Технология производства ТЭНов. Как и из чего делают ТЭНы?

Трубчатые электрические нагреватели или ТЭНы давно стали неотъемлемой частью и бытовой техники, и промышленного оборудования. С их помощью можно нагреть воду на кухне кафе или ресторана, поддерживать заданную температуру в резервуаре с битумом.

ТЭНы отличаются формой, количеством спиралей в одном изделии, способом установки, наличием/отсутствием оребрения, материалом колбы и прочими факторами. Но в любом случае технология производства ТЭНов должна соответствовать требованиям ГОСТ 13268-88. О том, как изготавливают нагреватели, речь и пойдет далее.

Из чего делают ТЭНы: немного общей информации

Вне зависимости от размеров и назначения трубчатого нагревателя его основным элементом будет спираль. Для ее изготовления выбирают тугоплавкие материалы. Предпочтение отдают нихрому Х20Н80. Его значимое преимущество — максимально возможное удельное сопротивление. При подключении спирали к электросети она не становится проводником, а нагревается.

Концы спирали присоединяют к контактам. А всю конструкцию помещают в корпус из специальной керамики или из стали с антикоррозийной обработкой. Чтобы не допустить контактов между спиралью и оболочкой, свободное пространство заполняют изолирующим веществом — периклазом и/или кварцевым песком.

Отдельно нужно остановиться на материале корпуса:

• если температура нагрева ТЭНа и окружающей среды не превышает 250 ⁰С, стандарт разрешает использовать конструкционную сталь Ст10. Ее можно заменить на латунь, обработанную особым образом;
• если планируется эксплуатация нагревателя при температуре до +450 ⁰С, колбы изготавливают из стали 12Х18Н10Е. Она также поможет защитить спираль от воздействия агрессивных сред.

Ниже приведена стандартная схема трубчатого нагревателя:

Технология производства ТЭНов

Если говорить коротко, то в процессе производства нагревателей можно выделить ряд основных этапов:

• изготовление отдельных элементов;
• сборка ТЭНа;
• отжиг в печи;
• гибка для придания нужной формы;
• проверка на соответствие стандартам;
• испытания.

На практике же каждый из перечисленных этапов разбивается еще на ряд подэтапов, каждый из которых важен и обязателен.

Подготовительный этап (изготовление отдельных элементов)

1. Нарезка трубы подходящего диаметра. Длина заготовок должна соответствовать параметрам будущего нагревателя.
2. Обезжиривание. Все подготовленные детали обжигают в муфельных печах. Минимальная температура — +400 ⁰С.
3. Обезжиривание, зенковка и рихтовка трубок. Для обработки заготовок изнутри требуется специальный шомпол.
4. Подготовка стержневых проволочных контактов заданной длины.
5. Накатка на стержнях резьбовых соединений.
6. Навивка с заданной точностью нихромовых спиралей.
7. Обработка спиралей обезжиривателем с последующей сушкой.

На этом подготовительный этап считается завершенным. Можно переходить непосредственно к соединению деталей в единую конструкцию.

Сборка ТЭНа

1. Приварка нихромовой спирали к контактным стержням. Преимущественно это делают с использованием аппаратов точечной сварки.
2. Подготовка наполнителя. Его нужно просушить при температуре 600 0С, просеять для отделения посторонних компонентов.
3. Помещение спирали в корпус ТЭНа. Свободное пространство засыпается наполнителем из кварцевого песка в сочетании с периклазом. Этот этап занимает максимальное время во всем процессе изготовления. Он же является самым ответственным.
4. Выравнивание и подрезка торцов. Трубку дополнительно нужно прокатать и обжать.
5. Придание конструкции дополнительной гибкости за счет обжига при сравнительно низких температурах.

После этого остается зачистить стержни и обкатать резьбу на них, нанести на корпус маркировку (с помощью лазера, ударным или электромеханическим способом), удалить избыточный наполнитель. В соответствии с требованиями стандартов на оболочке должны быть указаны данные о стране-производителе, дате изготовления, номинальные параметры.

Гибка ТЭНа

На этом этапе нагревателю предстоит придать форму, предусмотренную техническим заданием. Гибка типовых изделий проводится на специальных станках. С нестандартными вариантами иногда приходится работать вручную на верстаке.

После гибки дополнительно необходимо:

1. Зачистить и обкатать торцы.
2. Вставить изоляторы и загерметизировать концы.
3. Откалибровать контактные стержни, навинтить на них гайки и шайбы.

ТЭН готов. Операции, связанные непосредственно с производством, на этом завершаются.

Приемо-сдаточные испытания

Каждое изделие в обязательном порядке проверяется на соответствие и техническому заданию, и стандартам. Наиболее важны следующие моменты:

• контроль сопротивления нихромовой спирали;
• проверка качества изоляции, величины ее сопротивления. Для этого на контакты ТЭНа подается повышенное напряжение;
• проверка резьбовых соединений;
• измерение габаритов нагревателя;
• контроль сопротивления всего изделия.

Если не выявлены отклонения, нагреватель необходимо тщательно упаковать и передать на склад для отгрузки клиентам. Вне зависимости от того, из какого металла делают ТЭНы на конкретном заводе, их заворачивают в парафинированную бумагу, а потом помещают в чехлы, защищающие от влаги.