Резистивні елементи

Компанія Інтмакс вже більше 20 років виготовляє різні нагрівальні системи для ринку Європи, а з недавнього часу - і для країн СНД. На перше місце при виготовленні нагрівачів виробництво ставить їх якість. Постійна модернізація виробничого обладнання та технологій дозволяє виготовляти нові типи нагрівальних систем і покращувати їх якість. Протягом більш ніж двадцятирічного досвіду виробництва нагрівальних систем були визначені світові виробники найякісніших матеріалів та комплектуючих. Саме застосування сертифікованих продуктів найвищої якості дозволяє виготовляти дійсно якісні резистивні елементи.

Не секрет, що серцем будь-якого нагрівача є резистивний елемент. Серед типів нагріву перше місце по праву займає нагрів за рахунок електричного опору матеріалів. Серед великого асортименту типів сплавів опору (і їх виробників) дуже важливо вибрати саме той, який буде максимально відповідати поставленому завданню, працювати довго і надійно.

Далі представлений огляд найпопулярніших сплавів опору: Саме тому в своєму виробництві ми використовуємо резистивні елементи таких виробників як "Rescal" (Рескал, Франція) і KANTHAL (Кантана) - виробників, які стали загальними не тільки на території країн СНД, але і всього індустріального світу .

"Ніхроми"

(Сплави Ni-Cr і Ni-Cr-Fe) відомі з початку століття і застосовуються до цих пір як в промисловості, так і в побутових приладах. Ніхром це прецизійний сплав нікелю і хрому, що володіє високим електричним опором і жаростійкістю, що визначило його подальшу долю, як основу електронагрівальних елементів. Висока ціни на нікель обумовлюють ще більш високі ціни на "ніхромові" дроту і стрічки і породили логічну тенденцію на зниження процентного вмісту нікелю в ніхроми. Погоня за ціною змушує знизилася не вміст нікелю і хрому в "ніхроми", замінюючи їх на дешеве залізо. В результаті чого "нихромовая" дріт і стрічка стає менш пластичною і більш ламкою і допускає намотування в спіраль тільки при високих температурах (понад 300 ° С). Часто згадують, що питомий опір ніхрому Х20Н80 мало, а питома вага велика в порівнянні з аналогами, різниця в цих характеристиках безпосередньо залежить від відсоткової заміни нікелю залізом (як відомо нікель має меншу питомий опір і більшу вагу в порівнянні з залізом). Також залізо сильніше піддається корозії - терміни зберігання "ніхромових" дротів і смуг з сплавів з вмістом нікелю менше 80% зменшуються. І мабуть найзначнішою проблемою цих змін ставати термін служби "нихромовой" дроту і стрічки в циклах нагрівання і повного охолодження.

"Фехралі"

(Сплави Fe-Cr-Al) стали широко застосовуватися з 30-х років. Мають порівняно з "ніхроми" такі поліпшені характеристики:

більш висока температура застосування;
більший термін служби при високих температурах;
меншу питому щільність сплаву;
меншу вартість.

Однак широкому застосуванню "фехралі" замість "нихрома" довгий час перешкоджали погані механічні властивості "фехралі", а саме, низька пластичність в початковому стані (що важливо при виготовленні резистивних елементів), а також різке зменшення пластичності сплаву при експлуатації (що важливо при роботі і ремонті резистивних елементів).

Багатокомпонентні сплави

(База Fe-Cr-Al, легуючі елементи: Si, Y, La, Ce, Zr, Ti.), Відомі під назвами фірм виробників: Kanthal, Rescal, Aluchrom, і ін. Мають базу близьку до "фехралю" (Fe- Cr-Al). Однак, за рахунок легування різними елементами Si, Mn, Zr, Y і іншими, а також технологічними особливостями виготовлення виробникам вдалося позбутися від основних недоліків, властивих класичним "фехралю": істотно підняти пластичність, запобігти сильне зростання зерна і міжкристалітної руйнування сплавів при підвищених температурах зберігши основні переваги цього класу сплавів. Хоча хімічний склад даних сучасних сплавів і близький до класичних "фехралю", проте матеріал має ряд істотних відмінностей:

микролегирование Y, La, Ce, Zr, Ti, Si;
знижений вміст С;
однорідність структури;
зменшення розміру зерна;
висока якість поверхні;
висока щільність шару захисної плівки Al2O3, що дозволяє позбутися від основних недоліків, властивих класичним "фехралю"
істотно підняти пластичність;
запобігти сильне зростання зерна і міжкристалітної руйнування сплавів при підвищених температурах, зберігши основні переваги цього класу сплавів.

Чудові властивості цих матеріалів обумовлені, зокрема, тим, що на їх поверхні утворюється високоміцна плівка Al2O3 світло-сірого кольору, яка є відмінним ізолятором і більш ефективно запобігає корозії в порівнянні з оксидом хрому (Cr2O3), що утворюється на поверхні ніхромов. Плівка оксиду хрому менш стійка, швидше відшаровується і випаровується (випаровування при 1100 'С), що призводить до скорочення терміну служби нагрівача.

Багатокомпонентні сплави широко використовуються в електронагрівачах опору для багатьох галузей промисловості. У більшості промислово розвинених країн світу частка даних сплавів в загальному споживанні сплавів опору становить понад 80%.

elementnaya_baza_konspekt18 copy.jpg (49 KB)

Відмінність багатокомпонентних сплавів від:

"Ніхромов":

Висока робоча і максимальна температура застосування: Тmax=1200-1350 ºС, Tплавл.=1500 ºС;
Термін служби більше в 2-3 рази при роботі при температурах вище 1100 ° С. Приклад: при Т = 1100 ºС, термін служби Х20Н80 як мінімум в 2,8 рази нижче ніж "резисти Р", атмосфера - повітря;
Щільність нижче, ніж у нихрома (7,1-7,2 г / см3 проти 8,4 г / см3 у Х20Н80). Економія на матеріалі становить 17% за вагою;
Вище питомий електроопір 1,39-1,45 Ом * мм2 / м проти 1,12 для Х20Н80, що призводить до економії на матеріалі;
Вище значення допустимої поверхневої потужності q (4 Вт / см2 проти 2 Вт / см2 для Х20Н80 при Т = 1000 ºС);
Вище наведені переваги дозволяють економити на матеріалі для резистивних елементів 20-30% за вагою в порівнянні з Х20Н80;
Відмінна стійкість в повітряному середовищі, вакуумі, аргоні, що містять сірку і СО-містять атмосферах, водяній парі;
Низьке значення інтеркрісталлітного окислення;
Високе значення границі повзучості, що зменшує ймовірність провисання елементів;
Хороші механічні властивості: високу межу текучості, хороша пластичність при кімнатній температурі (подовження понад 21%);
Низьке стабільне значення ТКЕС;
Невелика залежність електроопору від різних видів теплового впливу і холодного деформування;
Ціна нижче, ніж у ніхромов.

класичних "фехралю":

Істотно велика пластичність (питомий подовження) при кімнатній температурі: більше 21% проти 10-12% у класичних "фехралю";
Більш висока пластичність сплаву після експлуатації при високих температурах.
Знижений значення інтеркрісталлітного окислення;
Зниження розміру зерна як в початковому стані, так і сповільнене зростання зерна при експлуатації при високих температурах - стабільність функціональних властивостей;
Хороша "свариваемость" сплавів;

Таким чином, саме якість резистивних елементів багато в чому є визначальним для його параметрів і термінів служби. Ринок СНД досі орієнтований переважно на дорогі ніхроми. Причин цього багато. Відзначимо лише, що застосування морально застарілих технологій призводить до того, що вітчизняні хромоалюмініевие сплави мають нестабільними від партії до партії властивостями, а також схильні до високотемпературного охрупчіванію, межкристаллитному корозійного руйнування, швидкому прояву ознак повзучості і, як наслідок, провисання при високих температурах. Це підштовхує вітчизняних споживачів сплавів нагріву в основному використовувати дорогі сплави з високим вмістом нікелю типу Х20Н80 і Х15Н60, що володіють свідомо кращими характеристиками в порівнянні з вітчизняними "фехралю". Проблема полягає ще і в тому, що, маючи негативний досвід застосування вітчизняних резистивних елементів, споживач за інерцією не довіряє і аналогічним високоякісним закордонним сплавів нагріву, поширюючи на них недоліки, властиві вітчизняним маркам. Від цього страждає перш за все споживач кінцевого продукту - нагрівачів.

Таким чином, вибір виробника резистивних елементів справу також важливе. Адже найчастіше матеріали з однаковими паспортними характеристиками по різному поводяться в процесі виробництва і експлуатації нагрівальних елементів. Протягом більш ніж двадцятирічного досвіду виробництва нагрівальних систем були визначені світові виробники найякісніших сплавів опору. На даний момент, в залежності від типу нагрівальної системи і умов її роботи, ми використовуємо продукцію таких виробників як:

Фірма "Rescal" (Рескал, Франція) добре відома в Європі, як виробник сплавів резистивних елементів, які використовуються в нагрівальних системах, сплавів для виготовлення термопар та компенсаційних проводів. Висока якість матеріалів дозволило спеціалізуватися фірмі на застосуванні в промислових печах і нагрівачах в важких умовах експлуатації резистивних елементів. Сьогодні фірма "Рескал" (Франція) виробляє широку гаму сучасних сплавів опору найвищої якості.

Всі сплави повністю не тільки відповідають ГОСТу на даний вид продукції, але і перевищують його вимоги, для прикладу: пластичність (питомий подовження) при кімнатній температурі дроту із сплавів Х27Ю5Т, Х23Ю5Т по ГОСТу 12766.1-90 становить 10-12%, а близька до неї група сплавів "резисти" Р 135, Р140 і Р145 демонструє більш 21%. Виробнича програма фірми "Рескал" (Франція) по сплавах опору включає в себе:

дріт діаметром від 0,1 мм до 10 мм (діаметром до 5 мм холоднотягнутий);
стрічку різних розмірів;
плоску дріт різних розмірів.

У переважній більшості випадків наше виробництво застосовує нагрівальну дріт і стрічку на базі Металу резисти Р135

Хімічний склад, %	Cr - 20-22, Al - 4.5, Fe - інше, Si, Y, La, Ce, Zr, Ti - легуючі елементи.
Густина, г/см3	7,25
Температура плавлення, ºС	1500
Максимальна робоча температура, ºС	1200
Питомий електроопір, Ом·мм2/м	1,35
ТКЭС, К 10-6/ ºС	70 (інтервал 20-1000 ºС)
ТКЛР, коэф-т 10-6/ ºС	14 (інтервал 20-1000 ºС)
Характеристика повзучості при Т=800 ºС	6
Характеристика повзучості при Т=1000 ºС	1
Характеристика повзучості при Т=1000 ºС	1
Межа міцності, Н/мм2	75
Межа плинності, Н/мм2	55
Пластичність (питомий подовження) при кімнатній температурі, %	Більш 21

Застосування: Застосуємо як в промислових печах і нагрівачах, так і в побутових приладах при температурах до 1200 ° С. Тривалий термін служби при підвищених робочих температурах.

KANTHAL (Кантана, Швеція) - це ім'я в країнах колишнього СРСР давно стало прозивним. Так називають жароміцних дріт, яка застосовується в промислових печах опору і різного роду нагрівачах. Компанія Кантана - світовий лідер у виробництві матеріалів опору, резистивних елементів і нагрівальних систем, була заснована в 1931 році завдяки відкриттю жароміцного сплаву Фехраль, зробленому з волі випадку. Тепер все сплави фехральових ряду, вироблені компанією, носять ім'я Кантана. Закінчення -ТАЛ мають багато продуктів фірми, і це означає ЯКІСТЬ №1.

Штаб-квартира і головний завод Кантана розташовані в Швеції.

Політика Кантана - завжди бути в контакті з замовником, разом виробляти оптимальні рішення, постійно здійснювати контроль за своєю продукцією не тільки на кожному етапі виробництва, але і при її експлуатації, допомагати впровадженню нових технологій і матеріалів. Володіючи сильним колективом науково-дослідного центру і високоефективним виробництвом, Кантана завжди знаходиться на вістрі науково-технічного прогресу і якості.

З 1997 року Кантана входить до складу шведського металургійного концерну SANDVIK (САНДВІК).

Отже, застосування високоякісних багатокомпонентних сплавів провідних світових виробників дозволяє створювати дійсно якісні нагрівальні системи: