Beim Durchgang von elektrischem Strom können fast alle Leiter Wärme erzeugen. Allerdings eignen sich nicht alle Leiter zur Herstellung von Heizelementen. Es ist die richtige Kombination elektrischer, mechanischer und chemischer Eigenschaften erforderlich. Im Folgenden sind die Eigenschaften aufgeführt, die für die Auslegung von Heizelementen wichtig sind.
Widerstand:Um Wärme zu erzeugen, muss das Heizelement einen ausreichenden Widerstand haben. Der Widerstand kann jedoch nicht hoch genug sein, um als Isolator zu wirken. Der Widerstand ist gleich dem spezifischen Widerstand multipliziert mit der Länge des Leiters dividiert durch die Querschnittsfläche des Leiters. Um bei gegebenem Querschnitt einen kürzeren Leiter zu erhalten, wird ein Material mit hohem spezifischem Widerstand verwendet.
Antioxidative Eigenschaften:Durch Oxidation können Heizelemente verbraucht werden, wodurch ihre Kapazität verringert oder ihre Struktur beschädigt wird. Dadurch wird die Lebensdauer des Heizelements begrenzt. Bei metallischen Heizelementen hilft die Bildung von Legierungen mit Oxiden, der Oxidation zu widerstehen, indem eine Passivierungsschicht gebildet wird.
Temperaturkoeffizient des Widerstands: Bei den meisten Leitern steigt mit steigender Temperatur auch der Widerstand. Dieses Phänomen wirkt sich auf bestimmte Materialien stärker aus als auf andere. Zum Heizen ist es in der Regel am besten, einen niedrigeren Wert zu verwenden.
Mechanische Eigenschaften:Wenn sich das Material seinem Schmelz- oder Rekristallisationsstadium nähert, ist es im Vergleich zu seinem Zustand bei Raumtemperatur anfälliger für Schwächung und Verformung. Ein gutes Heizelement kann auch bei hohen Temperaturen seine Form behalten. Andererseits ist die Duktilität auch eine wichtige mechanische Eigenschaft, insbesondere für metallische Heizelemente. Durch die Duktilität kann das Material zu Drähten gezogen und geformt werden, ohne dass die Zugfestigkeit beeinträchtigt wird.
Schmelzpunkt:Neben der deutlich erhöhten Oxidationstemperatur begrenzt auch der Schmelzpunkt des Materials seine Betriebstemperatur. Der Schmelzpunkt von Metallheizelementen liegt über 1300 ℃.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16.09.2023
