Materiālzinātnes lēmumi ekstrēmas{0}}temperatūras kasetņu sildītāju jomā
Atstāj ziņu
Ja jūs runājat par rūpniecisko apkuri, iespējams, kāds izceltu "nerūsējošo tēraudu", it kā tā būtu viena lieta. Faktiski kārtridžu sildītāju ražotāji izvēlas no dažādiem sakausējumiem, no kuriem katrs ir vispiemērotākais noteiktam temperatūras diapazonam un ķīmiskajiem apstākļiem. Šīs materiālu izvēles nosaka, vai sildītājs kalpo gadiem vai sabojājas mēnešos, ja to izmanto -40 grādu temperatūrā.
Lielākajai daļai rūpniecisku lietojumu 304 nerūsējošais tērauds ir labākais materiāls. Tajā ir 18% hroma un 8% niķeļa, kas padara to ļoti izturīgu pret oksidāciju līdz 800 grādiem un saglabā to izturīgu ļoti zemā temperatūrā. Austenīta struktūra aptur kaļamo-uz-trauslo pāreju, kas notiek ar oglekļa tēraudiem, tāpēc apvalks nesaplīsīs, kad tas iedarbinās aukstumā vai tiek pakļauts termiskai ciklam. Lielākajai daļai rūpniecisku lietojumu aukstā klimatā, piemēram, āra mašīnām, saldēšanas iekārtām un vispārējai procesa apkurei, 304 ir optimāls veiktspējas un izmaksu sajaukums.
Sākotnējam 304 sastāvam pievienojot 2–3% molibdēna, 316L nerūsējošais tērauds kļūst daudz izturīgāks pret hlorīdiem un rūpnieciskajām ķimikālijām. Tas ir svarīgi arī piekrastes situācijās, ķīmiskajā apstrādē vai pārtikas produktos, kur sāls vai skābie tīrīšanas līdzekļi var sabojāt parasto nerūsējošo tēraudu. "L" apzīmē zemu oglekļa saturu (mazāk par 0,03%), kas metināšanas laikā novērš karbīda veidošanos, kas var izraisīt koroziju. 316L ir 20–30% papildu izmaksu vērts, jo tas kalpo ilgāk kārtridžu sildītājos, kas ir pakļauti gan -40 grādu, gan korozijai.
Incoloy 800 un 840 ir labākās iespējas grūtiem darbiem. Niķeļa-dzelzs-hroma sakausējumos ir 30–35% niķeļa, savukārt nerūsējošajā tēraudā tikai 8–10%. Tas padara tos labāk izturīgus pret oksidēšanu un karburizāciju augstās temperatūrās. Tas ir īpaši svarīgi lietošanai aukstā laikā, jo tie saglabā savu pārsteidzošo mehānisko izturību un elastību pat tad, ja temperatūra ļoti mainās. Augstā niķeļa koncentrācija padara to izturīgu arī pret termisko triecienu, kas notiek, kad sildītājs ieslēdzas un izslēdzas -40 grādu temperatūrā.
3.jpg Iekšā esošās daļas izmanto materiālus, kas ir tikpat specifiski. Pretestības vads parasti ir izgatavots no NiCr 80/20, kas ir 80% niķeļa un 20% hroma. Šis materiāls tika izvēlēts, jo tam ir nemainīgas pretestības īpašības un tas var izturēt oksidēšanos līdz 1200 grādiem. FeCrAl (dzelzs-hroms-alumīnijs) un citi sakausējumi var izturēt augstāku maksimālo temperatūru ar zemākām izmaksām, taču tie ir mazāk elastīgi un to pretestība mainās ātrāk, mainoties temperatūrai. NiCr 80/20 joprojām ir nozares standarts pastāvīgai veiktspējai temperatūrā no -40 grādiem līdz +800 grādiem.
Magnija oksīda izolācija var izskatīties kā izplatīts materiāls, taču tīrības līmenis var būt ļoti atšķirīgs. Tehniskās kvalitātes MgO satur piemaisījumus, kas samazina tā siltumvadītspēju un dielektrisko izturību. Augstas -tīrības MgO no specializētiem ražotājiem, piemēram, Tateho no Japānas un UCM no Apvienotās Karalistes, siltumvadītspēja ir lielāka par 6 W/m·K un izolācijas pretestība ir lielāka par 10¹⁴ Ω·cm 20 grādu temperatūrā. Sistēmās ar daudz vatu uz kvadrātcollu šī tīrība ir ļoti svarīga, jo tā neļauj siltumam iesprūst starp vadu un apvalku un neļauj elektrībai sabojāties.
Svina stieples izolācijai ir jāizvēlas pareizie materiāli vairāk nekā jebkura cita veida izolācijai. Tam jābūt elastīgam pie -40 grādiem un jāspēj izturēt 250 grādu sildītāja pieslēguma punktā. Standarta PVC neizdodas abos gadījumos: tas kļūst trausls zem -10 grādiem un kūst 105 grādos. Silikona gumija var saliekties pie -60 grādiem un palikt tādā stāvoklī pie 200 grādiem, taču tā nevar izturēt skrāpējumus. Atbilde ir veidot to no kompozītmateriāliem ar stikla šķiedras pinumu karstumizturībai un silikona vai teflona pārklājumu aizsardzībai pret ķīmiskām vielām un ūdeni. Tīra niķeļa vads ar minerālu izolāciju (MI kabelis) var izturēt temperatūru no -200 grādiem līdz +600 grādiem, un tas ir pilnībā ūdensizturīgs.
Niķeļa-mangāna vai tīra niķeļa sakausējumi tiek izmantoti spaiļu tapām un iekšējiem savienojumiem. Šie sakausējumi atbilst nerūsējošā apvalka termiskās izplešanās īpašībām un nodrošina elektriskos kanālus, kas nerūsē. Misiņa vai vara spailes ir lētākas, taču, ja tās izmanto kopā ar nerūsējošo tēraudu, tās veido galvaniskās korozijas šūnas. Tie arī kļūst grūtāki, jo tiek uzkarsēti un atdzesēti, kas var radīt savienojuma problēmas.
