Los elementos calefactores pueden fabricarse con distintos materiales, como metales, grafito y carburo de silicio. La elección del material depende de los requisitos específicos de la aplicación, como la resistencia a la temperatura, la resistencia a la oxidación y las propiedades eléctricas. Los materiales más comunes para los elementos calefactores son el acero inoxidable, las aleaciones de níquel-cromo, el grafito, el molibdeno, el wolframio y las aleaciones de aluminio hierro-cromo. Cada material tiene sus propias ventajas y limitaciones, y la selección es fundamental para la longevidad, fiabilidad y eficacia del elemento calefactor.
Metales:
- Acero inoxidable y aleaciones de níquel-cromo: Se suelen utilizar para aplicaciones de baja temperatura, como la soldadura fuerte de aluminio. Son adecuados para entornos con presiones parciales más altas. Las aleaciones de níquel-cromo, como Nichrome, son especialmente conocidas por su alta resistividad, alto punto de fusión y buena resistencia a la oxidación hasta 1.150°C. Son fuertes y pueden soportar temperaturas severas. Son fuertes y pueden soportar condiciones severas.
- Aleaciones de aluminio hierro-cromo: Estas aleaciones se utilizan en hornos industriales y pueden soportar temperaturas de hasta 1.350°C. Son conocidas por su resistencia a altas temperaturas y suelen utilizarse en formas cilíndricas, semicirculares o de panel plano.
Grafito:
- El grafito se utiliza en procesos de alta temperatura como el endurecimiento y la sinterización. Es un material sensible al oxígeno y debe protegerse de éste para evitar la oxidación, que puede degradar su rendimiento.
Carburo de silicio:
- El carburo de silicio es un material semimetálico caracterizado a menudo como una cerámica. Es adecuado para aplicaciones de alta temperatura y tiene una buena resistencia a la oxidación.
Otros materiales de alta temperatura:
- Molibdeno y wolframio: Estos materiales se utilizan en procesos de alta temperatura debido a su capacidad para soportar temperaturas extremas. Sin embargo, también son sensibles al oxígeno y requieren protección contra la oxidación.
A la hora de seleccionar un material para el elemento calefactor, es importante tener en cuenta la resistencia eléctrica necesaria para generar la potencia calorífica deseada, la resistividad del material y su sección transversal. Cuanto mayor es la sección transversal, menor es la resistencia, lo que permite que fluya más corriente eléctrica para aplicaciones de mayor potencia calorífica. En los hornos de vacío, los elementos calefactores suelen ser tiras anchas y tener forma de cinta para maximizar su superficie física y radiante.
En resumen, la elección del material del elemento calefactor es crucial para el rendimiento del sistema de calentamiento. Debe tener una alta resistividad, un punto de fusión elevado, un coeficiente de temperatura bajo y resistencia a la oxidación. Las opciones más comunes son el acero inoxidable, las aleaciones de níquel-cromo, las aleaciones de aluminio hierro-cromo, el grafito y el carburo de silicio, cada uno con propiedades específicas adecuadas para diferentes rangos de temperatura y aplicaciones.
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