Isıtma Elemanı Malzemeleri: Türleri Özellikleri ve Uygulamaları
Isı elemanı, Joule ısıtma süreci aracılığıyla elektrik enerjisini ısıya dönüştüren bir cihazdır. Bir elektrik akımı bir dayanım üzerinden geçtiğinde ısı üretir. Isı elemanları, elektrikli fırınlar, elektrikli ocaklar, elektrikli ısıtıcılar vb. çeşitli ısıtma ekipmanlarında veya aletlerinde kullanılır.
Bir ısı elemanın performansı ve ömrü, onun için kullanılan malzemenin özelliklerine bağlıdır. Malzeme aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:
Yüksek erime noktası
Yüksek dayanım katsayısı
Düşük sıcaklık katsayısı ile dayanım
Yüksek çekme dayanımı
Teller oluşturmak için yeterli esneklik
Açık atmosferde oksidasyona karşı yüksek direnç
Bu makalede, ısı elemanları için kullanılan dört yaygın malzeme olan Nichrome, Kanthal, Cupronickel ve Platin hakkında tartışacağız. Ayrıca, bu malzemelerin bileşim, özellikleri ve uygulamalarını karşılaştıracağız.
Nichrome Nedir?
Nichrome, nikel ve kromdan oluşan, küçük miktarda demir, manganez ve silisyum içeren bir alaşımıdır. Bu, direnç tel ısıtma elemanları için en yaygın olarak kullanılan malzemelerden biridir. Nichrome'un tipik bileşimi şöyledir:
| Element | Yüzde |
|---|---|
| Nikel | 80% |
| Krom | 20% |
| Demir | 0.5% |
| Manganez | 0.5% |
| Silis | 0.5% |
Nichrome Özellikleri
Nichrome aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Dayanım katsayısı: 40 µΩ-cm
Sıcaklığa göre direnç katsayısı: 0.0004 / °C
Erime noktası: 1400 °C
Özgül ağırlık: 8.4 g/cm<sup>3</sup>
Oksidasyona karşı yüksek direnç
Nichrome Uygulamaları
Nichrome, elektrikli ısıtıcılar ve fırınlar için ısıtma elemanları yapmak için kullanılır. 1200 °C'ye kadar sürekli çalışabilir. Isıtma elemanı ilk kez ısıtıldığında, alaşımdaki krom atmosferdeki oksijenle reaksiyona girerek ısıtma elemanının dış yüzeyinde bir krom oksit tabakası oluşturur. Bu tabaka koruyucu bir tabaka olarak işlev görür ve daha fazla oksidasyon, kopma ve teli yakılmasını önler.
Kanthal Nedir?
Kanthal, demir-krom-alüminyum (FeCrAl) alaşımlarından oluşan bir marka adıdır. Bu alaşımlar, geniş bir yelpazede direnç ve ısıtma uygulamalarında kullanılır. Kanthal'ın tipik bileşimi şöyledir:
| Element | Yüzde |
|---|---|
| Demir | 72% |
| Krom | 22% |
| Alüminyum | 5.8% |
Kanthal Özellikleri
Kanthal aşağıdaki özelliklere sahiptir:
20 °C'deki dayanım katsayısı: 145 µΩ-cm
20 °C'deki sıcaklık katsayısı: 0.000001 / °C
Erime noktası: 1500 °C
Özgül ağırlık: 7.1 g/cm<sup>3</sup>
Oksidasyona karşı yüksek direnç
Kanthal Uygulamaları
Kanthal, elektrikli ısıtıcılar ve fırınlar için ısıtma elemanları yapmak için kullanılır. 1400 °C'ye kadar sürekli çalışabilir. Isıtma elemanı ilk kez ısıtıldığında, alaşımdaki alüminyum atmosferdeki oksijenle reaksiyona girerek ısıtma elemanının üzerine bir alüminyum oksit tabakası oluşturur. Bu tabaka elektriksel yalıtıcı olmasına rağmen, iyi termal iletkenliğe sahiptir. Bu elektriksel yalıtıcı tabaka, ısıtma elemanını şokten korur. Kanthal, seramik, çelik, cam ve elektronik endüstrilerinde ısıtma işlemi için kullanılan elektrikli fırınlar için ısıtma elemanları yapmak için çok uygun bir malzemedir.
