Нихромовая спираль

Отличительная особенность нихрома - высокое электрическое сопротивление. Вокруг этого свойства строится все применение продукции из данного сплава. В частности нагреватели в виде нихромовой спирали являются одними из самых распространенных в электрических печах сопротивления.

Чтобы купить спираль из нихрома в НПК Метотехника, достаточно связаться с нами одним из удобных способов - email, телефон, сайт. Мы ответим на вопросы, связанные с продукцией, и поможем подобрать необходимые позиции.

Подробное описание способов производства указанной продукции, марки и рекомендации по применению представлены на данной странице в соответствующих разделах.

Марки

Спирали изготавливаются из нихрома двух самых распространенных в промышленности марок: Х20Н80 и Х15Н60. Это сплавы никеля с хромом (отсюда и название “нихром”). Первый из перечисленных содержит ~80% Ni и ~20% Cr, второй - ~60% Ni и ~15% Cr. Разница в массовой доле никеля оказывает значительное влияние на эксплуатационные и экономические характеристики сплавов. Х20Н80 имеет более высокую максимальную рабочую температуру и большую стоимость в сравнении с Х15Н60. Также в химический состав рассматриваемых материалов входят железо (Fe) и марганец (Mn).

Химический состав прецизионных сплавов в том числе и нихромов Х20Н80 и Х15Н60 определяется стандартом ГОСТ 10994-74.

Расчет

Основное применение нихромовой спирали - нагреватели в электрической печи сопротивления. Данная область эксплуатации предъявляет к рассматриваемым изделиям требования, которые обязательно должны быть учтены в процессе проектирования электропечи и изготовления нагревателей для нее.

Важной составляющей при проектировании печей сопротивления является расчет нагревателей, который в общем виде выглядит следующим образом:

• выбор расположения нагревателей на стенках рабочей камеры печи (только на боковых стенках, только в поду и на своде, или на всех стенках камеры), а также систему нагревателей;
• выбор возможных материалов для изготовления нагревательных элементов (очень популярным материалом для этих целей является нихром марок Х20Н80 и Х15Н60, однако также могут быть использованы фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, тантал, ниобий);
• определение размеров нагревателей и их массы (подробный расчет указанных параметров рассмотрен в статье “Нагреватели. Методика и примеры расчета”; там же можно воспользоваться специальным калькулятором);
• выбор размещения нагревателей внутри камеры печи в соответствии с их размерами из п. 3.

Варианты размещения нагревателей

В пункте 4 собственно и выполняется расчет нихромовой спирали, изготавливаемой из проволоки, диаметр и длина которой определяются в пункте 3. Основная задача здесь - это разместить нагреватель расчетной длины в ограниченном пространстве печи. Нихромовая проволока подвергается навивке в виде спиралей или сгибанию в форме зигзагов, что позволяет вместить большее количество материала (по длине) в рабочую камеру. Наиболее распространенным вариантом является спираль.

Нихромовая спираль в электрической печи

Обычно для изготовления нагревателей промышленных печей применяется проволока из нихрома диаметром Ø от 3 до 7 мм. Однако для печей с рабочей температурой 1000 °C и выше следует брать проволоку Ø менее 5 мм (см. “Нагреватели. Методика и примеры расчета”). Соотношения между шагом спирали и ее диаметром и диаметром проволоки выбирают таким образом, чтобы облегчить размещение нагревателей в печи, обеспечить достаточную их жесткость, в максимально возможной степени исключить локальный перегрев витков самой спирали и в то же время не затруднить теплоотдачу от них к изделиям.

Чем больше диаметр спирали и чем меньше ее шаг, тем легче разместить в печи нагреватели, но с увеличением диаметра уменьшается прочность спирали, увеличивается склонность ее витков лечь друг на друга. С другой стороны, с увеличением частоты намотки увеличивается экранирующее действие обращенной к изделиям части ее витков на остальные и, следовательно, ухудшается использование ее поверхности, а также могут возникнуть местные перегревы.

Практика установила вполне определенные, рекомендуемые соотношения между диаметром проволоки (d), шагом (t) и диаметром спирали (D) для проволоки Ø от 3 до 7 мм. Эти соотношения следующие: t ≥ 2d и D = (7-10)d для нихрома и D = (4-6)d - для менее прочных железохромоалюминиевых сплавов, таких как фехраль и т.п.

Размеры спирали из нихрома

Для более тонких проволок отношение D и d, а также t обычно берутся больше. Значительно распространены спиральные нагреватели на керамических трубках. Такие нагреватели с точки зрения излучения и размещения мощности на стенках печи практически эквивалентны свободно излучающим спиралям из нихрома и, наоборот, они существенно эффективнее, чем спирали в пазах и полочках. Конструкция проволочных спиральных нагревателей на керамических трубках является универсальной и с точки зрения применения материалов, и по расположению нагревателей в камере печи. Отношение внутреннего диаметра спирали к наружному диаметру трубки у таких нагревателей может быть принято равным примерно 1,1-1,2, расстояние между осями трубок 1,5-2D.

Производство

Нихромовая спираль навивается из холоднотянутой проволоки без подогрева. Если материалом будущего нагревателя является фехралевая проволока, то навивка производится с подогревом, который осуществляется пропусканием через заготовку электрического тока. При этом используется трансформатор со ступенями напряжения 5-10 В. Напряжение подается на станину токарного станка и на резцедержатель через направляющую, в которой сделано отверстие для проволоки. Направляющая изолируется от станины текстолитовыми прокладками.

Скорость навивки спирали выбирается такой, чтобы нагреть данный участок проволоки до температуры 200-300 °C (в зоне 400-500 °C сплавы хрупки). Заготовка нагревается только на участке от направляющей на резцедержателе до оправки спирали. Выгибание перемычек необходимо вести в специальном приспособлении без резких ударов и изгибов во избежание поломок.

Цены

Цена на нихромовую спираль, ассортимент, наличие представлены на странице Стоимость. Там же есть возможность заказать продукцию через сайт.