Спіраль з фехраля Х23Ю5т

Спіралі електрична виготовляємо під замовлення за розмірами замовника будь-якої форми і потужності різної напруги 220В або 380В (1-2дні)

Виготовляємо спіралі з різних сплавів

Спіраль з ніхрому Х20Н80 Спіраль з фехраля Х23Ю5Т Спіраль з Кантала А1

Нагрівальний елемент ― є ремонтним комплектом до промислової электросковороде типу "СЭСМ".

Нагрівальний елемент складається з однієї спіралі з ніхрому на яку надіті спеціальні керамічні ізолятори.

Нагрівачі. Матеріали для виготовлення нагрівачів

Безпосередньо нагрівач – один з найважливіших елементів печі, саме він здійснює нагрів, має найбільшу температуру і визначає працездатність нагрівальної установки в цілому. Тому нагрівачі повинні відповідати ряду вимог, які наведені нижче.

Вимоги до нагрівачів

Основні вимоги до нагрівачів (матеріалів нагрівачів):

1. Нагрівачі повинні володіти достатньою жаростійкістю (окалиностойкостью) і жароміцність. Жароміцність ― механічна міцність при високих температурах. Жаростійкість ― опір металів і сплавів газової корозії при високих температурах (більш докладно властивості жаростійкості і жаропорочности описані на сторінці "Жароміцні сплави та сталі").
2. Нагрівач в електропечі повинен бути зроблений з матеріалу, що володіє високим питомим електричним опором. Говорячи простою мовою, чим вище електричний опір матеріалу, тим сильніше він нагрівається. Отже, якщо взяти матеріал з меншим опором, то знадобиться нагрівач більшої довжини і з меншою площею поперечного перерізу. Не завжди в печі може бути розміщений досить довгий нагрівач. Також варто враховувати, що, чим більше діаметр дроту, з якого зроблено нагрівач, тим довше термін його служби. Прикладами матеріалів, що володіють високим електричним опором є хромоникелевый сплав ніхром Х20Н80, Х15Н60, залізохромоалюмінієвий сплав фехраль Х23Ю5Т, які відносяться до прецизійним сплавів з високим електричним опором.
3. Малий температурний коефіцієнт опору є істотним чинником при виборі матеріалу для нагрівача. Це означає, що при зміні температури електричний опір матеріалу нагрівача змінюється не сильно. Якщо температурний коефіцієнт електроопору великий, для включення печі в холодному стані доводиться використовувати трансформатори, які надають в початковий момент знижена напруга.
4. Фізичні властивості матеріалів нагрівачів повинні бути постійними. Деякі матеріали, наприклад карборунд, який є неметалевим нагрівачем, з плином часу можуть змінювати свої фізичні властивості, зокрема електричний опір, що ускладнює умови їх експлуатації. Для стабілізації електричного опору використовують трансформатори з великою кількістю ступенів і діапазоном напруг.
5. Металеві матеріали повинні володіти хорошими технологічними властивостями, а саме: пластичністю і зварюваністю, ― щоб з них можна було виготовити дріт, стрічку, а стрічки ― складні по конфігурації нагрівальні елементи. Такожнагрівачі можуть бути виготовлені з неметалів. Неметалеві нагрівачі пресуються або формуються, перетворюючись в готове виріб.

Матеріали для виготовлення нагрівачів

Найбільш придатними і найбільш використовуваними у виробництві нагрівачів для електропечей є прецизійні сплави з високим електричним опором. До них відносяться сплави на основі хрому і нікелю (хромонікелеві), заліза, хрому і алюмінію (железохромоалюминиевые). Марки і властивості даних сплавів розглянуті в ГОСТ 10994-74 «прецизійні Сплави. Марки». Представниками хромонікелевих сплавів є ніхром марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200 °С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125 °С), железохромоалюминиевых – фехраль марок Х23Ю5Т (950-1400 °С), Х27Ю5Т (950-1350 °С), Х23Ю5 (950-1200 °С), Х15Ю5 (750-1000 °С). Також існують железохромоникелевые сплави ― Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Перераховані вище сплави володіють хорошими властивостями жароміцності і жаростійкості, тому вони можуть працювати при високих температурах. Хорошу жаростійкість забезпечує захисна плівка з оксиду хрому, яка утворюється на поверхні матеріалу. Температура плавлення плівки вище температури плавлення безпосередньо сплаву, вона не розтріскується при нагріванні і охолодженні.

Наведемо порівняльну характеристику ніхрому і фехралі.
Переваги ніхрому:

1. хороші механічні властивості як при низьких, так і при високих температурах;
2. сплав крипоустойчив;
3. має хороші технологічні властивості – пластичність і зварюваність;
4. добре обробляється;
5. не старіє, немагнитен.

Недоліки ніхрому:

1. висока вартість нікелю ― одного з основних компонентів сплаву;
2. більш низькі робочі температури порівняно з фехралью.

Переваги фехралі:

1. більш дешевий сплав по порівнянні з ніхромом, т. к. не містить нікель;
2. володіє кращою у порівнянні з ніхромом жаростійкістю, наприклад, фехраль Х23Ю5Т може працювати при температурі до 1400 °С (1400 °С ― максимальна робоча температура для нагрівача з дроту Діаметром 6,0 мм і більше; Ø 3,0 ― 1350 °С; Ø 1,0 ― 1225 °С; Ø 0,2 ― 950 °С).

Недоліки фехралі:

1. крихкий і неміцний сплав, дані негативні властивості особливо сильно проявляються після перебування сплаву при більшій температурі 1000 °С;
2. т. к. фехраль має у своєму складі залізо, то цей сплав є магнітним і може іржавіти у вологій атмосфері при нормальній температурі;
3. має низький опір повзучості;
4. взаємодіє з шамотної футеровкой і окислами заліза;
5. під час експлуатації нагрівачі з фехралі істотно збільшуються.

Також порівняння сплавів фехраль та ніхром проводиться на сторінці Х20Н80 ― опис.

Останнім часом розроблені сплави типу Х15Н60Ю3 і Х27Н70ЮЗ, тобто з додаванням 3% алюмінію, що значно поліпшило жаростійкість сплавів, а наявність нікелю практично виключило наявні у железохромоалюминиевых сплавів недоліки. Сплави Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаємодіють з шамотом і окислами заліза, досить добре обробляються, механічно міцні, нехрупки. Максимальна робоча температура сплаву Х15Н60ЮЗ становить 1200 °С.

Крім перерахованих вище сплавів на основі нікелю, хрому, заліза, алюмінію для виготовлення нагрівачів застосовують і інші матеріали: тугоплавкі метали, а також неметали.

Серед неметалів для виготовлення нагрівачів використовують карборунд, дисилицид молібдену, вугілля, графіт. Нагрівачі з карборунда і дисилицида молібдену використовують у високотемпературних печах. У печах із захисною атмосферою застосовують вугільні і графітові нагрівачі.

Серед тугоплавких матеріалів в якості нагрівачів можуть використовуватися вольфрам, молібден тантал і ніобій. У високотемпературних вакуумних печах і печах із захисною атмосферою застосовуються нагрівачі з молібдену і вольфраму. Молібденові нагрівачі можуть працювати до температури 1700 °С у вакуумі і до 2200 °С – в захисній атмосфері. Така різниця температур обумовлена випаровуванням молібдену при температурах вище 1700 °С у вакуумі. Вольфрамові нагрівачі можуть працювати до 3000 °С. В особливих випадках застосовують нагрівачі з танталу і ніобію.

Розрахунок електричної спіралі

Про розрахунок нагрівача в мережі багато матеріалів. Всі вони володіють різним ступенем науковості цього питання. Наприклад, тут можна не тільки почитати різні міркування, але і розрахувати нагрівач на вбудованому калькуляторі. Вхідними даними є потужність печі, матеріал нагрівача, температури нагрівача і нагрівається виробу, конструкція і розміщення нагрівачів. На виході отримуємо діаметр і довжину дроту нагрівача. Але при найближчому розгляді з'ясовується, що діаметр обрано з міркувань економії матеріалу дроту та умови експлуатації близькі до ідеальних. В житті буває все навпаки. Зазвичай в засіках лежить моток старого ніхрому і його власника мучить питання, чи можна його використовувати на благо людини. І з потужністю печі теж суцільні питання.
Тому наведу свою методику розрахунку, нехай і не таку наукову, але засновану на своєму досвіді виготовлення подібних пристроїв.
Отже, перше, з чим потрібно визначитися, це потужність печі. Потужність безпосередньо залежить від величини муфеля і застосовуваної футеровки. Величину (обсяг) муфеля визначаєте самі, в залежності від величини нагрітих виробів.
Для сучасних печей з застосуванням волокнистих теплоізоляторів (МКРВ, ШПВ-350 тощо) приблизна потужність на літр об'єму буде:
Об'єм камери печі (літрів) Питома потужність (Вт/літр)
1-5 500-300
5-10 300-120
10-50 120-80
50-100 80-60
100-500 60-50
Припустимо, наприклад, у вас об'єм камери 3 літри, тому потужність печі 1200 Вт. У мене об'єм муфеля трохи більше літра, тому потужність нагрівача візьмемо 500 Вт.
Далі обчислюємо струм через нагрівач:
I = P/U= 500/220 = 2,27 A
 І величину опору нагрівача
R = U/I = 220/2,27 = 97 Ом
Далі ліземо в засіки і дивимося діаметр наявного ніхрому. У мене виявився ніхром діаметром 0,65 мм. Далі по таблиці прикидаємо, чи витримає наш ніхром такий струм.
 
Діаметр (мм) 0,17 0,3 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85
Допустимий струм (А) 1   2 3 4 5 6 7

Як бачимо, при діаметрі 0,65 допустимий струм 5 А, так що наші 2,27 А він витримає з великим запасом. Взагалі, при виготовленні нагрівача, потрібно брати дріт товстіший, тому що чим товщий дріт, тим більше цей параметр їй температура і термін служби.
Максимальні робочі температури нагрівальних елементів. Тут:
GS 40     Ніхром
GS 23-5  Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль

АЛЕ! Це палиця про два кінці. Сильно потовщувати діаметр дроту ми не можемо, тому що щоб отримати розрахунковий опір 97 Ом, доведеться дуже сильно збільшувати довжину дроту, що може бути не прийнятно з конструктивних міркувань.
По таблиці визначаємо номінальний опір 1 погонного метра дроту. Тут:
GS 40     Ніхром
GS 23-5  Еврофехраль
GS SY Суперфехраль
GS T Еврофехраль

Отже, з таблиці для діаметра 0,65 мм беремо (і подальшим вимірюванням приладом підтверджуємо), номінальний опір 3,2 ОМ/метр. Отже, довжина дроту буде:
L = R/3,2 = 97/3,2 = 30 Метрів
Ос