Elektrik mühendisliğinde bakır ve alüminyum

Kılavuz yok - hiçbir yerde

Bakır (lat. Cuprum) - antik çağlardan beri bilinen yedi metalden biri. ABD, Şili, Rusya (Urallar), Kazakistan (Jezkazgan), Kanada, Zambiya ve Zaire'de önemli bakır cevheri rezervleri bulunmaktadır.

Bakır, 150'den fazla mineralin bir parçasıdır, bunlardan 17'si endüstriyel kullanım bulmuştur: bornit (Cu5FeS4), kalkopirit (bakır pirit — CuFeS2), kalkosit (bakır parlaklığı — Cu2S), kovellit (CuS), malakit (Cu2 ( OH) ) 2 [CO3]). Sülfit cevherlerinin işlenmesi, çıkarılan tüm bakırın yaklaşık %80'ini sağlar.

Yerli bal da doğada bulunur.

Saf bakır - dövülebilir ve yumuşak pembe kırılgan metal, oldukça ağır, mükemmel ısı ve elektrik iletkeni, kolayca basınç işlemine tabi tutulur. Bakır ürünlerinin elektrik mühendisliğinde kullanılmasını mümkün kılan bu niteliklerdir - şu anda üretilen tüm bakırın %70'inden fazlası elektrikli ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır. Maksimum elektrik iletkenliğine sahip ürünler için "oksijensiz" bakır kullanılır. Diğer durumlarda, %0.02-0.04 oksijen içeren ticari saf bakır da uygundur.

Bakırın ana özellikleri: özgül ağırlık - 8.93 g / cm3, erime noktası - 1083 ° C,elektrik direnci 20 °C'de bakır 0,0167 Ohm * mm2/m. Saf bakır, yüksek bir elektrik iletkenliğine sahiptir (yalnızca gümüşten sonra ikinci). Bu bakır kalitesi endüstride bakırdan elektrik baraları yapmak için kullanılır.

Bakır baralar GOST 434-78'e göre üretilmektedir. Bakır baraların tüketiciye teslim edilme durumu: Oksijensiz bakırdan yapılmış ısıtmasız (işaretleme-T-hard), tavlanmış (M-soft) ve TV-hard baralar.

Deforme olmuş durumda bakırın mukavemeti tavlanmış metale göre daha yüksektir ve elektriksel iletkenlik değerleri düşer.

Bakırın mukavemetini artıran ve diğer özelliklerini iyileştiren alaşımlar, içine çinko, kalay, silikon, kurşun, alüminyum, manganez ve nikel gibi katkı maddeleri katılarak elde edilir. Alaşımlar için %30'dan fazla bakır kullanılır.

Pirinç - çinko ile bakır alaşımları (% 60 ila 90 bakır ve% 40 ila 10 çinko) - bakırdan daha güçlü ve oksidasyona daha az duyarlı. Pirinçte silisyum ve kurşun ilavesi ile sürtünme önleyici özelliği, kalay, alüminyum, manganez ve nikel ilavesi ile korozyon önleyici direnci arttırılmıştır. Levha ve döküm ürünleri makine yapımında, özellikle kimya endüstrisinde, optik ve alet yapımında, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi için ağ üretiminde kullanılmaktadır.

Bronz... Daha önce bakır (% 80-94) ve kalay (% 20-6) alaşımlarına bronz deniyordu. Bakırdan sonra ana bileşenin adını taşıyan lümensiz bronzlar artık üretiliyor.

Alüminyum bronzları %5-11 oranında alüminyum içerirler, korozyon direnci ile birlikte yüksek mekanik özelliklere sahiptirler.

%25-33 oranında kurşun içeren kurşun bronzları ağırlıklı olarak yüksek basınç ve yüksek kayma hızlarında çalışan yatakların üretiminde kullanılmaktadır.

%4-5 silikon içeren silikon bronzlar, kalay bronzlarının ucuz ikamesi olarak kullanılmaktadır.

%1.8-2.3 berilyum içeren berilyum bronzları, sertleşme sonrası sertlik ve yüksek elastikiyet ile karakterize edilir. Bunlardan yaylar ve yay ürünleri yapılır.

Kadmiyum bronzları - az miktarda kadmiyum (% 1'e kadar) içeren bakır alaşımları, el arabaları için arabaların imalatında, su ve gaz boruları için bağlantı parçalarının imalatında ve mühendislikte kullanılır.

Lehimler - yekpare bir kaynaklı dikiş elde etmek için lehimlemede kullanılan demir dışı metallerin alaşımları. Sert lehimler arasında bir bakır-gümüş alaşımı (%44.5-45.5 Ag; %29-31 Cu; geri kalanı çinko) bilinmektedir.

Rusya'da bakır lastikler birkaç fabrika tarafından üretilmektedir: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

2007 yılında dünya bakır üretimi 2006 yılına göre %2,5 artarak 17,76 milyon ton olarak gerçekleşti. 2007'de bakır tüketimi %4 artarken, Çin'in bakır tüketimi yıllık %25 artarken, ABD bakır tüketimi %20 keskin bir düşüş yaşadı.

Alüminyum ve alaşımları

Alüminyum ve buna dayalı bir dizi alaşım, iyi elektriksel iletkenlik, korozyon direnci, düşük özgül ağırlık ve daha da önemlisi, bakır ve iletken alaşımlarına kıyasla daha düşük maliyet nedeniyle elektrik mühendisliğinde kullanılmaktadır.

Elektrik direncinin büyüklüğüne bağlı olarak, alüminyum alaşımları iletken ve yüksek elektrik direncine sahip alaşımlara ayrılır.

Elektrikli alüminyum sınıfları A7E ve A5E'nin özgül elektriksel iletkenliği, uluslararası standarda göre tavlanmış bakırın iletkenliğinin yaklaşık %60'ı kadardır. Tel, kablo ve lastik üretiminde teknik alüminyum AD0 ve elektrikli alüminyum A5E kullanılmaktadır. Al-Mg-Si AD31, AD31E sistemlerinin düşük alaşımlı alüminyum alaşımları elektrik endüstrisinde kullanılmaktadır.

Yerkabuğu %8,8 oranında alüminyum içerir. Oksijen ve silisyumdan sonra doğada en çok bulunan üçüncü ve metaller arasında birinci sırada yer alan elementtir. Killerin, feldispatların, mikaların bir parçasıdır. Birkaç yüz Al minerali bilinmektedir (alüminosilikatlar, boksitler, alünit ve diğerleri). En önemli alüminyum minerali olan boksit, %28-60 oranında alüminyum oksit - alüminyum oksit Al2O3 içerir.

Alüminyum, doğada en yaygın olarak bulunan metal olmasına karşın, saf haliyle ilk kez 1825 yılında Danimarkalı fizikçi H. Oersted tarafından elde edilmiştir.

Alüminyum üretimi, alüminyum oksit Al2O3'ün kriyolit eriyiği NaAlF4 içinde 950 ° C sıcaklıkta elektrolizi ile gerçekleştirilir.

Alüminyumun ana özellikleri: yoğunluk - 2,7 × 103 kg / m3, 20 ° C'de alüminyumun özgül ısısı - 0,21 cal / derece, erime noktası - 658,7 ° C, alüminyumun kaynama noktası - 2000 ° C, doğrusal genleşme katsayısı alüminyum (yaklaşık 20 °C sıcaklıkta): — 22,9 × 106 (1/derece)

Mukavemetini artıran ve diğer özelliklerini iyileştiren alüminyum alaşımları, içine bakır, silisyum, magnezyum, çinko, manganez gibi alaşım katkı maddeleri katılarak elde edilir.

Duralumin (duralumin, duralumin, alaşımın endüstriyel üretiminin başladığı Alman şehrinin adından) - bakır (Cu: %2,2-5,2), magnezyum (Mg: %0,2-2,7) manganez ( Mn) ile alüminyum eriyiği (baz) : %0.2-1). Sertleştirilmiş ve eskitilmiş, genellikle alüminyumla kaplanmıştır. Havacılık ve ulaşım mühendisliği için yapısal bir malzemedir.

Silümin — silisyumlu (Si: %4-13), bazen %23'e kadar ve diğer bazı elementlerle (Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be) hafif alüminyum alaşımları (baz). Karmaşık konfigürasyona sahip parçalar, özellikle otomotiv ve havacılık endüstrilerinde üretilmektedir.

Magnalia — magnezyum (Mg: %1-13) ve yüksek korozyon direncine, iyi kaynaklanabilirliğe, yüksek plastisiteye sahip diğer elementlere sahip alüminyum alaşımları (taban). Kalıplanmış dökümler (döküm magnalia), levhalar, tel, perçinler vb. yapmak için kullanılırlar. (Deforme olabilen Magnalia).

Uygulama kapsamı açısından, alüminyum alaşımları çelik ve dökme demirden sonra ikinci sırada yer almaktadır.

Alüminyum hakkında bazı ilginç gerçekler:

• Bir yetişkinin vücudunda 140 mg'a kadar alüminyum bulunur,

• Bir arabada 1 kg alüminyum, her 200 bin kilometrede 10 litreden fazla benzin tasarrufu sağlar,

• elmalar bile alüminyum içerir - 150 mg / kg'a kadar,

• gezegenimizin üst kabuğunu oluşturan atomların her 20'de biri bir alüminyum atomudur,

• Bir yetişkinin günlük alüminyum ihtiyacının 2,45 mg olduğu tahmin edilmektedir.

Daha düşük özgül iletkenliğe (tavlanmış bakırın yaklaşık %56'sı) sahip olan alüminyum iletken alaşımları, elektrikli alüminyum ile aynı amaca hizmet eder. Bu tür alaşımlar, yüksek mukavemet, sürünme ve diğer özel gereksinimleri karşılamak için kullanılır.Alüminyum lastikler GOST 15176-89'a göre AD31 ve AD31T alaşımlarından, daha az sıklıkla AD0 üretilir.

2007 yılında dünya birincil alüminyum tüketimi, 2006 yılına göre 3.184 milyon ton (veya %9.3) daha fazla olan 37.52 milyon ton olmuştur. 2007 yılında dünya birincil alüminyum üretimi, 2006 yılına göre 4.024 milyon ton artarak 38.02 milyon tona ulaşmıştır.

bakır ürünleri üreticileri

Rusya pazarındaki en büyük bakır üreticisi — MMC Norilsk Nickel

Ülkemizdeki ikinci büyük bal üreticisi UMMC holdingtir.

Rusya pazarındaki üçüncü büyük oyuncu, Russian Copper Company'dir. CJSC "Rus Bakır Şirketi", Rusya'nın dört bölgesinde ve ayrıca Kazakistan topraklarında faaliyet gösteren 11 işletmeyi içermektedir.

Piyasada birkaç fabrikadan bakır lastikler var: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky ve Kolchuginsky OCM, OJSC UMMC'nin bir parçasıdır.

Teknolojiler ve fiyatlar

Bakır otobüslerin üretim teknolojisi bilindiği ve tüm fabrikalarda pratik olarak aynı olduğu için tüketici için fiyat/kalite oranı ön plana çıkmaktadır. Yerli işletmeler - endüstri liderleri şu anda kaliteli ürünler üretiyor ve esas olarak fiyat konusunda birbirleriyle rekabet ediyor. Ancak bakır baraların kalitesinden bahsetmişken, safsızlıkların çok küçük miktarlarda bile bakırın elektriksel iletkenliğini önemli ölçüde azalttığını belirtmekte fayda var. Bu nedenle evliliğin burada yeri yoktur.

Aynı zamanda, yabancı ve yerel işletmeler, açıkça tanımlanmış kalite parametrelerine sahip ürünler üretmelerine olanak tanıyan yenilikçi çözümler sunmaktadır.Ayrıca, özellikle kritik anlarda, bakır lastiklerin üretimi bazen orijinal çözümlerimize göre gerçekleşir.

Örneğin OJSC «KUZOTSM» bakır-gümüş alaşımlı toplayıcı bantlar üretmektedir. Böyle bir alaşım, çalışma özelliklerinde bakırı aşar ve kadmiyumlu bakır alaşımından farklı olarak çevre dostudur. Tesis ayrıca bir dizi kritik elektrik profili de üretiyor. Özellikle bunlar, yarı sert lastikler, artırılmış yüzey kaplamalı içi dolu lastikler gibi dikdörtgen bakır elektrik profilleridir: farklı sertlikte kesitin küçük kenarlarının tam yuvarlatıldığı lastikler, vb.

Yarı sert lastikler, İngiliz BS1432 yüzey kalitesi gereksinimlerini karşılamak ve yarı sert mekanik özellikler elde etmek için üretilir. Lastikler, ara tavlama ile iki çekme geçişinde preslenmiş bir kütükten yapılır ve geleneksel katı lastik üretim şemasına kıyasla daha düşük bir deformasyon derecesi ile finisaj yapılır.

Arttırılmış yüzey saflığına sahip lastikler, daha sonra gümüş ile elektrolitik kaplamaları için tasarlanmıştır, temas noktasında en yüksek elektrik iletkenliğini sağlar ve bu, yüzey pürüzlülüğü için özel gereksinimleri belirler (GOST 2789-73'e göre Rz≤0,63 mikron). Müşterinin talep ettiği pürüzlülük göstergesi, KUZOTsM'de bir dizi teknolojik yöntemle elde edildi - çekme sırasında artırılmış toplam küçültmelerin kullanılması, çizim tamamlanmadan önce çekme yüzeyinin ek hazırlanması ve kompozit ve yekpare kalıplardan özel olarak şekillendirilmiş bir kanalın karşılık gelen işlenmesi . Yukarıda garanti edilen pürüzlülük seviyesi (Rz≤0,63 mikron), lastiğin yüzeyinde belirli bir kalınlıktaki kaplamaların düzgün bir şekilde uygulanmasına izin verir.Bu sayede düşük temas direncine ve yüksek elektrik iletkenliğine sahip temas yüzeyleri oluşturmak mümkündür.

Kesitin küçük kenarlarının tam yuvarlatıldığı, yani lastiğin kalınlığının yarısına eşit bir eğrilik yarıçapına sahip lastiklerin geleneksel olanlara göre bazı avantajları vardır: kıvrımların olmaması nedeniyle yalıtım kaplamasının aşınma direnci artar profilin köşelerinde bakırdan önemli tasarruflar elde edilir ve mevcut yükün kesit üzerindeki dağılımının göstergeleri iyileştirilmiş lastiklerdir.

Birkaç ay içinde, Rus elektrikli ürün üreticileri ile yabancı rakipleri arasındaki ilişkiler yeni bir aşamaya geçecektir. Bu, DTÖ'ye girişten kaynaklanmaktadır. Bir yandan, DTÖ'ye katılmak, Rus üreticiler için bir dış pazar açıyor. Öte yandan, DTÖ'ye katılım, ithalat vergilerinin 3-4 yılda neredeyse bir buçuk kat düşürülmesi gereken zorunlu bir indirimi anlamına gelir. Ana rekabet, ürünlerin kalitesinde olacaktır.

N. Aleksandrov. Metaller ve fiyatlar