Guia de selecció de material: acer inoxidable, Incoloy i l'avantatge CR20Ni80

L'exterior d'un escalfador de cartutx sembla un tub metàl·lic normal. Però a l'interior, un sistema d'aliatges ben dissenyat treballa conjuntament per produir i moure la calor de manera fiable. Per a un escalfador de cartutx-de capçal únic de 5 V que s'utilitzarà en espais reduïts i reduïts, l'elecció dels materials no és només un detall; és el factor més important en el seu bon funcionament, quant de temps dura i com de segur és utilitzar-lo.

El cor: el fil de la resistència

El cable de resistència de l'escalfador és el que fa que funcioni. Transforma l'energia elèctrica en energia tèrmica. Hi ha molts altres tipus d'aliatges de nicrom, però el millor per a rendiment i fiabilitat és CR20Ni80 (també conegut com NiCr 80/20), que està format per un 80% de níquel i un 20% de crom. Els seus avantatges són molt importants per a dissenys amb baixa tensió:

Alta resistivitat: té molta resistència elèctrica per a cada unitat de longitud. Això permet que una bobina més curta i compacta obtingui la baixa resistència necessària per al funcionament de 5 V i alt-corrent, que és necessària per fer les coses més petites.

Alta -estabilitat a la temperatura: manté la seva gran resistència a l'oxidació i resistència mecànica (resistència a la caiguda, la deformació i la fragilitat) fins i tot a altes temperatures durant llargs períodes de temps. Això evita que es produeixin curtcircuits interns i s'assegura que el valor de la resistència es mantingui igual durant tota la seva vida útil.

Millor resistència a la corrosió: en comparació amb les alternatives amb menys níquel, CR20Ni80 és millor per resistir l'oxidació i els ambients corrosius, cosa que l'ajuda a mantenir-se estable al llarg del temps, especialment en condicions dures.

El material de la funda: la interfície

La funda és la principal manera en què el dispositiu interactua amb el món exterior, per la qual cosa s'ha de triar en funció de la temperatura i el medi en què s'utilitzarà.

L'acer inoxidable 304 és un cavall de batalla d'ús general-que es pot utilitzar en entorns nets i secs on la temperatura es manté al voltant dels 650 graus . Té una excel·lent resistència a l'oxidació i té un bon valor.

Acer inoxidable 316: té molibdè, el que el fa molt millor per resistir la corrosió per picats i esquerdes de clorurs, àcids suaus i altres substàncies corrosives. És l'estàndard mínim per a aplicacions de grau-alimentari, medicinal, marines o exposades químicament​ i és necessari per a qualsevol escalfament d'immersió en aigua que no sigui pura.

Incoloy (per exemple, 800/840): grup d'aliatges fets de níquel, ferro i crom. Proporcionen una capa d'òxid-reparadora forta i que protegeix contra l'oxidació, la carburació i la sulfuració a altes temperatures. Es necessita una funda Incoloy per evitar que es produeixi l'escala, l'aprimament de la paret i la fallada primerenca quan l'acer inoxidable s'utilitza contínuament a temperatures superiors als 650 graus, quan s'exposa a un cicle tèrmic extrem o quan es troba en una atmosfera que el danyaria.

L'habilitador: aïllament i densificació

El material entre la bobina i la funda és igual d'important. La pols d'òxid de magnesi calcinat (MgO) amb un alt nivell de puresa és el millor aïllant ja que té grans característiques dielèctriques i una forta conductivitat tèrmica. La puresa i la distribució de la mida del gra, que determinen la densitat d'envasament, són els que caracteritzen la qualitat.

L'estampació (compressió radial) és el mètode de producció que treu el millor en MgO. Això converteix la pols solta en un nucli ceràmic sòlid, tèrmicament conductor i mecànicament fort. Aquest procés:

Elimina els buits d'aire que actuen com a aïllants, la qual cosa fa que la transferència de calor a la funda sigui tan bona com sigui possible.

Impedeix el moviment del cable de resistència, cosa que atura els curtcircuits i el moviment causats per vibracions o cicles de calor.

Augmenta significativament la rigidesa dielèctrica del conjunt i la capacitat de resistir la humitat.

Muntatge de sistemes: segells i terminacions

En condicions severes, l'elecció de materials també s'aplica a la integració del sistema.

Segells: per a aplicacions d'immersió o rentat, es necessiten segells hermètics (de vidre-a-o de ceràmica-a-metall) a la sortida del plom per evitar que la humitat entri al MgO higroscòpic. Per a usos secs i menys exigents, els segells de silicona o epoxi d'alta-temperatura funcionen bé.

Terminacions: com que els escalfadors de 5 V consumeixen molt de corrent, la connexió entre el cable de resistència interna i els cables exteriors ha de ser forta i tenir una resistència baixa. Per a una unió permanent i de baixa -resistència que no es trencarà ni s'escalfarà, la soldadura de precisió és millor que el crim.

Conclusió: escollir l'aliatge adequat per a la configuració

La capacitat de l'escalfador, mesurada en termes de densitat de watts fiables i vida útil, està determinada per la manera com aquests materials funcionen junts. Escollir la combinació adequada és com fer coincidir l'entorn:

Servei estàndard: una bobina CR20Ni80 amb una funda SS304 i un nucli de MgO estampat.

Servei corrosiu/humit: una bobina CR20Ni80 amb una funda d'aliatge SS316 (o superior) i un segell que manté l'aire fora.

-Temperatura alta/Servei sever: bobina CR20Ni80 amb una funda Incoloy i un nucli de MgO estampat.

Com que els preus d'aquests materials varien, és important treballar amb un fabricant expert per triar un escalfador que no estigui ni-dissenyat en excés (afegir un cost innecessari) ni poc-especificat (risc de fallada prematura). Això s'assegurarà que l'escalfador funcioni millor per a l'aplicació específica.