Сопротивление нержавеющей проволоки

Руководство по материалам для намотки

Целью данной статьи является знакомство с некоторыми из наиболее распространённых материалов для намотки спиралей, их предназначением и характеристиками.

Некоторые материалы подходят только для режима мощности (вариватта), другие только для температурного контроля и один из материалов подходит для обоих режимов.

Техническая информация, указанная в статье, предназначена для вейперов среднего уровня и выше, позволяет определиться с подбором материала спирали и облегчает настройку устройств.

Основное внимание будет уделено одножильным проволокам для вейпинга.

Проволоки из вольфрама и NiFe также могут использоваться в вейпинге, но они достаточно «капризные» в использовании и не имеют особых преимуществ по сравнению с более распространёнными материалами.

Основные характеристики проволоки

Существует несколько основных характеристик, которые применимы ко всем видам проволок, независимо от их состава. Это диаметр проволоки, её сопротивление, время разогрева материала и температурный коэффициент сопротивления.

Диаметр проволоки

Одной из основных характеристик любой проволоки является фактический диаметр. Его обычно указывают как Gauge (ga) или AWG, выражается числовым значением.

Чем выше числовое значение, тем тоньше проволока. Например, AWG 26 тоньше AWG 24, но толще AWG 28.

Наиболее распространённые размеры от наименьшего диаметра к наибольшему: 32 (0.2 мм), 30 (0.25 мм), 28 (0.32 мм), 26 (0.4 мм), 24 (0.51 мм) и 22 (0.64 мм). Также существуют и другие, даже нечётные размеры.

Сопротивление

По мере увеличения диаметра проволоки уменьшается её сопротивление и увеличивается масса, поэтому времени для разогрева потребуется больше.

К примеру, тонкие проволоки 32 ga и 30 ga будут иметь более высокое сопротивление и нагреваться быстрее, чем 26 ga и 24 ga.

Так же нужно понимать, что чем больше проволоки используется, тем выше будет сопротивление. Это важно при намотке спиралей, так как чем больше витков, тем выше сопротивление койла.

Время нагрева

Время нагрева – это характеристика, показывающая как быстро спираль достигнет необходимой температуры для испарения жидкости.

Как правило, это более заметно на сложных многожильных спиралях, таких как Staggered Fused Clapton, но также можно увидеть разницу во времени разогрева и на обычных одножильных койлах по мере увеличения размера и массы проволоки.

Использование разных материалов так же влияет на время разогрева спирали, так как различается внутреннее сопротивление металлов.

В режиме вариватта проволоки из нержавеющей стали разогреваются быстрее, за ними следуют проволоки их нихрома и медленнее всего разогревается кантал.

В режиме температурного контроля, чтобы определить какие ток и мощность подавать на спираль, вейп-девайсы «опираются» на характеристики материала проволоки.

Для режима термоконтроля подбираются проволоки исходя из их температурного коэффициента сопротивления (TCR).

TCR проволоки – это параметр, показывающий насколько увеличится сопротивление спирали при повышении температуры. Устройство знает какое было сопротивление холодной спирали и какой материал используется.

При нагреве (по мере повышения температуры) сопротивление спирали увеличивается и мод понимает, что спираль стала слишком горячая и уменьшает подачу тока, чтобы предотвратить гарик.

Все типы проволок имеют параметр TCR, но увеличение сопротивления корректно может быть измерено только в материалах для температурного контроля.

Кантал (фехраль)

Проволока из кантала представляет собой ферритный железо-хромо-алюминиевый сплав (FeCrAl) с хорошей устойчивостью к окислению и используется в режиме вариватта.

Это хороший материал для создания собственных спиралей на обслуживаемые баки, дрипки и тому подобное, особенно для начинающих.

С канталом легко работать, он достаточно жёсткий, чтобы сохранять форму при намотке, а также это весьма популярный материал для изготовления одножильных спиралей.

Кантал является недорогим и широкодоступным материалом, он есть в наличии в большинстве вейп-шопов и интернет-магазинов.

• Работает в режиме вариватта;
• Простота в использовании;
• Хорошо удерживает форму;
• Широкая доступность;
• Недорогой;
• Не совместим с термоконтролем.

Проволока из нихрома так же, как и кантал, является отличным материалом для режима вариватта. Представляет собой сплав из никеля и хрома, может содержать железо. Широко используется в стоматологии.

Нихром выпускается в разных марках, но наиболее популярной в вейпинге является марка Ni80 (80% никеля и 20% хрома).

При нагреве нихром очень похож на кантал, но имеет более низкое сопротивление и быстрее нагревается. Его легко наматывать, он хорошо держит форму спирали.

Однако температура плавления нихрома ниже, чем у кантала. При прожиге следует быть аккуратным, подавать небольшое напряжение короткими импульсами, чтобы спираль не оплавилась.

Ещё одним возможным недостатком нихрома является содержание никеля, этот материал может не подойти людям с аллергией на никель.

Раньше нихром был менее распространённым, чем кантал. Сейчас он набрал популярность, особенно при изготовлении сложных намоток, и его очень легко найти в вейп-шопах и интернет-магазинах.

• Более быстрый разогрев, чем у кантала;
• Простота в использовании;
• Хорошо удерживает форму;
• Широкая доступность;
• Недорогой;
• Не совместим с термоконтролем;
• Содержание никеля;
• Более низкая температура плавления.

Нержавеющая сталь

Проволоки их нержавеющей стали являются самыми универсальными. Они могут использоваться как в режиме вариватта, так и в режиме температурного контроля.

Представляют собой сплав из хрома, никеля и углерода. Никеля в нержавеющей стали содержится всего порядка 10%, но людям с аллергией на никель лучше не рисковать.

Существует множество вариаций проволок из нержавеющей стали. В вейпинге наиболее популярными являются марки SS316L и SS317L. Другие марки, такие как 304 и 430, также используются в вейпинге, но довольно редко.

Спирали из нержавеющей стали хорошо держат форму. Подобно нихрому имеют более быстрый разогрев, чем у кантала, из-за более низкого сопротивления при том же диаметре проволоки.

Следует иметь в виду, что при прожиге или чистке спирали не следует сильно нагревать нержавеющую сталь, так как это может привести к высвобождению нежелательных химических соединений.

Лучшим вариантом будет сделать спираль с расстоянием между витками (спейс-коил), чтобы не было необходимости в прожиге.

Как и в случае с нихромом и канталом, проволоку из нержавеющей стали можно легко найти в вейп-шопах и интернет-магазинах.

• Работа в двух режимах: VW (вариватт) или TC (термоконтроль);
• Более быстрый разогрев, чем у кантала;
• Простота в использовании;
• Хорошо удерживает форму;
• Широкая доступность;
• Содержание никеля (низкое);
• Не следует прожигать на высокой мощности.

Выбор проволоки для вариватта

Большинство вейперов предпочитают использовать режим вариватта, так как он проще. Кантал, нержавеющая сталь и нихром являются тремя самыми популярными материалами для вариватта. Что же выбрать?

Если есть аллергия на никель или подозрения на неё, то следует отдать предпочтение канталу. Полностью отказаться от нихрома и избегать нержавеющей стали, так как хоть содержание никеля в ней не высоко, но лучше быть осторожным.

Канталу вейперы отдают предпочтение уже на протяжении долгого времени из-за простоты использования и более высокого сопротивления, особенно любители тугой сигаретной затяжки. Более долгое время разогрева тут даже больше плюс, так как можно затягиваться медленно и долго.

Нихром и нержавеющая сталь, с другой стороны, отлично подходят для кальянной затяжки и более низкого сопротивления. Это не означает, что эти материалы нельзя использовать для MTL-устройств.

Те, кто любит сабом, предпочитают использовать низкое сопротивление и быстрый нагрев, чему и способствуют нихром и нержавеющая сталь.

Вкусопередача, конечно, дело субъективное, но много отзывов от вейперов о том, что намотки из нихрома и нержавеющей стали обладают лучшей вкусопередачей, чем из кантала.

Проволока из никеля, так называемая марка Ni200, представляет собой чистый никель. Этот материал был первым в использовании для режима температурного контроля, а также является первым в списке материалов, которые не могут использоваться в режиме вариватта.

У никеля есть два основных недостатка. К первому недостатку относится мягкость материала – трудно использовать его при создании спиралей, а также после установки спираль легко может деформироваться.

Второй недостаток – это состав материала. С намотками из чистого никеля некоторые люди могут испытывать дискомфорт, кроме того, есть много людей с аллергией на никель или различной степенью чувствительности.

Хотя другие материалы, такие как нихром и нержавеющая сталь, тоже содержат никель, но в них он не является основным компонентом.

Никелевые проволоки до сих пор являются популярными среди любителей термоконтроля и их относительно легко найти в продаже.

• Работа в режиме температурного контроля;
• Не очень удобен в использовании;
• Плохо держит форму;
• Содержание никеля.

Проволока из титана представляет собой чистый титан и предназначена для режима температурного контроля.

Существуют некоторые разногласия, связанные с безопасностью титановой проволоки при использовании в вейпинге.

При нагреве свыше 648 °C (1200 °F), титан может выделять токсичный компонент – диоксид титана. Кроме того, если титан загорелся, его чрезвычайно трудно потушить.

По этой причине некоторые магазины не возят проволоки из титана, чтобы избежать вопросов, связанных с ответственностью и безопасностью.

Тем не менее часть вейперов использует данный материал. Если режим температурного контроля на устройстве работает исправно, то нет повода для беспокойства об отравлении диоксидом титана или его возгорании.

Производители вейп-девайсов уже подумали об этом. Но прожигать спирали из титана точно не стоит!

С титаном легко работать при изготовлении и намотке спиралей, он хорошо удерживает форму. Но при деформации спирали его довольно сложно исправить.

• Работа в режиме температурного контроля;
• Простота в использовании;
• Хорошо удерживает форму;
• Может быть токсичным;
• Опасность возгорания;
• Малая доступность в магазинах.

Выбор проволоки для термоконтроля

Проволоки из нержавеющей стали являются явными победителями среди других материалов для термоконтроля. Они просты в использовании, хорошо держат форму и работают в двух режимах (TC и VW).

Из-за содержания никеля в нержавеющей стали, хоть и весьма низкого, людям с аллергической реакцией на него скорее всего стоит воздержатся от использования этого материала.

А что делать если есть аллергия на никель, но хочется парить в режиме термоконтроля? В этом случае стоит отдать предпочтение титану. Но всегда стоит помнить, что его нельзя перегревать.

Суть в том, что выбор материала для спирали – это важная переменная при поиске «дзэна» в вейпинге. По факту, нахождение «своего» материала сказывается на положительном опыте парения.

Толщина проволоки и количество витков лишь влияет на скорость разогрева, ток, мощность и сопротивление. Изменяя количество витков, диаметр спирали и толщину проволоки можно получить совершенно новый опыт.

В конечном счёте именно положительный опыт в вейпинге приносит удовольствие от процесса парения.

Удельное электрическое сопротивление проводников (при 20°C). Удельное сопротивление нержавеющей стали

Электропроводимость (электрическая проводимость) и электрическое сопротивление для железа, сталей и суперсплавов.

Мартенситное хромо-никелевое (стое) железо /martensitic nickel-chromium iron

Холоднодеформированные нержавеющие стали отожженные AISI

Удельное сопротивление стали

Удельным сопротивлением металлов считается их способность к противодействию электрическому току, проходящему через них. Единицей измерения данной величины служит Ом*м (Ом-метр). В качестве символа используется греческая буква ρ (ро). Высокие показатели удельного сопротивления означают плохую проводимость электрического заряда тем или иным материалом.

Технические характеристики стали

Прежде чем подробно рассматривать удельное сопротивление стали, следует ознакомиться с ее основными физико-механическими свойствами. Благодаря своим качествам, этот материал получил широкое распространение в производственной сфере и других областях жизни и деятельности людей.

Сталь представляет собой сплав железа и углерода, содержащегося в количестве, не превышающем 1,7%. Кроме углерода, сталь содержит определенное количество примесей – кремния, марганца, серы и фосфора. По своим качествам она значительно лучше чугуна, легко поддается закаливанию, ковке, прокату и другим видам обработки. Все виды сталей отличаются высокой прочностью и пластичностью.

По своему назначению сталь подразделяется на конструкционную, инструментальную, а также с особыми физическими свойствами. В каждой из них содержится различное количество углерода, благодаря которому материал приобретает те или иные специфические качества, например, жаропрочность, жаростойкость, устойчивость к действию ржавчины и коррозии.

Особое место занимают электротехнические стали, выпускаемые в листовом формате и применяющиеся в производстве электротехнических изделий. Для получения этого материала производится легирование кремнием, способным улучшить его магнитные и электрические свойства.

Для того чтобы электротехническая сталь приобрела необходимые характеристики, необходимо соблюдение определенных требований и условий. Материал должен легко намагничиваться и перемагничиваться, то есть, обладать высокой магнитной проницаемостью. Такие стали имеют хорошую магнитную индукцию, а их перемагничивание осуществляется с минимальными потерями.

От соблюдения этих требований зависят габариты и масса магнитных сердечников и обмоток, а также коэффициент полезного действия трансформаторов и величина их рабочей температуры. На выполнение условий оказывают влияние многие факторы, в том числе и удельное сопротивление стали.

Удельное сопротивление и другие показатели

Величина удельного электрического сопротивления представляет собой отношение напряженности электрического поля в металле и плотности тока, протекающего в нем. Для практических расчетов используется формула: в которой ρ является удельным сопротивлением металла (Ом*м), Е – напряженностью электрического поля (В/м), а J – плотностью электротока в металле (А/м2). При очень большой напряженности электрического поля и низкой плотности тока, удельное сопротивление металла будет высоким.

Существует еще одна величина, называемая удельной электропроводностью, обратная удельному сопротивлению, указывающая на степень проводимости электрического тока тем или иным материалом. Она определяется по формуле и выражается в единицах См/м – сименс на метр.

Удельное сопротивление тесно связано с электрическим сопротивлением. Однако они имеют различия между собой. В первом случае – это свойство материала, в том числе и стали, а во втором случае определяется свойство всего объекта. На качество резистора влияет сочетание нескольких факторов, прежде всего, формы и удельного сопротивления материала, из которого он изготовлен. Например, если для изготовления проволочного резистора использовалась тонкая и длинная проволока, то его сопротивление будет больше, чем у резистора, изготовленного из толстой и короткой проволоки одинакового металла.

В качестве другого примера можно привести резисторы из проволоки с одинаковым диаметром и длиной. Однако, если в одном из них материал имеет высокое удельное сопротивление, а в другом низкое, то соответственно в первом резисторе электрическое сопротивление будет выше, чем во втором.

Зная основные свойства материала, можно использовать удельное сопротивление стали для определения величины сопротивления стального проводника. Для вычислений, кроме удельного электрического сопротивления потребуется диаметр и длина самого провода. Расчеты выполняются по следующей формуле: , в которой R является сопротивлением проводника (Ом), ρ – удельным сопротивлением стали (Ом*м), L – соответствует длине провода, А – площади его поперечного сечения.

Существует зависимость удельного сопротивления стали и других металлов от температуры. В большинстве расчетов используется комнатная температура – 200С. Все изменения под влиянием этого фактора учитываются с помощью температурного коэффициента.

таблица удельного сопротивления меди, алюминия и других металлов

Как нам известно из закона Ома, ток на участке цепи находится в следующей зависимости: I=U/R. Закон был выведен в результате серии экспериментов немецким физиком Георгом Омом в XIX веке. Он заметил закономерность: сила тока на каком-либо участке цепи прямо зависит от напряжения, которое к этому участку приложено, и обратно — от его сопротивления.

Позже было установлено, что сопротивление участка зависит от его геометрических характеристик следующим образом: R=ρl/S,

где l- длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, а ρ — некий коэффициент пропорциональности.

Таким образом, сопротивление определяется геометрией проводника, а также таким параметром, как удельное сопротивление (далее — у. с.) — так назвали этот коэффициент. Если взять два проводника с одинаковым сечением и длиной и поставить их в цепь по очереди, то, измеряя силу тока и сопротивление, можно увидеть, что в двух случаях эти показатели будут разными. Таким образом, удельное электрическое сопротивление — это характеристика материала, из которого сделан проводник, а если быть еще более точным, то вещества.

Проводимость и сопротивление

У.с. показывает способность вещества препятствовать прохождению тока. Но в физике есть и обратная величина — проводимость. Она показывает способность проводить электрический ток. Выглядит она так:

σ=1/ρ, где ρ — это и есть удельное сопротивление вещества.

Если говорить о проводимости, то она определяется характеристиками носителей зарядов в этом веществе. Так, в металлах есть свободные электроны. На внешней оболочке их не больше трех, и атому выгоднее их «отдать», что и происходит при химических реакциях с веществами из правой части таблицы Менделеева. В ситуации же, когда мы располагаем чистым металлом, он имеет кристаллическую структуру, в которой эти наружные электроны общие. Они-то и переносят заряд, если приложить к металлу электрическое поле.

В растворах носителями заряда являются ионы.

Если говорить о таких веществах, как кремний, то по своим свойствам он является полупроводником и работает несколько по иному принципу, но об этом позже. А пока разберемся, чем же отличаются такие классы веществ, как:

Проводники и диэлектрики

Есть вещества, которые ток почти не проводят. Они называются диэлектриками. Такие вещества способны поляризоваться в электрическом поле, то есть их молекулы могут поворачиваться в этом поле в зависимости от того, как распределены в них электроны. Но поскольку электроны эти не являются свободными, а служат для связи между атомами, ток они не проводят.

Проводимость диэлектриков почти нулевая, хотя идеальных среди них нет (это такая же абстракция, как абсолютно черное тело или идеальный газ).

Условной границей понятия «проводник» является ρ

Нагреватели. Методика и примеры расчета

Статья «Нагреватели. Методика и примеры расчета» содержит обзор по расчету нагревателей электрических печей. Рассматриваются материалы, используемые для изготовления нагревателей, их свойства, достоинства и недостатки, условия работы (нихром, вольфрам, молибден и др.), описана цель расчета нагревателей, приведены методики, описанные на конкретных примерах. Также статья содержит справочные таблицы и ссылки на ГОСТы, необходимые для проведения расчета нагревателей электрических печей.

На странице представлена только выдержка из статьи «Нагреватели. Методика и примеры расчета» .

Калькулятор нагревателей электрических печей

Рассчитать нагреватель

Результаты расчета

Очень часто при желании сделать или отремонтировать нагреватель электропечи своими руками у человека появляется много вопросов. Например, какого диаметра взять проволоку, какова должна быть ее длина или какую мощность можно получить, используя проволоку или ленту с заданными параметрами и т.д. При правильном подходе к решению данного вопроса необходимо учитывать достаточно много параметров, например, силу тока, проходящего через нагреватель, рабочую температуру, тип электрической сети и другие.

В данной статье приводятся справочные данные о материалах, наиболее распространенных при изготовлении нагревателей электрических печей, а также методика и примеры их расчета (расчета нагревателей электрических печей).

Нагреватели. Материалы для изготовления нагревателей

Требования к нагревателям

Материалы для изготовления нагревателей

Наиболее подходящими и самыми используемыми в производстве нагревателей для электропечей являются прецизионные сплавы с высоким электрическим сопротивлением. К ним относятся сплавы на основе хрома и никеля (хромоникелевые), железа, хрома и алюминия (железохромоалюминиевые). Марки и свойства данных сплавов рассмотрены в ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки». Представителями хромоникелевых сплавов является нихром марок Х20Н80, Х20Н80-Н (950-1200 °С), Х15Н60, Х15Н60-Н (900-1125 °С), железохромоалюминиевых – фехраль марок Х23Ю5Т (950-1400 °С), Х27Ю5Т (950-1350 °С), Х23Ю5 (950-1200 °С), Х15Ю5 (750-1000 °С). Также существуют железохромоникелевые сплавы — Х15Н60Ю3, Х27Н70ЮЗ.

Перечисленные выше сплавы обладают хорошими свойствами жаропрочности и жаростойкости, поэтому они могут работать при высоких температурах. Хорошую жаростойкость обеспечивает защитная пленка из окиси хрома, которая образуется на поверхности материала. Температура плавления пленки выше температуры плавления непосредственно сплава, она не растрескивается при нагреве и охлаждении.

Приведем сравнительную характеристику нихрома и фехрали.
Достоинства нихрома:

• хорошие механические свойства как при низких, так и при высоких температурах;
• сплав крипоустойчив;
• имеет хорошие технологические свойства – пластичность и свариваемость;
• хорошо обрабатывается;
• не стареет, немагнитен.

Недостатки нихрома:

• высокая стоимость никеля — одного из основных компонентов сплава;
• более низкие рабочие температуры по сравнению с фехралью.

Достоинства фехрали:

• более дешевый сплав по сравнению с нихромом, т.к. не содержит никель;
• обладает лучшей по сравнению с нихромом жаростойкостью, напрмер, фехраль Х23Ю5Т может работать при температуре до 1400 °С (1400 °С — максимальная рабочая температура для нагревателя из проволоки Ø 6,0 мм и более; Ø 3,0 — 1350 °С; Ø 1,0 — 1225 °С; Ø 0,2 — 950 °С).

Недостатки фехрали:

• хрупкий и непрочный сплав, данные негативные свойства особенно сильно проявляются после пребывания сплава при температуре большей 1000 °С;
• т.к. фехраль имеет в своем составе железо, то данный сплав является магнитным и может ржаветь во влажной атмосфере при нормальной температуре;
• имеет низкое сопротивление ползучести;
• взаимодействует с шамотной футеровкой и окислами железа;
• во время эксплуатации нагреватели из фехрали существенно удлиняются.

Также сравнение сплавов фехраль и нихром производится в статье Сравнение сплавов фехраль и нихром.

В последнее время разработаны сплавы типа Х15Н60Ю3 и Х27Н70ЮЗ, т.е. с добавлением 3% алюминия, что значительно улучшило жаростойкость сплавов, а наличие никеля практически исключило имеющиеся у железохромоалюминиевых сплавов недостатки. Сплавы Х15Н60ЮЗ, Х27Н60ЮЗ не взаимодействуют с шамотом и окислами железа, достаточно хорошо обрабатываются, механически прочны, нехрупки. Максимальная рабочая температура сплава Х15Н60ЮЗ составляет 1200 °С.

Помимо перечисленных выше сплавов на основе никеля, хрома, железа, алюминия для изготовления нагревателей применяют и другие материалы: тугоплавкие металлы, а также неметаллы.

Среди неметаллов для изготовления нагревателей используют карборунд, дисилицид молибдена, уголь, графит. Нагреватели из карборунда и дисилицида молибдена используют в высокотемпературных печах. В печах с защитной атмосферой применяют угольные и графитовые нагреватели.

Среди тугоплавких материалов в качестве нагревателей могут использоваться вольфрам, молибден, тантал и ниобий. В высокотемпературных вакуумных печах и печах с защитной атмосферой применяются нагреватели из молибдена и вольфрама. Молибденовые нагреватели могут работать до температуры 1700 °С в вакууме и до 2200 °С – в защитной атмосфере. Такая разница температур обусловлена испарением молибдена при температурах выше 1700 °С в вакууме. Вольфрамовые нагреватели могут работать до 3000 °С. В особых случаях применяют нагреватели из тантала и ниобия.

Расчет нагревателей электрических печей

Обычно в качестве исходных данных для расчета нагревателей электрических печей выступают мощность, которую должны обеспечивать нагреватели, максимальная температура, которая требуется для осуществления соответствующего технологического процесса (отпуска, закалки, спекания и т.д.) и размеры рабочего пространства электрической печи. Если мощность печи не задана, то ее можно определить по эмпирическому правилу . В ходе расчета нагревателей требуется получить диаметр и длину (для проволоки) или площадь сечения и длину (для ленты), которые необходимы для изготовления нагревателей.

Также необходимо определить материал, из которого следует делать нагреватели (данный пункт в статье не рассматривается). В данной статье в качестве материала для нагревателей рассматривается хромоникелевый прецизионный сплав с высоким электрическим сопротивлением нихром Х20Н80, который является одним из самых популярных при изготовлении нагревательных элементов.

Определение диаметра и длины нагревателя (нихромовой проволоки) для заданной мощности печи (простой расчет)

Пожалуй, наиболее простым вариантом расчета нагревателей из нихрома является выбор диаметра и длины нихромовой проволоки при заданной мощности нагревателя, питающего напряжения сети, а также температуры, которую будет иметь нагреватель. Несмотря на простоту расчета, в нем имеется одна особенность, на которую мы обратим внимание ниже.

Пример расчета диаметра и длины нагревательного элемента

Исходные данные:
Устройство мощностью P = 800 Вт; напряжение сети U = 220 В; температура нагревателя 800 °C. В качестве нагревательного элемента используется нихромовая проволока Х20Н80.

1. Сначала необходимо определить силу тока, которая будет проходить через нагревательный элемент:
I = P / U = 800 / 220 = 3,63 А.

2. Теперь нужно найти сопротивление нагревателя:
R = U / I = 220 / 3,63 = 61 Ом;

3. Исходя из значения полученной в п. 1 силы тока, проходящего через нихромовый нагреватель, нужно выбрать диаметр проволоки. И этот момент является важным. Если, например, при силе тока в 6 А использовать нихромовую проволоку диаметром 0,4 мм, то она сгорит. Поэтому, рассчитав силу тока, необходимо выбрать из таблицы соответствующее значение диаметра проволоки. В нашем случае для силы тока 3,63 А и температуры нагревателя 800 °C выбираем нихромовую проволоку с диаметром d = 0,35 мм и площадью поперечного сечения S = 0,096 мм 2 .

Общее правило выбора диаметра проволоки можно сформулировать следующим образом: необходимо выбрать проволоку, у которой допустимая сила тока не меньше, чем расчетная сила тока, проходящего через нагреватель. С целью экономии материала нагревателя следует выбирать проволоку с ближайшей большей (чем расчетная) допустимой силой тока.

Выбор материала спиралей для дрипок и баков

Цель этой статьи познакомить вас с наиболее распространенными металлами из которых создаются спирали и обсудить их характеристики, достоинства и недостатки. Некоторые провода могут использоваться только в режиме вараватт, некоторые в режиме температурного контроля и есть исключение, которое может использоваться во всех режимах.

Главная цель не загрузить вас техническими характеристиками, а просто дать представление и помочь в выборе металла для спиралей, материал который лучше всего подойдет для вашего стиля парения. Основное внимание будет уделено одножильным проводам, никаких экзотических спиралей — clapton, alien, косичек и тд.

Диаметр, сопротивление и TCR

Существуют основные характеристики, которые применимы ко всем проводам, независимо от материала, из которых они сделаны. Первое на что стоит обратить внимание, это диаметр провода. В метрической система измеряется в миллиметрах (например: 0,4мм), в имперской диаметр помечается как калибр (gauge) и обозначается цифровым значением (например: 26 gauge). Если с миллиметрами все понятно, то в имперской системе, чем выше калибр, тем меньше диаметр проволоки. Для лучшего понимания или быстрого перевода в миллиметры, можно пользоваться калькулятором намоток, где в поле «Диаметр провода» можете увидеть основные размеры и их значения.

Вторая особенность провода, в том, что при увеличении диаметра, сопротивление уменьшается, но требуется больше времени для его нагрева. Толстые провода 0,8мм и 0,6мм, будут иметь низкое сопротивление и потребуется больше времени на нагрев, чем более тонкие 0,4мм или 0,3мм.

Температурный контроль (TC)

Для температурного контроля используются металлы, у которых сопротивление зависит от температуры спирали (Температурный коэффициент сопротивления (TCR)). Для регулирования мощности, ваш мод каждый 0,25 секунды считывает сопротивление и подает на спираль нужную мощность, чтобы поддерживать определенную температуру нагрева.

Я обещал, что статья будет без технических сложностей, но с температурным контролем легко не получится. Поэтому простой пример: боксмод знает сопротивление холодной спирали и TCR, с помощью чего он легко высчитывает температуру и решает сколько мощности подавать на спираль, а если температура выше выставленной, то вообще прекратить подавать электричество. Все просчеты происходят по 4 раза в секунду, именно поэтому вам сложно будет увидеть и почувствовать какие-то изменения в работе мода. Надеюсь было понятно, теперь перейдем непосредственно к проводам и спиралям.

Кантал (Kanthal) он же фехраль (FeCrAl)

Кантал (Kanthal) — название фирмы производителя, которое стало нарицательным в вейп сообществе. Является сплавом трех металлов — железо (Fe), хром (Cr) и алюминий (Al). Сплав получил название фехраль (FeCrAl), в продаже иногда можно встретить под названием еврофехраль. Между канталом и фехралем нет никаких различий, кроме того, что провод Kanthal A1 в составе содержит еще и 0,15-0,4% титана, и имеет несколько повышенную рабочую температуру и температуру плавления. В остальном отличий никаких и обычно кантал равняется фехралю.

Кантал хорошо работает в режиме вариватт и является самым популярным материалом для спиралей. С ним легко работать, он не пружинит, особенно после прожига и очень медленно окисляется. Что дает возможность вместе со сменой хлопка, еще раз прожечь голые спирали, счистить с них нагар и снова использовать. В итоге такие спирали могут жить месяцами, если за ними правильно следить и чистить.

Большим преимуществом кантала является низкий TCR, поэтому него нельзя использовать в режиме термоконтроля. Это значит, что независимо от температуры, сопротивление остается неизменным, что при 30°C, что при 200°C.

Купить кантал можно в любом вейпшопе, где можете взять себе для начала пару метров провода диаметра 0,4мм, цена может доходить до 50-100 рублей за метр. Этого хватит для большинства стандартных намоток и простых экспериментов.

• Идеален в режиме вариватт и на мехмодах
• С канталом легко работать, скручивать, гнуть и тд
• Не пружинит и держит форму
• Продается в каждом вейпшопе
• Недорогой

• Не работает в режиме термоконтроля (TC)

Нихром (Nichrome)

Другой тип проволоки, хорошо подходящий для спиралей и режима вариватт — нихром (NiCr). Нихром, это сплав никеля и хрома, в некоторых случаях в него может добавляться немного железа.

В режиме вариватт, нихром ведет себя так же как кантал, но при том же размере и толщине будет иметь более низкое сопротивление, чем кантал. К тому же нихром быстрее нагревается. Но как и кантал, не пружинит и спирали хорошо сохраняют свою форму после прожига. С прожигом нужно быть максимально осторожным, температура горения нихрома ниже, чем у кантала и если вы привыкли сильно прожигать кантал, то с нихромом могут быть проблемы, он просто может начинает гореть и плавиться. Будьте внимательны и сильно не прожигайте нихром.

[adinserter name=»Netboard»][adinserter name=»Netboard-M»]

Главным недостатком нихрома и почему он менее популярен, является аллергия на никель у большого количества людей на земле. Вы можете даже не подозревать и всю жизнь спокойно жить, а потом попробовать попарить на нихроме и почувствовать першение и зуд в горле, появление болячек в ротовой полости.

Примечание: У автора этой статьи аллергия на никель и про язвочки на слизистой и как с ними бороться, я могу рассказать подробно. Но поверьте, лучше простой прекратите парить на нихроме, если у вас аллергия на никель.

Купить нихром в вейпшопе скорее всего не получится, это очень непопулярный материал для спиралей. Но более быстрый нагрев и низкое сопротивление может дать вам новые ощущения в парении. Другое дело, что нихром скорее всего придется заказывать из Китая.

• Разогревается быстрее, чем кантал
• С нихромом легко работать, скручивать, гнуть и тд
• Не пружинит и держит форму

• Низкая температура горения и плавления
• У многих аллергия на никель
• Трудно найти в локальных магазинах

Нержавеющая сталь (Stainless steel)

Нержавеющая сталь (SS) — самый универсальный вариант для спиралей, может использоваться в режиме вариватт и в режиме термоконтроля. Это может упростить вашу жизнь, если вы часто переключаетесь между режимами работы, экспериментируете с намотками или просто тестируете бак и дрипку. Нержавеющая сталь, это сплав хрома, никеля и углерода. Существует множество разновидностей стали, каждая марка имеет номер (например: 316L). Опять же, я обещал не углубляться в технические особенности и различия, просто знайте, что 316 нержавеющая сталь, это один из лучших выборов, её применяют в фармацевтической, пищевой и медицинской промышленности.

Нержавеющая сталь легко гнется, сплетается и держит форму, не пружинит. Как и нихром, быстро разогревается и в этом плане превосходит кантал. Сталь нелегко найти в локальных магазинах, особенно определенной марки и часто приходится заказывать в онлайн магазинах.

Примечание: Некоторые старые моды (до 2016года) не поддерживают нержавеющую сталь в TC режиме. Если это ваш случай, то можете поискать новую прошивку на сайте производителя или руками настраивайте TCR для термоконтроля.

• Работает в режиме вариватт и TC
• Нагревается быстрее, чем кантал
• Не пружинит и держит форму

• Содержит никель
• Трудно найти в локальных магазинах

Никель (Nickel)

Никелевая проволока, так же называемая Ni200, обычно представляет собой чистый никель и первая использовалась для режима термоконтроля, потом пошли титан и нержавейка.

Главным недостатком никеля является его мягкость, к тому же спирали сильно пружинят, что усложняет их установку. Вторым недостатком является аллергия, это не сплав, это чистый никель и людям с аллергией на него будет очень тяжело парить. Если в нержавеющей стали никеля совсем немного и можно бороться с аллергией, если она вообще себя будет проявляться, то с Ni200 такие фокусы не пройдут.

В остальном, это будет вашим личным выбором почему вы решили использовать Ni200, ведь каких-то причин в 2017 году использовать его нет. Но его все еще можно легко найти в локальных вейпшопах, что несомненно является плюсом.

• Хорошо работает в TC режиме
• Легкой найти локально

• Трудно работать, очень мягкий и пружинит
• Никель для аллергиков

Титан (Titanium)

Последним материалом для спиралей, который мы рассмотрим будет титан. Титановая проволока состоит из чистого титана, без примесей.

Титан отлично работает в режиме ТС, но совсем не подходит для вариватта. К тому же существуют разногласия в вейп сообществе, насчет прожигания титановых спиралей. Дело в том, что титан при температуре 648℃, выделяет диоксид титана, который является токсином. Другой большой минус в том, что титан легко воспламенить при прожигании, а потом трудно потушить, можете сплавить все о-ринги на вашем баке или дрипке в таком случае. Некоторые вейпшопы даже не продают титановую проволоку именно по этой причине.

Но другая часть вейп сообщества спокойно использует титан в режиме термоконтроля, просто не прожигает спирали и не выставляет высокую температуру. Будьте осторожны и всегда проверяйте, в каком режиме вы собираетесь парить.

В моем случае я легко пользовался титановыми спиралями и ни разу ничего не подгорело. Из титана легко можно делать любые спирали, он прост в работе и не доставляет каких-то проблем в парении и настройке режима TC. Хотя нержавеющей стали он все же уступает. Титан очень трудно купить в локальных вейпшопах, придется заказывать онлайн сразу пять-десять метров.

• Хорошо работает на TC
• Не пружинит и держит форму
• С титаном легко работать, скручивать и тд

• Токсичен на высоких температурах
• Может гореть
• Очень трудно найти в магазинах

Заключение

Материал для спиралей, это основа вейпинга на обслуживаемых атомайзерах. Именно спирали больше всего влияют на ваше ощущение от пара и использования мода. В конечном счете выбор материала спиралей за вами, но помните, что для термоконтроля выбирайте никель, титан или нержавейку, а для режима вариватт нихром, кантал или снова нержавейку.

Изменяя материал спиралей, толщину проволоки, сопротивление, мощность и температуру, в конечном счете вы придете к идеальному количеству и плотности пара.

Сопротивление нержавеющей проволоки

ГОСТ Р 58127-2018
(EN 10270-3:2011)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРУЖИН

Проволока пружинная из нержавеющей стали

Steel wire for mechanical springs. Stainless spring steel wire

ОКС 77.140.20
77.140.65

Дата введения 2019-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий» (ФГУП «ВНИИ СМТ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 146 «Метизы»

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому стандарту ЕН 10270-3:2011* «Проволока стальная для механических пружин. Часть 3: Пружинная проволока из нержавеющей стали» (EN 10270-3:2011 «Steel wire for mechanical springs — Part 3: Stainless spring steel wire», MOD) путем изменения отдельных фраз, ссылок, которые выделены в тексте курсивом**, а также структуры таблиц 1, 2 и 7.
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.
** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах «Предисловие», «Введение», 2 «Нормативные ссылки», приложениях В и ДА приводятся обычным шрифтом; отмеченные в разделах «Предисловие» и 2 «Нормативные ссылки» знаком «**» и остальные по тексту документа выделены курсивом. — Примечания изготовителя базы данных.

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет особенностей объекта стандартизации, характерных для Российской Федерации, и целесообразности использования ссылочных национальных и межгосударственных стандартов вместо ссылочных международных стандартов.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном европейском стандарте, приведены в приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации»**. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Настоящий стандарт является составной частью серии стандартов под общим названием «Проволока стальная для механических пружин», в которую входят:

— ГОСТ Р 58136-2018 (EN 10270-1:2011) «Проволока стальная для механических пружин. Проволока стальная холоднотянутая патентированная пружинная из нелегированной стали»;

— ГОСТ Р 58126-2018 (EN 10270-2:2011) «Проволока стальная для механических пружин. Проволока стальная пружинная закаленная в масле и отпущенная»;

— ГОСТ Р 58127-2018 (EN 10270-3:2011) «Проволока стальная для механических пружин. Проволока пружинная из нержавеющей стали»

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на холоднотянутую проволоку круглого сечения диаметром до 10,00 мм включительно, изготовленную из нержавеющей стали, марки которой перечислены в таблице 1. Данная проволока используется для производства пружин и пружинных изделий, предназначенных для эксплуатации в условиях коррозионного воздействия и при повышенных температурах в соответствии с А.1.

Кроме марок стали, перечисленных в таблице 1, марки стали 1.4571, 1.4539, 1.4028 также используются для изготовления пружин, но в меньшей степени. В этих случаях механические свойства проволоки (временное сопротивление и т.д.) следует согласовывать между изготовителем и заказчиком. При заказе проволоки, соответствующей настоящему стандарту, может быть заказана проволока диаметром от 10,00 мм до 15,00 мм. В этом случае требуемые механические характеристики продукции также согласовываются между изготовителем и заказчиком.
_______________
См. [1].

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1497-97* (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 1497-84, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р ИСО 14284-2009 (ИСО 14284:1996) Сталь и чугун. Отбор проб и подготовка образцов для определения химического состава

ГОСТ Р 53845-2010 (ИСО 377:1997) Прокат стальной. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Информация, предоставляемая заказчиком

Заказчик при оформлении запроса или заказа должен указать продукцию и следующую информацию:

a) требуемое количество;

b) единицу измерения стальной пружинной проволоки или резку на мерные длины;

c) обозначение настоящего стандарта;

d) марку стали в соответствии с таблицей 1 и для стали марок 1.4301, 1.4310 и 1.4462, уровень временного сопротивления в соответствии с таблицей 2;

e) номинальный диаметр проволоки в соответствии с таблицей 4, длину при делении заказанной проволоки на мерные длины и допускаемое отклонение длины, определяемые по таблице 6;

f) требуемую обработку поверхности (вид покрытия) в соответствии с 4.3;

g) форму поставки в соответствии с 4.2;

h) тип документа о приемочном контроле в соответствии с 5.1;

i) другие требования.

4 Технические требования

4.1 Требования к производству

Если при оформлении заказа не согласовано иное, процесс производства проволоки из нержавеющей стали устанавливает изготовитель.

4.2 Форма поставки

Проволоку поставляют в мотках, катушках или на поддонах. Несколько мотков могут быть собраны на поддон. Если при оформлении заказа между изготовителем и заказчиком не согласовано иное, форму поставки выбирает изготовитель. Изготовитель должен проинформировать заказчика о форме поставки.

Требования к поставке установлены в 4.7.

Проволоку выпрямленную длинномерную обычно поставляют в связках.

4.3 Обработка поверхности

Проволоку изготавливают с нанесением покрытия на поверхность или без нанесения покрытия. Вид покрытия и окончательная обработка поверхности пружинной проволоки из нержавеющей стали должны быть согласованы на этапе ознакомления с информацией и оформления заказа (без покрытия, полированная, с никелевым покрытием).

4.4 Химический состав

4.4.1 Требования к химическому составу применительно к анализу плавки приведены в таблице 1.

4.4.2 В проволоке допускаемые отклонения химического состава стали от значений, установленных в таблице 1, должны соответствовать положениям нормативных документов . Для одиночной плавки отклонение содержания любого элемента может быть только ниже минимального или только выше максимального значения диапазона содержаний, установленного для анализа плавки, но не оба варианта вместе.
_______________
См. [1].

4.5 Механические свойства

4.5.1 Данные по временному сопротивлению приведены в таблице 2.