Ống gia nhiệt một đầu (còn gọi là ống gia nhiệt điện một đầu hoặc thanh gia nhiệt) là thành phần chính trong hệ thống gia nhiệt công nghiệp, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như gia nhiệt khuôn, máy móc nhựa, thiết bị hóa học, v.v. Việc thiết kế và sản xuất ống gia nhiệt một đầu chất lượng cao đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều khía cạnh như lựa chọn vật liệu, thiết kế kết cấu, kiểm soát quy trình và xác minh hiệu suất. Sau đây là quy trình thiết kế và sản xuất chi tiết:
1, Giai đoạn thiết kế
1. Xác định các thông số cơ bản
Nhu cầu điện năng: Tính toán công suất cần thiết dựa trên yêu cầu về nhiệt độ của vật làm nóng. Ví dụ, khi nhiệt độ làm việc của khuôn là 300oC, tải trọng bề mặt được khuyến nghị là 3W/cm2.
Thông số kích thước: bao gồm đường kính (thường là 3-25mm), chiều dài (20-2000mm) và điện áp hoạt động (36V-380V).
Phương pháp lắp đặt: Xác định phương pháp cố định như mặt bích, ren hoặc chèn trực tiếp và đảm bảo khe hở với lỗ khuôn được kiểm soát trong vòng 0,05mm để tối ưu hóa khả năng tản nhiệt.
2. Thiết kế kết cấu
Bố trí dây sưởi: Dây hợp kim niken crom được quấn quanh một thanh lõi oxit magiê và đạt được sự gia nhiệt đồng đều hoặc kiểm soát nhiệt độ nhiều giai đoạn bằng cách điều chỉnh mật độ cuộn dây.
Cấu trúc bên trong: Cặp nhiệt điện tích hợp tùy chọn (loại J/K) để kiểm soát nhiệt độ chính xác hoặc được thiết kế để mở rộng phần không gia nhiệt để đáp ứng các yêu cầu kịch bản đặc biệt.
Xử lý cách điện: Đổ bột oxit magiê có độ tinh khiết cao và nén để đảm bảo điện trở cách điện giữa dây đốt và vỏ kim loại là ≥ 50M Ω.
2, Lựa chọn và chuẩn bị nguyên liệu
1. Vật liệu cốt lõi
Vỏ kim loại: Chọn vật liệu theo nhiệt độ (chẳng hạn như thép không gỉ 304 có khả năng chịu nhiệt độ 400oC, 310S có khả năng chịu nhiệt độ 700oC).
Bộ phận làm nóng: Dây hợp kim niken crom (chịu nhiệt độ cao, điện trở ổn định) hoặc dây nhôm crom sắt (chi phí thấp hơn).
Môi trường cách nhiệt: Bột oxit magie (độ tinh khiết cao, dẫn nhiệt tốt).
2. Vật liệu phụ trợ
Điện cực dẫn ra: Chì sợi thủy tinh nhiệt độ cao (tiêu chuẩn 300mm) hoặc chì niken nguyên chất (kịch bản công suất cao).
Thành phần đầu: vật liệu bịt kín chịu nhiệt (chẳng hạn như nhựa epoxy).
3, Quy trình sản xuất
1. Gia công đường ống chính
Cắt và tạo hình: Cắt ống thép không gỉ theo chiều dài thiết kế và đảm bảo độ dày thành đồng đều thông qua việc tạo hình ép nguội.
Xử lý hàn: hàn hồ quang argon được sử dụng để hàn kín, đường hàn phải không có vết nứt và đạt tiêu chuẩn về độ kín khí.
2. Lắp ráp bên trong
Quấn và làm đầy dây: Dây hợp kim được quấn quanh một thanh lõi oxit magie, đưa vào ống chính, đổ đầy bột magie oxit và được máy nén để xả khí.
Kết nối chì: Hàn điện cực và lắp ống đo nhiệt độ (nếu cần).
3. Xử lý bề mặt
Làm sạch: Loại bỏ xỉ kim loại còn sót lại và oxit khỏi mối hàn.
Lớp phủ: mạ crom, mạ kẽm điện hoặc phun để tăng cường khả năng chống ăn mòn.
4, Kiểm tra và tối ưu hóa hiệu suất
1. Các hạng mục kiểm tra chính
Hiệu suất điện: Kiểm tra điện trở cách điện lạnh ( ≥ 50M Ω), phát hiện dòng điện rò rỉ.
Hiệu suất nhiệt: kiểm tra thời gian gia nhiệt (15 phút đến nhiệt độ định mức), xác minh độ lệch công suất (± 5% -10%).
Độ bền cơ học: kiểm tra áp suất (giữ áp suất làm việc 1,5 lần).
2. Tối ưu hóa các vấn đề thường gặp
Cải thiện tuổi thọ: Cải thiện khả năng tản nhiệt bằng cách giảm khoảng cách giữa các lỗ lắp đặt (chẳng hạn như 0,05mm) để tránh cháy khô.
Tính đồng nhất về nhiệt độ: Áp dụng thiết kế cuộn dây loại sưởi ấm đồng nhất hoặc cấu trúc loại điều chỉnh công suất.
5, Đề xuất ứng dụng và bảo trì
1. Các kịch bản ứng dụng điển hình
Gia nhiệt khuôn: nhúng vào tấm kim loại để duy trì nhiệt độ của vật liệu nóng chảy.
Gia nhiệt chất lỏng: dùng trong các bình phản ứng hóa học hoặc dây chuyền sản xuất dược phẩm.
2. Lưu ý khi sử dụng
Xử lý chống ẩm: Tránh bảo quản lâu dài trong môi trường ẩm ướt.
Kiểm tra thường xuyên: Theo dõi sự lão hóa của chì và sự suy giảm hiệu suất cách điện.
Thông qua thiết kế khoa học, kiểm soát quy trình nghiêm ngặt và xác minh hiệu suất toàn diện, có thể sản xuất các ống sưởi một đầu hiệu quả và bền bỉ. Trong các ứng dụng thực tế, các thông số cần được tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể. Ví dụ: các kịch bản công suất cao (>20W/cm 2) yêu cầu công nghệ nhập khẩu, trong khi hệ thống kiểm soát nhiệt độ chính xác khuyến nghị các mẫu có cặp nhiệt điện tích hợp.