Что такое нихром? Свойства и применения нихрома. Описание нихрома

Состав

В составе нихрома содержится около 20% никеля и до 80% хрома.

Кроме того, в сплаве могут присутствовать добавки в виде марганца, алюминия, железа, кремния и пр.

Введение в состав нихрома лигатур повышает эксплуатационные показатели и технические параметры металла:

• никель и железо улучшает обрабатываемость;
• железо, титан, алюминий и марганец снижают сопротивляемость повышенным температурам;
• при наличии в сплаве железа нихром приобретает магнитные свойства.

Повышение добавок может ухудшать характеристики металла.

От количества никеля зависит температура, которую способны выдержать нагревательные элементы.

Содержание хрома в сплаве должно быть не более 20%. Увеличение количества хрома повышает хрупкость и ухудшает обрабатываемость металла. При его содержании в сплаве более 30% становится невозможной холодная прокатка и волочение материала.

От количества хрома зависит прочность защитной пленки и стойкость к окислению.

Свойства нихрома

Сплав отличается хорошей пластичностью и высоким электрическим сопротивлением. Его показатель может составлять от 1100 до 1400 Ом·мм²/м в зависимости от марки металла.

Таблица 1. Технические характеристики нихрома.

Изделия из нихрома легко деформируются, сохраняя заданную форму.

Нихром не обладает магнитными свойствами за исключением сплава, в составе которого имеется лигатура железа.

Рисунок 2. Нагревательный элемент.

Характеристики нихрома и его применение

Сплав состоит из 50−80%никеля и 15−24%хрома с малым количеством добавок в виде алюминия марганца и хрома. Возможно легирование редкоземельными компонентами для увеличения продолжительности работы.

Cr20Ni80 — самый распространенный вид материала, притом наибольшей популярностью пользуется проволока из данного сплава. На втором месте находятся полоса и лента, а наименее популярна форма листа.

В зависимости от марки сплава, имеет следующие физические характеристики:

1. Температура плавления 1100 — 1400 °C, рабочая температура 800−1100 °C.
2. Удельное сопротивление в зависимости от сплава = 1.05−1.4 Омxмм²/метр.
3. Коэффициент теплопроводности = 11.3Вт/(мxК)

Нихром имеет ряд преимуществ перед проволоками из других сплавов:

• Отсутствие коррозии. Нихром не ржавеет в отличие от канталового сплава, что позволяет пользоваться им намного дольше.
• Нихромовая нить имеет меньшее, в отличие от того же кантала удельное сопротивление и теплопроводность. Это позволяет получить требуемую мощность используя меньшее количество проволоки, но иногда это является недостатком.
• Не изменяет своих физических свойств под воздействием высоких температур.
• Нихром прочный и твердый. Впрочем, до прожига он пружинит, что может являться недостатком в некоторых ситуациях.
• Хорошая пластичность, что позволяет проводить такие виды механической обработки как сварка, заточка, штамповка.
• Имеет высокую жаростойкость.
• Величиной, на которую сопротивление нихрома изменяется при повышении температуры можно пренебречь

Применяется нихром в большинстве приборов, таких как:

• Приборы для резки пенопласта.
• Системы обогрева стекол.
• В муфельных печах для плавки металлов.
• В фенах, утюгах, обогревателях.
• В испарителях для электронных сигарет.
• В приборах для выжигания по дереву.
• Печи для сушки и обжига.
• В деталях, работающих в условиях высокой температуры

Как видно, нихром имеет хорошие физические свойства, не подвержен коррозии, что продлевает срок его эксплуатации по сравнению с другими видами схожих материалов, используемых в тех же целях. Сфера его применения в быту так же обширна, поэтому часто задается вопрос — где можно взять нихромовую нить. Ниже будет перечислено большинство распространенных вариантов получения нихрома.

Марки нихрома

К наиболее распространенным в промышленности маркам относятся:

• Х20Н80 — классический сплав, содержащий около 20% хрома и 80% никеля;
• Х15Н60 — в сплаве уменьшено содержание хрома и никеля, увеличено содержание железа до 25%;
• Х20Н80-Н (-Н-ВИ) и Х15Н60 (-Н-ВИ) — сплавы, получаемые в вакуумных индукционных печах;
• Н50К10, Х25Н20 — марки нихрома, используемые для работы при температуре до 900°С.

Сплавы, получаемые в вакуумных индукционных печах, отличаются тем, что их электросопротивление мало меняется при изменении температуры.

Расшифровка марок:

• Х – хром(Cr);
• Н – никель(Ni);

Цифрами обозначено процентное содержание состава.

Дополнительные буквы означают:

• ВИ — вакуумно-индукционная плавка;
• Н — категория греющих элементов;
• С — использование в элементах сопротивления;
• ТЭН —предназначено для электронагревателей сухого типа.

Например, марка Х20Н73ЮМ-ВИ обозначает: содержание хрома – 20%, никеля – 73%, алюминия – 3%, молибдена – 1,5%, марганца – до 0,3%, титана – до 0,05%, железа – 2%, углерода – до 0,05%. Сплав выплавлен с помощью вакуумно-индукционного метода.

Назначение и свойства изделий из нихрома определяется химическим составом сплава.

Международные обозначения

В международных наименованиях нихрома можно встретить обозначения:

• Cronix 80;
• NiCr80/20;
• Nichrome V;
• Chromel A;
• HAI-NiCr 80;
• Ni80Cr20;
• Nikrothal 8;
• Resistohm 80;
• евронихром.

Европейские аналоги ферронихрома: NiCr60/15, Ni60Cr15, ChromelCN6, Nikrothal 6, Nikrothal 60, CroniferII, AlloyC.

Марки

Нихром является жаростойким сплавом, имеет высокое электросопротивление, малый температурный коэффициент сопротивления, существенную коррозионную стойкость к воздействию воздуха или иных газообразных сред при больших значениях температуры. Также он обладает удовлетворительной технологичностью (пластичностью в холодном состоянии, свариваемостью) — из данного материала можно получать нихромовую проволоку, нить, ленту, полосу, прутки и другие полуфабрикаты; достаточной жаропрочностью — способностью выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций, не разрушаясь при высоких температурах. На поверхности данных сплавов образуются оксиды, устойчивые при высоких температурах. Оксидная пленка имеет большую плотность. Эти два фактора обеспечивают высокую жаростойкость данного прецизионного материала.

Наибольшее распространение получили марки Х20Н80 и Х15Н60. Также используется нихром Х20Н80-Н, Х20Н80-ВИ, Х15Н60-Н, Х15Н60-ВИ. Маркировка указанных сплавов расшифровывается следующим образом: буква обозначает химический элемент, следующее за ней число — среднюю массовую долю данного элемента в сплаве. Например, нихром Х20Н80 содержит 20-23% хрома (Cr) и около 80% никеля (Ni), Х15Н60 — 15-18% хрома (Cr) и около 60% никеля (Ni). Буквы ВИ в конце марки обозначают, что данный материал был изготовлен специальным способом, а именно, с помощью вакуумно-индукционной плавки. Буква Н в конце марки говорит о том, что в состав входит цирконий, благодаря чему увеличивается надежность нагревателя, выполненного из нихрома, за счет повышения стойкости при максимальной рабочей температуре.

Химический состав марок Х20Н80, Х20Н80-Н, Х20Н80-ВИ и Х15Н60, Х15Н60-Н, Х15Н60-ВИ регламентируется стандартом ГОСТ 10994-74.

Достоинства и недостатки

Сплавы нихрома отличаются высоким электрическим сопротивлением.

Показатели удельного сопротивления нихрома в 10 раз выше, чем у оцинкованной стали и в 70 раз превышают показатели меди.

К другим достоинствам относятся:

• высокая механическая прочность и твердость;
• жаростойкость и отсутствие температурных деформаций;
• малый удельный вес и хорошая пластичность;
• устойчивость к коррозии и воздействию агрессивных сред;

Материал легко поддается обработке: заточке, штамповке, сварке и т. д. Не меняет своих характеристик под действием высоких температур.

Благодаря устойчивости к коррозии и агрессивной внешней среде сплав имеет практически неограниченный срок службы.

К недостаткам материала относится высокая стоимость.

Уменьшение процентного содержания хрома в сплаве удешевляет изделия, но и понижает технические свойства материала.

Отличительные характеристики

Среди наиболее востребованной электротехнической продукции на рынке – проволока нихром. этого компонента электронагревательной техники исключительно высоко, что позволяет иметь широкий спрос.

Важной особенностью металла является стойкость его к высокотемпературному окислению в нормальных и агрессивных условиях. Ключевую роль тут играет хром

Элемент образовывает на поверхности соответствующую оксидную пленку, которая осуществляет защитную функцию. Она же отвечает за соответствующий темный цвет материала, который сменяется характерным бело-серым при механическом снятии окисленного слоя.

Стоит отметить, что непосредственный контакт с кислотами все же разрушает его, даже более, чем коррозионностойкий вольфрам.

Двухкомпонентный сплав не имеет магнитных характеристик. Они возникают для многокомпонентных его модификаций, однако имеют ослабленные показатели.

Нихромовая проволока отличается жесткостью, не поддается простому силовому влиянию.

Систематизируем информацию о том, как определить проволоку нихром, преимущественно, как отличить ее от внешне похожих материалов:

1. Белый цвет нового металла, темный – ранее проработанного.
2. Отрицательная или минимальная магнитность.
3. Жесткость.
4. Разрушение под действием кислот, устойчивость к окислению под влиянием высоких температур.

Изготовление проволоки и ленты из нихрома

Практически во всех электрических печах и электроприборах в качестве нагревательных элементов используется нихромовая проволока, нить или лента.

Существует несколько способов изготовления изделий из нихрома:

1. Волочение проволоки и нити с промежуточной термообработкой. Непосредственно перед волочением катанку диаметром 6-8 мм нагревают в специальных печах до температуры 1170-1230°С и быстро охлаждают. Температура нагрева заготовки зависит от состава сплава. Следующий этап — травление катанки в смеси соляной и азотной кислоты с водой.

Волочение нихромовой проволоки выполняют с применением высокого давления. Производство изделий методом волочения регламентируется требованиями ГОСТ 8803-89

1. Волочение горячекатаной заготовки для получения ленты из нихрома. Такой способ позволяет на выходе получить высококачественную полосу, точно соответствующую профилю и сечению волочильного канала. Получаемая лента отличается высоким качеством и отсутствием острых кромок.
2. Холоднотянутая протяжка. Способ применяется для изготовления проволоки и нитей из нихрома. Осуществляется без предварительного прогрева заготовки. Регламентируется ГОСТ 12766.1-90
3. Холодная прокатка. Применяется для изготовления ленты из нихрома. Выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 12766.2-90.
4. Плющение — применяется для изготовления ленты из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Выполняется по ГОСТ 12766.5-90.

Лента из нихрома.

Размеры, механические свойства и другие параметры проволоки из нихрома регламентируются государственными стандартами или техническими условиями.

Вольфрамовая проволока и её особенности

Основные свойства вольфрама

Вольфрам – тугоплавкий металл, который используют при изготовлении жаропрочных сплавов. Он имеет большую плотность, её значение достигает плотность 19,3 г/см3. Вольфрам начинает плавиться при 3395°С, а кипит при 5500°С, при этом скорость испарения его низкая. Что касается электропроводности данного металла, то она составляет, примерно, 1/3 от значения аналогичного параметра меди. Вольфрам ломкий при низкой температуре, а также имеет малое сопротивление окислению. Обрабатывать данный металл можно предварительно нагрев его. Внешне вольфрам похож на сталь.

Производство вольфрамовой проволоки

Наиболее востребованный сортовой прокат из вольфрама – проволока. Производится она в соответствии с ГОСТ 25501-82. Вольфрамовая проволока – это полуфабрикатное изделие, поперечное сечение которого остается постоянным по всей длине. Изготавливается она способом прессования или волочения.

Поскольку вольфрам обладает низкой технологичной пластичностью, то для повышения данного свойства её подвергают нагреву, что никаким образом не сказывается на прочности материала, которая, по-прежнему, остается высокой. Только после проведения таких процедур, можно получить проволоку любым способом обработки под давлением. Поставляется в бухтах или катушках.

Часто для получения вольфрамовых заготовок используются методы порошковой металлургии, что позволяет улучшить некоторые качественные и свойственные показатели вольфрама. Штабик – это полуфабрикатное изделие, из которого изготавливается проволока. Его сначала нагревают, а затем используется специальная ротационная ковочная машина для осуществления ковки. Так получают вольфрамовые прутки, диаметр которых составляет 2-3 мм. Проволоку получают из них, методом волочения в разогретом состоянии. Диаметр полученного сортового металлопроката представлен рядом стандартных значений до 0,3 мм.

Область применения вольфрамовой проволоки

Электротехническая и радиоэлектронная промышленности – это основные потребители чистого вольфрама. Металл является незаменимым в тех случаях, когда требуется низкая упругость паров при рабочих температурах до 2500 °С. Вольфрамовая проволока – это материал для нагревательных элементов печей, работающих в водородной, нейтральной или вакуумной среде нагреваясь до 3000 °С. Производят из данного сортового металла термопары. Для их изготовления используют вольфрам-рениевую проволоку с содержанием рения 5 и 20% (ВР 5/20, ВР5/20, ВР5/ВР20).

Подробнее о применении вольфрамовой проволоки марок ВА, ВМ, ВРН, ВТ-7, ВТ-10, ВТ-15 можно узнать, ознакомившись с ГОСТ 18903-73.

Области применения

Высокая коррозийная стойкость, способность работы в агрессивных условиях, качественные технические характеристики позволяют использовать материал в различных сферах.

В промышленных установках и электрооборудовании:

• высокотемпературные электрические печи;
• вентиляционные сушки;
• котлы и теплообменники;
• сварочные аппараты;
• одножильные и многожильные электрические провода;
• конструкционные элементы металлоплавильного оборудования;
• камеры полимеризации порошковой краски;
• приборы для резки пенопласта;
• резисторы, реостаты.

Нагревательные элементы из нихрома установлены в автомобильных прикуривателях, системах обогрева стекол и сидений в автомобилях.

Специальные марки сложнолегированного нихрома с небольшим коэффициентом электрического сопротивления используют в качестве жаропрочного покрытия при выполнении газотермического напыления.

В быту

Материал используется практически во всех современных бытовых приборах:

• электрических плитах и духовках;
• обогревателях и бойлерах;
• стиральных машинах и тостерах;
• фенах и утюгах;
• электропаяльниках и приборах для выжигания по дереву;
• электронных атомайзерах и лампочках.

Использование спиралей в бытовых электроплитах.

Нити из нихрома получили широкое распространение в медицине в качестве шовного материала при проведении внутриполостных хирургических и пластических операций.

Для каждой сферы применения производятся определенные марки сплавов с оптимальными техническими характеристиками.

Где используется нихромовая проволока

Пластичность, стойкость к агрессивным веществам и высокий предел текучести находят применение нихрому в индустриальном производстве и ряде промышленных областей, где широко используются электронагревательные печи. Нашел сплав применение и в электрических печах, температура нагревания которых предельно высока.

Используют проволоку и в других областях:

• в сварочных аппаратах самодельного производства;
• в печах для сушки и обжига;
• для станков, нарезающих пенопласт;
• в системе обогрева стекол и зеркал автомобиля;
• в приборах, где необходима повышенная степень надежности, и др.

Такое свойство сплава, как прочность, обеспечило нихромовой проволоке место во всех средах, где не обойтись без химикатов, жары и высоких температур.

Что такое сплав для резистивного нагрева

Резистивными называют материалы, которые нагреваются до высоких температур при прохождении по ним тока.

Надежность, качество и технические характеристики нагревательных элементов зависят от состава материала.

К основным видам резистивных сплавов относятся:

1. Нихромы — сплавы никеля и хрома.
2. Ферхали — сплавы железа, хрома и алюминия.
3. Многокомпонентные сплавы, в которые, кроме хрома, алюминия, железа, добавлены легирующие элементы — медь, марганец, кремний, титан.

Температура плавления многокомпонентных сплавов составляет 1500°С, а срок службы нагревательных элементов в 2-3 раза превышает изделия из нихрома.

Примеры того, где можно взять нихромовый сплав

Существует несколько способов того, как достать нихром. Каждый из них отличается по простоте получения и качеству материала, но стоит рассмотреть все возможные варианты.

Заказ материала

Нихромом, канталом, никелем, и проволокой некоторых других сплавов торгуют оптовые магазины. Ассортимент предоставляемый оптовиками очень масштабен, заказать можно проволоку любого нужного сплава любого сечения и толщины. Соответствующую информацию о доступных магазинах можно узнать по телефону справочной службы города, или же воспользоваться поиском в интернете.

Даже если заказчик проживает в удаленном населенном пункте, в котором не располагается организация поставщик, то можно запросить доставку, при этом выбрав наиболее удобный из предложенных вариантов.

Удельное сопротивление нихрома и других сплавов для нагревателей

Удельное электрическое сопротивление определяет способность металла препятствовать прохождению тока. Рассчитывается как отношение электрического поля к плотности тока и измеряется в Ом·мм²/м.

Таблица 2. Удельное сопротивление основных сплавов, подходящих для нагревательных элементов.

Основными факторами выбора сплава для изготовления нагревателей являются сочетание высокого электрического сопротивления и способности длительное время выдерживать экстремально высокие температуры.

Расчёт электрической спирали из нихрома

Параметры спирали можно рассчитать, пользуясь электронными калькуляторами на сайте производителей. Указав мощность нагревателя, напряжение питания и диаметр проволоки, можно рассчитать длину проволоки, необходимую для спирали нагревателя.

Расчет сопротивления

Оно рассчитывается исходя из диаметра используемой проволоки или площади сечения ленты.

Общая длина проволоки умножается на удельное сопротивление одного метра проводника с соответствующим сечением.

Если известна марка сплава, удельное сопротивление проволоки берется из таблиц, размещенных в технических справочниках, ГОСТ или в интернете.

Если марка сплава неизвестна, показатели проволоки или готовой спирали можно измерить мультиметром.

С помощью онлайн-калькулятора можно сделать предварительный расчет спирали, но для точного расчета параметров нагревателя следует учесть еще много факторов.

Спирали из нихрома.

Расчет длины

Длина спирали из нихрома зависит от удельного сопротивления и диаметра проволоки и определяется по формуле: L=(Rπd2)/4ρ.

• R – сопротивление проволоки;
• d – диаметр проволоки;
• ρ – удельное сопротивление нихрома;
• π – константа = 3,14.

ρ нихрома берем из таблицы ГОСТ 12766.1-90:ρ=1.0÷1.2 Ом·мм2/м.

Таблица 3. Соотношение силы тока, диаметра и сечения нихрома.

Пример:

Необходимо рассчитать длину проволоки для спирали электрической плитки.

Мощность плитки Р = 800 Вт.

Напряжение сети U=380 В.

Решение:

• Определяем силу тока: I = P/U = 800/220 = 3,64 A.
• Определяем сопротивление проволоки R = U/I = 220/3,64 = 61 Ом.
• По этим данным (см. таблицу 3) выбираем d=0,55 мм; S=0,238 мм.

Тогда длина проволоки l = SR / ρ = 0,238·61 /1,1 = 13,2 м = 13 200 мм.

• L — длина проволоки (мм);
• S — сечение проволоки (мм);
• R — сопротивление проволоки (Ом);
• ρ — удельное сопротивление (для нихрома ρ=1.0÷1.2 Ом·мм²/м).

Производство

Нихромовая проволока изготавливается с помощью обработки давлением, а именно, технологической операцией протяжки. Она осуществляется без дополнительного подогрева заготовок, соответственно, изделие получается холоднотянутым.

Проволока из нихрома поставляется в мягком состоянии для чего осуществляется ее отжиг. В некоторых случаях выполняется травление поверхности. Механическая обработка, к которой относятся точение, шлифование и другие операции, не выполняется в силу небольших размеров заготовок. Размеры изделий, механические свойства, состояние поставки, электрическое сопротивление, а также максимальные рабочие температуры регламентируются стандартами ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 8803-89.

Стоит отметить, что полуфабрикат круглого сечения малых диаметров, как правило, называются нихромовая нить. Стандарты не содержат подобного полуфабриката в своих описаниях, но в среде специалистов этот термин достаточно часто применяется.

Как навить спираль из нихрома

Изготовить спираль из нихромовой проволоки можно в домашних условиях.

Для этого нужно подобрать проволоку подходящей марки и рассчитать:

• длину проволоки;
• шаг навивки спирали;
• количество витков.

Длину одного витка определяем по формуле:

l=π(D+d/2)=3,14(5+0,55/2)=32 мм.

Количество витков:

N=L/l=13 200/32=412 витков.

• d — диаметр проволоки;
• L — длина проволоки;
• I — длина витка;
• D — диаметр стержня для навивки.

Количество витков проволоки при навивке на трубчатый стержень D=10 мм составляет 412 шт.

На практике редко занимаются навивкой спиралей в домашних условиях. Проще купить нагревательный элемент с требуемыми параметрами в специализированном магазине.

Кустарная намотка спирали.

Выбираем нихром

Как выбрать нихромовую проволоку для конкретных задач? Необходимо обращать внимание на 3 критерия:

Маркировка. Присутствие в обозначении буквы “Н” указывает на то, что изделие подойдет для изготовления нагревательных элементов диаметром до 0,2 мм.

Маркировка “С” предупреждает, что область применения – изготовление элементов сопротивления. Аббревиатура ТЭН означает, что нихромовая нить может применяться в производстве трубчатых электронагревателей.

Диаметр нихромовой проволоки. Колеблется от 0,05 до 12 мм. От величины зависит вес мотка и сопротивление. Зависимость проста – чем меньше диаметр, тем больше электросопротивление.

Диаметр проволоки, изготавливаемой производителями, представляется в пределах 0,05-12 мм. Диаметр проволоки-нихрома определяет ее сечение, вес мотка и соответственное объективное сопротивление.

• 
  Сварка металлических конструкций

• Особенности холоднокатаного листа — технология производства, особенности, размеры, свойства и маркировка

• Технические особенности горячекатаного листа — классификация, способ изготовления, варианты применения и особенности обработки

Изготовитель. Обязательно уточняйте, по какому стандарту (ГОСТ или ТУ) произведен продукт. Наличие сопроводительных документов, сертификатов – залог качественного товара.

Температурный коэффициент сопротивления

Удельное сопротивление сплава меняется при нагревании или охлаждении материала.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) нихрома определяется как отношение изменения электрического сопротивления к изменению температуры в градусах Кельвина, взятые в минус первой степени (Кˉ¹).

ТКС нихрома определяется по формуле: α= (R1 — R2) / R1 Х (T1 — T2), где:

• R1 — величина сопротивления при начальной температуре;
• R2 — при конечной температуре;
• T1 — температура начальная;
• T2 —температура измененная;
• (R1 — R2) — разница электрических сопротивлений;
• (T1 — T2) — разница температур.

Нагревание на 100°С повышает электрическое сопротивление нихрома на 2%.

Нихром 60 против нихрома 80

Свойства нихрома определяются количественным соотношением никеля и хрома в сплаве.

Чем больше никеля в сплаве, тем выше его максимальная рабочая температура:

• для нихрома Х20Н80 этот показатель равен 1200°С;
• для сплава Х15Н60 — до 1125°С.

Следующим важным показателем является пластичность. Она влияет на обрабатываемость металла.

Сплав нихром 60 был создан за счет уменьшения количества никеля в сплаве и увеличения модифицирующих добавок для снижения стоимости нагревателей.

Использование более дорогого сплава марки Х20Н80 оправдано при эксплуатации приборов в условиях предельно высоких температур.

Что такое нихром и в чем его ценность

Нихром – это особый сплав с повышенной концентрацией хрома и никеля. В состав входит также железо, алюминий, кремний, марганец и другие химические элементы, сочетание которых наделяет металл уникальными характеристиками.

Лобзик с нагреваемой струной – универсальный инструмент для использования в быту

Свойства сплава на основе никеля и хрома

Самые распространённые сплавы на основе нихрома – ферронихром и феррохромаль (фехраль). Из них методом вытягивания получают проволоку. Качество при ее производстве регламентируется действующими государственными отраслевыми стандартами. На проволоку, обладающую хорошим электрическим сопротивлением, распространяются ГОСТы 8803-89 и 12766. Твердость и прочность металлу придает хром, пластичность – никель. На максимальную температуру нагрева влияет процент содержания в сплаве никеля. Чем его больше, тем выше температура, которая может достигать 1000-1300 градусов.

Готовая продукция поступает в продажу на катушках или в бухтах

Ценность сплава и изделий из него

Изделия из сплава никеля и хрома обладают повышенным сопротивлением электрическому току. Это означает, что для получения одинакового количества выделяемого тепла нихрома понадобится намного меньше, чем другого металла. Благодаря этому уменьшается вес и габариты приборов и приспособлений, в которых он используется.

Высокая сопротивляемость обеспечивается многочисленными параметрами, главным из которых является марка сырья, используемого для изготовления, а также толщина. Чем она толще, тем ниже сопротивление, от которого зависит уровень нагрева. Металл не сгорает, не деформируется, не теряет своих характеристик при воздействии высокой температуры.

К полезным свойствам сплава относится пластичность, позволяющая придавать проволоке нужную форму. Сечение может быть в виде круга, овала, квадрата и трапеции, диаметром от 0,1 до 1 мм. Ценность сплава еще и в том, что он, в отличие от большинства металлов, подверженных коррозии, не ржавеет, так как обладает антикоррозионной устойчивостью к агрессивным жидким и газообразным средам.

Влияние температуры и обработки на удельное сопротивление

Благодаря сопротивлению металла, противостоящему потоку электричества, нагреватели из нихрома генерируют тепло.

Показатели могут меняться в зависимости от разных факторов:

1. Температуры сплава. При повышении температуры с 20°С до 650°С удельное сопротивление увеличивается примерно на 8%.
2. Методов изготовления и обработки. Сопротивление меняется после отжига и быстрого охлаждения:

• Х20Н80 – увеличение на 6%;
• Х30Н70 – увеличение на 4%;
• Х15Н60 – увеличение на 2%.

Сплав Х20Н35 удельное сопротивление при обработке и изменении температуры практически не меняет.

Способность к изменению удельного сопротивления зависит не только от состава сплава, но и от размера сечения нагревателя. Элементы меньшего сечения сильнее реагируют на изменение температуры сплава, чем массивные части.

Пайка нихрома

При длительном использовании электронагревательных приборов или перегреве спираль из нихрома может перегореть.

Соединить элементы из нихрома между собой, а также со сталью, медью или их сплавами можно пайкой, с помощью олово-свинцового припоя ПОС 50 или ПОС 61.

Кроме того, используют флюс из смеси технического вазелина (100 г), глицерина (5 г) и порошка хлористого цинка(7 г), перемешенного до кашицеобразного состояния.

Пайка выполняется в следующем порядке:

• соединяемые элементы зачищаются абразивной шкуркой;
• выполняется обезжиривание с помощью десятипроцентного спиртового раствора хлористой меди;
• детали обрабатываются флюсом;
• проводится лужение концов проволоки;
• выполняется пайка.

Лужение можно выполнять с помощью обычной лимонной кислоты. Для этого небольшое её количество насыпают на деревянную подставку, на порошок кладут зачищенные концы соединяемых деталей и нагревают паяльником. Кислота плавится, покрывая тонким слоем поверхность металла.

Для удаления остатков лимонной кислоты концы провода еще раз лудят с помощью канифоли.

Пайка выполняется припоями ПОС 40/50/61.

Ремонт перегоревшей нихромовой спирали с помощью припоя не подходит для приборов, нагрев которых превышает 300°С.

Пайка нихрома.

Особенности пайки

Особенности пайки нихрома таковы:

1. Использование для припоя оловянно-свинцовых материалов ПОС 50 и ПОС 1.
2. Тщательная подготовка флюса.
3. Правильная обработка рабочей поверхности.

Перед пайкой рабочую поверхность очищают наждачной бумагой, и обрабатывают ваткой, пропитанной спиртовым раствором хлористой меди. Далее накладывают флюс, и приступают к процессу.

ВАЖНО. Флюс приготовляют при смешении нескольких элементов: 100 г технического вазелина, 5 г глицерина и 7 г порошка цинка хлористого.

При лужении нихрома с медными выводами лучше использовать 2-3 г лимонной кислоты. Этого хватит, чтобы обслужить один провод. Для удаления кислоты провод нужно положить на канифоль, окунуть, и использовать паяльник для дальнейшей работы.

В настоящее время нихром и изделия из него используются практически повсеместно. Ни воздействие промышленной агрессивной среды, ни высокие температуры, ни тяжелые нагрузки при работе не могут победить такой стойкий материал.

Чем можно заменить нить из нихрома

Современным аналогом нихрома является фехраль (FеСгАl) — сплав железа, хрома и алюминия.

Фехралевые нагреватели используются в машиностроении, литейной промышленности, производстве стекла и керамики, других отраслях.

Материал поставляется в виде проволоки, нити, спиралей различного диаметра или готовых нагревательных элементов.

К преимуществам фехралевых нагревателей, по сравнению с нихромовыми, относятся:

• отсутствие окалины;
• меньшая плотность;
• больший срок эксплуатации (в 2-4 раза);
• стоимость ниже нихрома в 2-3 раза.

Защиту нагревательных элементов из фехраля обеспечивает алюминиевая пленка. При работе в безокислительной среде защитную пленку следует восстанавливать с помощью отжига на воздухе (в окислительной среде).

При температуре свыше 900°С металл становится зернистым и хрупким.

Нагревательные элементы из фехраля необходимо размещать на керамических трубках, так как при температуре свыше 800°С спирали могут деформироваться даже под собственным весом.

Проволока фехраль 0,5 мм Х23Ю5Т.

Изоляция нихрома силиконовым многожильным кабелем

Термостойкий нагревательный кабель в силиконовой изоляции на основе ленты или проволоки марки Х20Н80 используют в различных нагревательных системах и установках теплового воздействия.

Для изоляции проволоки или ленты из нихрома используют в основном двухслойную силиконовую изоляцию.

Основу изоляционного материала составляет силиконовый каучук, получаемый на базе высокомолекулярных кремнийорганических соединений. По внешнему виду изоляция похожа на обычную резину, но отличается от нее более высокими техническими показателями:

• устойчивостью к высоким напряжениям — напряжение пробоя составляет 5 000 Вольт;
• стойкостью к агрессивным средам и атмосферным воздействиям;
• огнестойкостью — материал не горит и не выделяет токсичного дыма при горении;
• рабочими температурами от -60°С, до +180°С;
• повышенной прочностью и долговечностью.

Силиконовая изоляция выдерживает кратковременное повышение температуры до 220°С без изменения структуры и качества покрытия. Не разрушается под действием ультрафиолета и радиоактивных излучений. Не теряет своих качеств под воздействием ионизирующих излучений до 20 Мрад (20 х 106 кДж/кг).

Для изготовления термостойкого греющего кабеля используется в основном двухслойная силиконовая изоляция.

Нихром в изоляции.

Требования к эксплуатации

Чтобы обеспечить длительный срок службы изделий из нихрома, важно соблюдать определенные правила:

• для предотвращения перегрева не допускается намотка нагревательного кабеля на каркас в несколько слоев;
• изгиб токоведущей жилы в кабеле не должен превышать пяти ее диаметров.

Целостность проводника можно восстановить путем механической скрутки, резьбовых зажимов или муфт, пайки или сварки.

При первом включении прибора с нагревательным кабелем из нихрома может выделяться небольшое количество дыма из-за выгорания остатков масла.

Спираль нихромовая