Izbor materijala za grijače kvadratnog uloška 6x6 mm
Stroj za pakiranje hrane zahtijeva grijač koji može izdržati svakodnevno pranje s kaustičnim sredstvima za čišćenje. Poluvodički spojnik treba grijač koji radi čisto bez ispuštanja plinova. Kalup za-visoku temperaturu radi na 700 stupnjeva Celzija, svijetleći mutno crveno tijekom rada. Svaka primjena zahtijeva drugačiji materijal plašta za grijač patrone. Odabir pogrešnog materijala jamči prijevremeni kvar.
Materijal plašta patronskog grijača ima višestruku namjenu. Fizički štiti unutarnju izolaciju od magnezijevog oksida i otpornu žicu. Prenosi toplinu s unutarnjih komponenti na radni predmet. I otporan je na kemijski napad iz okoline. Za grijač kvadratnog uloška 6x6 mm, tanki zidovi omotača-obično debljine od 0,5 mm do 1 mm-čine odabir materijala posebno kritičnim.
Nehrđajući čelik dominira tržištem patronskih grijača. Najčešći stupanj je nehrđajući čelik 304, koji nudi dobru otpornost na koroziju i umjerenu otpornost na visoke -temperature. Tip 304 dobro radi za primjene ispod 500 stupnjeva Celzijusa. Podnosi izloženost vodi, pari i mnogim industrijskim kemikalijama bez značajne degradacije. Većina kvadratnih grijača od 6x6 mm namijenjenih za brizganje plastike, opremu za pakiranje i opću industrijsku uporabu dolazi s 304 omotača.
Za više temperature, nehrđajući čelik 321 pruža bolju izvedbu. Dodatak titana stabilizira materijal protiv taloženja krom karbida, pojave koja slabi nehrđajući čelik na temperaturama između 450 i 850 stupnjeva Celzijusa. Plašti tipa 321 ocijenjeni su za kontinuirani rad do 650 stupnjeva Celzijusa i povremenu izloženost do 750 stupnjeva. To ih čini prikladnima za-kalupe za tlačno lijevanje i određene primjene toplinske-obrade.
Incoloy, točnije Incoloy 800, predstavlja vrhunski izbor za ekstremne temperature. Ova legura nikla-željeza-kroma održava svoju čvrstoću i otpornost na oksidaciju do 900 stupnjeva Celzijusa. Incoloy omotači su standardni za visoko{6}}temperaturne grijače uložaka koji rade iznad 650 stupnjeva. Materijal košta znatno više od nehrđajućeg čelika, ali za primjene kao što je oblikovanje stakla ili pečenje keramike, produljeni vijek trajanja opravdava trošak.
Za korozivna okruženja, Inconel 600 nudi iznimnu otpornost na kiseline, lužine i klorid{1}}izazvano korozijsko pucanje. Inconel omotači uobičajeni su u opremi za kemijsku obradu, morskom okruženju i pogonima za proizvodnju hrane gdje se svakodnevno koriste kaustična sredstva za čišćenje. Materijal podnosi temperature do 800 stupnjeva Celzijevih dok je otporan na rupičastu i pukotinsku koroziju koja bi uništila nehrđajući čelik za nekoliko tjedana.
Unutarnje komponente jednako su važne. Otporna žica je gotovo uvijek od legure nikla-kroma, obično NiCr 80/20 (80 posto nikla, 20 posto kroma). Ova legura održava stabilnu otpornost u širokom rasponu temperatura i otporna je na oksidaciju na visokim temperaturama. Za iznimno zahtjevne primjene, NiCr 70/30 s dodatnim elementima u tragovima pruža nešto bolju otpornost na visoke-temperature po cijenu više cijene.
Prašak magnezijevog oksida ispunjava prostor između otporne žice i plašta. MgO visoke -čistoće neophodan je za dobru dielektričnu čvrstoću i toplinsku vodljivost. Kontaminacija tijekom proizvodnje uništava ta svojstva. Renomirani proizvođači koriste vakuum-osušeni MgO i provode ispitivanje dielektrika na svakom grijaču. Za primjene koje zahtijevaju iznimno čist rad, poput poluvodiča ili medicinske opreme, neki proizvođači nude posebne vrste MgO sa smanjenim elementima u tragovima.
Vodeće žice i završne brtve dovršavaju konstrukciju. Standardni vodovi koriste bakrenu žicu-izoliranu staklenim vlaknima-posvučenu niklom, ocijenjenu za 250 stupnjeva Celzijusa na spojnoj točki. Visoko{5}}temperaturni vodovi s izolacijom od keramičkih vlakana drže 450 stupnjeva, ali su čvrsti i lomljivi. Završna brtva na mjestu gdje vodovi izlaze iz omotača obično je silikon ili epoksid za visoke{8}}temperature. Za okruženja ispiranja, dostupne su zatvorene brtve sa spojevima-otpornim na vlagu.
Odabir pravog materijala plašta zahtijeva odgovor na nekoliko pitanja. Koja je najveća radna temperatura na površini plašta? Sadrži li okoliš vlagu, kemikalije ili abrazivne čestice? Hoće li grijač iskusiti toplinske cikluse ili stalan-rad? Koliki je očekivani radni vijek?
Praktično pravilo vodi mnoge odabire. Ispod 400 stupnjeva Celzija, nehrđajući čelik 304 radi dobro i košta najmanje. Između 400 i 650 stupnjeva, nehrđajući čelik 321 osigurava sigurnosnu marginu. Iznad 650 stupnjeva preporučuje se Incoloy 800. Za korozivne uvjete nadogradite na Inconel bez obzira na temperaturu.
Jedan-često zanemaren faktor je toplinska ekspanzija. Kada se grijač kvadratnog uloška 6x6 mm zagrije, njegov omotač se širi. Okolni metalni utor također se širi. Ako dva materijala imaju značajno različite koeficijente toplinskog širenja, spoj može postati pretijesan ili prelabav. Nehrđajući čelik rasteže se slično alatnom čeliku. Incoloy se malo više širi. Za aluminijske kalupe, koji se šire znatno više od čelika, potrebno je malo labavije početno pristajanje.
Iz iskustva, mnogi kvarovi grijača uzrokuju neusklađenost materijala, a ne probleme s elektrikom ili instalacijom. Četvrtasti grijač 6x6 mm s omotačem od 304 koji radi na 700 stupnjeva brzo će se pokvariti jer 304 gubi snagu iznad 650 stupnjeva. Plašt se može ispupčiti, popucati ili rastopiti. Isti grijač s omotačem od Incoloya radio bi pouzdano godinama. Razlika u početnoj cijeni mala je u usporedbi s cijenom neplaniranog zastoja.
Različita okruženja zahtijevaju različite materijale plašta. Usklađivanje konstrukcije grijača sa specifičnim uvjetima rada osigurava dugoročnu-pouzdanost. Svaka primjena ima vlastiti kemijski i toplinski profil, a pravi izbor materijala poštuje tu stvarnost.
