Värmeelementmaterial: Typer egenskaper och tillämpningar

Värmeelement är en enhet som omvandlar elektrisk energi till värme genom processen Joule-värmning. När en elektrisk ström passerar genom ett motstånd, produceras värme. Värmeelement används i olika värmeeffekter eller apparater, såsom elektriska ugnar, elektriska spisar, elektriska värmare, etc.

Prestandan och livslängden för ett värmeelement beror på materialegenskaperna. Materialet bör ha följande:

• Hög smältpunkt

• Hög motståndsformfaktor

• Låg temperaturkoefficient av motstånd

• Hög draghållfasthet

• Tillräcklig formbarhet för att forma trådar

• Hög motståndskraft mot oxidation i öppen atmosfär

I denna artikel kommer vi att diskutera fyra vanliga material som används för tillverkning av värmeelement: Nichrome, Kanthal, Cupronickel och Platin. Vi kommer också att jämföra deras sammansättning, egenskaper och tillämpningar.

Vad är Nichrome?

Nichrome är en legering av nickel och krom med små mängder järn, manga och silikon. Det är ett av de mest använda materialen för motståndstrådsvärmeelement. Den typiska sammansättningen av Nichrome är:

Egenskaper hos Nichrome

Nichrome har följande egenskaper:

• Motståndsformfaktor: 40 µΩ-cm

• Temperaturkoefficient av motstånd: 0.0004 / °C

• Smältpunkt: 1400 °C

• Specifik vikt: 8.4 g/cm³

• Hög motståndskraft mot oxidation

Tillämpningar av Nichrome

Nichrome används för att tillverka värmeelement för elektriska värmare och ugnar. Det är lämpligt för kontinuerlig drift vid temperaturer upp till 1200 °C. När värmeelementet värms upp för första gången reagerar kromet i legeringen med syre i atmosfären och bildar en lager av kromoxid på det yttre ytorna av värmeelementet. Denna lager fungerar som en skyddande lager och förhindrar vidare oxidation, brytning och bränning av tråden.

Vad är Kanthal?

Kanthal är ett varumärkesnamn för en familj av järn-krom-aluminium (FeCrAl) legeringar. Dessa legeringar används för en mängd olika motstånds- och värmeeffekter. Den typiska sammansättningen av Kanthal är:

Egenskaper hos Kanthal

Kanthal har följande egenskaper:

• Motståndsformfaktor vid 20 °C: 145 µΩ-cm

• Temperaturkoefficient av motstånd vid 20 °C: 0.000001 / °C

• Smältpunkt: 1500 °C

• Specifik vikt: 7.1 g/cm³

• Hög motståndskraft mot oxidation

Tillämpningar av Kanthal

Kanthal används för att tillverka värmeelement för elektriska värmare och ugnar. Det är lämpligt för kontinuerlig drift vid temperaturer upp till 1400 °C. När värmeelementet värms upp för första gången reagerar aluminium i legeringen med syre i atmosfären och bildar en lager av aluminiumoxid över värmeelementet. Denna lager är en elektrisk isolator men har god termisk ledningsförmåga. Denna elektriskt isolerande lager gör värmeelementet skockskyddat. Kanthal är mycket lämpligt för att tillverka värmeelement för elektriska ugnar som används för värmbehandling inom keramik, stål, glas och elektronikindustrin.