Fil calefactor
El fil calefactor és el fabricat en aleacions calefactoras, que són aleacions de dos o més metals que tenen una resistència elèctrica específica relativament alta i una baixa tendència a oxidarse.
La seua finalitat és convertir l'energia elèctrica en calor .
Per mig de l'aleació, les propietats positives dels metals individuals s'utilisen per a adaptar-los al seu us previst com resistència calefactora .
Funció i formes d'aplicació
Quan fluïx corrent elèctrica, un conductor calefactor es convertix en un emissor de calor com a conseqüència de la seua resistència elèctrica, que genera calor en l'interior.
La calor generada és proporcional al quadrat de la corrent i proporcional al quadrat de la tensió elèctrica aplicada a un element calefactor dau.
Les resistències calefactoras són conductors enrollados en forma d'hèliç que s'utilisen en elements calefactores (fogas, calfadors, calderes). Els conductors calefactores a sovint s'inserten o incrusten en molduras ceràmiques protectores o tubos de cuarzo. La micanita també servix com a soport.
Requisits i eixemples
Els materials amprats com a conductors calefactores són principalment aleacions..No obstant, per a temperatures especialment elevades, s'utilisa carbur de silici, disiliuro de molibdeno, platí i -en absència d'oxigen – s'utilisen grafit i tungsteno .[1] També s'utilisa fil de tungsteno pur per a calfar els càtodos dels tubos electrònics .
El material no deu fondre's quan es calfa i deu ser resistent a la corrosió inclús despuix de calfaments i refredats repetits. L'objectiu és també obtindre una alta resistència a la temperatura de funcionament i una baixa tendència a la recristalisació.
Per a poder utilisar conductors de calfament curts i grossos, és ventajosa una alta resistència específica .
Les següents taules enumeren alguns paràmetros de metals, aleacions i uns atres materials conductors calefactores utilisats com a conductors calefactores baix els seus noms comercials.
| material | Resistència específica ρ (20 °C), en |
Conductivitat elèctrica ϰ, en |
|---|---|---|
| Coure pur (per a comparació) | 0,0172 Plantilla:0 | Plantilla:0 |
| c.níquelado | 14,6 Plantilla:0 | |
| c. cromat | Plantilla:0 6,7 Plantilla:0 | |
| Nickelina | 0,4 / Plantilla:0 0,33 Plantilla:0 | Plantilla:0 3,0 / Plantilla:0 2,5 Plantilla:0 |
| Manganina | 0,43Plantilla:0 | |
| Constantán | Plantilla:0 | Plantilla:0 2.04 |
| 30Mn 70Cu | 1,0 Plantilla:0 | Plantilla:0 1,0 Plantilla:0 |
| Nicromo (80 % Ni, 20 % Cr ) | 1,1 Plantilla:0 | 0,9 Plantilla:0 |
| Ferrocronina (NiCr15Fe) | 1,03[2] Plantilla:0 | |
| Sicromal (X10CrAlSi13) | 0,75[3] Plantilla:0 | |
| Kanthal® A-1[4] (aleació FeCrAl) | 1,45 Plantilla:0 | Plantilla:0 0,69 |
| manganeso | 1.44 | Plantilla:0 0,69 |
| grafit[5] | 13,8[6] …40[7] | Plantilla:0 0,025…0,073 |
L'anàlisis de la taula mostra que en aliar níquel i zinc, la resistència elèctrica específica aumenta 28 voltes en comparació al coure pur i níquel. Si aumenta el contingut de zinc aumentant el níquel i només se substituïx el 1% de manganeso ( constantán) la resistència específica aumenta 30 voltes en comparació al coure.
La llista també mostra que la presència de ferro, crom i alumini en les aleacions ("Kanthal") aumenta significativament la resistència en comparació als basats en coure-níquel.
La Niquelina en 0,4
L'aleació Kanthal® A-1 (FeCr22Al6) en 1,45 .
El desenroll d'aleacions aptes com a conductors calefactores es remonta a principis del XX. i inclús més arrere. En acabant de que Thomas Alva Edison inventara la pera, es varen buscar materials que anaren més duradors que un filament de carbono i pogueren soportar temperatures molt elevades. Les aleacions d'osmi i iridi, més tart d'osmi i tungsteno (marca Osram), varen oferir una solució. El Tungsteno, disponible en abundància (wolframita), en un punt de fusió F = 3380 °C va substituir a l'osmi i a l'iridi (marca Tungsram).
Aleacions de níquel-cobre
Els primers fils de resistència es varen fer de Nickelin, una aleació de coure, níquel i manganeso en una alta resistividad i un coeficient d'expansió tèrmica molt baix. Típic del gènero és "Isabellin", que du el nom del líder del mercat.[8] Açò també s'aplica a les aleacions de coure i manganeso en adició no només d'alumini, sino també d'atres elements, que es coneixen colectivament com a aleacions Heusler. Relacionats en ells existixen aleacions molt resistents a la corrosió en un alt contingut en níquel, com el Constantá estandardisat en un 56 % de coure i un 44 % de níquel, màxim un 1 % de manganeso. Les aleacions de conductors calefactores eficients també són sistemes de dos materials fets de níquel i <20 % de cromo.
Les aleacions de níquel-cobre com a materials calefactores estan estandardisades en la norma DIN 17471. CuNi44 s'utilisa per a calfar resistències en forma de cable. Les aleacions estan estandardisades com a materials continguts baix la norma DIN 17664. El ranc d'aplicació està entre 500 i 600 °C, es fonen a 1230-1290 °C, per tant, no pot utilisar-se en metalúrgia ferrosa, inclús en algunes àrees de metals pesats.[9]
Acers cromats
Acers al crom ferrítico en fins a un 5% d'alumini pot aliar-se per a formar una capa d'òxit inhibidor de la corrosió. Tenen un alt punt de fusió des d'un 5 % fins a un 2,5-3 % d'adició reduïda d'alumini, o fins a un 0,3 % ittri, hafni i zirconi.[10]
Les aleacions són, p. B. CrAl 25 5, és dir, un 5 % i un 70 % ferro, aixina com CrAl 20 5 en un 75 % ferro.[11] L'aument del contingut de ferro provoca estats microestructurales austeníticos i ferríticos en una resistència a la temperatura i una vida útil corresponents. Totes les aleacions que contenen alumini es caracterisen per una capa protectora resistent a la temperatura feta d'òxit alfa d'alumini ( corindón ) que es forma durant l'us.
Aleacions de níquel-cromo
La cromina es pot trobar en la lliteratura des de 1955 com una aleació no estàndar "per a la producció de resistències per a calefactores elèctrics". Conté un 83-84 % níquel, equilibri cromo. Chromel A i Chromel B estan estretament relacionats. Chromel C, en canvi, és una aleació de tres components en un 25 % ferro, un 11 % cromo, equilibri níquel. Tots ells s'utilisen per a calfar resistències. Chromel P conté un 10 % de cromo, el restant de níquel i s'utilisa junt en el fil de Alumel com termoparell (tipo K) fins a un màxim de 1100 °C (breument fins a 1300 °C).
Les aleacions de conductors calefactores a pur de níquel i crom normalisats segons DIN 17470 són aleacions de dos components i de tres components en el ferro com a factor determinant. L'estàndart inclou NiCr 80 20, NiCr 60 15 en un 25 % ferro, NiCr 30 20 en un 50 % ferro, aixina com CrNi 25 20 en un 55 % ferro.
Kanthal
Kanthal® és una marca comercial del grup Sandvik per a varis productes calefactores elèctrics.
Kanthal era originalment una aleació conductor calefactores en una composició definida. Una aleació de ferro, crom i alumini en una resistència que aguanta fins a 1400 °C[12] va ser desenrollat per l'empresa del mateix nom en 1931. Més tart, la marca Kanthal també es va utilisar per a aleacions de conductors calefactores a pur de coure i níquel i també per a elements calefactores sòlits fets de carbur de silici (també conegut com Silit, Carborundum).
Referències
- ↑ Der Neue Brockhaus. Band 2, Brockhausverlag, Wiesbaden 1974, ISBN 3-7653-0025-X.
- ↑ https://woite-edelstahl.info/24816de.html Datenblatt Werkstoff-Nr.: 2.4816 bei Fa. M. Woite GmbH, abgerufen am 11. Mai 2019.
- ↑ https://www.metalcor.de/datenblatt/51/ Datenblatt Werkstoff 1.4724 Fa, Metalcor, abgerufen am 11. Mai 2019.
- ↑ https://www.kanthal.com/en/products/material-datasheets/wire/resistance-heating-wire-and-resistance-wire/kanthal-a-1/ Datenblatt bei Fa. Sandvik, abgerufen am 11. Mai 2019.
- ↑ Graphit hat einen stark negativen Temperaturkoeffizienten dones spezifischen elektrischen Widerstandes
- ↑ Franz Pawlek: Metallhüttenkunde. Verlag Walter de Gruyter, 2011, ISBN 978-3-11-007458-1, S. 341.
- ↑ https://www.calculand.com/einheiten-umrechnen/stoffe-lliste.php?gruppe=Spezifischer+Widerstand&einheit=1i-3--m%E2%84%A6m Norbert Schneider (online-Angebot): Wert für Bogenkohle, abgerufen am 11. Mai 2019.
- ↑ Isabellenhütte Heusler GmbH
- ↑ siehe zu Einzelheiten DKI – Informationsdruck 014 mit Tabellen nr. 6–8 zu Kupfer-Nickel-Widerstandslegierungen und Graphiken zu elektrischem Widerstand, Längenausdehnungsbeiwert, Wärmeleitfähigkeit und weiteren Angaben zu Eigenschaften.
- ↑ Fachpresse-Mitteilung von Thyssen Krupp zu ALUCHROM ECO am 29. März 2004.
- ↑ Giesserei Lexikon. 17. Auflage. Verlag Schiele& Schön, Berlin 1997, ISBN 3-7949-0606-3.
- ↑ Handbuch Kanthal Heizleiterlegierungen. Katalog 1-A-2-2 01. 97 3000, 1997, S. 6.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Hilo calefactor» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.