которые восстанавливают никель и окисляют хром.

Все нагревательные сплавы, упомянутые в таблице выше, имеют длительный срок службы в качестве нагревательного материала, если они спроектированы соответствующим образом с учетом подходящего размера проволоки и спецификации спирали.

Подходящий срок службы нагревательного элемента начинается с производства сплава и последующих результатов в результате надлежащего ухода за сплавом - проволокой, лентой, полосой, когда он формируется в качестве нагревательного элемента и устанавливается в оборудование.

Как работают сплавы электрического сопротивления

Электрическое сопротивление сплава генерирует тепло, в зависимости от его состава, он противостоит потоку электричества. Сплав должен иметь возможность проводить электричество до соответствующей температуры, чтобы работать в качестве нагревательного материала.

Температурный коэффициент сопротивления

Сопротивление току, выраженное в омах для конкретного сплава, зависит от температуры сплава. Это отклонение указывается в процентах от фактического сопротивления комнатной температуре. Обычно с повышением температуры сопротивление увеличивается, поэтому нагревательный элемент в виде проволоки имеет сопротивление 1 Ом при комнатной температуре (20 ° C или 68 ° F), может достигать сопротивления до 1,08 Ом при 650 ° C или 1202 ° F. , следовательно, сопротивление увеличивается на 8% из-за нагрева.

Влияние обработки на удельное сопротивление

Электрическое сопротивление - это внутреннее свойство каждого металла, в зависимости от его состава и конфигурации. На сопротивление могут влиять методы изготовления и обработки, такие как холодная обработка и обработка отжигом, до такой степени, что они изменяют физическую структуру материала.

Изменение удельного сопротивления со скоростью охлаждения особенно важно для материала после яркого отжига, обработка которого включает отжиг в защищенной среде, а затем быструю закалку. Когда материал функционирует при температурах выше 300 ° C, удельное сопротивление может быть изменено по сравнению с его первоначальным значением, особенно если элементы немного охлаждаются. Возможны следующие варианты:

• Нихром 80/20 : увеличение на 6%
• Нихром 70/30 : увеличение на 4%
• Нихром 60/15 : увеличение на 2%
• Нихром 35/20 : номинальное увеличение

Однако способность к изменению удельного сопротивления зависит от размера сечения. Поскольку легкие части охлаждаются быстрее, чем массивные части, легкие части описывают более конкретное влияние скорости охлаждения на электрическое сопротивление. Влияние максимальное для нихрома 80/20 и нихрома 70/30 и умеренное для сплава 60/15 . Для сплава 35Ni20Cr значительного размерного эффекта не наблюдалось.

Нагревательные элементы из нихромового сплава

Электрический резистивный нагревательный элемент использовался в течение длительного периода времени. Поэтому многие конструкции усовершенствованы для обеспечения превосходных характеристик. Очень важно проверить все факторы, которые позволят создать нагреватель, который будет предлагать удовлетворительные функциональные возможности по доступной цене. Для выполнения этой задачи необходимо учитывать следующие факторы:

Механические воздействия: если нагретое оборудование должно подвергнуться серьезному механическому удару, метод установки нагревательных элементов должен иметь первостепенное значение.

Температура: это основной фактор при выборе сплава и размера нагревательного материала. Применение нагревательного элемента указывает требуемую температуру. Также важно различать температуру окружающей среды и температуру резистивного провода.

Требуемое пространство: Пространство, вводимое для установки нагревателя, обычно регулируется. Это говорит о том, что достаточное пространство может быть непрактичным. Для равномерного поджаривания хлеба в тостере материал следует держать подальше от поверхности, но для оборудования должно быть достаточно места смещения.

Атмосфера: указывает, что газы или твердые частицы взаимодействуют с нагревателем. Защитный слой в печи или брызги в жаровне обычно определяются.

Температурный цикл: Подходящие условия работы для нагревательного элемента - поддержание постоянной температуры. Обычно это непрактично. Лабораторные испытания показали, что при повышенной рабочей температуре, такой как 800 ° C и выше, обычный включенный нагреватель имеет длительный общий срок службы. Из-за выдающегося срока службы нецикличного нагревателя многие испытания рассчитаны на высокую скорость цикла. Время цикла определяется продолжительностью, необходимой для переключения устройства между стабилизированной температурой испытания и комнатной температурой.

Безопасность: Необходимо соблюдать меры безопасности при работе с приборами, работающими с высокой температурой или с электрическими проводниками. Установка приборов за ограждениями может вызвать более резкое повышение температуры, чем ожидалось.

Плотность мощности: важным фактором, который следует понимать, является плотность мощности, показывающая число, выражающее мощность, рассеиваемую на единицу площади. Для более высоких нагрузок требуются более высокие температуры. Выбор максимального значения является подходящей концепцией конструкции, поскольку он относится к минимальному количеству материала, обеспечивая рентабельную систему при подходящем сроке службы. Это достигается сочетанием наименьшего поперечного сечения проводника и подходящего удельного сопротивления. В нагревательных спиралях и лентах печи самонагревание между контурами допускается за счет излучения витков катушки.

Нихром 60 против нихрома 80

Когда был открыт нихром 80 , были предприняты усилия по снижению стоимости материала за счет уменьшения содержания никеля и хрома . Были испытаны несколько сплавов, и многие из них не прошли испытания. В последние годы усовершенствования в процессе плавления сплавов и более чистое сырье стимулировали производство материала нихрома 60 с долговечными свойствами, аналогичными или даже лучшими, чем у нихрома 80 для нескольких температурных пределов. Нихром 80 предпочтителен, когда материал должен подвергаться воздействию предельной температуры. Хотя в различных приложениях, нихром С можно успешно использовать, так как он дает возможность снизить стоимость.

Поскольку сплавы для нагревателей вытягиваются, прокатываются до сопротивления, пользователи обычно просят вытягивать сплав для получения такого же сопротивления в Ом на м, как у нихрома 80 . Поскольку у нихрома 60 более высокое удельное сопротивление, диаметр проволоки будет номинально больше, чтобы соответствовать этому. Это относится к температуре приложения, которая определяется удельной мощностью, которая будет уменьшена. Это снижение температуры небольшое, но правильное, так как срок службы обратно пропорционален температуре.

Нихром 60 не используется в промышленных печах из-за того, что себестоимость всей установки печи превышает стоимость нагревательных элементов, поэтому в печах используются нихром марок 80, 70/30 или 35/20 .

Материалы для нагревателей

Свойства, упомянутые в предыдущей статье «Свойства нагревателей», сужают выбор до нескольких материалов. Наиболее распространенными материалами для нагревателей являются нихром, фехраль, дисилицид молибдена и карбид кремния. Эти материалы могут работать при высоких температурах из-за их устойчивости к высокотемпературному окислению. Другая группа состоит из графита, молибдена, вольфрама и тантала. Эти материалы окисляются при высоких температурах и используются только в вакууме или в печах, где атмосфера лишена кислорода.

Нихром. Никель-хромовый (Ni-Cr) сплав

Нихром является одним из наиболее широко используемых материалов для нагревательных элементов благодаря своей пластичности, высокому удельному сопротивлению и стойкости к окислению даже при высоких температурах. Наиболее распространенный состав никель-хромовых сплавов - 80/20 или 80% никеля, 20% хрома. Другие составы доступны в зависимости от производителя. Из-за своей высокой пластичности он обычно втягивается в проволоку при использовании в качестве нагревательного элемента. Обычное применение, которое демонстрирует это свойство, - это резаки для пенопласта с термоэлектрической проволокой. Максимальные температуры нагрева, достигаемые с помощью никель-хромовой проволоки, составляют от 1100 до 1200 ° C.





Фехраль. Сплав железо-хром-алюминий (Fe-Cr-Al)

Этот тип широко известен под торговой маркой Kanthal. Ферритные железо-хром-алюминиевые сплавы Kanthal обычно имеют химический состав от 20 до 24% хрома, 4-6% алюминия и остальное железо. Нагреватели железо-хром-алюминий используются из-за их гибкости и меньшей плотности по сравнению с Ni-Cr. Они также могут генерировать более высокие температуры, чем нихромовая проволока, которая составляет от 1300 до 1400 ° C. Поскольку в качестве основного металла используется железо, этот сплав имеет меньшую цену, чем Ni-Cr, который состоит в основном из никеля. Обратной стороной использования сплавов фехраля является снижение прочности нагревателей при более высоких температурах.

Сплавы железо-хром-алюминий можно улучшить с помощью процесса, известного как порошковая металлургия. В этом процессе слиток сплава превращается в порошок и прессуется в матрицу. Затем его спекают или подвергают горячему прессованию (горячее изостатическое прессование) в атмосфере с регулируемой температурой для создания металлургической связи без полного плавления металлического порошка. Дисперсоиды добавляются в смесь сплава для усиления механических свойств материала с целью придания дополнительной прочности и ударной вязкости при более высоких температурах.

Дисилицид молибдена (MoSi2)




Дисилицид молибдена представляет собой тугоплавкий кермет (металлокерамический композит), который в основном используется в качестве материала нагревательного элемента. Это предпочтительный материал для высокотемпературных печей из-за его высокой температуры плавления и хорошей коррозионной стойкости. Нагревательные элементы из дисилицида молибдена производятся с помощью различных энергоемких процессов, таких как механическое легирование, синтез сгорания, ударный синтез и горячее изостатическое прессование.

Нагреватели типа MoSi₂ могут достигать температуры нагрева до 1750 ° C. Недостатками использования силицида молибдена являются его низкая ударная вязкость в условиях окружающей среды и ползучесть при высоких температурах. Его хрупкость при комнатной температуре требует очень осторожного обращения. Повышенная вязкость достигается при температуре перехода от хрупкого к пластичному состоянию около 1000 ° C. С другой стороны, более высокая скорость ползучести вызывает легкую деформацию нагревательного элемента при высоких температурах. Наиболее распространенным типом элемента MoSi2 является конструкция U-образного стержня с двумя стойками, которая обычно подвешивается через свод печи и располагается вокруг стенок печи. Доступны другие формы, часто в сочетании с керамическими изоляторами, которые обеспечивают как механическую поддержку, так и теплоизоляцию в виде единого пакета.

Карбид кремния (SiC)




Карбид кремния обладает множеством свойств, которые делают его пригодным для изготовления нагревательных элементов для очень высоких рабочих температур. Эта керамика не имеет жидкой фазы. Это означает, что элементы не будут провисать или деформироваться из-за ползучести при любой температуре, а внутри печи не требуются опоры. Кроме того, КЭН химически инертен по отношению к большинству технологических жидкостей, имеет высокую жесткость и низкий коэффициент теплового расширения. Нагреватели из карбида кремния могут достигать температуры нагрева от 1400 до 1500 ° C.

Графитовый нагреватель




Графит - это минерал, состоящий из углерода, в котором атомы расположены в гексагональной структуре. Этот минерал, также его синтетическая форма, является хорошим проводником тепла и электричества. Графит может выделять тепло при температурах выше 2000 ° C. При высоких температурах его электрическое сопротивление значительно увеличивается. Более того, он выдерживает термические удары и не становится хрупким даже после быстрых циклов нагрева и охлаждения. Основным недостатком использования графита является его склонность к окислению при температуре около 500 ° C. Продолжение использования в этом диапазоне в конечном итоге приводит к расходу материала. Графитовые нагревательные элементы обычно используются в вакуумных печах, где кислород и другие газы удаляются из камеры нагрева. Отсутствие кислорода предотвращает не только окисление расплавленных металлов, но и самого нагревательного элемента.

Молибден, вольфрам и тантал




Это тугоплавкие металлы со свойствами, аналогичными графиту при использовании в качестве нагревательных элементов. Среди этих металлов вольфрам имеет самую высокую рабочую температуру, но при этом он более дорогой. С точки зрения жизнеспособности молибден более популярен, поскольку он наименее дорог, но все же дороже графита. Как и графит, их можно использовать только в условиях вакуума, поскольку они обладают сильным сродством связывания с кислородом и даже с водородом и азотом. Они начинают окисляться при температуре от 300 до 500 ° C.

Материалы с положительным термическим коэффициентом (PTC)

Типичным материалом PTC является резина, но также может быть и керамика. Каучук PTC изготовлен из полидиметилсилоксана (PDMS) с наночастицами углерода. Нагреватели PTC обладают уникальным свойством, в котором нагреватель поддерживает или ограничивает ток, увеличивая электрическое сопротивление при повышении температуры. Это делает материал безопасным и пригодным для использования в одежде. Первоначально нагреватель потребляет полную мощность и нагревается из-за своего удельного сопротивления. Сопротивление материала увеличивается с ростом тепла и затем действует как изолятор. Это достигается без необходимости в каком-либо цикле обратной связи.

Технология производства ТЭНов. Как и из чего делают ТЭНы?

Трубчатые электрические нагреватели или ТЭНы давно стали неотъемлемой частью и бытовой техники, и промышленного оборудования. С их помощью можно нагреть воду на кухне кафе или ресторана, поддерживать заданную температуру в резервуаре с битумом.





Из чего делают ТЭНы: немного общей информации

Вне зависимости от размеров и назначения трубчатого нагревателя его основным элементом будет спираль. Для ее изготовления выбирают тугоплавкие материалы. Предпочтение отдают нихрому Х20Н80. Его значимое преимущество — максимально возможное удельное сопротивление. При подключении спирали к электросети она не становится проводником, а нагревается.

Концы спирали присоединяют к контактам. А всю конструкцию помещают в корпус из специальной керамики или из стали с антикоррозийной обработкой. Чтобы не допустить контактов между спиралью и оболочкой, свободное пространство заполняют изолирующим веществом — периклазом и/или кварцевым песком.

Отдельно нужно остановиться на материале корпуса:

• если температура нагрева ТЭНа и окружающей среды не превышает 250 0 С, стандарт разрешает использовать конструкционную сталь Ст10. Ее можно заменить на латунь, обработанную особым образом;
• если планируется эксплуатация нагревателя при температуре до +450 0 С, колбы изготавливают из стали 12Х18Н10Е. Она также поможет защитить спираль от воздействия агрессивных сред.

Ниже приведена стандартная схема трубчатого нагревателя:





Технология производства ТЭНов

Если говорить коротко, то в процессе производства нагревателей можно выделить ряд основных этапов:

• изготовление отдельных элементов;
• сборка ТЭНа;
• отжиг в печи;
• гибка для придания нужной формы;
• проверка на соответствие стандартам;
• испытания.

На практике же каждый из перечисленных этапов разбивается еще на ряд подэтапов, каждый из которых важен и обязателен.

Подготовительный этап (изготовление отдельных элементов)

1. Нарезка трубы подходящего диаметра. Длина заготовок должна соответствовать параметрам будущего нагревателя.
2. Обезжиривание. Все подготовленные детали обжигают в муфельных печах. Минимальная температура — +400 0 С.
3. Обезжиривание, зенковка и рихтовка трубок. Для обработки заготовок изнутри требуется специальный шомпол.
4. Подготовка стержневых проволочных контактов заданной длины.
5. Накатка на стержнях резьбовых соединений.
6. Навивка с заданной точностью нихромовых спиралей.
7. Обработка спиралей обезжиривателем с последующей сушкой.

На этом подготовительный этап считается завершенным. Можно переходить непосредственно к соединению деталей в единую конструкцию.

Сборка ТЭНа

1. Приварка нихромовой спирали к контактным стержням. Преимущественно это делают с использованием аппаратов точечной сварки.
2. Подготовка наполнителя. Его нужно просушить при температуре 600 0С, просеять для отделения посторонних компонентов.
3. Помещение спирали в корпус ТЭНа. Свободное пространство засыпается наполнителем из кварцевого песка в сочетании с периклазом. Этот этап занимает максимальное время во всем процессе изготовления. Он же является самым ответственным.
4. Выравнивание и подрезка торцов. Трубку дополнительно нужно прокатать и обжать.
5. Придание конструкции дополнительной гибкости за счет обжига при сравнительно низких температурах.

После этого остается зачистить стержни и обкатать резьбу на них, нанести на корпус маркировку (с помощью лазера, ударным или электромеханическим способом), удалить избыточный наполнитель. В соответствии с требованиями стандартов на оболочке должны быть указаны данные о стране-производителе, дате изготовления, номинальные параметры.

Гибка ТЭНа

На этом этапе нагревателю предстоит придать форму, предусмотренную техническим заданием. Гибка типовых изделий проводится на специальных станках. С нестандартными вариантами иногда приходится работать вручную на верстаке.





После гибки дополнительно необходимо:

1. Зачистить и обкатать торцы.
2. Вставить изоляторы и загерметизировать концы.
3. Откалибровать контактные стержни, навинтить на них гайки и шайбы.

ТЭН готов. Операции, связанные непосредственно с производством, на этом завершаются.

Приемо-сдаточные испытания

Каждое изделие в обязательном порядке проверяется на соответствие и техническому заданию, и стандартам. Наиболее важны следующие моменты:

• контроль сопротивления нихромовой спирали;
• проверка качества изоляции, величины ее сопротивления. Для этого на контакты ТЭНа подается повышенное напряжение;
• проверка резьбовых соединений;
• измерение габаритов нагревателя;
• контроль сопротивления всего изделия.

Если не выявлены отклонения, нагреватель необходимо тщательно упаковать и передать на склад для отгрузки клиентам. Вне зависимости от того, из какого металла делают ТЭНы на конкретном заводе, их заворачивают в парафинированную бумагу, а потом помещают в чехлы, защищающие от влаги.

Какой ТЭН лучше: медный или нержавейка?




В бытовых водонагревателях и других широко распространенных приборах используются ТЭНы – трубчатые нагревательные элементы, преобразующие электроэнергию в тепло для нагрева воды. Производители используют различные виды этих устройств, но все они работают по единому принципу: спираль с высоким сопротивлением нагревается при прохождении электрического тока и передает тепловую энергию на корпус через диэлектрический материал. Корпус может быть выполнен из медных сплавов или нержавеющей стали.

Преимущества ТЭНов из нержавеющей стали

Корпус нагревательного элемента постоянно контактирует с водой: агрессивная среда приводит к его постепенному разрушению. Для увеличения срока службы производители используют так называемые «сухие» ТЭНы, оснащенные дополнительной керамической оболочкой – она не подвержена коррозии, но существенно замедляет нагрев.

Более энергоэффективным решением проблемы коррозии стали ТЭНы из нержавейки. Корпус, выполненный из нержавеющей стали, не подвержен коррозии и не разрушается при длительном контакте с агрессивной влажной средой.

У таких нагревателей есть сразу несколько преимуществ:

1. Высокая прочность. В составе нержавеющего сплава присутствует углерод, обеспечивающий корпусу нагревателя устойчивость к внешним механическим воздействиям.
2. Продолжительная эксплуатация. Прибор может работать очень долго без потери первоначальных характеристик.
3. Максимальная стойкость к агрессивным химическим воздействиям. В составе нержавеющей стали присутствуют никель, хром и другие легирующие элементы, оказывающие противодействие коррозии. ТЭНы из нержавейки не боятся разрушительной внешней среды.
4. Прочные соединения благодаря использованию сварки. Сплав хорошо поддается свариванию.
5. Экологичность. Нержавейка не вступает в реакцию с водой и не меняет ее химический состав. Это гарантирует безопасность применения в жилых домах.

Все эти плюсы обеспечили нагревательным элементам из нержавеющей стали широкое распространение. Они активно применяются в бытовых водонагревателях и различном промышленном оборудовании.

Использование ТЭНов из меди

Не менее востребованы медные ТЭНы – для производства корпусов используются специальные медные сплавы, устойчивые к воздействию агрессивной среды. Их основное преимущество – более высокая теплопроводность, благодаря чему воду удается нагревать быстрее. Это позволяет тратить меньше электроэнергии на прогрев.




Изделия из меди обладают несколькими преимуществами:

1. Высокая коррозионная стойкость. Такие изделия долго служат, хотя устойчивость к коррозии во многом зависит от качества используемой воды. Если в водопроводной воде присутствует большое количество хлора, то процесс коррозии идет быстрее, поэтому желательно устанавливать систему доочистки.
2. Природные бактерицидные свойства. Контакт с этим металлом губителен для микроорганизмов, поэтому он является дополнительным средством обеззараживания воды.
3. Высокая пластичность. Медные ТЭНы могут иметь разнообразную конфигурацию, что расширяет возможности производства.
4. Эффективная теплоотдача. Нагревательный элемент не деформируется даже при резких температурных перепадах.

Какой ТЭН выбрать

Выбор материала зависит от условий его эксплуатации. При сравнении стоит учитывать:

1. Срок службы. ТЭНы из нержавейки лучше противостоят агрессивному воздействию влажной среды.
2. Энергоэффективность. По этому параметру выгоднее медь – она обладает более высокой теплопроводностью.
3. Максимальная температура нагрева. У нержавейки она выше.
4. Мощность, размер, конфигурация. Аналог должен соответствовать особенностям для конкретного водонагревательного прибора.

И то, и другое оборудование может служить долго и безотказно, если при выборе были учтены необходимые параметры.

Нихромовая спираль




Отличительная особенность нихрома - высокое электрическое сопротивление. Вокруг этого свойства строится все применение продукции из данного сплава. В частности нагреватели в виде нихромовой спирали являются одними из самых распространенных в электрических печах сопротивления.

Чтобы купить спираль из нихрома в НПК Метотехника, достаточно связаться с нами одним из удобных способов - email, телефон, сайт. Мы ответим на вопросы, связанные с продукцией, и поможем подобрать необходимые позиции.

Подробное описание способов производства указанной продукции, марки и рекомендации по применению представлены на данной странице в соответствующих разделах.

Марки

Спирали изготавливаются из нихрома двух самых распространенных в промышленности марок: Х20Н80 и Х15Н60. Это сплавы никеля с хромом (отсюда и название “нихром”). Первый из перечисленных содержит ~80% Ni и ~20% Cr, второй - ~60% Ni и ~15% Cr. Разница в массовой доле никеля оказывает значительное влияние на эксплуатационные и экономические характеристики сплавов. Х20Н80 имеет более высокую максимальную рабочую температуру и большую стоимость в сравнении с Х15Н60. Также в химический состав рассматриваемых материалов входят железо (Fe) и марганец (Mn).

Химический состав прецизионных сплавов в том числе и нихромов Х20Н80 и Х15Н60 определяется стандартом ГОСТ 10994-74.

Расчет

Основное применение нихромовой спирали - нагреватели в электрической печи сопротивления. Данная область эксплуатации предъявляет к рассматриваемым изделиям требования, которые обязательно должны быть учтены в процессе проектирования электропечи и изготовления нагревателей для нее.

• выбор расположения нагревателей на стенках рабочей камеры печи (только на боковых стенках, только в поду и на своде, или на всех стенках камеры), а также систему нагревателей;
• выбор возможных материалов для изготовления нагревательных элементов (очень популярным материалом для этих целей является нихром марок Х20Н80 и Х15Н60, однако также могут быть использованы фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, тантал, ниобий);
• определение размеров нагревателей и их массы (подробный расчет указанных параметров рассмотрен в статье “Нагреватели. Методика и примеры расчета”; там же можно воспользоваться специальным калькулятором);
• выбор размещения нагревателей внутри камеры печи в соответствии с их размерами из п. 3.

Варианты размещения нагревателей

В пункте 4 собственно и выполняется расчет нихромовой спирали, изготавливаемой из проволоки, диаметр и длина которой определяются в пункте 3. Основная задача здесь - это разместить нагреватель расчетной длины в ограниченном пространстве печи. Нихромовая проволока подвергается навивке в виде спиралей или сгибанию в форме зигзагов, что позволяет вместить большее количество материала (по длине) в рабочую камеру. Наиболее распространенным вариантом является спираль.

Нихромовая спираль в электрической печи

Обычно для изготовления нагревателей промышленных печей применяется проволока из нихрома диаметром Ø от 3 до 7 мм. Однако для печей с рабочей температурой 1000 °C и выше следует брать проволоку Ø менее 5 мм (см. “Нагреватели. Методика и примеры расчета”). Соотношения между шагом спирали и ее диаметром и диаметром проволоки выбирают таким образом, чтобы облегчить размещение нагревателей в печи, обеспечить достаточную их жесткость, в максимально возможной степени исключить локальный перегрев витков самой спирали и в то же время не затруднить теплоотдачу от них к изделиям.

Чем больше диаметр спирали и чем меньше ее шаг, тем легче разместить в печи нагреватели, но с увеличением диаметра уменьшается прочность спирали, увеличивается склонность ее витков лечь друг на друга. С другой стороны, с увеличением частоты намотки увеличивается экранирующее действие обращенной к изделиям части ее витков на остальные и, следовательно, ухудшается использование ее поверхности, а также могут возникнуть местные перегревы.

Практика установила вполне определенные, рекомендуемые соотношения между диаметром проволоки (d), шагом (t) и диаметром спирали (D) для проволоки Ø от 3 до 7 мм. Эти соотношения следующие: t ≥ 2d и D = (7-10)d для нихрома и D = (4-6)d - для менее прочных железохромоалюминиевых сплавов, таких как фехраль и т.п.

Размеры спирали из нихрома

Для более тонких проволок отношение D и d, а также t обычно берутся больше. Значительно распространены спиральные нагреватели на керамических трубках. Такие нагреватели с точки зрения излучения и размещения мощности на стенках печи практически эквивалентны свободно излучающим спиралям из нихрома и, наоборот, они существенно эффективнее, чем спирали в пазах и полочках. Конструкция проволочных спиральных нагревателей на керамических трубках является универсальной и с точки зрения применения материалов, и по расположению нагревателей в камере печи. Отношение внутреннего диаметра спирали к наружному диаметру трубки у таких нагревателей может быть принято равным примерно 1,1-1,2, расстояние между осями трубок 1,5-2D.

Производство

Нихромовая спираль навивается из холоднотянутой проволоки без подогрева. Если материалом будущего нагревателя является фехралевая проволока, то навивка производится с подогревом, который осуществляется пропусканием через заготовку электрического тока. При этом используется трансформатор со ступенями напряжения 5-10 В. Напряжение подается на станину токарного станка и на резцедержатель через направляющую, в которой сделано отверстие для проволоки. Направляющая изолируется от станины текстолитовыми прокладками.

Скорость навивки спирали выбирается такой, чтобы нагреть данный участок проволоки до температуры 200-300 °C (в зоне 400-500 °C сплавы хрупки). Заготовка нагревается только на участке от направляющей на резцедержателе до оправки спирали. Выгибание перемычек необходимо вести в специальном приспособлении без резких ударов и изгибов во избежание поломок.

Цена на нихромовую спираль, ассортимент, наличие представлены на странице Стоимость. Там же есть возможность заказать продукцию через сайт.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Читайте также:

  
• Какой кирпич выбрать для обкладки металлической печи в бане
  
• Абразивная резка металла станок
  
• Сетка для курятника металлическая размер ячейки
  
• Тигель для плавки металла
  
• Чертежи распашных металлических ворот с размерами