Keputusan Ilmu Material dalam-Pemanas Kartrid Suhu Ekstrim
Tinggalkan pesan
Jika Anda berbicara tentang pemanas industri, seseorang mungkin akan menyebut "baja tahan karat" seolah-olah itu adalah satu hal. Pada kenyataannya, pembuat pemanas kartrid memilih dari berbagai paduan, masing-masing paduan paling cocok untuk kisaran suhu dan kondisi kimia tertentu. Pemilihan bahan ini menentukan apakah pemanas bertahan selama bertahun-tahun atau rusak dalam beberapa bulan bila digunakan pada suhu -40 derajat.
Untuk sebagian besar keperluan industri, baja tahan karat 304 adalah bahan terbaik untuk digunakan. Ia memiliki 18% kromium dan 8% nikel, yang membuatnya sangat tahan terhadap oksidasi hingga 800 derajat dan menjaganya tetap kuat pada suhu yang sangat rendah. Struktur austenitik menghentikan transisi ulet-menjadi-rapuh yang terjadi pada baja karbon, sehingga selubungnya tidak akan pecah saat mulai dingin atau melalui siklus termal. Untuk sebagian besar penggunaan industri di iklim dingin, seperti mesin luar ruangan, peralatan pendingin, dan pemanasan proses umum, 304 adalah perpaduan optimal antara kinerja dan biaya.
Menambahkan 2–3% molibdenum ke komposisi 304 asli membuat baja tahan karat 316L jauh lebih tahan terhadap klorida dan bahan kimia industri. Hal ini juga penting dalam situasi pesisir, pengolahan kimia, atau aplikasi makanan di mana pembersih garam atau asam dapat merusak baja tahan karat biasa. "L" berarti kandungan karbon rendah (kurang dari 0,03%), yang menghentikan pembentukan karbida selama pengelasan, yang dapat memicu korosi. 316L sepadan dengan biaya tambahan sebesar 20–30% karena tahan lebih lama dalam pemanas kartrid yang terkena lingkungan -40 derajat dan korosif.
Incoloy 800 dan 840 adalah pilihan terbaik untuk pekerjaan berat. Paduan-besi-kromium nikel mengandung 30–35% nikel, sedangkan baja tahan karat hanya memiliki 8–10%. Hal ini membuat mereka lebih baik dalam menahan oksidasi dan karburisasi pada suhu tinggi. Yang lebih penting lagi untuk digunakan dalam cuaca dingin, bahan ini tetap mempertahankan kekuatan mekanis dan keuletannya yang luar biasa bahkan ketika suhu banyak berubah. Konsentrasi nikel yang tinggi juga membuatnya tahan terhadap guncangan termal, yang terjadi ketika pemanas hidup dan mati pada suhu -40 derajat.
3.jpg Bagian dalamnya menggunakan bahan yang sama spesifiknya. Kawat resistansi biasanya terbuat dari NiCr 80/20, yaitu 80% nikel dan 20% kromium. Bahan ini dipilih karena memiliki sifat ketahanan yang konsisten dan mampu menahan oksidasi hingga 1200 derajat. FeCrAl (besi-kromium-aluminium) dan paduan lainnya dapat menangani suhu maksimum yang lebih tinggi dengan biaya yang lebih rendah, namun kurang ulet dan ketahanannya berubah lebih cepat ketika suhu berubah. NiCr 80/20 masih menjadi standar industri untuk performa yang konsisten pada suhu mulai dari -40 derajat hingga +800 derajat .
Insulasi magnesium oksida mungkin terlihat seperti bahan biasa, namun tingkat kemurniannya bisa sangat berbeda. MgO tingkat teknis memiliki pengotor yang menurunkan konduktivitas termal dan kekuatan dielektriknya. MgO dengan kemurnian-tinggi dari produsen khusus, seperti Tateho dari Jepang dan UCM dari Inggris, memiliki konduktivitas termal lebih dari 6 W/m·K dan ketahanan isolasi lebih dari 10¹⁴ Ω·cm pada 20 derajat . Dalam sistem dengan banyak watt per inci persegi, kemurnian ini sangat penting karena menjaga panas agar tidak tersangkut di antara kawat dan selubung serta menjaga listrik agar tidak rusak.
Insulasi kawat timah harus memilih bahan yang tepat lebih banyak daripada jenis insulasi lainnya. Itu harus tetap fleksibel pada -40 derajat dan mampu menangani 250 derajat pada titik sambungan pemanas. PVC standar gagal dalam kedua hal: menjadi rapuh di bawah -10 derajat dan meleleh pada suhu 105 derajat. Karet silikon dapat menekuk pada suhu -60 derajat dan tetap seperti itu pada suhu 200 derajat, tetapi tidak tahan tergores. Jawabannya adalah dengan membuatnya dari komposit, dengan jalinan fiberglass untuk tahan panas dan lapisan silikon atau Teflon untuk perlindungan terhadap bahan kimia dan air. Kawat inti nikel murni dengan isolasi mineral (kabel MI) dapat menahan suhu dari -200 derajat hingga +600 derajat dan sepenuhnya kedap air.
Paduan nikel-mangan atau nikel murni digunakan untuk pin terminal dan sambungan internal. Paduan ini cocok dengan sifat ekspansi termal dari selubung tahan karat dan menyediakan saluran listrik yang tidak berkarat. Terminal kuningan atau tembaga lebih murah, tetapi bila digunakan dengan baja tahan karat, akan membentuk sel korosi galvanik. Mereka juga menjadi lebih keras saat dipanaskan dan didinginkan, yang mungkin menyebabkan masalah sambungan.
