Materiali per elementi riscaldanti: tipi proprietà e applicazioni
Un elemento riscaldante è un dispositivo che converte l'energia elettrica in calore attraverso il processo di riscaldamento Joule. Quando una corrente elettrica passa attraverso una resistenza, produce calore. Gli elementi riscaldanti sono utilizzati in varie attrezzature o apparecchiature di riscaldamento, come forni elettrici, forni, stufe elettriche, ecc.
Le prestazioni e la durata di un elemento riscaldante dipendono dalle proprietà del materiale utilizzato. Il materiale dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:
Punto di fusione elevato
Alta resistività
Basso coefficiente di temperatura della resistenza
Elevata resistenza alla trazione
Sufficiente duttilità per formare fili
Alta resistenza all'ossidazione in atmosfera aperta
In questo articolo discuteremo quattro materiali comuni utilizzati per la produzione di elementi riscaldanti: Nichrome, Kanthal, Cupronickel e Platino. Confronteremo anche la loro composizione, le proprietà e le applicazioni.
Cos'è il Nichrome?
Il Nichrome è un lega di nichel e cromo con piccole quantità di ferro, manganese e silicio. È uno dei materiali più ampiamente utilizzati per gli elementi riscaldanti a resistenza. La composizione tipica del Nichrome è:
| Elemento | Percentuale |
|---|---|
| Nichel | 80% |
| Cromo | 20% |
| Ferro | 0.5% |
| Manganese | 0.5% |
| Silicio | 0.5% |
Proprietà del Nichrome
Il Nichrome ha le seguenti proprietà:
Resistività: 40 µΩ-cm
Coefficiente di temperatura della resistenza: 0.0004 / °C
Punto di fusione: 1400 °C
Densità specifica: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Alta resistenza all'ossidazione
Applicazioni del Nichrome
Il Nichrome viene utilizzato per la realizzazione di elementi riscaldanti per stufe elettriche e forni. È adatto per operazioni continue fino a 1200 °C. Quando l'elemento riscaldante viene riscaldato per la prima volta, il cromo nella lega reagisce con l'ossigeno nell'atmosfera e forma uno strato di ossido di cromo sulla superficie esterna dell'elemento riscaldante. Questo strato agisce come una protezione e impedisce ulteriori ossidazioni, rotture e bruciature del filo.
Cos'è il Kanthal?
Kanthal è un nome commerciale per una famiglia di leghe di ferro-cromo-alluminio (FeCrAl). Queste leghe vengono utilizzate per una vasta gamma di applicazioni di resistenza e riscaldamento. La composizione tipica del Kanthal è:
| Elemento | Percentuale |
|---|---|
| Ferro | 72% |
| Cromo | 22% |
| Alluminio | 5.8% |
Proprietà del Kanthal
Il Kanthal ha le seguenti proprietà:
Resistività a 20 °C: 145 µΩ-cm
Coefficiente di temperatura della resistenza a 20 °C: 0.000001 / °C
Punto di fusione: 1500 °C
Densità specifica: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Alta resistenza all'ossidazione
Applicazioni del Kanthal
Il Kanthal viene utilizzato per la realizzazione di elementi riscaldanti per stufe elettriche e forni. È adatto per operazioni continue fino a 1400 °C. Quando l'elemento riscaldante viene riscaldato per la prima volta, l'alluminio nella lega reagisce con l'ossigeno nell'atmosfera e forma uno strato di ossido di alluminio sull'elemento riscaldante. Questo strato è un isolante elettrico ma ha buona conducibilità termica. Questo strato isolante elettrico rende l'elemento riscaldante a prova di scossa. Il Kanthal è molto adatto per la realizzazione di elementi riscaldanti per forni elettrici utilizzati per trattamenti termici nel settore delle ceramiche, dell'acciaio, del vetro e dell'elettronica.
