Il vetro è spesso descritto come un liquido ad elevatissima viscosità, privo di un reticolo cristallino regolare e di un punto di fusione preciso. Inoltre non presenta il fenomeno del calore latente di cristallizzazione o di fusione.
Il principale componente del vetro piano è la sabbia silicea (SiO2). Il suo punto di fusione si situa nell'intorno dei 1700°C e la sua consistenza a questa temperatura è simile a quella del miele liquido.
La struttura cristallina del silicio ha la forma di un tetraedro, al cui centro vi è un atomo di silicio, collegato simmetricamente ai quattro vertici di atomi di ossigeno: la formula chimica è quindi SiO4 ed ha una carica negativa. Raffreddando velocemente la silice fusa, si forma una struttura casuale di tetraedri, uniti tra di loro agli angoli, che dà luogo ad un materiale amorfo, conosciuto come silice vetrosa.
Per ragioni pratiche ed economiche, il punto di fusione e la viscosità della silice devono essere ridotti per consentire la produzione industriale del vetro.
A tal fine, vengono utilizzati diversi additivi:
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- Affinanti: facilitano l’affinaggio del vetro, aiutando la massa di vetro fuso non omogenea e carica di bolle gassose prodotte dalla fusione, a trasformarsi in un fluido chiaro, trasparente e omogeneo (solfato di sodio Na2SO4).
Resistori SiC: Caratteristiche e Applicazioni
I resistori SiC di SIM S.r.l. sono delle resistenze in carburo di silicio.
Il carburo di silicio è ricoperto da un apposito rivestimento protettivo in biossido di silicio. L’idrogeno riduce tale rivestimento e può provocare un deterioramento del resistore SiC. Le applicazioni in atmosfera di azoto sono limitate ad una temperatura di 2500°F (1370°C) e ad una potenza massima di carico di superficie dai 20 ai 30 watt per pollice quadrato (da 3.1 a 4.6 watt per centimetro quadrato). Una temperatura superficiale troppo elevata comporterà una reazione del nitruro di silicio.
Il resistore in carburo di silicio di SIM S.r.l. è un tipo di resistenza lineare che converte l’energia elettrica in energia termica.
La resistenza nominale del resistore SiC è misurata alla temperatura di calibrazione di 1960°F (1071°C). I resistori SiC non sono dimensionati per uno specifico wattaggio come le resistenze metalliche.
La resistenza dei resistori SiC aumenta gradualmente durante il loro impiego. Tale caratteristica di incremento della resistenza è chiamata “invecchiamento”.
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I resistori SiC hanno una tolleranza di fabbricazione di +/- 20% rispetto resistenza nominale. Tutti i resistori SiC sono calibrati almeno due volte prima della spedizione per garantire che rispettino le specifiche. L’amperaggio calibrato di ogni resistore SiC è segnato sul cartone e sull’estremità destra di ciascuno di essi. Durante l’installazione, sistemare i resistori SiC con i valori di amperaggio il più possibile vicini l’uno all’altro. Quando i resistori SiC, collegati in serie, hanno resistenze corrispondenti, si avrà una “vita utile” di maggior durata.
Connessioni e Montaggio
I resistori SiC possono essere collegati in parallelo, in serie, o in una combinazione di entrambi. In genere, si preferiscono connessioni parallele.
In disposizione parallela, il voltaggio lungo tutto il SiC è lo stesso. Questa maggiore temperatura dei SiC provocherà un graduale aumento della loro resistenza, fino a quando tutti i resistori SiC avranno la stessa resistenza.
Non ci sono restrizioni alle posizioni di montaggio dei SiC, anche se le posizioni orizzontale e verticale sono le più comuni. Nel montaggio, si dovrà utilizzare estrema cautela per assicurare che i SiC non siano posti in tensione. Ci dovrà essere uno spazio libero adeguato per consentire al forno e ai resistori SiC di espandersi e contrarsi in modo indipendente. Quando i SiC vengono montati verticalmente, l’estremità inferiore dovrà essere appoggiata su supporti isolati elettricamente.
La sezione di riscaldamento dei resistori SiC dovrà essere centrata nella camera del forno, in modo che nessuna parte della sezione di riscaldamento si estenda sulla parete del forno. Talvolta, su ogni parete interna attraverso cui passa il resistore SiC, si trova un incavo a forma di cono o di cono tronco profondo 1/2 pollice (13mm). La camera di riscaldamento del forno, attraversata dai resistori SiC, può essere della stessa lunghezza della zona calda dei resistori SiC. In alternativa, le dimensioni della camera di riscaldamento del forno possono essere un pollice (25mm) inferiori all’effettiva lunghezza della zona di riscaldamento del SiC.
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Si dovrà interrompere l’erogazione di corrente al resistore da sostituire, sganciare le pinze a molla e la treccia di alluminio e rimuovere il vecchio SiC.
Controllo della Temperatura
I resistori SiC possono essere utilizzati direttamente sulla linea (voltaggi fissi) a temperature fino a 2400°F (1315°C). Per compensare l’output ridotto via via che i resistori SiC “invecchiano” o aumentano gradualmente in resistenza, il forno viene inizialmente sovrapotenziato del 25% fino al 50%. Questo tipo di accorgimento elimina l’impiego di costose attrezzature per la modifica del voltaggio e si è dimostrato molto soddisfacente in numerose applicazioni.
La temperatura del forno è controllata da un regolatore on-off. Quando i SiC sono nuovi, saranno alimentati solo per 24/30 o per 24/36 di un’ora. Via via che i SiC aumentano in resistenza, saranno “on” per una maggiore percentuale di tempo. Quando la loro resistenza sarà aumentata sino al punto in cui forniscono 24000 watt, saranno “on” per il 100% del tempo.
Per le applicazioni in cui si desidera uno stretto controllo della temperatura e/o per temperature superiori ai 2400°F (1315°C), è necessario un dispositivo per incrementare il voltaggio al resistore SiC.
I metodi più comuni per il controllo della tensione includono:
- Il trasformatore a presa multipla è il più comune, perchè è solitamente il meno costoso. Il secondario del trasformatore è provvisto di rapporti che in genere variano in numero da 10 a 36.
- Reattori saturabili e regolatori ad induzione sono utilizzati per fornire un controllo della tensione continua.
- Di rado, si utilizzano controlli mediante condensatori.
Per riscaldamenti lenti e al minimo, vengono generalmente fornite delle prese a minor voltaggio. Per calcolare il voltaggio minimo, considerare il 70% del voltaggio nominale. Per applicazioni periodiche, considerare il 30% del voltaggio nominale a pieno carico.
Tipologie di Resistori SiC
Due sono le tipologie di resistori SiC che SIM S.r.l. produce:
I resistori SiC di SIM S.r.l. possono essere realizzati in qualunque lunghezza sino ad un massimo di 228 pollici (5800 mm).
In una atmosfera normale o inerte di argo o elio il “pezzo unico” SiC è in grado di essere impiegato fino a una temperatura di controllo del forno pari a 3100°F (1700°C), mentre il “tre pezzi” fino a 2600°F (1425°C). Tale estremità fredda a minor resistenza consente a questa seconda tipologia di resistori di operare a temperature inferiori.
I resistori SiC di SIM S.r.l. vi daranno prestazioni di prima qualità, grazie alla loro maggiore densità, circa 2.4 gms/cc. Ciò garantisce ai resistori SiC di SIM S.r.l.
I resistori SiC di SIM S.r.l. sono intercambiabili con tutti i resistori in carburo di silicio prodotti in Europa, così come con i resistori a maggiore resistenza prodotti per i mercati asiatici e statunitense.
Sono disponibili dimensioni e formati speciali. Le parti fredde possono avere lunghezze differenti: i forni con tetto ad arco, per esempio, richiedono estremità fredde più lunghe lungo il tetto e più corte lungo il pavimento. Un’altra modifica possibile è la zona calda a due temperature, utile per ottenere energia termica aggiuntiva all’interno del forno a tunnel, più lento e caricato più densamente. Questa zona calda, appositamente modificata, non genera una specifica temperatura differenziale e offre un modo conveniente per ottenere più energia termica in una data area del forno.
Le estremità fredde sono attaccate perpendicolarmente alla zona calda.
I resistori dritti a tre Pezzi - aste SiC - sono caratterizzati da estremità fredde a bassa resistenza (LRE), più fredde rispetto alle estremità fredde di qualunque altro pezzo. La temperatura massima delle aste è 1550°C e, per una migliore efficienza energetica, il calore è concentrato all’interno del forno, non sulle estremità delle aste.
Il carburo di silicio “reaction bonded” (legato per reazione) è utilizzato nella produzione di resistori in carburo di silicio a spirale (SPIRAL). Quest’ultimi sono disponibili in diverse dimensioni che vanno dai 12 ai 50 mm di diametro e 2250 mm di lunghezza. Si tratta di elementi riscaldanti a spirale, sagomati a parete sottile e a grana fine di carburo di silicio “reaction bonded” (legato per reazione). Questi possono sopportare carichi elettrici elevati, rapidi cicli di riscaldamento e raffreddamento e shock termici.
I resistori a spirale doppia “Reaction Bonded” presentano tutte le connessioni terminali ad una estremità.
I resistori a forma di “U” sono delle barre di carburo di silicio (SiC), collegate da entrambi i terminali, a forma di ponte “spesso”. Queste barre sono ideali per le condizioni in cui una sola asta non è in grado di attraversare la camera di riscaldamento.
Questi resistori prendono il loro nome dal fatto di avere le estremità fredde in carburo di silicio più grandi. Le estremità fredde dei resistori abbassano la resistenza elettrica, e l’aumentata sezione trasversale dell’estremità fredda aiuta ad abbassarne la temperatura di esercizio. Nei moderni resistori a forma di manubrio “alpha rods”, la tecnologia avanzata è utilizzata per mantenere le estremità dei terminali fredde, così che le estremità fredde “fuori misura” (oversized) non sono più necessarie.
Il rapporto dei resistori di “vecchio stile” era 1:3 mentre quello dei nuovi è 1:40.