Anyagválasztási útmutató: Rozsdamentes acél, Incoloy és a CR20Ni80 Advantage

A patronos fűtőtest külseje úgy néz ki, mint egy sima fémcső. De belül egy finoman megtervezett ötvözetek rendszere együttműködik a hő megbízható előállítása és mozgatása érdekében. Az 5 V-os egy-fejes patronos fűtőberendezéseknél, amelyeket nehéz, kis helyeken használnak, az anyagok kiválasztása nem csupán egy részlet; ez a legfontosabb tényező abban, hogy mennyire jól működik, mennyi ideig tart, és mennyire biztonságos a használata.

A szív: Az ellenállás drótja

A fűtőelem ellenálláshuzala teszi működőképessé. Az elektromos energiát hőenergiává alakítja. Sok más típusú nikrómötvözet létezik, de a teljesítmény és a megbízhatóság szempontjából a legjobb a CR20Ni80 (más néven NiCr 80/20), amely 80% nikkelből és 20% krómból áll. Előnyei nagyon fontosak az alacsony feszültségű kiviteleknél:

Nagy ellenállás: Minden hosszegységhez sok elektromos ellenállás tartozik. Ez lehetővé teszi, hogy egy rövidebb, kompaktabb tekercs megkapja az 5 V-os, nagy{2}}áramú működéshez szükséges alacsony ellenállást, ami szükséges a dolgok kicsinyítéséhez.

Magas-hőmérséklet-stabilitás: Megőrzi nagy oxidációval szembeni ellenállását és mechanikai szilárdságát (ellenálló a lelógással, deformációval és ridegséggel szemben) még magas hőmérsékleten is hosszú ideig. Ez megakadályozza a belső rövidzárlatok előfordulását, és biztosítja, hogy az ellenállás értéke az élettartama során változatlan maradjon.

Jobb korrózióállóság: A kevesebb nikkelt tartalmazó alternatívákkal összehasonlítva a CR20Ni80 jobban ellenáll az oxidációnak és a korrozív környezetnek, ami segít stabilnak maradni az idő múlásával, különösen nehéz körülmények között.

A burkolat anyaga: az interfész

A burkolat a fő módja annak, hogy az eszköz kölcsönhatásba lépjen a külvilággal, ezért azt a hőmérséklet és a közeg alapján kell kiválasztani.

A Stainless Steel 304 egy általános-célú igásló, amely tiszta, száraz környezetben használható, ahol a hőmérséklet körülbelül 650 fok marad. Kiválóan ellenáll az oxidációnak és jó az értéke.

Rozsdamentes acél 316: Molibdén van benne, ami sokkal jobban ellenáll a kloridok, enyhe savak és más korrozív anyagok okozta lyuk- és réskorróziónak. Ez az élelmiszer--minőségű, gyógyászati, tengeri vagy vegyi anyagoknak kitett alkalmazások minimális szabványa​, és minden nem tiszta vízbe történő merítésnél szükséges.

Incoloy (pl. 800/840): nikkelből, vasból és krómból készült ötvözetek csoportja. Erős, önjavító oxidréteget{5}} biztosítanak, amely magas hőmérsékleten megvéd az oxidációtól, karburizálódástól és szulfidációtól. Az Incoloy burkolatra azért van szükség, hogy megakadályozzák a vízkőképződést, a fal elvékonyodását és a korai meghibásodásokat, amikor a rozsdamentes acélt folyamatosan használják 650 fokot meghaladó hőmérsékleten, ha extrém hőciklusnak van kitéve, vagy ha olyan légkörben van, amely károsítaná.

Az Enabler: Szigetelés és tömörítés

A tekercs és a hüvely közötti cucc ugyanolyan fontos. A magas tisztaságú kalcinált magnézium-oxid (MgO) por a legjobb szigetelő, mivel kiváló dielektromos tulajdonságokkal és erős hővezető képességgel rendelkezik. A minőséget a tisztaság és a szemcseméret-eloszlás jellemzi, amelyek meghatározzák a csomagolási sűrűséget.

A swaging (radiális kompresszió) az a gyártási módszer, amely a legjobbat hozza ki az MgO-ból. Ezáltal a laza por szilárd, hővezető és mechanikailag erős kerámiamaggá alakul. Ez a folyamat:

Megszabadul a szigetelőként funkcionáló légrésektől, ami a lehető legjobb hőátadást biztosítja a hüvelynek.

Megakadályozza az ellenálláshuzal mozgását, ami megállítja a rövidzárlatokat és a vibráció vagy hőciklus okozta mozgást.

Jelentősen növeli a szerelvény dielektromos szilárdságát és nedvességálló képességét.

Rendszerek összeállítása: tömítések és lezárások

Súlyos körülmények között az anyagok kiválasztása a rendszerintegrációra is vonatkozik.

Tömítések: Merítési vagy lemosási alkalmazásokhoz hermetikus tömítésekre van szükség (üveg{0}}--fém vagy kerámia---fém) az ólom kimeneténél, hogy a nedvesség ne kerüljön a higroszkópos MgO-ba. Kevésbé igényes, száraz használat esetén a magas hőmérsékletű epoxi vagy szilikon tömítések{5}} jól működnek.

Lezárások: Mivel az 5 V-os fűtőberendezések nagy áramot vesznek fel, a belső ellenállás vezetéke és a külső vezetékek közötti kapcsolatnak erősnek és alacsony ellenállásúnak kell lennie. A precíziós hegesztés jobb, mint a krimpelés egy állandó, kis ellenállású-csatlakozáshoz, amely nem tönkremegy vagy túlmelegszik.

Következtetés: A megfelelő ötvözet kiválasztása a beállításhoz

A fűtőelem megbízható wattsűrűségben és élettartamban mért képességét az határozza meg, hogy ezek az anyagok hogyan működnek együtt. A megfelelő kombináció kiválasztása olyan, mint a környezethez való illeszkedés:

Szabványos használat: CR20Ni80 tekercs SS304-es köpennyel és szaggatott MgO maggal.

Korrozív/nedves terhelés: CR20Ni80 tekercs SS316 (vagy magasabb) ötvözet burkolattal és levegőt távol tartó tömítéssel.

Magas-hőmérsékletű/súlyos igénybevételre alkalmas: CR20Ni80 tekercs Incoloy-hüvellyel és szaggatott MgO maggal.

Mivel ezeknek az anyagoknak az ára változó, fontos, hogy egy hozzáértő gyártóval együttműködve válasszon olyan fűtőberendezést, amely nem túl-tervezve (felesleges költségekkel jár), sem pedig nem-alul megszabott (korai meghibásodás kockázata). Ez biztosítja, hogy a fűtőberendezés az adott alkalmazáshoz a legjobban működjön.