L'impatto del ciclo termico sulla longevità del riscaldatore a cartuccia

Un riscaldatore a cartuccia che rimane sempre a una temperatura costante può durare per anni. Lo stesso riscaldatore potrebbe rompersi nel giro di pochi mesi se viene utilizzato in un'applicazione che si accende e si spegne spesso. Non vi è alcuna ambiguità riguardo a questa discrepanza. Succede quando il riscaldatore si riscalda e si raffredda ancora e ancora, fenomeno chiamato ciclo termico. Sapere come il ciclo termico influisce sui riscaldatori a cartuccia ti aiuterà a capire perché alcuni usi sono più severi sui riscaldatori rispetto ad altri e come farli durare più a lungo.

Ogni parte di un riscaldatore a cartuccia diventa più grande quando diventa calda. La guaina metallica, l'isolante in ossido di magnesio e il filo di resistenza diventano tutti più grandi. Tutte queste parti diventano più piccole quando il riscaldatore si raffredda. Questa crescita e contrazione si verificano ogni volta. Le parti all'interno possono muoversi dopo migliaia di cicli. Il filo di resistenza potrebbe spostarsi leggermente all'interno dell'MgO. Si possono formare micro-fessure nello stesso MgO. L'estremità del filo che si collega ai conduttori è sottoposta a stress meccanico ogni volta che esegue un ciclo.

Molte cose influenzano la gravità del danno dovuto al ciclo termico. Il cambiamento di temperatura è il più importante. Un riscaldatore che va da 50 gradi a 200 gradi e viceversa è meno stressato di uno che va da 50 gradi a 500 gradi e viceversa. Più cambia la temperatura, più le cose si espandono e si contraggono. Anche il ritmo del ciclo è importante. Un riscaldatore che si riscalda e si raffredda rapidamente è sottoposto a più stress di uno che cambia temperatura lentamente. Le barre saldanti, che si riscaldano e si raffreddano in pochi secondi, sono uno degli usi più impegnativi.

L'efficacia con cui il riscaldatore può gestire i cicli termici dipende da come è stato costruito. I riscaldatori con ossido di magnesio ben imballato hanno meno movimento interno rispetto a quelli con isolamento poco imballato. La compattazione mantiene il filo di resistenza in posizione in modo che non si muova quando il riscaldatore si espande e si restringe. I riscaldatori dotati di sistemi di supporto interni, come distanziatori in ceramica o aste centrali, sono più stabili. La qualità del finale è altrettanto importante. La pressatura-in costruzione, dove i conduttori sono sigillati all'interno del riscaldatore, funziona meglio per i cicli termici rispetto alla crimpatura-in costruzione, dove la terminazione è all'esterno.

Il modo in cui è installato il riscaldatore influisce sul modo in cui il ciclo termico lo influenza. Un riscaldatore che può espandersi e contrarsi liberamente nella sua cavità presenta uno stress interno inferiore rispetto a uno limitato in questo modo. La forza di espansione non può andare da nessuna parte se il riscaldatore colpisce il fondo di una cavità cieca o è serrato saldamente all'estremità del cavo. Il riscaldatore deve assorbire tale stress, che può rompere l'MgO o usurare il filo di resistenza. Questa tensione viene ridotta lasciando un piccolo spazio per l'espansione sulla punta e utilizzando un montaggio che consente all'estremità del piombo di muoversi leggermente.

Se è necessario utilizzare un riscaldatore che verrà utilizzato spesso per i cicli termici, è necessario sceglierne uno progettato per il servizio ciclico. Ciò include la scelta di un riscaldatore con una struttura interna resistente, un materiale della guaina che rimanga resistente anche quando la temperatura varia e una terminazione in grado di gestire stress ripetitivi. Quando si tratta di cicli di temperatura, le guaine Incoloy® sono spesso migliori del normale acciaio inossidabile poiché mantengono meglio le loro qualità meccaniche. I conduttori in nichel nella costruzione-pressata sono in grado di gestire meglio i movimenti ripetuti rispetto ai conduttori convenzionali nei design aggraffati-.

Il ciclo termico è uno dei motivi più comuni per cui i riscaldatori si rompono prima del dovuto. Il danno si accumula nel tempo e di solito non si nota finché il riscaldatore non si rompe. Un riscaldatore che è stato utilizzato migliaia di volte può sembrare bello dall'esterno, ma l'MgO si è rotto, il filo si è spostato e la terminazione è diventata più debole. Quando qualcosa va storto, spesso sembra che accada tutto in una volta. Ma la procedura è iniziata dal primo ciclo. Conoscere come funziona consente di scegliere riscaldatori e progettare installazioni che riducano gli effetti dei cicli termici, consentendo loro di durare più a lungo anche nelle applicazioni con cicli più impegnativi.