Afvejning af fordele og ulemper ved kabinetmaterialer

Kabinetter findes i mange stilarter, størrelser og former, men hvad kabinettet er lavet af, er ofte den allerførste overvejelse, når man køber et nyt produkt, og uden tvivl den største faktor i et kabinets ydeevne. Kendskab til almindelige materialer er afgørende for planlægning, indkøb og vedligeholdelse af elektriske og elektroniske samlinger.

Groft sagt kan indkapslingsmaterialer inddeles i metalliske og ikke-metalliske kategorier.

Ikke-metalliske

De fleste ikke-metalliske kabinetter er lavet af plast, typisk ABS eller polykarbonat, men denne kategori omfatter også glasfiber.

Ikke-metalliske materialer er gennemtrængelige for radiofrekvensbølger (RF) og er et godt valg til trådløse kommunikationsenheder, der nemt skal kunne sende og modtage signaler. På den anden side kan denne funktion være skadelig, hvis enheden skal holdes isoleret fra elektromagnetisk interferens (EMI) og radiofrekvensinterferens (RFI).

ABS

Akrylnitrilbutadienstyren, eller ABS, er en billig termoplast, som er nem at bearbejde og forme. ABS er den foretrukne plast til indendørs brug og giver trods sin relative økonomi god slagfasthed, varmebestandighed og alsidighed. ABS til generelle formål (GPABS) er den mest økonomiske type, men der findes også flammehæmmende ABS (FRABS), som giver en middelhøj flammehæmning (UL 94V-0).

ABS-kabinetter er ofte sorte, grå eller hvide, men farverige variationer som gul, rød og blå ikke er ualmindelige. ABS er let at bearbejde og ændre. Desværre er det ikke ideelt til kraftige påvirkninger, og det er svært at gøre ABS gennemsigtigt.

Figur 1: ABS-plastkabinetter fra Hammonds 1551MINI-serie. Da total gennemsigtighed ikke er mulig med ABS, er gennemskinnelig eller "frostet" ABS almindeligt. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Polykarbonat

Polycarbonat er rockstjernen i plastverdenen. Med fremragende slagfasthed, et bredt temperaturområde og modstandsdygtighed over for UV-skader er det den foretrukne plast til mange udendørs, hårdføre og marine anvendelser. UV-stabiliseret polykarbonat modstår misfarvning og skørhed som følge af soleksponering og er naturligt klart. Derfor bruges det ofte til produkter som brilleglas og forruder til racerbiler samt til indkapslinger af høj kvalitet. Polykarbonat har en høj flammehæmmende klassificering. Som forventet er polykarbonat derfor en mindre økonomisk mulighed end ABS, især i starten af et projekt, men dets lange levetid, selv under barske forhold, kan spare omkostninger i det lange løb.

Figur 2: Gennemsigtige plastkabinetter i polykarbonat fra Hammonds 1591T-serien. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Glasfiber

Glasfiberarmeret polyester, forkortet FRP eller GRP, består af polyesterplast, der er forstærket med glasfibre. FRP er ligesom polykarbonat velegnet til udendørs brug med god slagfasthed og et bredt temperaturområde, endda bredere end polykarbonat. Det kan dog blive misfarvet af UV-eksponering. På grund af sin sammensætning kan FRP sprede glaspartikler, når der skæres i det, og der kræves specialiserede personlige værnemidler og værktøjer til at ændre det.

Både polykarbonat og FRP har god kemisk resistens, og begge er ideelle til brug i saltholdige miljøer. FRP tåler opløsningsmidler og fortyndede syrer og baser. Polykarbonat klarer sig godt mod syrer og nogle opløsningsmidler og baser. Undersøg altid den specifikke fare, før du vælger et materiale.

Figur 3: Et kabinet af glasfiberforstærket polyester, Hammond-artikelnummer 1590ZGRP084. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Metalliske farver

I modsætning til ikke-metalliske materialer har kabinetter af metal bedre afskærmningsegenskaber mod RFI og EMI. Metal-til-metal-kontakt er afgørende for fuld afskærmning og jordforbindelse, en proces, der er nødvendig for sikkerheden, når man har at gøre med elektriske apparater inde i kabinettet. Metalliske materialer er generelt acceptable til udendørs brug og har god slagfasthed.

Med metaller er det vigtigt at holde øje med galvanisk korrosion, også kaldet uensartet metalkorrosion. Hvis to forskellige metaller er i kontakt med hinanden, vil det, der er mere "basisk" eller afgiver sine elektroner hurtigere, begynde at korrodere hurtigere og forårsage strukturelle såvel som æstetiske skader. Man skal være opmærksom på ikke at bruge zinkbelagte skruer eller en samler af galvaniseret stål til f.eks. et kabinet af rustfrit stål.

Aluminum

Aluminium er et ikke-jernholdigt metal, som er stærkt på trods af, at det er et relativt let materiale. Ud over de mange forskellige former, det kan have, som f.eks. pladealuminium, ekstruderet aluminium og trykstøbt aluminium, har det også forskellige egenskaber afhængigt af, hvilken legering der bruges. En legering består af grundmaterialet (aluminium) plus andre metaller eller grundstoffer. Nogle legeringer er stærkere end andre, eller har større trækstyrke, eller accepterer bedre visse overflader, og så videre.

Aluminium er let at bearbejde og forme og er det billigste metalliske materiale til kabinetter.

Trykstøbt aluminium

Trykstøbte aluminiumskabinetter produceres ved at hælde smeltet metal i en støbeform. Trykstøbning er bedst til små og mellemstore kabinetter, så større produkter vil have en tendens til at bruge metalplader i stedet for støbt metal. Processen er hurtig og giver et ensartet produkt. Støbte kabinetter og sprøjtestøbte plastkabinetter har en funktion, der kaldes en trækvinkel. Kassens vægge skal være let vinklet udad, så kabinettet kan fjernes korrekt fra støbningen. Derfor vil væggene i trykstøbte aluminiumskabinetter have en hældning på et par grader.

Figur 4: Et tykvægget kabinet af trykstøbt aluminium, Hammond-artikelnummer 1590Z110. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Ekstruderet aluminium

Ekstrudering involverer også smeltet aluminium og en form, men i stedet for at fylde et hulrum tvinges ekstruderet aluminium gennem formen for at få en bestemt form, hvilket skaber meget lange ekstruderingsstykker, som derefter skæres ned til den ønskede størrelse. Ekstruderede aluminiumskabinetter består normalt af et ekstruderet rør og endekapper af metal eller plast. Ekstrudering af store stykker, der kan skæres ned, er en fordel for en producent, der kan have et lager af rør ved hånden og levere en række forskellige kabinetlængder efter behov.

Ekstruderede aluminiumskabinetter hos Hammond leveres med en anodiseret finish. Anodisering er en proces, der øger tykkelsen af et kabinets oxidlag og gør overfladen mere holdbar. Anodisering kan anvendes i en række forskellige farver. Nogle aluminiumslegeringer tager godt imod anodisering, og andre gør ikke; mens Hammonds ekstruderede kabinetter kan anodiseres, kan trykstøbte aluminiumskabinetter ikke og er i stedet pulverlakeret.

Figur 5: Et ekstruderet aluminiumskabinet med blå anodisering (samlet). Hammond varenummer 1455L1201BU. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Figur 6: Figur 5-kabinettet i ekstruderet aluminium med blå anodiseret finish vises adskilt. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Plade af aluminium

Aluminiumsplader kan skæres og foldes for at skabe kabinetter og paneler. I modsætning til ekstruderinger og former, som er begrænset af værktøjets funktioner og dimensioner, kan der laves utallige skabsdesigns af foldet metalplade. Aluminiumsplader, især de tyndere, kan ikke bære særlig meget vægt, og man kan forvente, at pladen bøjer eller vrider sig, hvis den overbelastes.

Figur 7: Inde i et foldet aluminiumskabinet fra Hammonds 1444-serien. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Stål

Stål er et udbredt og pålideligt materiale i mange brancher. Stål er en jernlegering (lavet af jern kombineret med kulstof). Stålplader bruges til at konstruere skabe og paneler, og man kan vælge mellem en række forskellige ståltyper afhængigt af anvendelsen. Stål er tungere end aluminium, og især rustfrit stål kan være dyrere.

Blødt stål

Blødt stål, også kaldet "lavkulstofstål", har et lavere kulstofindhold end standardstål og er lettere at forme og svejse. Blødt stål er billigt og alsidigt, men det oxiderer i vejr, medmindre det er færdigbehandlet. Derfor har kabinetter af blødt stål har en pulverlakering i modsætning til kabinetter af rustfrit stål eller aluminium, som findes uden lakering eller med mindre finish. Naturligt blødt stål kan bruges til indvendige paneler, da de ikke udsættes for vind og vejr.

Figur 8: Et kabinet i blødt stål med lysegrå pulverlakering, Hammond-artikelnummer ST12126LG. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Galvaniseret stål

Galvaniseret stål fremstilles ved at dyppe stål i en belægning af zink. Det beskytter stålets jernholdige overflade mod hurtig korrosion. Galvaniseret stål tåler ikke superkorrosive kemikalier eller havmiljøer. Galvaniseret stål er et almindeligt materiale til indvendige paneler og generelle indendørs kommercielle kabinetter. Når det er pulverlakeret, kan det bruges udendørs under lette forhold.

Rustfrit stål

Rustfrit stål er en jernlegering, der indeholder krom, som giver det korrosionsbestandige egenskaber. Forskellige kvaliteter af rustfrit stål kan skabes ved at inkludere yderligere elementer. Rustfrit stål modstår rust og behøver ikke at blive efterbehandlet. Det er meget modstandsdygtigt over for syrer, baser og opløsningsmidler, har en god ydeevne udendørs og er let at rengøre, hvilket gør det ideelt til hygiejniske miljøer som medicinske eller føde- og drikkevareapplikationer, hvor kabinettet ofte skal spules af.

De to mest udbredte kvaliteter af rustfrit stål er:

• 304 – Dette er den mest almindelige kvalitet af rustfrit stål.
• 316 – Dette er en mere specialiseret kvalitet, der giver alle de ovennævnte fordele ved rustfrit stål plus ekstra korrosionsbestandighed takket være grundstoffet molybdæn. 316 rustfrit stål er fremragende til havmiljøer.

Figur 9: Et fritstående kabinet i rustfrit stål, Hammond-artikelnummer HN4FS726036SS. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Klassificeringer og materialer

Et kabinets klassificering og dets materiale går hånd i hånd, da klassificeringssystemer som NEMA, UL og IP bedømmer et kabinet ud fra dets ydeevne under forskellige forhold.

NEMA – Det mest almindelige klassificeringssystem for industrielle og elektriske kabinetter. NEMA-typerne beskriver, om kabinettet er til indendørs eller udendørs brug, om det er korrosionsbestandigt, og hvordan det klarer sig mod farer som vand og snavs. Nogle almindelige NEMA-typer omfatter:

• 12 & 13 – Indendørs brug, med en vis beskyttelse mod snavs og dryppende vand
• 3R – Indendørs eller udendørs brug, med beskyttelse mod snavs og vådt vejr (regn, slud, sne)
• 4 – Indendørs eller udendørs brug, god beskyttelse mod snavs, vådt vejr og sprøjt eller vand fra slanger
• 4X – Svarer til 4, men med tilføjelse af korrosionsbestandighed

Figur 10: En hygiejnisk blå silikonepakning beklæder døren til et kabinet i rustfrit stål fra Hammonds HYW-serien. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Indtrængningsbeskyttelse (IP) - IP-klassificeringer bestemmes af Den Internationale Elektrotekniske Kommission (IEC). IP er den mest typiske betegnelse for elektroniske kabinetter, men der er overgange mellem IP- og NEMA-klassificeringer. Det første ciffer i IP-klassificeringen vedrører støvtæthed, mens det andet ciffer vedrører vandtæthed. Nogle almindelige IP-klassifikationer omfatter:

• IP54 – støvbeskyttet, med beskyttelse mod vandsprøjt
• IP65 – minimumsklassificering for at blive betragtet som vandtæt, anbefalet minimumsklassificering til udendørs brug, støvtæt, med beskyttelse mod vandstråler
• IP66 – støvtæt, med beskyttelse mod kraftige vandstråler
• IP67 – støvtæt, med beskyttelse mod midlertidig nedsænkning i vand
• IP68 – støvtæt, med beskyttelse mod kontinuerlig nedsænkning i vand

UL-liste – Produkter, der er UL-listede, er testet af uafhængige laboratorier. Kabinetter lever op til standarderne i UL 508A. Der må ikke forekomme vandindtrængning mellem testene, ellers bliver produktet ikke UL-listet. Andre faktorer, som f.eks. materialekonsistens, fabriksprocesser, UV-bestandighed og brandfarlighed, tages også i betragtning. UL-listen er en værdifuld indikator for ydeevne, kvalitet og sikkerhed.

Figur 11: En UL-mærkat inde i et UL-listet polykarbonatkabinet, Hammond-artikelnummer 1554C2GYCL. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Konklusion

Der kan være mange overvejelser forbundet med at designe en elektrisk eller elektronisk enhed, men forhåbentlig kan denne oversigt over kabinetmaterialer og klassificeringer hjælpe med at strømline valget af kabinet.

Uanset om applikationen kræver en simpel plastkasse til en håndholdt kontakt eller et robust, rustfrit kabinet, der skal stå imod salt luft på en mole, er huse utvivlsomt en vigtig del af enhver enhed.