Резистивные элементы

Компания Elcer уже более 20 лет изготавливает различные нагревательные системы для рынка Европы, а с недавнего времени - и для стран СНГ. На первое место при изготовлении нагревателей производство ставит их качество. Постоянная модернизация производственного оборудования и технологий позволяет изготавливать новые типы нагревательных систем и улучшать их качество. В течение более чем двадцатилетнего опыта производства нагревательных систем были определены мировые производители самых качественных материалов и комплектующих. Именно применение сертифицированных продуктов наивысшего качества позволяет изготавливать действительно качественные резистивные элементы.

Не секрет, что сердцем любого нагревателя является резистивный элемент. Среди типов нагрева первое место по праву занимает нагрев за счёт электрического сопротивления материалов. Среди большого ассортимента типов сплавов сопротивления (и их производителей) очень важно выбрать именно тот, который будет максимально соответствовать поставленной задаче, работать долго и надежно.

Резистивные элементы Резистивные элементы

Именно поэтому в своем производстве мы используем резистивные элементы таких производителей как "Rescal"(Рескал, Франция) и KANTHAL (КАНТАЛ) – производителей, ставших нарицательными не только на территории стран СНГ, но и всего индустриального мира.

Далее представлен обзор самых популярных сплавов сопротивления:

  "Нихромы"

(сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) известны с начала века и применяются до сих пор как в промышленности, так и в бытовых приборах. Нихром это прецизионный сплав никеля и хрома, обладающий высоким электрическим сопротивлением и жаростойкостью, что определило его дальнейшую судьбу, как основу электронагревательных элементов. Высокое цены на никель обуславливают еще более высокие цены на "нихромовые" проволоки и ленты и породили логичную тенденцию на снижение процентного содержания никеля в нихроме. Погоня за ценой заставляет снизать содержание никеля и хрома в "нихромах", заменяя их на дешевое железо. В результате чего "нихромовая" проволока и лента становится менее пластичной и более ломкой и допускает намотку в спираль только при высоких температурах (более 300 ºС). Часто упоминают, что удельное сопротивление нихрома Х20Н80 мало, а удельный вес велик по сравнению с аналогами, разница в этих характеристиках напрямую зависит от процентной замены никеля железом (как известно никель имеет меньшее удельное сопротивление и больший вес по сравнению с железом). Также железо сильнее подвержено коррозии - сроки хранения "нихромовых" проволок и полос из сплавов с содержанием никеля меньше 80% уменьшаются. И пожалуй самой значительной проблемой этих изменений становиться срок службы "нихромовой" проволоки и ленты в циклах нагрева и полного остывания.

  "Фехрали"

(сплавы Fe-Cr-Al) стали широко применяться с 30-х годов. Имеют по сравнению с "нихромами" такие улучшенные характеристики:

  • более высокая температура применения;
  • больший срок службы при высоких температурах;
  • меньшую удельную плотность сплава;
  • меньшую стоимость.

Однако широкому применению "фехрали" вместо "нихрома" долгое время препятствовали плохие механические свойства "фехрали", а именно, низкая пластичность в исходном состоянии (что важно при изготовлении резистивных элементов), а также резкое уменьшение пластичности сплава при эксплуатации (что важно при работе и ремонте резистивных элементов).

  Многокомпонентные сплавы

(база Fe-Cr-Al, легирующие элементы: Si, Y, La, Ce, Zr, Ti.), известные под названиями фирм производителей: Kanthal, Rescal, Aluchrom, и др. Имеют базу близкую к "фехралям" (Fe-Cr-Al). Однако, за счет легирования различными элементами Si, Mn, Zr, Y и другими, а также технологическим особенностям изготовления производителям удалось избавиться от основных недостатков, присущих классическим "фехралям": существенно поднять пластичность, предотвратить сильный рост зерна и межкристаллитное разрушение сплавов при повышенных температурах сохранив основные достоинства этого класса сплавов. Хотя химический состав данных современных сплавов и близок к классическим "фехралям", однако материал имеет ряд существенных отличий:

  • микролегирование Y, La, Ce, Zr, Ti, Si;
  • сниженное содержание С;
  • однородность структуры;
  • уменьшение размера зерна;
  • высокое качество поверхности;
  • высокая плотность слоя защитной пленки Al2O3 , что позволяет избавиться от основных недостатков, присущих классическим "фехралям"
  • существенно поднять пластичность;
  • предотвратить сильный рост зерна и межкристаллитное разрушение сплавов при повышенных температурах, сохранив основные достоинства этого класса сплавов.

Превосходные свойства этих материалов обусловлены, в частности, тем, что на их поверхности образуется высокопрочная пленка Al2O3 светло-серого цвета, которая является отличным изолятором и более эффективно предотвращает коррозию по сравнению с оксидом хрома (Cr2O3), образующимся на поверхности нихромов. Пленка оксида хрома менее устойчива, быстрее отслаивается и испаряется (испарение при 1100 'С), что приводит к сокращению срока службы нагревателя.

Многокомпонентные сплавы широко используются в электронагревателях сопротивления для многих отраслей промышленности. В большинстве промышленно развитых стран мира доля данных сплавов в общем потреблении сплавов сопротивления составляет свыше 80%.

Отличие многокомпонентных сплавов от:

    " нихромов":

  • Высокая рабочая и максимальная температура применения: Тmax=1200-1350 ºС, Tплавл.=1500 ºС;
  • Срок службы больше в 2-3 раза при работе при температурах выше 1100 ºС. Пример: при Т=1100 ºС, срок службы Х20Н80 как минимум в 2,8 раза ниже чем "Резистом Р", атмосфера - воздух;
  • Плотность ниже, чем у нихрома (7,1-7,2 г/см3 против 8,4 г/см3 у Х20Н80). Экономия на материале составляет 17% по весу;
  • Выше удельное электросопротивление 1,39-1,45 Ом*мм2/м против 1,12 для Х20Н80, что приводит к экономии на материале;
  • Выше значение допустимой поверхностной мощности q (4 Вт/см2 против 2 Вт/см2 для Х20Н80 при Т=1000 ºС);
  • Выше приведенные преимущества позволяют экономить на материале для резистивных элементов 20-30% по весу в сравнении с Х20Н80;
  • Отличная стойкость в воздушной среде, вакууме, аргоне, серосодержащих и СО-содержащих атмосферах, водяном паре;
  • Низкое значение интеркристаллитного окисления;
  • Высокое значение предела ползучести, что уменьшает вероятность провисания элементов;
  • Хорошие механические свойства: высокий предел текучести, хорошая пластичность при комнатной температуре (удлинение более 21%);
  • Низкое стабильное значение ТКЭС;
  • Небольшая зависимость электросопротивления от различных видов теплового воздействия и холодного деформирования;
  • Цена ниже, чем у нихромов.

        классических "фехралей":

    • Существенно большая пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре: более 21% против 10-12% у классических "фехралей";
    • Более высокая пластичность сплава после эксплуатации при высоких температурах.
    • Сниженное значение интеркристаллитного окисления;
    • Снижение размера зерна как в исходном состоянии, так и замедленный рост зерна при эксплуатации при высоких температурах - стабильность функциональных свойств;
    • Хорошая "свариваемость" сплавов;

    Таким образом, именно качество резистивных элементов во многом является определяющим для его параметров и сроков службы. Рынок СНГ до сих пор ориентирован преимущественно на дорогостоящие нихромы. Причин этого много. Отметим лишь, что применение морально устаревших технологий приводит к тому, что отечественные хромоалюминиевые сплавы обладают нестабильными от партии к партии свойствами, а также склонны к высокотемпературному охрупчиванию, межкристаллитному коррозионному разрушению, быстрому проявлению признаков ползучести и, как следствие, провисанию при высоких температурах. Это подталкивает отечественных потребителей сплавов нагрева в основном использовать дорогостоящие сплавы с высоким содержанием никеля типа Х20Н80 и Х15Н60, обладающие заведомо лучшими характеристиками по сравнению с отечественными "фехралями". Проблема заключается еще и в том, что, имея негативный опыт применения отечественных резистивных элементов, потребитель по инерции не доверяет и аналогичным высококачественным зарубежным сплавам нагрева, распространяя на них недостатки, присущие отечественным маркам. От этого страдает прежде всего потребитель конечного продукта - нагревателей.

    Таким образом, выбор производителя резистивных элементов дело также немаловажное. Ведь зачастую материалы с одинаковыми паспортными характеристиками по разному ведут себя в процессе производства и эксплуатации нагревательных элементов. В течение более чем двадцатилетнего опыта производства нагревательных систем были определены мировые производители самых качественных сплавов сопротивления. На данный момент, в зависимости от типа нагревательной системы и условий ее работы, мы используем продукцию таких производителей как:

    Rescal

    и

    Kanthal

      Фирма " Rescal" (Рескал, Франция) хорошо известна в Европе, как производитель сплавов резистивных элементов, используемых в нагревательных системах, сплавов для изготовления термопар и компенсационных проводов. Высокое качество материалов позволило специализироваться фирме на применении в промышленных печах и нагревателях в тяжелых условиях эксплуатации резистивных элементов. Сегодня фирма "Рескал" (Франция) производит широкую гамму современных сплавов сопротивления высочайшего качества.

    Все сплавы полностью не только соответствуют ГОСТу на данный вид продукции, но и превышают его требования, для примера: пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре проволоки из сплавов Х27Ю5Т, Х23Ю5Т по ГОСТу 12766.1-90 составляет 10-12%, а близкая к ней группа сплавов "Резистом" Р 135, Р140 и Р145 демонстрирует более 21%. Производственная программа фирмы "Рескал" (Франция) по сплавам сопротивления включает в себя:

    • проволоку диаметром от 0,1 мм до 10 мм (диаметром до 5 мм холоднотянутую);
    • ленту различных размеров;
    • плоскую проволоку различных размеров.

    В подавляющем большинстве случаев наше производство применяет нагревательную проволоку и ленту на базе Сплава Резистом Р135

    Химический состав, %

    Cr - 20-22, Al - 4.5, Fe - остальное, Si, Y, La, Ce, Zr, Ti - легирующие элементы.
    Плотность, г/см3
    7,25
    Температура плавления, ºС
    1500
    Максимальная рабочая температура, ºС
    1200
    Удельное электросопротивление, Ом·мм2
    1,35
    ТКЭС, К 10-6/ ºС
    70 (интервал 20-1000 ºС)
    ТКЛР, коэф-т 10-6/ ºС
    14 (интервал 20-1000 ºС)
    Характеристика ползучести при Т=800 ºС
    6
    Характеристика ползучести при Т=1000 ºС
    1
    Характеристика ползучести при Т=1000 ºС
    1
    Предел прочности, Н/мм2
    75
    Предел текучести, Н/мм2
    55
    Пластичность (удельное удлинение) при комнатной температуре, %
    Более 21

    Применение:
    Применим как в промышленных печах и нагревателях, так и в бытовых приборах при температурах до 1200 °С. Длительный срок службы при повышенных рабочих температурах.

      KANTHAL (КАНТАЛ, Швеция) - это имя в странах бывшего СССР давно стало нарицательным. Так называют жаропрочную проволоку, применяемую в промышленных печах сопротивления и различного рода нагревателях. Компания КАНТАЛ - мировой лидер в производстве материалов сопротивления, резистивных элементов и нагревательных систем, была основана в 1931 году благодаря открытию жаропрочного сплава Фехраль, сделанному по воле случая. Теперь все сплавы фехралевого ряда, производимые компанией, носят имя КАНТАЛ. Окончание -ТАЛ имеют многие продукты фирмы, и это означает КАЧЕСТВО №1.

    Штаб-квартира и головной завод КАНТАЛ расположены в Швеции.

    Политика КАНТАЛ - всегда быть в контакте с заказчиком, вместе вырабатывать оптимальные решения, постоянно осуществлять контроль за своей продукцией не только на каждом этапе производства, но и при ее эксплуатации, помогать внедрению новых технологий и материалов. Обладая сильным коллективом научно-исследовательского центра и высокоэффективным производством, КАНТАЛ всегда находится на острие научно-технического прогресса и качества.

    С 1997 года КАНТАЛ входит в состав шведского металлургического концерна SANDVIK (САНДВИК).

    Итак, применение высококачественных многокомпонентных сплавов ведущих мировых производителей позволяет создавать действительно качественные нагревательные системы:

    • Большой срок службы, неприхотливость к среде работы;
    • Высокие рабочие температуры;
    • Высокая плотность мощности на единицу поверхности;
    • Технологичность....

    Остались вопросы?

    Заполните форму и мы ответим на все вопросы: