Współczesne życie jest niemożliwe do wyobrażenia bez ogromnej różnorodności urządzeń elektrycznych. Dla wielu z nich głównym detalem jest spirala nichromowa - „serce” mechanizmu. Działanie urządzeń elektronicznych, obrabiarek, elektronarzędzi stosowanych w życiu codziennym oraz w produkcji wielkoseryjnej bezpośrednio zależy od drutu z oryginalnym stopem.
Opis
W 1905 roku amerykański naukowiec Albert Marsh wpadł na pomysł połączenia chromu i niklu. Opatentowana formuła zawierała 20% chromu i 80% niklu. Stop nazwano nichrom. Początkowo w mieszaninie nie było zaprawy (pierwiastków ogniotrwałych) i był to stop dwuskładnikowy. Dziś można znaleźć opcje o zawartości niklu 55%, a chromu od 15%. Zanieczyszczenia to: żelazo, krzem, mangan, aluminium, tytan, molibden, krzem. Istnieje ponad dziesięć „przepisów” tego metalu, które są objęte oznaczeniem nichrom.
Spirala z nichromu, posiadająca wyjątkowo wysoką rezystywność, stała się nieodzownakomponent w wielu narzędziach i urządzeniach. Jest w stanie wytrzymać utlenianie w wysokiej temperaturze zarówno w normalnych, jak i agresywnych warunkach. Stop ma tę właściwość ze względu na obecność chromu, który tworzy ochronną warstwę tlenku na powierzchni produktu. Maluje również stop na ciemny kolor. Jeśli usuniesz (mechanicznie) utlenioną warstwę, odcień zmieni się na białawo-szary.
Dwuskładnikowy stop nie ma właściwości magnetycznych, modyfikacje wieloskładnikowe mogą mieć osłabione działanie. Spirala Nichrom charakteryzuje się sztywnością i dobrą ciągliwością. Drut ma różne przekroje od 0,01 do 10 mm. Główne cechy:
- rezystywność elektryczna - 1100-1400 Ohm`m;
- temperatura topnienia do 1400 stopni (zakres pracy - 800-1100 stopni Celsjusza);
- gęstość - 8200-8500 kg/m3;
- wytrzymałość - 650-700 MPa.
Właściwości materiału spełniają najwyższe wymagania technologiczne.
Korzyści
Wysokie i stałe zapotrzebowanie na komponenty z nichromu wynika z niesamowitych właściwości tego stopu:
- nie koroduje;
- ma niewielką wagę;
- łatwe w obróbce (łatwe tłoczenie i spawanie);
- wysoka odporność na ciepło;
- mocne i elastyczne jednocześnie;
- jest wysoce odporny na agresywne środowiska;
- ma długą żywotność.
Kolejne ważnezaletą jest zwiększona odporność na prąd elektryczny. W praktyce wskaźnik ten pozwala uzyskać więcej ciepła przy mniejszej ilości nichromu (długość spirali nichromu jest krótsza) niż np. z elementu stalowego. Z kolei mniejsza ilość metalu pozwala na zmniejszenie wagi i rozmiarów całego aparatu. Najważniejszą zaletą nichromu jest połączenie wszystkich powyższych wskaźników w jednym materiale.
Odmiany
Spirala Nichrom może być wykonana z różnych modyfikacji stopu i mieć różne grubości. Znaczki różnią się składem i są (warunkowo) podzielone na trzy główne grupy:
- Dla rezystorów: Х20Н80 (20% chrom, 80% nikiel); Kh20N73YuM-VI (20% chrom, 73% nikiel, 3% aluminium, 1,5% molibden, do 0,3% mangan, do 0,05% tytan, 2% żelazo, do 0,05% węgla, topiony metodą indukcji próżniowej).
- Do użytku poniżej 900 stopni.
- Do elementów grzejnych o podwyższonej odporności na wysokie temperatury: KhN70YU-N (27% chrom, 70% nikiel, 3% aluminium, do 0,3% mangan, do 0,03% cez, do 0,1% bar, do do 1,5% żelaza, do 0,1% węgla).
Właściwości stopu zależą od proporcji jego składników. Duża ilość chromu zapobiega utlenianiu.
Zakres zastosowania
Drut z nichromu jest jednym z najbardziej poszukiwanych materiałów na rynku produktów elektrycznych. Spirala wykonana z tego stopu stosowana jest w wielu modelach grzałek elektrycznych. W domu używają go rzemieślnicydla:
- maszyna do spalania drewna;
- domowe piece garncarskie;
- urządzenia do szybkiego nagrzewania niektórych metali w kuźni;
- produkcja najprostszych konstrukcji grzewczych ("kozy");
- domowe spawarki.
Przemysłowe zastosowanie nichromu w sprzęcie AGD jest szerokie: suszarki do włosów, żelazka, grzejniki, lutownice, kuchenki elektryczne i inne. Do automatów spawalniczych stosuje się drut o dużym przekroju. Taki stop można znaleźć w sprzęcie laboratoryjnym i inżynierii radiowej. Nichrom stosuje się tam, gdzie wymagana jest odporność na wysokie temperatury i agresywne środowiska.
