Основные характеристики латуней.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 14Следующая ⇒

Занятие 19. (2 часа) Алюминий

19.1. Общие определения

Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

Является вторым после меди проводниковым материалом, благодаря его высокой проводимости и стойкости к атмосферным воздействиям.

Алюминий - легкий металл, его плотность 2800 кг/м³. т.е. он в 3,3 раза легче меди. Температура плавления алюминия 658 °С. На воздухе алюминий очень быстро покрывается тонкой пленкой оксида, что препятствует его дальнейшей коррозии. В тоже время эта пленка имеет большое электрическое сопротивление, поэтому на открытом воздухе контактные алюминиевые соединения могут иметь большие переходные сопротивления.

Основные характеристики алюминия:

- плотность 2800 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р= 1800·10 ⁵  Н/м²

- уд. сопротивление r=0,028·10^-6 Ом·м

Сплавы на основе алюминия

В качестве конструкционного материала обычно используют не чистый алюминий, а разные сплавы на его основе.

Рис. 19.1. Алюминиевый прокат

· Алюминиево- магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошо свариваются; из них делают, например, корпуса быстроходных судов.

· Алюминиево- марганцевые сплавы во многом аналогичны алюминиево-магниевым.

· Алюминиево- медные сплавы (в частности, дюралюминий) можно подвергать термообработке, что намного повышает их прочность. К сожалению, термообработанные материалы нельзя сваривать, поэтому детали самолётов до сих пор соединяют заклёпками. Сплав с бо́льшим содержанием меди по цвету внешне очень похож на золото, и его иногда применяют для имитации последнего.

· Алюминиево- кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов.

Рис.19.1. Изделия из алюминия.

Занятие 20 (2 часа)  Серебро

Общие характеристики

Серебро относится к группе благородных металлов, не окисляющихся на воздухе при комнатной температуре. Интенсивное окисление серебра начинается при темпера- туре 200 °С и выше.

Серебро отличается высокой пластичностью, позволяющей получать фольгу и проволоку диаметром до 0,01 мм.

Серебро отличается наивысшей проводимостью.

Основные характеристики серебра:

- плотность 10500 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р= 1800·10 ⁵  Н/м²

- уд. сопротивление r=0,015·10^-6 Ом·м

- температура плавления 960,5 ° С.

Применение серебра

· Применяется для контактов электротехнических изделий, например, контакты реле, ламели, а также многослойных керамических конденсаторов.

• В составе припоев: медносеребряный припой ПСР-45 используется для пайки медных котлов, чем выше процент серебра, тем выше качество; иногда также, добавляя его к свинцу в количестве 5 %, им заменяют оловянный припой.
• В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).
• Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле (обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами).
• Галогениды серебра и нитрат серебра используются в фотографии, так как обладают высокой светочувствительностью.
• В СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов
• Используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды.

Рис.20.1. Изделия с серебряными контактами

Занятие 21. (2 часа)  Тугоплавкие проводниковые материалы

Общие положения.

К тугоплавким проводниковым материалам относятся металлы, имеющие температуру плавления Т_пл выше, чем у железа (у железа Т_пл = 1539°С).

К ним относятся:

• Вольфрам,
• Тантал
• Молибден

При низких температурах эти металлы, как правило, химически стойкие. Однако при повышенных температурах в атмосфере воздуха они довольно легко окисляются и поэтому при высоких температурах их можно эксплуатировать только в среде инертных газов или в вакууме.

Эти металлы трудно поддаются механической обработке. Изделия из них, как правило, получают методами порошковой металлургии (прессованием и спеканием порошков) или методами электровакуумных технологий (плавлением электронным или лазерным лучом, плазменной обработки и т.п.).

Тугоплавкие металлы (и сплавы на их основе), несмотря на дефицитность и высокую стоимость, являются основными проводниковыми материалами в электровакуумной промышленности.

Вольфрам

Это самый тугоплавкий металл (Т_пл = 3380°С) светло-серого цвета,

Основные характеристики вольфрама:

- плотность 19300 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р= 8000·10 ⁵  Н/м²

- уд. сопротивление r=0,05·10^-6 Ом·м

- температура плавления 3380 ° С.

- нагревостойкость в защитной среде — до 2200°С.

Вольфрам получают из руды путем сложной химической переработки в виде порошка, из которого методами порошковой металлургии (прессованием и спеканием порошков W) производят бруски и детали несложной формы. Путем волочения получают тонкие гибкие нити диаметром до 10 мкм. Механическую обработку вольфрама производят при высоких температурах в защитной среде — в атмосфере водорода, так как на воздухе он начинает окисляться при температуре выше 400°С. По этой же причине изделия из вольфрама, работающие при температуре выше 400°С, должны эксплуатироваться в атмосфере инертных газов (азоте, аргоне и др.) или в вакууме.

Вольфрам относительно дорог и трудно поддается механической обработке, поэтому его применяют только там, где нельзя заменить другим металлом. Основная область его применения — нити накаливания, электроды, крючки в осветительных и электронных лампах, в рентгеновских трубках.

Основные недостатки вольфрама:

• трудность механической обработки;
• образование в атмосфере воздуха при температуре выше 400°С оксидных пленок
• необходимость больших контактных давлений для получения небольших величин сопротивления в месте электрического контакта.

Рис.21.1. Изделия с применением вольфрама

Тантал

 Тугоплавкий металл светло-серого цвета с голубоватым оттенком.

Основные характеристики тантала:

- плотность 16600 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р= 8000·10 ⁵  Н/м²

- уд. сопротивление r=0,12·10^-6 Ом·м

- температура плавления 3000 ° С.

- нагревостойкость в защитной среде — до 2200°С.

В сравнении с вольфрамом тантал лучше поддается пластическому деформированию — ковке, волочению, прокатке, которые производят при комнатной температуре.

Фольгу и листовой тантал выпускают толщиной 0.008–2.0 мм, проволоку — диаметром 0.03–1.6 мм, бесшовные тянутые трубки — наружным диаметром 15–40 мм при толщине стенок 0.3–2 мм. Тантал получают методом порошковой металлургии с последующей механической обработкой.

Применяют для изготовления анодов и сеток генераторных ламп, в производстве электролитических конденсаторов, которые по своим свойствам превосходят алюминиевые электролитические конденсаторы, при изготовлении пленочных резисторов,

Рис.21.2. Конденсаторы и пленочные резисторы с применением тантала.

Молибден

Металл, по внешнему виду и по свойствам похож на вольфрам, однако значительно легче вольфрама

Основные характеристики молибдена:

- плотность 10200 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р= 3500·10 ⁵  Н/м²

- уд. сопротивление r=0,05·10^-6 Ом·м

- температура плавления 2620 ° С.

Молибден получают из руды, и изделия из него изготавливают по тем же технологиям, что и из вольфрама. На воздухе молибден начинает окислятся при температуре 400°С и интенсивно при 600—700°С и выше. Во влажной атмосфере окислы образуются уже при 250°С, поэтому детали из молибдена при высоких температурах должны работать в вакууме или в инертных газах.

Используют в качестве электродов в радиолампах, испарителей в вакуумной технике, разрывных электрических контактов, термостойкого инструмента.

Рис.21.3. Изделия с использованием молибдена

Занятие 22. (2 часа) Сплавы с высоким электрическим сопротивлением

22.1. Общие определения

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением – нихром (сплавы на основе никеля и хрома),  константан (сплав меди с никелем и кобальтом); манганин (сплав меди с марганцем)  и фехраль (сплавы на основе железа и хрома)  широко применяются в электронагревателях печей для всех отраслей промышленности, аппаратах теплового действия, во встроенных и навитых спиралях керамических и других основ различных бытовых приборов, а также в широком многообразии промышленных приборов, использующих физические свойства сплавов с высоким сопротивлением.

Нихром.

Сплав железа, никеля и хрома, и  состоящий из следующих элементов: Ni (55-78%); Cr (15-23%); Mn (1,5%); остальное Fe.

Нихром обладает высокими рабочей температурой и механической прочностью. Данный сплав хрома и никеля используется для изготовления нагревательных элементов лабораторных и промышленных электрических печей, плиток, паяльников.

Характеристики нихрома

Применение нихрома

Нихром используется в электронагревателях печей для всех отраслей промышленности, бытовых приборов и аппаратов теплового действия.

Широко используется в высокотемпературных электропечах, печах обжига и сушки, различных электрических аппаратах теплового действия. Применяется в качестве нагревательных и резисторных элементов.

Рис. 22.1. Применение нихромовой проволоки.

22.3. Константан                             

Сплав 58—60% меди, 32—40% никеля и 1 — 2% марганца.

Цвет константана — серебристо-желтый, температура плавления °С, ТКР = 14 • 10-6 1/°С.

Характеристики константана

Из константана изготовляют мягкие и твердые изделия — проволоку 0 0,03—5 мм и ленту толщиной до 0,1 мм. Константановые изделия могут использоваться при температурах, не превышающих 450°С.

22.4. Манганин — сплав меди (83%), марганца (13%) и никеля (4%). Применяют в электротехнике для изготовления манганиновой проволоки, электропроводность которой почти не изменяется с температурой. Имеет удельное сопротивление 0,5 ∙10^-6 Ом ∙м

Занятие 23.   (2 часа) Контрольная работа №4 ЭМ У23

Контрольные вопросы:

1. Назовите проводниковые материалы на основе меди и дайте их общие характеристики.
2. Дайте характеристики и области применения проводниковой меди.
3. Дайте характеристики и области применения бронз
4. Почему некоторые бронзы называют берилливыми?
5. Есть ли алюминиевые бронзы? Поясните.
6. Есть ли оловянные бронзы? Поясните.
7. Дайте характеристики и области применения латуни.
8. Приведите пример обозначения простой латуни и объясните его.
9. Приведите основные характеристики алюминия.
10. Назовите сплавы на основе алюминия.
11. Дайте основные характеристики серебра.
12. Назовите области применения серебра в электротехнике.
13. Дайте общие характеристики тугоплавких проводниковых материалов.
14. Дайте характеристики и области применения вольфрама
15. Дайте характеристики и области применения тантала
16. Дайте характеристики и области применения молибдена.
17. Дайте общие характеристики сплавам с высоким сопротивлением.
18. Дайте характеристики и области применения нихрома
19. Дайте характеристики и области применения константана
20. Дайте характеристики и области применения манганина

Тема 5. Характеристики изоляционных электротехнических материалов (16 часов)

Занятие 24        (2 часа) Твердые органические диэлектрики

24.1.Общие сведения о высокополимерных твердых материалах  

Высокополимерные твердые материалы состоят из молекул большой величины. Эти молекулы включают в себя десятки тысяч молекул простых веществ, называемых мономерами. Мономеры - это вещества, легко вступающие в химические реакции. В результате этих реакций и образуется высокополимерное вещество с большой молекулярной массой. В молекулах полимера молекулы мономера прочно связаны между собой силами химической связи. Полимеры могут быть аморфными или кристаллическими. Высокополимерные вещества могут быть природными (янтарь, натуральный каучук и др.) и синтетическими (полистирол, поливинилхлорид). Современная электротехника использует в основном синтетические высокополимерные диэлектрики. Твердые синтетические диэлектрики можно получать двумя путями:

- полимеризацией;

- поликонденсацией;

Полимеризацией называется процесс соединения молекул исходного (мономерного) вещества в большие молекулы высокополимерного вещества без изменения его элементарного состава.

24.2. Твердые полимеризационные диэлектрики - полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, органическое стекло, капрон;

24.2.1.   Полистирол - твердый прозрачный материал в виде пластин, стержней, гранул или порошка.

Основные характеристики полистирола:

- плотность 1050 кг/м³.

- напряжение  разрыва σ_р =500·10⁵ Н/м²

- теплостойкость 75-80 °С.

- водопоглощение 0,03 %.

- холодостойкость - 60 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹⁴ Ом·м

- эл.прочность Е_пр = 30 МВ/м

Из полистирола изготовляют каркасы катушек, изоляционные панели, основания и изоляторы для электроизмерительных приборов. Кроме того полистирол можно вытягивать в тонкие пленки, которые обладают такими же изоляционными свойствами, как и толстый полистирол. У полистирольных пленок электрическая прочность значительно выше, чем у толстого полистирола Е_пр=100 МВ/м.

Полистирольные пленки применяют для изоляции жил кабелей и при производстве конденсаторов.

Недостатком конструкций из полистирола является их хрупкость и склонность к растрескиванию. Для повышения ударной прочности полистирол смешивают с синтетическими каучуками получая ударопрочный полистирол.

24.2.2.   Полиэтилен - твердый непрозрачный материал белого или светло-серого цвета несколько жирный на ощупь.

Различают:

- полиэтилен высокого давления (ВД).

- полиэтилен среднего давления (СД).

- полиэтилен низкого давления (НД).

Полиэтилены НД и СД отличаются от полиэтилена ВД большей плотностью, повышенной механической прочностью и большей жесткостью, но они менее устой- чивы к тепловому старению.

Полиэтилены термопластичные материалы. Они поступают на заводы в виде гранул, из которых методом литья под давлением наносят изоляцию на провода, изготовляют изоляционные шланги,трубки и пленки.

Основные характеристики полиэтилена ВД:

- температура плавления 108 ° С.

- плотность 920 кг/м³.

- напряжение  разрыва σ_р=150·10⁵ Н/м².

- теплостойкость 60° С.

Основные характеристики полиэтилена СД:

- температура плавления 125 ° С.

- плотность 940 кг/м³.

- Напряжение разрыва σ_р= 270·10⁵ Н/м².

- теплостойкость  85° С.

Основные характеристики полиэтилена НД:

- температура плавления 130 ° С.

- плотность 960 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р= 230·10⁵ Н/м².

- теплостойкость   70° С.

Холодостойкость всех полиэтиленов - 60° С. Очень низкое водопоглощение 0,004 %

за 30 суток нахождения в воде.

Все полиэтиленовые изделия нестойки к солнечному свету.

Поливинилхлорид.

Представляет собой порошок белого цвета, из которого получают горячим прессованием механически прочные изделия, стойкие к минеральным маслам, многим растворителям кислотам и щелочам.

Горячим прессованием получают два вида поливинилхлоридных материалов:

- винипласт - в виде листов, пластин, труб и стержней.

- пластикат - в виде гибкого рулонного материала.

а) Винипласт - отличается химической стойкостью к минеральным маслам, разбавленным кислотам и щелочам. Изделия из винипласта обладают высокой механической прочностью и имеют хорошие электроизоляционные свойства. Винипласт хорошо формуется в металлических формах при температуре 150-160  ° С. Изделия из винипласта хорошо обрабатываются механически, а также легко свариваются и склеиваются. Недостатками винипласта являются малая холодостойкость и сравнительно малая теплостойкость.

Основные характеристики винипласта:

- плотность  1350 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р=500·10⁵ Н/м².

- теплостойкость 60-70 °С.

- водопоглощение  0,4-0,6 %.

- холодостойкость - 25 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹² Ом·м

- эл.прочность Е_пр = 22 МВ/м

-

 б)  Поливинилхлоридный пластикат.

Гибкий рулонный материал, получаемый из поливинилхлоридного порошка. Пластикат широко применяется в качестве основной изоляции монтажных проводов, а также для изготовления гибких защитных оболочек- шлангов, кабелей. Пластикат окрашивают в различные цвета с целью защиты от светового старения, а также для распознавания проводов при монтаже.

Основные характеристики пластиката:

- плотность  1400 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р=250·10⁵ Н/м²

- теплостойкость 60-70 °С.

- водопоглощение  0,2-0,5 %.

- холодостойкость - 50 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹² Ом·м

- эл.прочность Е_пр = 25 МВ/м

Органическое стекло.

Представляет собой высокополимерный термопластичный прозрачный материал, легко окрашиваемый во многие цвета. Его выпускают в виде листов толщиной от 0,8 до 24 мм и более, площадью от 400 на 500 мм2 до 1400 на 1600 мм2, а также в виде порошка. Органическое стекло обладает очень высокой оптической прозрачностью (пропускает до 92 %  лучей видимой области спектра). Оргстекло устойчиво к разбавленным кислотам и щелочам, бензину и минеральным маслам. Оргстекло поддается всем видам механической обработки. Детали из оргстекла легко склеиваются дихлорэтановым клеем.

Основные характеристики оргстекла:

- плотность  1180 кг/м³.

- напряжение разрыва σ_р=700·10⁵ Н/м²

- теплостойкость 60-80 °С.

- холодостойкость - 60 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹¹ Ом·м

- эл.прочность Е_пр = 18 МВ/м

Капрон

Представляет собой твердый материал белого или светло-желтого цвета. Капрон очень устойчив к воздействию плесневых грибков, но очень не устойчив к атмосферным воздействиям. В электропромышленности применяется капроновое волокно для изготовления изоляционных тканей, которые после пропитки лаками и смолами имеют высокую электрическую прочность.

Основные характеристики капрона:

-  плотность  1140 кг/м³ .

- напряжение разрыва σ_р=700·10⁵ Н/м²

- теплостойкость 50-60 °С.

- водопоглощение 3 %.

-  холодостойкость - 60 ° С.

- уд. сопротивление r=10¹² Ом·м

- эл.прочность Е_пр = 20 МВ/м

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии