Opvarmnings element materialer: Typer, egenskaber og anvendelser
En opvarmningselement er en enhed, der konverterer elektrisk energi til varme gennem processen Joule-varme. Når en elektrisk strøm passerer igennem en modstand, producerer den varme. Opvarmningselementer bruges i forskellige opvarmningsudstyr eller apparater, såsom elektriske ovne, elektriske ovens, elektriske varmeslagere osv.
Ydeevnen og levetiden af et opvarmningselement afhænger af materialets egenskaber. Materialet bør have følgende:
Høj smeltepunkt
Lav temperaturkoefficient for modstand
Høj trækstyrke
Tilstrækkelig duktilitet til at danne tråde
Høj modstandskraft overfor oxidation i åben luft
I denne artikel vil vi diskutere fire almindelige materialer, der anvendes til produktion af opvarmningselementer: Nichrome, Kanthal, Cupronickel og Platin. Vi vil også sammenligne deres sammensætning, egenskaber og anvendelsesområder.
Hvad er Nichrome?
Nichrome er en legierung af nikkel og krom med små mængder jern, mangan og silicium. Det er et af de mest anvendte materialer til modstandsledningsopvarmningselementer. Den typiske sammensætning af Nichrome er:
| Element | Procentdel |
|---|---|
| Nikkel | 80% |
| Krom | 20% |
| Jern | 0.5% |
| Mangan | 0.5% |
| Silicium | 0.5% |
Egenskaber ved Nichrome
Nichrome har følgende egenskaber:
Specific resistivitet: 40 µΩ-cm
Temperaturkoefficient for modstand: 0.0004 / °C
Smeltepunkt: 1400 °C
Specifik tyngde: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Høj modstandskraft overfor oxidation
Anvendelsesområder for Nichrome
Nichrome bruges til at lave opvarmningselementer til elektriske varmeslagere og ovne. Det er egnet til kontinuerlig drift op til 1200 °C. Når opvarmningselementet bliver opvarmet for første gang, reagerer krom i legieringen med ilt i atmosfæren og danner et lag af kromoksid på ydersiden af opvarmningselementet. Dette lag fungerer som et beskyttende lag og forhindrer yderligere oxidation, knæk og udburnede tråde.
Hvad er Kanthal?
Kanthal er et varemærkenavn for en familie af jern-krom-aluminium (FeCrAl) legieringer. Disse legieringer bruges til en bred vifte af modstands- og opvarmningsapplikationer. Den typiske sammensætning af Kanthal er:
| Element | Procentdel |
|---|---|
| Jern | 72% |
| Krom | 22% |
| Aluminium | 5.8% |
Egenskaber ved Kanthal
Kanthal har følgende egenskaber:
Specific resistivitet ved 20 °C: 145 µΩ-cm
Temperaturkoefficient for modstand ved 20 °C: 0.000001 / °C
Smeltepunkt: 1500 °C
Specifik tyngde: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Høj modstandskraft overfor oxidation
Anvendelsesområder for Kanthal
Kanthal bruges til at lave opvarmningselementer til elektriske varmeslagere og ovne. Det er egnet til kontinuerlig drift op til 1400 °C. Når opvarmningselementet bliver opvarmet for første gang, reagerer aluminium i legieringen med ilt i atmosfæren og danner et lag af aluminiumoksid over opvarmningselementet. Dette lag er et elektrisk isolator, men har god termisk ledningsevne. Dette elektrisk isolerende lag gør opvarmningselementet chokresistent. Kanthal er meget egnet til at lave opvarmningselementer til elektriske ovne, der bruges til varmebehandling i keramik-, stål-, glas- og elektronikindustrier.
