Bei elektrischem Stromfluss können fast alle Leiter Wärme erzeugen. Allerdings eignen sich nicht alle Leiter für die Herstellung von Heizelementen. Die richtige Kombination elektrischer, mechanischer und chemischer Eigenschaften ist entscheidend. Die folgenden Eigenschaften sind für die Konstruktion von Heizelementen wichtig.
Spezifischer Widerstand:Um Wärme zu erzeugen, muss das Heizelement einen ausreichenden Widerstand aufweisen. Dieser darf jedoch nicht hoch genug sein, um zu isolieren. Der Widerstand ist gleich dem spezifischen Widerstand multipliziert mit der Länge des Leiters geteilt durch dessen Querschnittsfläche. Um bei gegebenem Querschnitt einen kürzeren Leiter zu erhalten, wird ein Material mit hohem spezifischen Widerstand verwendet.
Antioxidative Eigenschaften:Durch Oxidation können Heizelemente verbraucht werden, wodurch ihre Leistung reduziert oder ihre Struktur beschädigt wird. Dies begrenzt die Lebensdauer des Heizelements. Bei metallischen Heizelementen trägt die Bildung von Legierungen mit Oxiden dazu bei, Oxidation durch die Bildung einer Passivierungsschicht zu verhindern.
Temperaturkoeffizient des Widerstands: Bei den meisten Leitern steigt mit steigender Temperatur auch der Widerstand. Dieses Phänomen wirkt sich bei bestimmten Materialien stärker aus als bei anderen. Zum Heizen ist es normalerweise besser, einen niedrigeren Wert zu verwenden.
Mechanische Eigenschaften:Wenn sich das Material dem Schmelz- oder Rekristallisationsstadium nähert, neigt es im Vergleich zu Raumtemperatur stärker zur Schwächung und Verformung. Ein gutes Heizelement behält seine Form auch bei hohen Temperaturen. Andererseits ist die Duktilität eine wichtige mechanische Eigenschaft, insbesondere bei metallischen Heizelementen. Durch die Duktilität lässt sich das Material zu Drähten ziehen und formen, ohne dass die Zugfestigkeit beeinträchtigt wird.
Schmelzpunkt:Neben der deutlich erhöhten Oxidationstemperatur begrenzt auch der Schmelzpunkt des Materials dessen Einsatztemperatur. Der Schmelzpunkt metallischer Heizelemente liegt über 1300 °C.
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Veröffentlichungszeit: 16. September 2023
