Ghid de selecție: proiectarea specificațiilor pentru un cartuș de încălzire cu-înaltă temperatură de 650 de grade

Alegerea unui cartuș de încălzire pentru utilizare la 650 de grade este o sarcină de inginerie importantă, nu doar un simplu efort de cumpărare. Dacă utilizați logica de selecție tipică sau parametrii de catalog, veți eșua cu siguranță, deoarece cerințele termice, mecanice și chimice la această temperatură nu lasă loc de eroare. Acest tutorial vă oferă o modalitate organizată și tehnică de a alege un încălzitor care va funcționa bine și va dura mult timp.

Faza 1: Descrieți aplicația în detaliu
Asumarea lucrurilor face ca lucrurile să fie mai puțin fiabile.​Notați fiecare parametru.


Profil termic:

Temperatura de referință sau țintă: 650 de grade Celsius.

Mod operațional: Funcționare continuă sau ciclică (setați durata ciclului și variația temperaturii).

Timp necesar pentru încălzire: de la temperatura camerei la 650 de grade. Acest lucru ne spune care sunt cererile temporare de putere.

Temperatura ambientală în jurul încălzitorului: Este într-un cuptor, într-un loc în care aerul poate circula liber sau într-un spațiu mic? Acest lucru modifică ratingul firului de plumb.

Detalii despre sistem și mediu:

Material și masa gazdă (unelte): dați aliajul precis (cum ar fi oțel pentru scule H13 sau aluminiu 6061) și masa care este încălzită. Important pentru a afla câtă putere și cum să se potrivească expansiunii.

Atmosfera poate fi aer curat, un gaz inert (N2, Ar), un vid, un gaz oxidant, un gaz cementant sau vapori corozivi (HCl, H2S, clor). Aceasta decide ce fel de aliaj de manta sa folosesti.

Detalii pentru instalare: Oferiți o schiță cuprinzătoare a orificiului de montare, inclusiv diametrul, adâncimea, indiferent dacă este o gaură oarbă sau de trecere și locul în care se află în raport cu suprafața încălzită. Vă rugăm să ne spuneți ce fel de finisare aveți nevoie (de exemplu, 32 µ-inci).

Faza 2: Alegeți aliajul de teacă-Cheia supraviețuirii „Oțel inoxidabil” nu este o specificație bună.​ Este necesar să specificați aliajul.

Aliajele nu sunt bune: 304, 321 și 316L nu sunt bune pentru 650 de grade pentru perioade lungi de timp. Se vor oxida, vor deveni sensibili și se vor târâi într-un mod foarte rău.

Aliaj minim viabil: oțel inoxidabil 310S (UNS S31008). Are un nivel de bază de rezistență la oxidare, dar funcționează la nivelul maxim, cu puțin spațiu pentru erori. Un compromis pentru aplicații care nu sunt la fel de importante.

RA 330 (UNS N08330) este aliajul standard recomandat. Acest aliaj de nichel-fier-crom a fost făcut pentru a funcționa bine la temperaturi ridicate. Este foarte rezistent la oxidare, are o rezistență bună și poate face față carburării și nitrurării până la 1150 de grade. Oferă majorității utilizărilor industriale la 650 de grade siguranța suplimentară și durata de viață extinsă de care au nevoie.

Incoloy 800H/HT (UNS N08810/11) este un aliaj de-înaltă calitate care poate fi utilizat în multe moduri diferite. Pentru cele mai dificile lucrări, astfel de schimbări extreme de temperatură, sarcini mecanice mari sau cantități mici de materiale corozive. Are o rezistență mai bună la rupere prin fluaj și rezistență la oboseală termică.

Pentru situații cu clor sau sulf cunoscut, poate fi nevoie de Inconel 600/601 sau alte aliaje specializate.

Ieșirea caietului de sarcini: „Materialul învelișului trebuie să fie RA 330 (UNS N08330). Va exista o certificare a materialului.

Pasul 3: Calculați puterea și densitatea în wați
Supraîncărcarea încălzitorului este cel mai tipic motiv pentru care acesta se defectează.

Găsiți puterea în stare staționară (Q_ss) dând seama câtă căldură pierde unealta la 650 de grade prin radiație, convecție și conducție. Aceasta este de obicei cea mai mare sarcină.

Pentru a găsi puterea tranzitorie pentru încălzire-(Q_trans), utilizați această formulă: Energie=(Masa sculei) x (Căldură specifică) x (ΔT de la mediu la 650 de grade ). Pentru a afla puterea medie, împărțiți la timpul necesar pentru încălzire.

Pentru a găsi puterea totală a încălzitorului (Q_total), adăugați maximul Q_ss și Q_trans și apoi adăugați 20% pentru siguranță. Factorul de siguranță este pentru schimbările de tensiune și îmbătrânirea, nu pentru repararea designului prost.

Alegeți un diametru standard care se potrivește cu gaura și apoi aflați de câtă suprafață aveți nevoie. A=π * D * L_încălzit. Lungimea încălzită (L_încălzită) este cel mai important număr pentru tine.

Pentru a găsi densitatea de suprafață în wați (WD), utilizați formula WD=Q_total / A.

Utilizați constrângerea densității de wați: pentru o manta de 650 de grade, cea mai mare densitate de wați permisă este destul de scăzută. Pentru oțel, un obiectiv sigur este < 15–20 W/in² (2,3–3,1 W/cm²); pentru conductoarele dăunătoare, ar trebui să fie mai mică. Trebuie să măriți lungimea încălzită (L_heated) pentru a mări suprafața dacă WD calculată este mai mare decât aceasta. Acest lucru nu este în discuție.

Ieșirea specificației: „Încălzitorul trebuie să fie evaluat pentru X Watt la Y Volți.” Densitatea în wați a suprafeței nu trebuie să fie mai mare de ZW/in². Pentru a obține suprafața corectă, lungimea încălzită trebuie să fie L mm.

Pasul 4: Setați configurația mecanică și toleranțele
Precizia asigură că căldura se mișcă.

Diametrul și toleranța: indicați diametrul exterior nominal și toleranța, cum ar fi 12,7 mm +0.00/-0,02 mm. Alezajul trebuie tăiat pentru a se potrivi cu presa sau tranziție, cum ar fi H7/p6.

Lungimea încălzită și zona rece: Aveți grijă să oferiți lungimea exactă încălzită și lungimea necesară „zonei rece” neîncălzite, astfel încât etanșările și terminalele să rămână în afara cavității fierbinți.

Configurația cablurilor: pentru fiabilitate, setați cablul mineral-izolat (MI) ca implicit. Oferiți lungimea cablului, unghiul de ieșire (drept sau 90 de grade) și izolație/protecție (cum ar fi o împletitură din oțel inoxidabil).

Faza 5: Cerințe de construcție și calitate
Calitatea este definită de lucrurile care nu pot fi văzute.

„Izolația MgO trebuie presată izostatic (CIP/HIP) la densitatea maximă.”

Sigiliu ermetic: „Incalzitorul trebuie sa aiba o garnitura ermetica din ceramica pe metal sau sticla pe metal. Garniturile din epoxi sau silicon nu sunt in regula.

Senzor integrat: „Încălzitorul trebuie să aibă un termocuplu de tip K (sau N) cu împământare, izolat mineral-la vârf sau la mijloc pentru funcția de siguranță de limită înaltă-."

Electrical Testing: "Every unit will be tested 100% and given a report that shows the Hi-Pot test (XXXX VAC), the insulation resistance (>XXXX MΩ la 500VDC) și verificarea rezistenței la rece."

Faza 6: Cerințe pentru instalare și control
Încălzitorul trebuie să funcționeze cu sistemul.

Instalare:​ clarificați că trebuie utilizată o pastă de interfață termică-înaltă și că trebuie să existe un spațiu de expansiune axială în găurile oarbe (calculat și indicat).

Control: necesită utilizarea unui controler PID cu modulație de putere SCR de fază-Angle și un controler de limită de siguranță separat, cu fir.

În concluzie, specificația ca livrabil

Procedura de selecție pentru un încălzitor cu cartuș de 650 de grade se încheie cu un document de specificații detaliat, bazat pe{1}}performanță, care este trimis furnizorilor potențiali. Această metodă schimbă dinamica de la răsfoirea cataloagelor la solicitarea unei estimări pentru o piesă personalizată-care se potrivește nevoilor tehnice specifice.

Cel mai important lucru pe care îl puteți face pentru a evita timpul de nefuncționare, pentru a vă proteja instrumentele de capital și pentru a vă menține procesul stabil este să lucrați din timp. Prețul unui încălzitor la comandă care este specificat în mod corespunzător este întotdeauna mai mic decât prețul unui articol standard care nu funcționează așa cum ar trebui. În cazul încălzirii cu temperatură înaltă-, nu puteți căuta doar într-un catalog pentru a găsi fiabilitatea; este încorporat în specificație.