Фехраль проволока: особенности, характеристики и применение

Преимущества и недостатки

Фехраль считается идеальным сплавом, выдерживающим температуру до 1450 градусов и обладающим высоким омическим сопротивлением, остающимся неизменным при нагреве (сопротивление проволоки из фехраля равно 5,47 Ом). Подобные характеристики позволяют изготавливать из сплава нагревательные элементы. Проволоке из фехраля присущи и другие достоинства:

• Небольшой вес.
• Сохранение антикоррозионных свойств в различных средах.
• Высокий предел текучести.
• Доступная цена.
• Устойчивость к воздействию механических нагрузок.

У фехралевой проволоки имеются недостатки, к числу которых относится хрупкость, что диктует определенные особенности производства проволоки небольшого диаметра и ленты и усложняет процесс изготовления. Никелевые либо аналогичные добавки помогают устранить данный недостаток. Использование специальных присадок повышает стоимость сплава и продукции, выполненной из него.

Виды фехралей

Применение

Х27Ю5Т

— для нагревательных элементов с предельной рабочей температурой 1350 °C в промышленных и лабораторных печах.

Х23Ю5Т

— твёрдый, хрупкий сплав, с трудом поддающийся обработке, обладает высоким удельным электрическим сопротивлением (1,2—1,3 мкОм·м). Плотность 7100—7300 кг/м³, температура плавления около 1450 °C. Наибольшая рабочая температура 1350—1400 °C. Применяется для мощных электронагревательных устройств, лабораторных и промышленных печей. К недостаткам следует отнести общее свойство фехралей — рекристаллизационный порог в интервале температур 600—650 °C, что затрудняет использование данного сплава в термоциклическом режиме, а также невысокую пластичность. Также, этот сплав используется как один из наиболее популярных материалов для изготовления нагревательных спиралей в электронных сигаретах.

Х15Ю5

— имеет плотность 7,1 г/см³, температура плавления около 1450 °C. Наибольшая рабочая температура 750—950 °C. Применяется для мощных электронагревательных устройств, производства блоков резисторов и элементов сопротивления.

GS23-5 (Х23Ю5Т-Н-Ви)

— это улучшенный вариант сплава Х23Ю5Т. Благодаря введению специальной лигатуры удалось существенно улучшить его физические свойства, что существенно облегчает навивку спиралей. Выдерживает рабочие температуры до 1350 °C. К недостаткам следует отнести общее свойство фехралей — рекристаллизационный порог в интервале температур 600—650 °C, что затрудняет использование данного сплава в термоциклическом режиме.

GS T (Х23Ю5-Н-Ви)

— широко используется в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия. Оптимален для использования в производстве трубчатых электрических нагревателей (ТЭН) и бытовых приборах.

Мегапир-150

— широко используется для производства резистивных элементов, в электропечах и различных электрических аппаратах теплового действия.

Мегапир-200

— используется в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия, а также для производства резистивных элементов.

Особенности производства

Технология холодной обработки неприменима к сплаву ввиду его хрупкости. Нить вытягивается при помощи энергоемких технологий, что отражается на итоговой стоимости металлопроката. Чаще всего проволока из фехраля производится методом прессования или волочения. Отгрузка материала осуществляется в катушках либо бухтах.

Современная промышленность испытывает значительную потребность в проволоке, изготовленной из фехраля. Продукция обладает доступной стоимостью, неплохими потребительскими свойствами и отличными техническими характеристиками. Фехраль в проволоке медленно, но верно вытесняет с рынка нихром. Сплавы обладают практически идентичными свойствами, однако стоимость фехраля во многом обуславливается добавлением в его состав алюминия, а не дорогостоящего никеля, и диаметром производимого металлопроката.

Как отличаются нихром и фехраль?

Рассмотрим параметры каждого сплава и опередим, что же лучше – фехраль или нихром.

1. Фехраль имеет удельным сопротивлением: 1,3 Ом?мм?/м против 1,1 Ом?мм?/м. Это значит, что он намного более стоек к электричеству если сравнивать с нихромом.
2. Удельная плотность нихромового состава принимает очень высокое значение если сравнивать с фехралевыми элементами: 8500 кг/м 3 против 7300 кг/м?. Исходя из этого, фехраль намного более продуктивен в изготовлении.
3. Соединения с большой концентрацией нихрома намного более пластичны. Это дает возможность применять его для создания эластичных и эластичных изделий В ТЕНАХ;
4. Сопротивление большим температурам у фехралевого элемента выше, а это означает для товарного производства он более востребован.
5. Нихромовая база выдерживает циклический процесс нагревания, тогда как фехраль рушиться после первых запусков.
6. Наличие железа и алюминия в структуре фехраля, выполняет его слабоустойчивым к окислительным процессам. Замена обладает очень высокой стойкостью.
7. Стоимость изготовления фехраля во много раз меньше, чем нихрома. Это можно объяснить тем фактом, что первый элемент имеет алюминий, цена которого намного меньше никеля. Аналогичным образом, многие предприятия промышленности переходят на применение фехраля в конечных продуктах.

Применяя сказанную выше информацию, становится понятно, почему фехралевые основы понемногу вытесняет нихромовые основы.

В публикации было приведено описание сплава фехраль, который применяется в нагревательных бытовых приборах, а еще на производстве в промышлености. Рассказано о его плюсах и минусах, сфере использования и специфики материала.

Также был проведен сравнительный анализ между нихромом и фехралем. Перечислены стороны как слабые так и сильные каждого.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Производство

Проволока из фехраля изготавливается методом холодной протяжки без предварительного разогрева заготовок. Такой способ позволяет получить холоднотянутую проволоку, которая затем подвергается отжигу, что повышает ее мягкость.

Следующие этапы производства:

• Поверхность протравливаются с целью очистки от грязи.
• Проволока наматывается на катушки либо бухты.
• Готовые изделия маркируются и упаковываются.
• Продукция отгружается заказчику.

Нить вытягивается по специальной технологии с использованием энергоемкого и высокоточного оборудования, что повышает конечную стоимость тонкой, диаметром до 0,1 мм, проволоки.

Что такое нихром

Нихромовый сплав обладает хорошей способностью сопротивляться потоку электронов. Эти уникальные свойства делают его пригодными для применений в нагревательных элементах фёнов и тепловых пушек. Он обладает высокой стойкостью к окислению, что также делает его подходящим материалом для нагревательной техники. Нихромовая проволока наматывается в катушки с определенным электрическим сопротивлением нихрома, через который пропускается ток для производства тепла.

Никелево-хромовый сплав в соотношении 90/10 используют в термопарах в сочетании со сплавом Ni / Al 95/5. Эта комбинация называется хромель-алюмель, представляет нагревательные элементы с максимальной рабочей температурой 1100 C и подвержен дрейфу в области 1000 C из-за окисления. Этот эффект устраняют добавлением кремния. Коммерческие сорта включают Nicrosil (содержащий 14% Cr и 1,5% Si) и Nisil (содержащий 4,5% Si и 0,1% Mg).

Как выглядит нихром

Никелево-хромовый металл в соотношении 80/20 относится к высокотемпературному коррозионностойкому сплаву, применяемого для деформируемых и литых деталей, поскольку он имеет лучшую стойкость к окислению и горячей коррозии в сравнении с дешевыми железо-никель-хромовыми сплавами.

Нихром или фехраль?

В сравнении с нихромовыми аналогами фехраль обладает рядом преимуществ:

• Стоимость фехралевой проволоки в несколько раз ниже.
• Характеристики проволоки из фехраля Х23Ю5Т лучше, чем свойства нихромовых сплавов: более высокое удельное электросопротивление и низкая плотность. Подобные параметры позволяют при небольшом объеме получить большую тепловую мощность, что позволяет понизить цену продукции и сэкономить материалы.
• Фехралевая проволока инертна к сере и сернистым соединениям, в отличие от нихрома и изделий из него.

Фехраль Х23Ю5Т: химический состав

Фехраль марки Х23Ю5Т – прецизионный сплав на основе железа, хрома и алюминия. Материал с высоким удельным электрическим сопротивлением применяется для изготовления нагревательных элементов в тепловом оборудовании. Сплав отличается твердостью и хрупкостью, поэтому слабо поддается механической обработке.
Фехраль Х23Ю5Т содержит 70% железа, 22–24% хрома, 5–5,8% алюминия. Титан (0,5%), марганец (0,3%), кремний (0,6%) – легирующие элементы, которые добавляют в фехраль Х23Ю5Т, характеристики сплава благодаря этому улучшаются.

Свойства фехраля

В сравнении с остальными металлическими сплавами фехраль обладает меньшей плотностью — не более 7210 кг/м3. Металл плавится при температуре в 1500 градусов и значительно увеличивается в размерах при нагревании. Магнитен за счет большой доли железа в составе, обладает коэффициентом линейного расширения, равным 0,000015 1/K.

Основное свойство, характеризующее сплавы и проволоку из фехраля, это сопротивление электричеству, равное 1,39 мкОм*м. Благодаря данному параметру сплав широко применяется для создания различных нагревательных элементов.

Фехралю присущи определенные антикоррозионные свойства: он устойчив к окислению даже при воздействии серных соединений, что немаловажно для металлургической промышленности.

По твердости сплав фехраля сопоставим с малоуглеродистой сталью. Параметр колеблется от 20 до 25 единиц по шкале Роквелла. Низкая прочность на разрыв — около 735 МПа — приводит к снижению пластичности. Для большинства марок проволоки удлинение на растяжение не превышает 16 %. Хрупкость проволоки во многом зависит от данных свойств. По этой причине фехралевые спирали наматываются после нагрева металла до 300-400 градусов.

Сплав фехраля выдерживает высокие температуры, что позволяет сохранить его свойства при работе до 1400 градусов. Ситуация несколько меняется при температурной нагрузке, то есть включении и выключении нагревателя. Подобные напряжения, накладывающиеся на увеличение объема металла и хрупкость, приводят к появлению трещин.

Это сокращает эксплуатационный срок фехраля в несколько раз в условиях цикличного изменения температуры.

Сравнение нихрома с фехралем — что лучше

Главные отличия сплавов находятся в их составе: содержание никеля нихромом. Это накладывает следующие особенности на его эксплуатационные и технологические характеристики:

• Удельное сопротивление нихрома ниже на 15%, а плотность выше на 16%;
• Нихром дороже в среднем в 3-5 раз;
• Пластичность фехраля уступает в 2 раза. Это позволяет эффективнее использовать нихром в работе, изготавливая более тонкую спираль для электронагревателей;
• Лучшая устойчивость нихрома к циклическим температурным нагрузкам. При работе в режиме частого включения-выключения оборудования нихромовая нить прослужит дольше.

Оцените статью:
Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Область применения

Проволока, изготовленная из фехраля, используется при производстве нагревательных элементов, деталей сопротивления и трубчатых нагревателей. Основное направление — производство нагревательных электрических печей разной мощности. Марка используемого сплава фехраля и диаметр проволоки влияют на рабочую температуру печи.

Самым жаростойким считается сплав фехраля Х23Ю5Т. Максимальная температура, до которой разогревается проволока диаметром 6 мм, составляет 1400 градусов.

Фехралевая проволока применяется для производства резистивных элементов для электрического оборудования.

В силу своих свойств и технологических характеристик фехралевые нить и проволока используются в различных областях промышленности, постепенно вытесняя дорогостоящий и уступающий по параметрам нихром.

Применение

Как уже была заявлено ранее, главным использованием фехралей является изготовление спиралей для тепловых электрических нагревателей. В очень редких случаях их применяют в электротехнике. Итак, фехрали встречаются в следующем оборудовании и приборах:

• Промышленные и лабораторные печи с температурой нагрева до 1350 ºC.
• Кухонная и бытовая техника: сушилки, духовки и прочее.
• В устройствах электронных сигарет.
• Блоки сопротивления и резисторы.

В целом, сфера применения фехраля такая же, как и у нихрома. Различий здесь Вы найдете мало. А так ли дело обстоит в отношении их свойств?

Диаметр, сопротивление и TCR

Существуют основные характеристики, которые применимы ко всем проводам, независимо от материала, из которых они сделаны

Первое на что стоит обратить внимание, это диаметр провода. В метрической система измеряется в миллиметрах (например: 0,4мм), в имперской диаметр помечается как калибр (gauge) и обозначается цифровым значением (например: 26 gauge)

Если с миллиметрами все понятно, то в имперской системе, чем выше калибр, тем меньше диаметр проволоки. Для лучшего понимания или быстрого перевода в миллиметры, можно пользоваться калькулятором намоток, где в поле «Диаметр провода» можете увидеть основные размеры и их значения.

Вторая особенность провода, в том, что при увеличении диаметра, сопротивление уменьшается, но требуется больше времени для его нагрева. Толстые провода 0,8мм и 0,6мм, будут иметь низкое сопротивление и потребуется больше времени на нагрев, чем более тонкие 0,4мм или 0,3мм.

Температурный контроль (TC)

Для температурного контроля используются металлы, у которых сопротивление зависит от температуры спирали (Температурный коэффициент сопротивления (TCR)). Для регулирования мощности, ваш мод каждый 0,25 секунды считывает сопротивление и подает на спираль нужную мощность, чтобы поддерживать определенную температуру нагрева.

Я обещал, что статья будет без технических сложностей, но с температурным контролем легко не получится. Поэтому простой пример: боксмод знает сопротивление холодной спирали и TCR, с помощью чего он легко высчитывает температуру и решает сколько мощности подавать на спираль, а если температура выше выставленной, то вообще прекратить подавать электричество. Все просчеты происходят по 4 раза в секунду, именно поэтому вам сложно будет увидеть и почувствовать какие-то изменения в работе мода. Надеюсь было понятно, теперь перейдем непосредственно к проводам и спиралям.

Способы обработки

Перечислим основные способы электроэрозионной обработки:

• Создание отверстий. Пучок плазмы позволяет создать очень глубокие отверстия в металлической поверхности (от 20 до 40 диаметров в зависимости от типа электрода). Увеличить глубину отверстия можно за счет кручения детали, перемещения электрода, использования нестандартного вспомогательного оборудования. Средняя скорость сверления составляет 0,1-1 миллиметр в секунду.
• Резка металлические объектов. С помощью плазменного пучка можно разрезать заготовку на любое количество частей. Глубина резки практически не имеет ограничений по глубине — стандартная глубина составляет 20-40 диаметров, однако ее можно увеличить за счет применения нестандартных электродов и вращения заготовки. Средняя скорость резки — 0,1-0,5 миллиметров в секунду.
• Вырезание деталей. С помощью технологии ЭЭО можно вырезать объекты любой формы. Эта технология широко применяется для резки драгоценных камней для создания необычных украшений. Также ее применяют для производства фасонных резцов, матриц, пуансонов и других объектов.
• Шлифование, легирование. Технологию ЭЭО можно выполнять для выравнивания шероховатых поверхностей, а также для устранения внешних дефектов. Шлифовка выполняется точечным методом с помощью электрода, поэтому ЭЭО-легирование не рекомендуется использовать для работы с большими поверхностями. Однако эта технология может применяться для работы с деталями сложной формы, для устранения дефектов на поверхности магнитных сплавов. Средняя скорость шлифовки — 4-5 квадратных миллиметров в секунду.

ЭЭО-технику можно также применять для маркирования металлов и создание надписей на их поверхности. Для маркировки могут использоваться любые символы — буквы, цифры, специальные обозначения. Де-факто маркировка представляет собой создание несквозных отверстий, а нанести код можно на любой участок металлической детали. Средняя производительность ЭЭО-оборудования составляет 4-10 миллиметров в секунду, что является хорошим показателем для техники такого класса.