تشير عناصر التسخين المقاومة ذات درجات الحرارة العالية إلى الأجهزة القادرة على العمل بشكل مستقر وفعال لتوليد الحرارة في ظروف درجات حرارة عالية. عادةً ما تُصنع هذه المكونات من مواد مقاومة للحرارة لتلبية متطلبات البيئات الحرارية القاسية ومتطلبات العمليات ذات درجات الحرارة العالية. تشمل الأنواع الشائعة من عناصر التسخين المقاومة ذات درجات الحرارة العالية:
سلك المقاومة: يُصنع عادةً من سبائك النيكل والكروم، ويُعتبر سلك المقاومة عنصر تسخين عالي الحرارة واسع الاستخدام. يمكن أن يعمل بشكل مستقر عند درجات حرارة أعلى (حوالي 1000°C إلى 1300°C) ويستخدم في الأجهزة المنزلية ومعدات التسخين الصناعية وسخانات المختبرات.
أعمدة كربيد السيليكون: مناسبة لمتطلبات التسخين ذات درجات الحرارة الأعلى، يمكن أن تعمل أعمدة كربيد السيليكون ضمن نطاق 1200°C إلى 1400°C. تظهر مقاومة ممتازة للتآكل الكيميائي ودرجات الحرارة العالية، وتستخدم على نطاق واسع في معدات التسخين الصناعية وعمليات الصهر.
أعمدة موليبدينوم السيليكون: قادرة على العمل عند درجات حرارة حوالي 1700°C إلى 1800°C، تُستخدم أعمدة موليبدينوم السيليكون في التطبيقات التي تتطلب تسخينًا عند درجات حرارة أعلى، مثل أفران صهر الزجاج ومعدات صهر المعادن.
سخانات الموليبدينوم: مصنوعة من الموليبدينوم النقي، يمكن أن تعمل سخانات الموليبدينوم بشكل مستقر عند درجات حرارة فائقة الارتفاع في بيئات فراغ (حوالي 1800°C وما فوق). تُستخدم عادةً في الأفران الفراغية، ومعدات معالجة الحرارة عالية الحرارة، وعمليات تصنيع أشباه الموصلات.
سخانات التنغستن: معروفة بنقطة انصهارها العالية للغاية وقوتها الميكانيكية الممتازة، يمكن أن تعمل سخانات التنغستن عند درجات حرارة تتجاوز 2000°C (تحت بيئات فراغ عالية). تُستخدم في تطبيقات التسخين ذات درجات الحرارة العالية للغاية مثل الصهر عند درجات حرارة عالية وأبحاث المختبرات.
تتمتع هذه العناصر المقاومة للحرارة العالية ليس فقط بمقاومة لدرجات الحرارة العالية، بل تظهر أيضًا مقاومة جيدة للتآكل وعمر خدمة طويل. إنها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية والمخبرية التي تتطلب التحكم الدقيق في عمليات التسخين ذات درجات الحرارة العالية.
تؤثر الظروف الجوية المختلفة، مثل الأكسدة أو التقليل أو الأجواء الخاملة، بشكل كبير على كفاءة التسخين واستقرار عناصر التسخين المقاومة. في الأجواء المؤكسدة مثل الهواء، قد تتأكسد العناصر أو تتحلل عند درجات حرارة عالية، مما يؤثر على أداء التسخين على المدى الطويل. في تقليل الأجواء (مثل غازات الهيدروجين أو الهيدروكربون)، يمكن أن يؤدي التخفيض الكيميائي إلى تغيير مقاومة المادة أو إحداث تفاعلات تؤثر على قدرات التسخين. على العكس من ذلك، تحافظ الأجواء الخاملة (مثل النيتروجين أو الأرجون) عادةً على ظروف مستقرة للعناصر، وتجنب التفاعلات الكيميائية أو الأكسدة. ولذلك، فإن اختيار واستخدام عناصر تسخين المقاومة يتضمن النظر في الظروف الجوية لبيئة التشغيل لضمان أداء تسخين مستقر وفعال.
يمكن أن تعمل عناصر تسخين المقاومة ضمن نطاق درجة حرارة يعتمد على موادها وتصميمها المحدد، والتي تتراوح عادةً من عشرات درجات مئوية إلى عدة آلاف من درجات مئوية، مع أمثلة بما في ذلك سبائك النيكل والكروم التي تصل إلى حوالي 1200 ° ج، كربيد السيليكون يتجاوز 1500 ° ج، وموليبدينوم ديسيليكيد حتى 1850 ° C في أجواء الأكسدة، مناسب لمختلف التطبيقات الصناعية مثل التسخين بدرجة الحرارة العالية والعمليات المعدنية.
تعتبر عناصر التسخين في الفرن الكهربائي مكونات حاسمة تولد الحرارة من خلال تأثيرات مقاومة. تشمل الأنواع الرئيسية أسلاك التسخين المقاومة (مثل سبائك النيكل والكروم)، وقضبان كربيد السيليكون (Sic)، وقضبان ديسيليكيد الموليبدينوم (Mosi2)، وعناصر الجرافيت. لقد تم تصميمها لتلبية احتياجات المعالجة الحرارية الصناعية المختلفة، وهي قادرة على العمل بثبات في البيئات ذات درجات الحرارة العالية وتحويل الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى حرارة لتلبية متطلبات التدفئة والتحكم في درجة الحرارة للأفران الكهربائية.