Металлокерамические и электроугольные изделия

Занятие №7

Тема занятия:

Проводниковые материалы. Сплавы высокого сопротивления

1) Медь (в земной коре не более 0,01 %, в рудах не более 2 % - в виде сульфидов и окислов) – получают сложным металлургическим путём, а затем очищают (рафинируют) электролизом.

Чистая проводниковая медь – пластичный металл красно-оранжевого цвета. Температура плавления 1083 ⁰С, плотность 8960 кг/м³ , удельное сопротивление ~ 1,75 ×10^-8 Ом×м, устойчива к атмосферной коррозии. Холодной прокаткой получают нагартованную медь с повышенной прочностью и твёрдостью.

Отжигают медь при температуре 450 … 500 ⁰С с охлаждением в воде. Отожжённую мягкую медь применяют для жил проводов и кабелей, нагартованную – пластины коллекторов, ножи рубильников, контактный провод и др.

Согласно стандарту выпускают шесть марок электротехнической меди, в зависимости от её чистоты: М00 – (99,99 % Cu);М0, М1…М4 - (99,00 % Cu). Первые три марки применяют для проводов , кабелей, фольги, остальные – для медных сплавов.

Сплавы меди:

а) бронзы- это сплав меди и олова, алюминия, кремния, бериллия, кадмия. Наилучшая электропроводность у кадмиевых бронз. Применяют: для коллекторных пластин, контактов, пружин, контактных проводов и т.п.;

б) латуни –это сплавы меди и цинка – легко обрабатываются, значительно прочнее меди и дешевле. Применяют для контактов, зажимов, токоведущих крепёжных деталей.

2) Алюминий – самый распространённый металл в земной коре (до 8 %). Добывают из глинозёмистых пород (Al₂O₃), путём электрического разложения, а затем рафинируют электролизом.

Электротехнический алюминий мягкий, пластичный белый металл. Температура плавления 658 ⁰С. Уступает меди по механической прочности и электропроводности. Плотность 2700 кг/м³ , удельное сопротивление ~ 2,8×10^-8 Ом ×м. На воздухе покрывается непроводящим оксидом. При холодной прокатке упрочняется (наклёп), отжиг производят в соляной ванне при температуре ~ 300 ⁰С. В контакте с медью и многими другими металлами, алюминий образует гальваническую пару и разрушается электрокоррозией.

Согласно стандарту выпускают 13 марок проводникового алюминия: от А999 (99,999 %) до А (99,00 %).

Высшие марки применяют для фольги, электродов конденсаторов, оболочек кабелей, обмоточных проводов. Остальные - для производства различных кабельных изделий, роторных обмоток электродвигателей, а так же для сплавов. Соединяют алюминиевые провода сваркой, опрессовкой, пайкой при помощи специальных припоев.

Сплавы алюминия:

а) литейные – силумины –это сплав алюминия и кремния используют для конструкционных деталей;

б)деформируемые – дюралюмины – это сплав алюминия, меди и магния, применяют для токоведущих панелей и шасси, корпусов приборов и др.

3) Проводниковая сталь - низкоуглеродистая (0,1…0,15 % С) – наиболее дешёвый и механически прочный проводник. Плотность 7800 кг/м³. Удельное сопротивление (1,2…1,4) ×10^-7 Ом×м. Оцинкованную стальную проволоку используют в воздушных линиях электропередач. Применяют также биметаллические проводники: сталь-алюминиевые голые провода и медно- стальную проволоку.

Сплавы высокого сопротивления

1) Манганин – сплав на основе меди , с добавкой 2-3 % никеля и 12-13 марганца, светло-оранжевого цвета, плотность ~ 8400 кг/м³, удельное сопротивление (4,7 … 5,3) ×10^-7 Ом×м, рабочая температура до 200 ⁰С. Имеет малую термо- эдс в паре с медью.

Манганиновые изделия: проволока, лента, обмоточные провода - применяют для резисторов высоких классов точности.

2) Константан – сплав на основе меди, с добавкой 32 – 40 % никеля и 1—2 % марганца. Цвет серебристый с желтизной. Плотность ~ 8900 кг/м³, удельное сопротивление (4,5 … 4,8) ×10^-7 Ом×м. Рабочая температура до 450 ⁰С.

В паре с медью даёт высокую термо- эдс.

Изделия резисторы низких классов точности, термопары

Жаростойкие сплавы

Рабочая температура 900 … 1200 ⁰С. Основные компоненты сплавов: никель, хром, алюминий, железо. Жаростойкость обусловлена образованием на поверхности плотной оксидной плёнки, исключающей прохождение кислорода вглубь.

Различают:

а) нихромы (55 – 78 % никеля,15 – 25 % хрома, марганца и железа) – пластичны, легко протягиваются в проволоку и ленту. Широкое применение ограничено высокой стоимостью;

б) фехрали и хромали (~ 0,7 % Mn, ~ 0,6 % Ni, 12 – 15 % Cr, 3,5 – 5,5 % Al, остальное - железо) – значительно дешевле нихромов, обрабатываются хуже, применяют в нагревательных приборах и различных сопротивлениях.

Недостаток - повышение твердости и хрупкости после нагрева до ~ 1000 ⁰С и охлаждения.

Металлокерамические и электроугольные изделия

1. Металлокерамические изделия получают спеканием под высоким давлением порошкообразных компонентов.

Металлокерамику на основе порошков серебра и оксида кадмия применяют в низковольтных аппаратах.

Для дугоразмыкающих контактов используют металлокерамику из порошков серебра, вольфрвма, никеля , меди и графита, имеющую высокую устойчивость против приваривания.

2. Электроугольные изделия: щетки, контакты, осветительные угли - изготавливают методом порошковой технологии из смеси углеродистых материалов (графит, кокс, антрацит и сажа), с введением металлических порошков. Связующие – каменно-угольные, бакелитовые и кремний-органические смолы.

Щетки для электрических машин:

- графитные – изготавливают из натурального графита, отличаются мягкостью, бесшумностью работы.

- Угольно – графитные – изготавливают из сажи, кокса и связующих смол – механически прочные, твердые.

- Металло–графитные – порошки графита, меди – низкое электросопротивление.

- Электрографитированные – из графита, кокса, сажи и смол, обжигают в печах, Т_н =2500⁰

Вопросы для контроля:

1. Написать марку сплава и указать его химический состав – берилиевая бронза,

2. Написать марку сплава и указать его химический состав – силумин,

3. Написать марку сплава и указать его химический состав - латунь,

4. Написать марку сплава и указать его химический состав – дюраль,

5. В чем особенность применения биметаллических проводов?

6. Где применяют сплавы – манганин, константан?

7. Почему в электрических машинах токосъемные устройства называют «щетками»? (ответ искать в дополнительных источниках)

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 149; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!