Pa fetel sydd y tu mewn i blât gwresogi PTFE a pham?

Mae plât gwresogi PTFE yn blastig gwyn ar y tu allan ond mae ganddo fetel y tu mewn sy'n mynd yn boeth iawn. Pa fetel all gymryd hynny a pham nad ydyn ni'n defnyddio gwifren gopr yn unig? Mae'n bwysig pa fath o aloi a ddefnyddir, oherwydd mae'n effeithio ar ba mor boeth y mae'r elfen yn ei gael, pa mor hir y mae'n para, a pha mor gyfartal y mae'n gwresogi.

Y tu mewn i blât gwresogi PTFE mae gwifren wrthiannol a weithgynhyrchir yn fanwl gywir neu ffoil ysgythru o fetelau penodol. Byddai copr cyffredin, neu hyd yn oed ddur di-staen, yn fyr mewn curiad calon. Mae gan gopr wrthiant trydanol isel iawn, felly byddai angen darn o wifren sy'n anymarferol o hir i gael y watedd sydd ei angen, a byddai'n ocsideiddio ac yn toddi ar y tymereddau sydd eu hangen ar gyfer gwresogi diwydiannol. Yn lle hynny, mae'r gwneuthurwyr yn dewis o ddau deulu o aloion sy'n gwrthsefyll perfformiad uchel: Nichrome (cymysgedd o nicel a chromiwm) a Kanthal (aloi alwminiwm haearncromiwm-). Nid yw'r deunyddiau hyn yn cael eu dewis ar hap, maent yn gynnyrch degawdau o ddatblygiad metelegol, wedi'u haddasu'n ofalus i anghenion gwresogi trydan.

Nichrome, fel arfer 80 % nicel ac 20 % cromiwm (NiCr 80/20) yw'r ceffyl gwaith ar gyfer y rhan fwyaf o blatiau PTFE. Mae ei wrthedd trydanol tua 1.08–1.13 μΩ·cm, tua 50 gwaith yn fwy na chopr. Mae'r gwrthedd uchel yn golygu y bydd darn cymharol fyr o wifren neu ddyluniad ffoil cryno yn darparu'r gwrthiant a'r allbwn pŵer angenrheidiol felly gellir gwneud yr elfen yn ddigon bach i ffitio'n glyd rhwng yr haen inswleiddio a'r gragen PTFE. Mae Kanthal yn aloi FeCrAl (yn aml 22 % Cr, 5.5 % Al, cydbwysedd Fe) gyda gwrthedd uwch fyth mewn rhai graddau a gellir ei weithredu ar dymheredd arwyneb hyd at 1400 gradd mewn aer. Mae gan y ddau aloi rywbeth nad yw copr yn ei wneud: pan gânt eu gwresogi i ddechrau, maent yn cynhyrchu gorchudd ocsid amddiffynnol. Mae Nichrome yn ffurfio graddfa Cr₂O₃ sefydlog, mae Kanthal yn haen Al₂O₃ gadarn. Mae'r croen tebyg i serameg hwn yn atal ocsidiad pellach unwaith y bydd yn ffurfio, a gall y wifren "danio coch ceirios" am filoedd o oriau heb losgi i ffwrdd. Mae aloi'r elfen yn debyg i injan y gwresogydd - mae ei ansawdd yn pennu perfformiad a hirhoedledd.

Nodwedd arwyddocaol arall yw'r cyfernod gwrthiant tymheredd (TCR). Mae gan Nichrome gyfernod gwrthiant tymheredd isel iawn (TCR) - fel arfer tua 0.0004 Ω/ gradd . Mae'r elfen yn gwresogi'n fewnol, o dymheredd ystafell i 800 gradd ac nid yw ei wrthwynebiad yn amrywio fawr ddim. Mae cadernid yr allbwn hwn yn awgrymu ei fod yn rhagweladwy ac yn gyson heb fod angen cylchedau rheoli cymhleth i wneud iawn amdano. Mae'r plât yn cyflawni pwynt gosod yn llyfn ac yn ei gynnal yn gywir. Mae gan Kanthal TCR ychydig yn uwch ond mae ei gryfder tymheredd uchel gwell a'i adlyniad ocsid yn ei wneud yn berffaith pan fydd dylunwyr yn gwthio am y fflwcs gwres mwyaf posibl neu pan fydd yn rhaid i'r plât wrthsefyll gwibdeithiau tymheredd byr dros-. Yn y naill senario neu'r llall mae ansawdd metelegol yr aloi yn hanfodol. Gall hyd yn oed amhureddau bach - sylffwr, carbon, neu fetelau annymunol - achosi mannau gwan sy'n cyflymu methiant gan-ddatblygiad sbot poeth neu gyrydiad rhyng-gronynnog.

Ymddengys mai'r broblem beirianyddol allweddol fyddai rhyngweithiad y craidd metel poeth hwn â'r amgáu PTFE o'i amgylch. Mae'r elfen wrthiannol yn gweithredu ar dymheredd mewnol 300-600 gradd yn uwch na thu allan i arwyneb PTFE. Mae'r arwyneb gweithio agored yn aros yn ddiogel o fewn 200-230 gradd (terfyn defnydd parhaus-ar gyfer PTFE), fodd bynnag gall y wifren ei hun ddisgleirio ar 700-900 gradd . Rhaid i'r gwres fynd trwy'r haen inswleiddio i'r gragen PTFE heb fod yn fwy na phwynt meddalu'r fflworopolymer ar y rhyngwyneb polymer-metel. Cyflawnir hyn trwy reoli'r dwysedd pŵer a'r union drwch inswleiddio yn ofalus. Gall mannau poeth lleol achosi diraddio'r PTFE o'r tu mewn, naill ai oherwydd diffyg cyfatebiaeth yn yr aloi neu orlwytho'r elfen. Mae hyn yn cynnwys breuo, micro-wactod neu fethiant deuelectrig yn y pen draw. Gyda'r aloi cywir a llwyth ceidwadol, gellir cadw'r PTFE yn gemegol anadweithiol ac yn fecanyddol gadarn am flynyddoedd lawer.

Ar gyfer cymwysiadau labordy a diwydiannol safonol-diwydiannol-cyson-baddonau tymheredd, prosesu wafferi, neu adfer toddyddion-Nichrome yw'r dewis profedig y gellir ymddiried ynddo o hyd. Mae ei gyfuniad o wrthwynebiad gwydn, cost resymol a gwrthiant i ocsidiad hirdymor wedi'i berffeithio dros fwy na chanrif. Ar gyfer dyluniadau gyda fflwcs uchel iawn neu pan fo'n rhaid i'r plât ymdopi â seiclo thermol cyflym a phigau arwyneb posibl o 250 gradd, dewisir graddau Kanthal arbennig neu fathau FeCrAl sy'n perfformio hyd yn oed yn uwch. Mae'r aloion hyn angen goddefiannau cynhyrchu llymach a chyfrifiadau dwysedd pŵer mwy datblygedig i gadw'r amgįu PTFE yn hapus. Mae cynhyrchwyr da yn defnyddio gwifren neu ffoil aloi ardystiedig y gellir ei holrhain ag ardystiadau prawf melin yn nodi cyfansoddiad, gwrthedd a goddefiannau diamedr. Gall elfennau rhad neu heb eu cadarnhau fod â lefelau cromiwm neu alwminiwm anwastad, gan arwain at asglodi ocsid cynamserol a methiant elfennau ar ôl ychydig gannoedd o oriau.

Yn y pen draw, mae'n dibynnu ar ddewis dylunio sylfaenol: cyfansoddiad yr elfen wresogi metel. Dyma'r ffactor anweledig sy'n penderfynu a fydd y plât yn darparu gwres unffurf am ddegawd neu'n llosgi allan ar ôl dwy flynedd o wasanaeth. Gall dysgu'r wyddor defnyddiau cyfrinachol hon ein helpu i ddeall pam y gall rhai gwresogyddion PTFE bara'n fawr yn fwy na'r lleill. Mae'r un peth yn wir am yr holl offer perfformiad uchel lle mae ansawdd y deunydd yn bwysig: mae'r aloi cywir, sy'n cydweddu'n iawn â'r deunyddiau a'r amodau gweithredu o'i amgylch, yn trawsnewid gwresogydd gwrthiannol syml yn system ddibynadwy, oes hir. Dewiswch y metel y tu mewn yn ddoeth ac yn ofalus, ac mae'r plât PTFE gwyn ar y tu allan yn fwy na dim ond gwresogydd - mae'n geffyl gwaith tawel, gwrth-cyrydu y gall peirianwyr proses ddibynnu arno am flynyddoedd.