تصنيف
السبائك الكهروحرارية: يمكن تقسيمها إلى فئتين وفقًا لمحتواها من العناصر الكيميائية وبنيتها:
أحدها سلسلة سبائك الحديد والكروم والألومنيوم،
أما النوع الآخر فهو سلسلة سبائك النيكل والكروم، والتي تتمتع بمزاياها الخاصة كمواد تسخين كهربائية، وتستخدم على نطاق واسع.
الهدف الرئيسي
الآلات المعدنية، والعلاج الطبي، والصناعات الكيميائية، والسيراميك، والإلكترونيات، والأجهزة الكهربائية، والزجاج، ومعدات التدفئة الصناعية الأخرى، وأجهزة التدفئة المدنية.
المزايا والعيوب
1. المزايا والعيوب الرئيسية لسلسلة سبائك الحديد والكروم والألومنيوم: المزايا: تتميز سبيكة التسخين الكهربائي المصنوعة من الحديد والكروم والألومنيوم بدرجة حرارة تشغيل عالية، حيث تصل درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 1400 درجة مئوية (مثل 0Cr21A16Nb و0Cr27A17Mo2)، وعمر خدمة طويل، وحمل سطحي عالٍ، ومقاومة جيدة للأكسدة، ومقاومة كهربائية عالية، وسعر منخفض، وغيرها. العيوب: تتمثل بشكل أساسي في انخفاض قوتها عند درجات الحرارة العالية. فمع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد لدونتها، وتصبح مكوناتها قابلة للتشوه بسهولة، ويصعب ثنيها وإصلاحها.
2. المزايا والعيوب الرئيسية لسلسلة سبائك التسخين الكهربائي المصنوعة من النيكل والكروم: المزايا: تتميز هذه السبائك بقوة تحمل عالية في درجات الحرارة المرتفعة، فهي أعلى من سبائك الحديد والكروم والألومنيوم، ولا تتشوه بسهولة عند استخدامها في درجات حرارة عالية، كما أن بنيتها لا تتغير بسهولة، وتتمتع بلدونة جيدة، وسهلة الإصلاح، وذات انبعاثية عالية، وغير مغناطيسية، ومقاومة للتآكل، بالإضافة إلى متانتها وعمرها الطويل. العيوب: نظرًا لأنها مصنوعة من معدن النيكل النادر، فإن سعر هذه السلسلة من المنتجات أعلى بعدة مرات من سعر سبائك الحديد والكروم والألومنيوم، كما أن درجة حرارة استخدامها أقل من درجة حرارة استخدام سبائك الحديد والكروم والألومنيوم.
جيد وسيء
أولاً، يجب أن نعرف أن سلك التسخين يصل إلى درجة الاحمرار، وهذا يرتبط بتركيبه. لنقم أولاً بإزالة مجفف الشعر وقطع جزء من سلك التسخين. مع محول 8 فولت 1 أمبير، يجب ألا تقل مقاومة سلك التسخين أو سلك تسخين البطانية الكهربائية عن 8 أوم، وإلا سيحترق المحول بسهولة. مع محول 12 فولت 0.5 أمبير، يجب ألا تقل مقاومة سلك التسخين عن 24 أوم، وإلا سيحترق المحول بسهولة. إذا وصل سلك التسخين إلى درجة الاحمرار - وكلما كان الاحمرار أشد كان ذلك أفضل - يُنصح باستخدام محول 8 فولت 1 أمبير، لأن قدرته أكبر من قدرة محول 12 فولت 0.5 أمبير. بهذه الطريقة، يمكننا اختبار مزايا وعيوب سلك التسخين بشكل أفضل.
١. تشير درجة حرارة التشغيل القصوى للمكون إلى درجة حرارة سطحه في الهواء الجاف، وليس إلى درجة حرارة الفرن أو الجسم المُسخَّن. عادةً، تكون درجة حرارة السطح أعلى بحوالي ١٠٠ درجة مئوية من درجة حرارة الفرن. لذلك، ونظرًا للأسباب المذكورة أعلاه، يجب مراعاة درجة حرارة تشغيل المكونات عند تصميمها. فعندما تتجاوز درجة حرارة التشغيل حدًا معينًا، تتسارع عملية أكسدة المكونات، مما يقلل من مقاومتها للحرارة. وتُعد مكونات سبائك التسخين الكهربائي المصنوعة من الحديد والكروم والألومنيوم، على وجه الخصوص، أكثر عرضة للتشوه والانهيار، بل وحتى الكسر، مما يُقصر عمرها الافتراضي.
2. ترتبط درجة حرارة التشغيل القصوى للمكون ارتباطًا وثيقًا بقطر سلكه. عمومًا، يجب ألا يقل قطر السلك عن 3 مم، وألا يقل سمك الشريط المسطح عن 2 مم.
3. هناك علاقة كبيرة بين الجو المسبب للتآكل في الفرن ودرجة حرارة التشغيل القصوى للمكونات، وغالبًا ما يؤثر وجود الجو المسبب للتآكل على درجة حرارة التشغيل وعمر خدمة المكونات.
4. نظرًا لانخفاض مقاومة الحديد والكروم والألومنيوم للحرارة العالية، فإن المكونات تتشوه بسهولة عند درجات الحرارة المرتفعة. إذا لم يتم اختيار قطر السلك بشكل صحيح أو كان التركيب غير سليم، فسوف تنهار المكونات وتحدث دائرة قصر نتيجةً للتشوه الناتج عن الحرارة العالية. لذلك، يجب مراعاة هذا العامل عند تصميم المكونات.
5. نظرًا لاختلاف التركيب الكيميائي لسبائك التسخين الكهربائي من سلسلة الحديد والكروم والألومنيوم والنيكل والكروم وغيرها، فإن درجة حرارة التشغيل ومقاومة الأكسدة تتحددان باختلاف المقاومة الكهربائية. ففي سبيكة الحديد والكروم، تُحدد مقاومة عنصر الألومنيوم، بينما في سبيكة النيكل والكروم، تُحدد مقاومة عنصر النيكل. في درجات الحرارة العالية، تُحدد طبقة الأكسيد المتكونة على سطح عنصر السبيكة عمر الخدمة. ومع الاستخدام المتواصل لفترات طويلة، يتغير التركيب الداخلي للعنصر باستمرار، وتتآكل طبقة الأكسيد المتكونة على السطح وتتلف. كما تُستهلك العناصر المكونة له باستمرار، مثل النيكل والألومنيوم، مما يُقصر عمر الخدمة. لذلك، عند اختيار قطر سلك فرن التسخين الكهربائي، يُنصح باختيار سلك قياسي أو شريط مسطح أكثر سمكًا.