铝合金集中熔炼炉的称重传感器需长期在 80-150℃的环境温度(部分区域靠近炉体可达 200℃以上)中工作,且需耐受热辐射、振动及腐蚀性烟气侵蚀。选择适配的耐高温材料是保障传感器精度和寿命的核心,以下从弹性体、应变片、线缆、防护涂层四个关键部件推荐材料及特性:
一、弹性体耐高温材料(核心承载部件)
弹性体作为传感器的受力核心,需同时满足高温下的强度、刚性和稳定性,其材料需具备低线膨胀系数、高弹性模量及优异的抗疲劳性能。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
1. 高温合金钢材
推荐材料:40CrNiMoA(合金结构钢)、35CrMoV(铬钼钒钢)文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
耐高温性能:长期使用温度≤300℃,短期可承受 400℃高温,弹性模量(200GPa 以上)随温度变化率低(≤0.05%/℃)。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
优势:通过调质处理后屈服强度达 800MPa 以上,抗疲劳寿命≥10⁷次,适合承受炉体倾转时的动态载荷;线膨胀系数低(约 11×10⁻⁶/℃),热形变均匀,减少温度引起的零点漂移。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
应用场景:主流中高温称重传感器弹性体,适配环境温度≤200℃的熔炼炉支撑部位。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
2. 不锈钢材料
推荐材料:17-4PH(沉淀硬化不锈钢)、316L(超低碳不锈钢)文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
耐高温性能:17-4PH 长期使用温度≤315℃,316L≤450℃,均具备良好的抗氧化性。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
优势:17-4PH 经 H900 热处理后硬度达 36-40HRC,强度与合金钢材相当,且耐腐蚀性优异(可抵御熔炼烟气中的硫化物、氟化物侵蚀);316L 延展性好,适合复杂结构加工,线膨胀系数 16×10⁻⁶/℃,热稳定性略低于合金钢材。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
应用场景:腐蚀性较强的熔炼环境(如废铝回收熔炼炉)或温度≤300℃的区域。文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
3. 特殊陶瓷材料
推荐材料:氧化锆陶瓷(ZrO₂)、氮化硅陶瓷(Si₃N₄)文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/5033.html
耐高温性能:氧化锆陶瓷长期使用温度≤1000℃,氮化硅陶瓷可达 1200℃,几乎无热膨胀(氧化锆线膨胀系数≈10×10⁻⁶/℃)。
优势:绝缘性能优异,无电磁干扰;耐腐蚀、耐磨损,适合极端高温环境。
局限性:脆性大,抗冲击性能差,仅适用于静态称重或低振动场景,成本较高。
二、应变片耐高温材料(信号敏感元件)
应变片是重量信号转换的核心,其基底、敏感栅材料需耐受高温且电阻温度系数稳定,避免信号漂移。
1. 敏感栅材料
推荐材料:康铜(Cu-Ni 合金)、卡玛合金(Ni-Cr-Al-Co 合金)、铂铱合金(Pt-Ir)
耐高温性能:康铜适用于≤150℃,卡玛合金≤250℃,铂铱合金≤600℃。
特性:
卡玛合金电阻温度系数低(≤20×10⁻⁶/℃),灵敏系数(K≈2.1)随温度变化小,在 200℃下仍能保持 0.1% 以内的线性度;
铂铱合金化学稳定性极佳,适合超高温环境,但灵敏系数较低(K≈4.0),成本高。
应用场景:卡玛合金应变片为熔炼炉传感器主流选择,适配 150-250℃环境;铂铱合金用于特殊高温炉(如焦炭加热炉)。
2. 基底材料
推荐材料:聚酰亚胺薄膜(PI)、玻璃纤维增强酚醛树脂、陶瓷基底
耐高温性能:聚酰亚胺薄膜≤260℃,酚醛树脂≤200℃,陶瓷基底≤1000℃。
优势:聚酰亚胺薄膜柔韧性好,粘贴性能优异,适合弹性体动态形变场景;陶瓷基底绝缘性强,热稳定性高,适合静态高温环境。
三、线缆与连接部件耐高温材料
线缆和接头需耐受高温老化、油污侵蚀,确保信号稳定传输。
1. 线缆绝缘材料
推荐材料:氟橡胶(FKM)、聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维编织层
耐高温性能:氟橡胶≤200℃,聚四氟乙烯≤260℃,玻璃纤维编织层≤500℃(需配合绝缘涂层)。
特性:
氟橡胶线缆耐油性、耐腐蚀性优异,柔韧性好,适合弯曲敷设(如传感器与控制柜之间的连接);
聚四氟乙烯绝缘电阻高(>10¹⁴Ω・cm),高温下不软化,适合靠近炉体的固定敷设区域;
玻璃纤维编织层兼具隔热和机械保护作用,常作为外层护套使用。
2. 接头与密封材料
推荐材料:不锈钢接头(304/316)、高温密封胶(硅橡胶、聚酰亚胺胶)
特性:不锈钢接头耐氧化、抗腐蚀,可承受 300℃以上高温;硅橡胶密封胶使用温度≤200℃,聚酰亚胺胶≤300℃,均具备良好的防水防尘性能(防护等级达 IP68)。
四、防护涂层与隔热材料
通过涂层和隔热层降低高温对传感器核心部件的直接影响。
1. 表面防护涂层
推荐材料:陶瓷涂层(Al₂O₃、ZrO₂)、高温珐琅漆、镍基合金镀层
特性:陶瓷涂层耐温≥800℃,导热系数低(≤1W/(m・K)),可有效反射热辐射;镍基合金镀层(如 Ni-Cr 镀层)耐腐蚀性强,附着力好,适合弹性体表面防护。
2. 隔热材料(辅助防护)
推荐材料:陶瓷纤维棉(Al₂O₃-SiO₂)、气凝胶毡、云母板
应用场景:传感器与炉体之间加装 50-100mm 厚陶瓷纤维棉,降低热传导;线缆外包裹气凝胶毡(导热系数≤0.02W/(m・K)),减少环境温度影响。
材料选型建议
常规熔炼炉(环境温度 80-150℃):
弹性体选 40CrNiMoA 合金钢材,应变片选卡玛合金 + 聚酰亚胺基底,线缆选氟橡胶绝缘 + 不锈钢接头,表面涂陶瓷涂层。
高温熔炼炉(环境温度 150-250℃):
弹性体选 17-4PH 不锈钢,应变片选卡玛合金 + 玻璃纤维基底,线缆选聚四氟乙烯绝缘 + 玻璃纤维护套,加装陶瓷纤维隔热层。
极端高温 / 腐蚀性环境(温度>250℃或烟气腐蚀性强):
弹性体选 316L 不锈钢或氧化锆陶瓷,应变片选铂铱合金 + 陶瓷基底,线缆选玻璃纤维编织聚四氟乙烯线,全面包覆隔热材料。
通过合理匹配材料,可将传感器在高温下的零点漂移控制在 0.1% FS/℃以内,线性误差≤0.2% FS,满足铝合金集中熔炼炉的称重精度要求。