碳纖維電熱絲生產過程中影響加熱管使用壽命的因素有哪些?

2020-12-13 悅鹿心韻雜記

碳纖維加熱管是一種區別於金屬絲傳統電加熱管的新型電發熱管,使用碳纖維作為電熱絲材料、用石英管做外殼。其優勢有使用壽命長,電熱轉換率高、紅外線輻射加熱、耐酸鹼、耐冷熱衝擊等。現已被廣泛應用於工業隧道爐、工業烘箱、工業烘乾機等領域,民用取暖器領域也在逐步將滷素加熱管和電阻絲加熱管更換為碳纖維加熱管。

圖片1:碳纖維加熱管應用案例

碳纖維加熱管根據外形不同、石英管材質不同、加工工藝不同等因素可以分成很多種石英加熱管。其主要分類方法是:根據電熱絲材質、石英管內填充氣體、石英管外管、出線方式、加熱管整體外形等5大方面對加熱管進行分類命名,名稱不下與百餘種,這裡就不一一列舉分類名稱了。

圖片2:各類不同樣式的碳纖維加熱管

今天我們以直線兩端出線碳纖維紅外線加熱管加熱管為例向大家介紹一下,影響碳纖維加熱管性能和使用壽命的技術因素有哪些。

第一,碳纖維編織方式對加熱管壽命的影響。

目前最常見的碳纖維加熱管的電熱絲有碳氈、碳纖維編織帶、螺旋狀電熱絲等形狀。各種形狀的碳纖維發熱管都各有優勢,在各自領域都發揮著自己的專長,給用戶帶來實惠。

圖片3:帶芯棒碳纖維加熱管

碳纖維編織毛氈作為電熱絲時,存在功率不穩定的小問題。主要是還是生產廠家工藝,因為碳纖維毛氈本身特性很難保證碳纖維毛氈的厚度均勻度,再加上毛氈裁切時尺寸精度控制也有難度,這些都是導致碳纖維毛氈加熱絲功率不穩定的原因。

圖片4:碳氈碳纖維發熱管

帶狀碳纖維編織繩在加工時碳纖維容易被牽扯拉斷,導致編織後的電熱絲出線毛刺,這樣碳纖維加熱管在用的時候在斷裂位置容易出現亮點。不過如果使用多股碳纖維編織然後繞製成螺旋狀,可以提高碳纖維電熱絲的電熱特性,還可以有效的降低電熱絲表面溫度,大大增加碳纖維加熱管使用壽命。

圖片5:多股碳纖維編織的螺旋電熱絲

第二、碳纖維電熱絲處理工藝對使用壽命的影響。

碳纖維電熱絲生產過程中需要先將碳纖維原絲編織成碳纖維繩或者帶,然後將碳纖維繩(帶)繞在芯棒上製成螺旋狀的電熱絲,電熱絲繞制好以後需要熱處理。熱處理工藝以後根據電熱絲形態分出兩種形式的碳纖維加熱管,一種是帶芯棒的,一種是空心的。空心碳纖維加熱管顧名思義是將繞制時的芯棒在燈絲定型後抽掉,而帶芯棒的則不用抽掉內部芯棒。

圖片6:帶芯棒碳纖維加熱管
圖片7:空心碳纖維發熱管

先以空心碳纖維加熱管為例分析一下影響產品使用壽命的製程工藝。空心碳纖維加熱管在電熱絲繞制以後需要經過上膠定型,其中上膠量對空心碳纖維加熱管使用壽命影響最大。

碳纖維原絲編織成碳纖維繩(帶)時是軟態的,如果內部無支撐體無法做出固定的螺旋狀,所以空心碳纖維發熱管在繞制好電熱絲以後需要經過刷膠工序對電熱絲進行「定型」。

圖片8:1000W碳纖維加熱管

上膠工序中質量管控重點:該工序上膠量是質量管控的重中之重,膠量的多少和均勻度直接關係碳纖維加熱管能否正常使用和後期使用使用壽命。為什麼呢?

膠量過多:第一,會造成電熱絲熱處理以後有雜質,通電時石英管內部容易出線汙點,影響外觀;第二,上膠過多還會導致電熱絲過硬,電熱絲相對比較脆弱,後續工序比如穿管、封口過程中電熱絲比較容易出線斷絲或者拉傷現象。

圖片9:方瓷頭碳纖維加熱管

膠量過少:第一導致碳纖維容易出毛刺甚至出現散絲缺陷,這樣的電熱絲通電時在缺陷位置容易燒斷,第二電熱絲剛性不夠,電熱絲通電後容易失去螺旋狀的形態並與外部石英管接觸,從而影響加熱管使用壽命。

膠量不均勻:上膠不均勻,電熱絲通電時會出線局部發亮的現象,影響使用壽命。

圖片10:半鍍白碳纖維加熱管

第三、碳纖維電熱絲選擇影響使用壽命。

功率相同的碳纖維加熱管,如果用的電熱絲越細,那麼碳纖維的長度也就越短,相應的碳纖維電熱絲的繞制密度就會小很多,由於通過電流相同,碳絲細的加熱管壽命肯定相對的短一些。電熱絲編織圈數與螺旋節距等參數都直接影響碳纖維加熱管使用壽命。如何選擇需經加熱管廠家經過實踐積累,當然用的原材料越多加熱管的成本也就越高。

今天就寫到這裡了。

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