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选择正确的加热器绝热材料

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 瓦特隆产品专家 John Pape点击:
许多模具系统的生产工艺都包括加热过程。在工业中,加热器是用于维持熔融塑料的温度的重要工具。塑料流经模座、浇道喷嘴、歧管,进入模头,或流经注塑桶。没有加热,模具或机器就无用处。

很多时候,人们都是在事后反思系统“加热”的不足。其实,人们应该预先考虑加热器,因为它是整个系统不可或缺的组成部分。目前市场上提供多种加热器配置。如果从绝热观点考虑加热器,本行业使用三类常见加热器:云母、关节和矿物绝热。

您需要什么类型的加热器?

考虑加热器类型时,必须了解每种加热器类型的性能功力和局限。零件的几何形状、温度和加热时间要求通常决定了应当选用的加热器的类型。许多系统设计师使用淘汰技术,确定机器所需加热器的类型。

每个加热器类型都具有与众不同的特点。当加热器加热零件时,由内部绝缘体提供必要的绝缘强度,所以区分这些加热器的唯一材料是内部绝缘体。每个加热器中的绝缘体对加热器的寿命和性能具有重要影响。

下文阐释了绝缘体性能,以及导致每种加热体类型具有不同性能的其他特征。

云母: 云母主要从古生代岩石中提取,并在世界很多地方都能找到,其中包括印度、南非、俄罗斯和美洲大陆。许多电器设备使用云母,例如,烤面包机、微波炉、环形加热器和片状加热器。云母化学成分包含硅石 (SiO4 ),属于硅酸铝类。云母加热器中使用的绝缘材料具有卓越的物理特征,如热性能、机械性能、电气性能和化学性能。云母主要有两类。第一类是白云母,它含大量的钾,具有很强的机械性能;第二类是金云母,不同的金云母含不同数量的镁,它比白云母更能耐受高温。

云母所具有的独特特征是它可提供厚度一致又极薄的云母片。云母导热性能极差,在垂直于其岩层的方向,这个特点尤其明显。此外,云母不易燃、耐火、不冒烟。由于云母具有耐腐蚀、抗击穿性能和绝缘强度,它是加热器的可靠的选择。此外,云母可以耐受化学品腐蚀、可防水,并且具有卓越的耐压强度。由于云母具有很强的弹性,它也能耐受弯曲应力。

尽管某些云母类型能够耐受超过1000℃(1830°F) 的温度,当用于加热器组件时,云母温度不应超过600℃ (1112°F)。当温度超过该水平,粘合剂就开始退化,绝缘强度也将变弱。这些特征很重要,因为为了形成特定直径,需要在垂直压力作用下弯曲云母环形加热器。常见的云母加热圈大约厚3/16英寸,能适应多种几何形状和特殊部件,如孔和凹槽。云母环形加热器的设计多功能性,适用于多种应用场合及市场。

云母环形加热器最大的弱点是它能耐受的护套温度不能超过480℃ (900°F)。目前,越来越多工艺的温度要求已超过云母加热器所能提供的。

陶瓷: 滑石石瓷是一种陶瓷,主要含氧化铝 (Al2O3)、硅石 (SiO2) 和氧化镁 (MgO)。将这些原料按恰当比例混合,然后在特点温度下烧制,就能获得滑石石瓷。L-3和 L-5是最常见的滑石石瓷等级。L-3用于多种应用场合。但是,在电损耗至关重要的场合,建议使用L-5。用工业特定加工方法制备陶瓷,然后将其轻松加工或净成形烧结成多种形状。陶瓷关节环形加热器用L-5型材料制造,原因在于该材料具有卓越的电气性能。Saxonburg Ceramics Inc. 的 Jim Shaner 宣称:“准备了一种独特的 L-5 配方,它包含恰当比例的Al2O3、SiO2和 MgO,以及粘合剂、增塑剂、脱模剂和/或其他可促进加工效果的添加剂。将这些成份混合一段时间后,将该批次送至压床。使用压力达30吨的压床,将粉末压成成品形状。最后步骤是将陶瓷煅烧至2320°F。

陶瓷关节加热器可处理760℃ (1400°F) 的温度。该性能是加热器陶瓷关节部分的卓越绝热性能的直接结果。这些关节协同作用(类似于膝盖或肘部的球状关节),形成加热器直径。遗憾的是,陶瓷的优点也是其弱点,由于它能存储元件金属丝产生的热量,因此人们很难控制陶瓷加热器的温度。这会导致不必要的废料,在塑料生产工艺的较早阶段,这一点尤其突出。

矿物绝热: 矿物绝热加热器因其出色的整体性能,在加热器市场占显著地位。矿物绝热加热器包含金属镁的氧化物氧化镁 (MgO)。氧化镁或矿物绝热材料是以散粒形式存在的细粒状粉末。氧化镁层位于电阻元件和加热器套之间。在许多矿物绝热加热器中,MgO被压缩成致密的薄层。MgO压缩层具有卓越的导热性能和绝缘强度。

MgO的工作温度上限高于1094℃ (2000°F)。一般情况下达不到这个温度,因为加热器的镍铬合金电阻丝的工作温度要低得多,约为870℃ (1598°F)。作为 — 个经验法则,矿物绝热加热圈的温度不应超过760℃ (1400°F)。薄绝热层能阻碍电流,同时能快速传热,利用该性能可制造高效加热器。

瓦特隆矿物绝热加热器的厚度仅5/32英寸,它能比云母和陶瓷关节加热器更快地加热和冷却。压缩绝热材料具有更高的功率密度,它使加热器得以更快地加热零件,这样在机器启动时,就能减少废料。矿物绝热加热圈结构单薄、体积小,因此可以极其迅速地响应精确热控制。它减少了热滞、最大限度减少了温度过调节现象,因而提高了启动速度、缩短了循环时间。使用矿物绝热的其他加热器包括列管式加热器、电缆加热器和棒状加热器。

针对应用场合选择恰当的加热器具有重要意义,如果是在高温下操作,这一点尤其重要。当诸如温度、性能和效率的特征具有重要意义时,进行绝热材料类型分析有助于购买者选择适合于其应用场合的恰当加热器。

作者简介: John Pape已在瓦特隆工作了17 年。在瓦特隆工作期间,他从事过塑料工业很多领域的工作,包括生产、设计和销售。Pape从林登沃德大学 (Lindenwood University) 获得了工商管理专业的文学学士学位,是塑料工程师学会 (Society of Plastics Engineers) 的会员。他目前担任技术支持专家(职责包括客户管理、售前和售后支持)以及瓦特隆的圣路易斯加热器部门的销售培训协调员。

有关详细资讯,请登陆网站 www.watlow.com。 (end)

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