一种铁铬铝合金带材波浪元件热弯制装置的制作方法

文档序号:15325487发布日期:2018-09-01 03:50阅读:486来源:国知局

本实用新型涉及的是铁铬铝合金弯制领域,具体涉及一种铁铬铝合金带材波浪元件热弯制装置。



背景技术:

铁铬铝合金是一种高电阻的通电发热材料,在工业炉中大量使用铁铬铝合金带材制做电加热元件,最为常用的方法是将带材往复弯曲成波浪状电热元件,如图1所示。在元件加工过程中,随着铁铬铝带材厚度增加,冷弯需要用力增加,且经常遇到带材因铁铬铝合金特性比较脆,发生断裂的情况,造成元件制做成材率受到影响,目前波浪元件主要采取冷弯法如图2(a、b为绕制元件用固定圆立柱;c为带材)。

综上所述,现有技术方案存在如下缺点:

1、在弯制波浪形电热元件时,工人需要使用很大的力气扳动,如果变形过程中带材突然断裂,工人很容易受伤;

2、由于铁铬铝合金特性及加工条件制约,铁铬铝带材往往比较脆,且规格越厚弯制所需力气越大,但越厚的带材越容易在弯制过程中断裂.因此冷弯的方法经常造成元件弯制不完整而报废;

3、由于铁铬铝合金有较高的冷脆转变温度,在冬季环境温度较低(10℃以下)时弯制,脆断明显增加,即便不发生脆断,这种加工方式也可能在变形位置造成显微裂纹,影响元件通电发热的使用寿命。

基于此,本实用新型设计了一种铁铬铝合金带材波浪元件热弯制装置。



技术实现要素:

针对现有技术上存在的不足,本实用新型目的是在于提供一种铁铬铝合金带材波浪元件热弯制装置,在需要弯曲变形的位置,局部通电,利用铁铬铝合金自身通电发热的特性,将冷加工变形位置变为实质上的热变形,降低弯制所需要的力,可显著降低工人劳动强度。

为了实现上述目的,本实用新型是通过如下的技术方案来实现:一种铁铬铝合金带材波浪元件热弯制装置,包括第一固定立柱、铁铬铝带材、第二固定立柱、导电立柱、第一导线、第二导线和电源,第一固定立柱的上下方均设置有导电立柱,导电立柱通过第一导线、第二导线与电源相连,所述的铁铬铝带材靠紧两个导电立柱设置,导电立柱上方设置有沿第一固定立柱方向的弯制力。

作为优选,所述的电源可通过电焊机作为输出电源。

作为优选,所述的电源为低电压高电流输出电源。

本实用新型在波浪状电热元件弯制过程中,在弯制用是第一固定立柱1的上下位置,各设一个导电立柱4,用第一导线5、第二导线6连接至输出电源7(低电压高电流输出),弯制前将带材靠紧两个导电立柱4,调整电源7的输出电流,待两个导电立柱4间的带材发热至肉眼可见红色时,向P方向沿第一固定立柱1稍微用力,即可绕制成形。

本实用新型具有以下有益效果:

利用铁铬铝合金带材自身通电发热特性,采取局部通电方式,变冷加工为热加工,降低弯制所需要的力,可显著降低工人劳动强度。铁铬铝合金带材越厚越容易在冷弯过程中脆断的问题可以避免,冷弯过程出现微裂纹影响寿命问题不再发生,还可以克服冬季环境温度低时,因铁铬铝合金低温脆性转变引起的冬季弯制脆断。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型;

图1为背景技术中将带材往复弯曲成波浪状电热元件的示意图;

图2为背景技术中冷弯法的示意图;

图3为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本实用新型。

参照图3,本具体实施方式采用以下技术方案:一种铁铬铝合金带材波浪元件热弯制装置,包括第一固定立柱1、铁铬铝带材2、第二固定立柱3、导电立柱4、第一导线5、第二导线6和电源7,第一固定立柱1的上下方均设置有导电立柱4,导电立柱4通过第一导线5、第二导线6与电源7相连,所述的铁铬铝带材2靠紧两个导电立柱4设置,导电立柱4上方设置有垂直于铁铬铝带材2的弯制力P。

本具体实施方式通过在需要弯制的铁铬铝合金带材局部(图3中两个导电立柱4之间)通入由电源7输出的电流,按公式P=I2 R,可得到一定的发热功率。由于铁铬铝电热合金带材本身是高电阻通电发热材料,通过足够的电流,即可在带材上产生足够的发热功率,使带材自身的温度迅速升高。随着带材需加工位置的温度升高,带材更容易发生塑性变形,弯制元件所需要的力显著下降,材料不易发生裂纹,且能够克服低温环境下铁铬铝合金塑性变形的冷脆问题。

以厚度为1.5mm,宽度为40mm的0Cr25Al5合金带为例,其电阻率为1.42Ω.m,假设需弯制变形段的长度为100mm,其电阻为R。

由于每米的电阻为R米=ρ/s

ρ-----材料电阻率;

S-----材料截面积;

对于非切边带材,S=宽*厚*截面修正系数(按GB/T 1234-2012 ,本具体实施方式取0.98);

本具体实施方式的弯制变形段的电阻

R=R米×(100/1000)

=ρ/s/10

=[1.42/(1.5*40*0.98)]/10

=0.0024Ω;

假设通过的电流是50A,该变形段的功率为:

P=I2 R=50*50*0.0024=6W=6焦耳/秒,即,每秒钟该变形段发出的热量为6焦耳。

查GB/T 1234-2012,0Cr25Al5的比热容是0.494J/g·℃,即1千克0Cr25Al5 温度每升1℃需要的热量为0.494焦耳。

查 GB/T 1234-2012 0Cr25Al5的密度为7.1g/cm3

本具体实施方式弯制变形段的体积V=S*L 其中S为横截面积(S=厚*宽*0.98),L为长度。则V=S*L=1.5*40*0.98*100=5880mm3=5.88cm3

所以,本具体实施方式弯制变形段的质量m=密度*体积=7.1×5.88=41.7g=0.0417千克。

本具体实施方式弯制变形段每上升1℃需要的热量为 0.0417×0.494=0.0206焦耳。

若不考虑其对外辐射传热,本具体实施方式弯制变形段从0℃上升到500℃需要的热量为:(500-0)×0.0206=10.3焦耳。而其在通入50A电流的情况下,每秒钟发出的热量为6焦耳,所以从0℃上升到500℃所需要的时间为10.3÷6=1.72秒。

上述计算说明,本具体实施方式弯制变形段通入50A的电流时,其发出的热量可迅速达到材料自身的热容量,使其温度升高。

由于其对外辐射传热是可以通过增加热阻来控制,其值远小于材料自身发热量,因此,实现材料短时间加热到红热状态是完全能够实现的。

本具体实施方式利用了铁铬铝电热合金的通电发热特性,在带材弯制电热元件过程中以局部通电发热的方式,克服冷弯劳动强度大、材料易脆断、冬季铁铬铝冷脆等缺点。可用于除铁铬铝合金带之外的其它电热材料的带材。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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