ファスナーの材質の選択がカートリッジ ヒーターの性能に与える影響

高温の状況では、最初は正常に動作しているように見える固定カートリッジ ヒーターについてよく質問されますが、数百時間後にはナットを取り外すことができなくなります。糸が詰まってしまっています。ヒーターが動かなくなります。それを取り出す唯一の方法はドリルか切断ですが、高価な空洞を台無しにする可能性があります。通常、問題はファスナーの素材が使用される環境に適合しないことです。ファスナーに適切な素材を選択することは、適切なヒーターを選択するのと同じくらい重要です。

ステンレス鋼 (通常グレード 304 または 316) は、カートリッジ ヒーターの留め具として最も一般的な素材です。ステンレスは錆びにくく、高温にも耐える強度があります。 400度まで正常に動作します。ステンレスはそれ以上の温度になると柔らかくなり始めます。ナットがヒーターを所定の位置に保持できず、ヒーターが動く可能性があります。さらに重要なことは、ステンレス鋼のねじ山は、特にステンレス鋼のナットをステンレス鋼の継手と一緒に使用する場合、高温でかじりやすい傾向があります。かじりは極度の凝着摩耗の一種であり、糸が互いに絡み合って、糸を分解することがほとんど不可能になります。

Incoloy® 800 または Inconel® 600 は、400 度を超える温度で動作する必要がある用途に適した選択肢です。これらの材料は強度を保ち、700 度以上の高温でも酸化しません。ステンレスに比べてかじりにくいのも特徴です。コストはトレードオフです。-インコロイ® およびインコネル® で作られたファスナーは、ステンレス鋼よりもはるかに高価です。しかし、ヒーターの交換が難しい場合やダウンタイムが高くつく場合には、追加コストを支払う価値があります。

Monel® のようなニッケル-ベースの合金も代替品です。モネルファスナーは、特に海洋または化学環境において、耐腐食性が非常に優れています。適度な温度では効果的に機能しますが、400 度を超える温度で長時間使用しないでください。オーステナイト系ステンレス鋼は強度を保つため、極低温または低温での用途に適しています。-

経験的にわかるように、ファスナーに使用される材料を混同するのが一般的です。 Incoloy® 継手にステンレス鋼のナットを使用することはお勧めできません。この 2 つの材料は加熱時の膨張率が異なり、かじりやすくなる特性も異なります。ステンレス鋼のナットは、温度が上昇するとインコロイ® フィッティングよりも膨張する可能性があり、ナットが外れる可能性があります。また、ナットがフィッティングに対してかじり、ねじ山がロックされる可能性があります。ヒーター取付具と同じ金属製の留め具を使用するのが最も安全な方法です。

-電気絶縁が必要な用途（医療機器や研究機器など）には、非金属製の留め具が必要になる場合があります。アルミナやジルコニアなどの材料で作られたセラミックナットやネジ付きブッシュを入手できます。これらのセラミックは非常に高い温度でも強度を保ち、電気が流れるのを防ぐのに優れています。しかし、それらは壊れやすく、熱によるストレスや衝撃が加わると壊れる可能性があります。慎重に取り扱い、低いトルクレベルで締め付ける必要があります。

ファスナーの表面の仕上げも考慮すべき点です。滑らかな研磨仕上げにより、かじりの可能性が低くなり、取り外しが簡単になります。一部の企業は、銀メッキやニッケル-PTFE複合コーティングなど、かじりを防止するコーティングを施したファスナーを製造しています。これらのコーティングは滑りやすいカバーを作り、熱いときでも糸が引っかかるのを防ぎます。コーティングは、使用される温度に対応できる必要があります。ほとんどの典型的なコーティングは 300 度を超えると分解します。

つまり、カートリッジ ヒーターに適切なファスナー素材を選択するということは、その素材がヒーターの動作温度、環境、およびヒーター取り付け素材に適合していることを確認することを意味します。ステンレス鋼は 400 度までの温度に耐えることができます。より高温の場合は、インコロイ® またはインコネル® が必要です。異なる材料を混ぜないでください。セラミックファスナーを使用して電気的に分離することを検討してください。高温の状況では、物にくっつかないコーティングを探してください。-ファスナーはシステムのほんの一部ですが、素材の選択を誤ると、ヒーターの交換が大変な作業になる可能性があります。ヒーターは所定の位置に留まり、適切に固定されていればサイクルごとに簡単に取り外すことができます。