Varis ir aliuminis elektrotechnikoje

Nėra vadovų – niekur

Varis (lot. Cuprum) – vienas iš septynių metalų, žinomų nuo senovės. Didelės vario rūdos atsargos yra JAV, Čilėje, Rusijoje (Urale), Kazachstane (Jezkazgane), Kanadoje, Zambijoje ir Zaire.

Varis yra daugiau nei 150 mineralų dalis, iš kurių 17 buvo panaudoti pramonėje, įskaitant: bornitą (Cu5FeS4), chalkopiritą (vario piritą – CuFeS2), chalkocitą (vario blizgesį – Cu2S), kovellitą (CuS), malachitą (Cu2 (OH). ) 2 [CO3]). Apdorojant sulfidines rūdas gaunama apie 80% viso iškasamo vario.

Vietinio medaus randama ir gamtoje.

Grynas varis – kalus ir švelniai rausvas trapus metalas, gana sunkus, puikus šilumos ir elektros laidininkas, lengvai apdorojamas slėgiu. Būtent šios savybės leidžia naudoti vario gaminius elektrotechnikoje – šiuo metu daugiau nei 70% viso pagaminamo vario sunaudojama elektros gaminių gamybai. Gaminiams, kurių elektrinis laidumas yra didžiausias, naudojamas vadinamasis „bedeguonies“ varis. Kitais atvejais tinka ir komercinis grynas varis, kuriame yra 0,02–0,04 % deguonies.

Pagrindinės vario charakteristikos: savitasis svoris - 8,93 g / cm3, lydymosi temperatūra - 1083 ° C,elektrinė varža varis 20 ° C temperatūroje 0,0167 Ohm * mm2 / m. Grynas varis pasižymi dideliu elektros laidumu (antroje vietoje po sidabro). Šios kokybės varis naudojamas pramonėje gaminant elektros šynas iš vario.

Varinės šynos gaminamos pagal GOST 434-78. Būklė, kurioje varinės šynos pristatomos vartotojui: nešildomos (žymėjimo-T kietos), atkaitintos (M-soft) ir TV kietos šynos pagamintos iš bedeguonies vario.

Deformuotoje būsenoje vario stiprumas yra didesnis nei atkaitinto metalo, o elektros laidumo vertės sumažėja.

Lydiniai, didinantys vario stiprumą ir pagerinantys kitas savybes, gaunami į jį įdedant priedų, tokių kaip cinkas, alavas, silicis, švinas, aliuminis, manganas ir nikelis. Lydiniams naudojama daugiau nei 30% vario.

Žalvaris - vario ir cinko lydiniai (varis nuo 60 iki 90% ir cinkas nuo 40 iki 10%) - stipresnis už varį ir mažiau jautrus oksidacijai. Į žalvarį įdėjus silicio ir švino, padidėja jo antifrikcinės savybės, o pridedant alavo, aliuminio, mangano ir nikelio padidėja atsparumas korozijai. Lakštai ir liejami gaminiai naudojami mašinų gamyboje, ypač chemijos pramonėje, optikoje ir prietaisų gamyboje, celiuliozės ir popieriaus pramonei skirtų tinklų gamyboje.

Bronza... Anksčiau vario (80-94%) ir alavo (20-6%) lydiniai buvo vadinami bronza. Dabar gaminamos bronzos be liumenų, pavadintos pagrindinio komponento vardu vario vardu.

Aliuminio bronzos sudėtyje yra 5-11% aliuminio, pasižymi aukštomis mechaninėmis savybėmis ir atsparumu korozijai.

Švino bronzos, turinčios 25-33 % švino, daugiausia naudojamos gaminant guolius, veikiančius aukštu slėgiu ir dideliu slydimo greičiu.

Silicio bronzos, turinčios 4-5 % silicio, naudojamos kaip pigūs alavo bronzos pakaitalai.

Berilio bronzos, kuriose yra 1,8-2,3% berilio, pasižymi kietumu po sukietėjimo ir dideliu elastingumu. Iš jų gaminamos spyruoklės ir spyruoklių gaminiai.

Kadmio bronzos – vario lydiniai su nedideliu kadmio kiekiu (iki 1%) – naudojami vežimėlių vežimėliams, vandens ir dujų vamzdžių jungiamųjų detalių gamyboje bei inžinerijoje.

Lydmetaliai – spalvotųjų metalų lydiniai, naudojami lituojant monolitinei suvirinčiai siūlei gauti. Tarp kietųjų lydmetalių žinomas vario-sidabro lydinys (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; likusi dalis yra cinkas).

Rusijoje varines padangas gamina kelios gamyklos: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Pasaulinė vario gamyba 2007 m., palyginti su 2006 m., išaugo 2,5% ir sudarė 17,76 mln. tonų. 2007 m. vario suvartojimas padidėjo 4 %, o Kinijos vario suvartojimas per metus šoktelėjo 25 %, o JAV vario suvartojimas smarkiai sumažėjo 20 %.

Aliuminis ir jo lydiniai

Aliuminis ir daugybė jo pagrindu pagamintų lydinių yra naudojami elektrotechnikoje dėl gero elektros laidumo, atsparumo korozijai, mažo savitojo svorio ir, svarbiausia, mažesnės sąnaudos, palyginti su variu ir jo laidžiais lydiniais.

Priklausomai nuo elektrinės varžos dydžio, aliuminio lydiniai skirstomi į laidžius ir lydinius, turinčius didelę elektrinę varžą.

A7E ir A5E klasių elektrinio aliuminio savitasis elektrinis laidumas yra apie 60% atkaitinto vario laidumo pagal tarptautinį standartą. Techninis aliuminis AD0 ir elektrinis aliuminis A5E naudojamas laidų, kabelių ir padangų gamybai. Elektros pramonėje naudojami mažai legiruoti aliuminio lydiniai iš Al-Mg-Si AD31, AD31E sistemų.

Žemės plutoje yra 8,8% aliuminio. Tai trečias pagal gausumą elementas gamtoje po deguonies ir silicio ir pirmasis tarp metalų. Tai yra molio, lauko špatų, žėručio dalis. Yra žinomi keli šimtai Al mineralų (aliumosilikatai, boksitai, alunitai ir kt.). Svarbiausias aliuminio mineralas – boksitas turi 28–60 % aliuminio oksido – aliuminio oksido Al2O3.

Gryno pavidalo aliuminį pirmą kartą gavo danų fizikas H. Oerstedas 1825 m., nors tai yra labiausiai paplitęs metalas gamtoje.

Aliuminis gaminamas elektrolizuojant aliuminio oksidą Al2O3 kriolito lydyne NaAlF4 950 °C temperatūroje.

Pagrindinės aliuminio charakteristikos: tankis - 2,7 × 103 kg / m3, savitoji aliuminio šiluma 20 ° C temperatūroje - 0,21 cal / deg, lydymosi temperatūra - 658,7 ° C, aliuminio virimo temperatūra - 2000 ° C, linijinio plėtimosi koeficientas aliuminis (maždaug 20 °C temperatūroje): — 22,9 × 106 (1 / laipsnis)

Aliuminio lydiniai, didinantys jo stiprumą ir pagerinantys kitas savybes, gaunami į jį įdedant legiruojančių priedų, tokių kaip varis, silicis, magnis, cinkas, manganas.

Duraliuminis (duraliuminis, duraliuminis, nuo Vokietijos miesto, kuriame prasidėjo pramoninė lydinio gamyba, pavadinimo) - aliuminio lydalas (bazė) su variu (Cu: 2,2-5,2%), magniu (Mg: 0,2-2,7%) manganu (Mn) : 0,2-1%). Grūdintas ir sendintas, dažnai išklotas aliuminiu. Tai aviacijos ir transporto inžinerijos konstrukcinė medžiaga.

Siluminas – lengvieji aliuminio lydiniai (bazė) su siliciu (Si: 4-13%), kartais iki 23% ir kai kuriais kitais elementais: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be. Ji gamina sudėtingos konfigūracijos dalis, daugiausia automobilių ir aviacijos pramonėje.

Magnalia — aliuminio lydiniai (bazė) su magniu (Mg: 1-13%) ir kitais elementais, pasižymintys dideliu atsparumu korozijai, geru suvirinamumu, dideliu plastiškumu. Iš jų gaminami liejiniai (lieti magnalijos), lakštai, viela, kniedės ir kt. (Deformuojasi Magnalia).

Pagal taikymo sritį aliuminio lydiniai užima antrą vietą po plieno ir ketaus.

Keletas įdomių faktų apie aliuminį:

• suaugusio žmogaus organizme yra iki 140 mg aliuminio,

• 1 kg aliuminio automobilyje sutaupo daugiau nei 10 litrų benzino kas 200 tūkstančių kilometrų,

• net obuoliuose yra aliuminio - iki 150 mg / kg,

• kas 20 atomų, sudarančių viršutinį mūsų planetos apvalkalą, yra aliuminio atomas,

• apskaičiuota, kad suaugusio žmogaus paros poreikis aliuminio yra 2,45 mg.

Mažesnio savitojo laidumo (apie 56 % atkaitinto vario) aliuminio laidininkų lydiniai atlieka tą patį tikslą kaip ir elektrinis aliuminis. Tokie lydiniai naudojami siekiant atitikti didelio stiprumo, valkšnumo ir kitus specialius reikalavimus.Aliuminio padangos gaminamos pagal GOST 15176-89 iš lydinių AD31 ir AD31T, rečiau AD0.

Pasaulyje pirminio aliuminio sunaudota 37,52 mln. tonų, ty 3,184 mln. tonų (arba 9,3 proc.) daugiau nei 2006 m. Pirminio aliuminio gamyba pasaulyje 2007 m., palyginti su 2006 m., išaugo 4,024 mln. tonų ir pasiekė 38,02 mln. tonų.

Vario gaminių gamintojai

Didžiausias vario gamintojas Rusijos rinkoje yra MMC Norilsk Nickel

Antras pagal dydį medaus gamintojas mūsų šalyje yra UMMC holdingas.

Trečias pagrindinis žaidėjas Rusijos rinkoje yra Rusijos vario bendrovė. UAB „Russian Copper Company“ sudaro 11 įmonių, veikiančių keturiuose Rusijos regionuose, taip pat Kazachstano teritorijoje.

Rinkoje yra varinių padangų iš kelių gamyklų: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky ir Kolchuginsky OCM yra OJSC UMMC dalis.

Technologijos ir kainos

Kadangi varinių autobusų gamybos technologija yra žinoma ir praktiškai vienoda visose gamyklose, vartotojui iškyla kainos ir kokybės santykis. Vidaus įmonės – pramonės lyderės šiuo metu gamina kokybiškus produktus ir konkuruoja tarpusavyje, daugiausia dėl kainos. Tačiau kalbant apie varinių šynų kokybę, verta paminėti, kad priemaišos, net ir labai mažais kiekiais, žymiai sumažina vario elektrinį laidumą. Todėl santuokai čia ne vieta.

Tuo pačiu metu užsienio ir vietos įmonės siūlo inovatyvius sprendimus, leidžiančius gaminti produktus su aiškiai apibrėžtais kokybės parametrais.Be to, ypač kritiniais momentais varinių padangų gamyba vyksta pagal mūsų pačių, kartais originalius sprendimus.

Pavyzdžiui, OJSC «KUZOTSM» gamina vario ir sidabro lydinio surinkimo juostas. Toks lydinys eksploatacinėmis savybėmis pranoksta varį ir, skirtingai nei vario ir kadmio lydinys, yra nekenksmingas aplinkai. Gamykla taip pat gamina daugybę svarbių elektrinių profilių. Visų pirma, tai yra stačiakampiai variniai elektriniai profiliai, tokie kaip pusiau standžios padangos, vientisos padangos su padidintu paviršiaus padengimu: padangos su visiškai apvalinančiomis mažomis skirtingo kietumo sekcijos pusėmis ir kt.

Pusiau kietos padangos gaminamos taip, kad atitiktų britų BS1432 paviršiaus kokybės reikalavimus ir išgautų pusiau standžias mechanines savybes. Padangos gaminamos iš presuoto ruošinio dviem tempimo eigais su tarpiniu atkaitinimu, o apdaila atliekama su mažesniu deformacijos laipsniu, lyginant su tradicine kietų padangų gamybos schema.

Padangos su padidinto paviršiaus grynumo, skirtos jų vėlesniam elektrolitiniam padengimui sidabru, užtikrinančiu didžiausią elektros laidumą sąlyčio taške, ir tai diktuoja specialius reikalavimus jų paviršiaus šiurkštumui (Rz≤0,63 mikronai pagal GOST 2789-73). Kliento reikalaujamas šiurkštumo rodiklis KUZOTsM buvo pasiektas įvairiais technologiniais metodais – padidintu bendru sumažinimu tempimo metu, papildomu tempimo paviršiaus paruošimu prieš baigiant braižyti ir atitinkamai apdorojant specialios formos kanalą iš kompozitinių ir monolitinių štampų. . Aukščiau nurodytas garantuotas šiurkštumo lygis (Rz≤0,63 mikronai) leidžia tolygiai padengti tam tikro storio dangas ant padangos paviršiaus.Tokiu būdu galima sukurti kontaktinius paviršius su maža kontaktine varža ir dideliu elektros laidumu.

Padangos, kurių mažosios sekcijos pusės yra visiškai suapvalintos, tai yra, kurių kreivio spindulys yra lygus pusei padangos storio, turi tam tikrų pranašumų, palyginti su tradicinėmis: izoliacinės dangos atsparumas dilimui padidėja dėl to, kad nėra lenkimų. profilio kampuose žymiai sutaupoma vario, o srovės apkrovos pasiskirstymo ruože rodikliai – patobulintos padangos.

Po kelių mėnesių santykiai tarp Rusijos elektros gaminių gamintojų ir jų užsienio konkurentų turėtų pereiti į naują etapą. Taip yra dėl įstojimo į PPO. Viena vertus, įstojimas į PPO Rusijos gamintojams atveria užsienio rinką. Kita vertus, įstojimas į PPO reiškia privalomą importo muitų mažinimą, kuris per 3 4 metus turėtų būti sumažintas beveik pusantro karto. Pagrindinė konkurencija bus dėl gaminių kokybės.

N. Aleksandrovas. Metalai ir kainos