Материаловедение для помощников машиниста электровоза (стр. 14 )

  УРОК  № 19.

  ТЕМА. ПРОВОДНИКОВАЯ  МЕДЬ  И  БРОНЗЫ.

  ДЗ (1), с. 121 – 124.

  1.ПРОВОДНИКОВАЯ  МЕДЬ.

Это  очищенный  от  различных  примесей  металл  красно-оранжевого  цвета, имеющий  температуру  плавления  1083  градуса  и  температурный  коэффициент  линейного  расширения  1,64х10-5  1/градус  Цельсия. Медь  обладает  хорошими  механическими  свойствами  и  пластичностью, что  позволяет  получить  из  неё  проволоку  диаметром  до  0,01 – 0,02 мм, а  также  тонкие  ленты. Проводниковая  медь  очень  устойчива  к  атмосферной  коррозии, чему  способствует  тонкий  слой  оксида, которым  она  покрывается  на  воздухе. Защитный  слой  оксида  препятствует  дальнейшему  проникновению  кислорода  воздуха  в  медь.

Отечественная  промышленность  выпускает  проводниковую  медь  различной  степени  чистоты  шести  марок. Примесями  в  меди  являются  висмут, сурьма, фосфор, сера, мышьяк  и  кислород. В  наиболее  чистом  сорте  проводниковой  меди  сумма  всех  примесей  не  превышает  0,01%. Для  изготовления  проводниковых  изделий (обмоточные  и  монтажные  провода, кабели) применяют  сорта  проводниковой  меди  с  содержанием  примесей  не  более  0,05 – 0,1%. Медную  проволоку  изготовляют  круглого  и  прямоугольного  сечения. Круглую  проволоку  выпускают  диаметром  от  0,02  до  10 мм. Меньшая  сторона  проволоки (шины) прямоугольного  сечения  находится  в  пределах  от  0,8  до  4 мм, а  большая  сторона – от  2  до  30 мм. Медную  проволоку  изготовляют  из  мягкой, т. е. отожжённой  при  оптимальной  температуре (марка  ММ) и  твёрдой  не  отожжённой (марка  МТ) меди.

Основные  характеристики  изделий  из  мягкой  меди  следующие: плотность  8900 кг/куб. метр.; предел  прочности  при  растяжении  200 – 239 МПа; относительное  удлинение  6 – 35%; удельное  электрическое  сопротивление  0,0172 – 0,01724 мкОм. метр, а  из  твёрдой – плотность  8960 кг/куб. метр; предел  прочности  при  растяжении  355 – 408 МПа; относительное  удлинение  0,5 – 2%; удельное  электрическое  сопротивление  0,0177 – 0,0180  мкОм. метр.

Проволока  меньшего  диаметра  обладает  большим  разрушающим  напряжением  при  растяжении  и  большим  удельным  электрическим  сопротивлением. Провода  очень  малого  диаметра (0,01 мм) и  предназначенные  для  работы  при  повышенных  температурах (выше  200  градусов) изготовляют  из  проволоки  из  бескислородной  меди, отличающейся  наивысшей  чистотой. Все  марки  меди  имеют  температурный  коэффициент  удельного  сопротивления  0,0043 1/градус  Цельсия.

  2. БРОНЗЫ.

Это  сплавы  на  основы  меди, отличающиеся  малой  объёмной  усадкой (0,6 – 0,8%) при  литье (объёмная  усадка  стали  и  чугуна  1,5 – 2,5%).

Основные  типы  бронз  представляют  собой  сплавы  меди  с  оловом (оловянные  бронзы), алюминием (алюминиевые), бериллием (бериллиевые) и  другими  легирующими  элементами. Марки  бронз  обозначают  буквами  Бр (бронза), за  которыми  следуют  буквы  и  цифры, указывающие, какие  легирующие  элементы  и  в  каком  количестве  содержатся  в  данной  бронзе (смотри  таблицу  урока  № 23).

Бронзы  легко  обрабатываются  резанием, давлением  и  хорошо  паяются. Ленты  и  проволоки  из  них  служат  для  изготовления  пружинящих  контактов, токопроводящих  пружин  и  других  токопроводящих  и  конструкционных  деталей.

Для  упрочнения  бронзовые  детали  термообрабатывают: закаляют, а  затем  отпускают  при  оптимальных  температурах.

В  отношении  электропроводности  бронзы  уступают  меди, но  превосходят  её  по  механической  прочности, упругости, сопротивлению  истиранию  и  коррозионной  стойкости. Основные  характеристики  бронз  в  сравнении  с  медью  приведены  в  таблице (смотри  урок  № 23).

Из  проводниковых  бронз  изготовляют  провода  для  линий  электрического  транспорта, пластины  для  коллекторов

электрических  машин, токопроводящие  пружины  и  контактные  упругие  детали  для  электрических  приборов.

  УРОК  № 20.

  ТЕМА. АЛЮМИНИЙ, СЕРЕБРО  И  ВОЛЬФРАМ.

  ДЗ (1) с. 124 – 127.

  1.АЛЮМИНИЙ.

Благодаря  его  сравнительно  большой  проводимости  и  стойкости  к  атмосферной  коррозии  является  вторым  после  меди  проводниковым  материалом. Алюминий  относится  к  группе  лёгких  металлов, поскольку  его  плотность  равна  2700 кг/куб. метр, т. е. он  в  3,3  раза  легче  меди. Алюминий – металл  серебристо-белого  цвета, имеет  температуру  плавления  658 градусов, малую  твёрдость  и  сравнительно  небольшую  механическую  прочность  при  растяжении  90 – 147 МПа. Кроме  того, обладает  более  высоким, чем  медь, увеличенным  коэффициентом  температурного  расширения (24х10-6  градусов), что  является  его  недостатком.

На  воздухе  алюминий  очень  быстро  покрывается  тонкой  плёнкой  оксида, который  надёжно  защищает  его  от  проникновения  воздуха. Так  как  эта  плёнка  обладает  значительным  электрическим  сопротивлением, то  в  плохо  зачищенных  местах  соединений  алюминиевых  проводов  могут  быть  большие  переходные  сопротивления.

При  увлажнении  мест  соединений  алюминиевых  проводов  с  проводами  из  других  металлов  могут  образовываться  гальванические  пары. При  этом  алюминиевые  провода  разрушаются  возникающими  местными  гальваническими  токами. Чтобы  избежать  образования  гальванических  пар, места  соединений  тщательно  защищают  от  влаги (например, лакированием). Чем  выше  химическая  чистота  алюминия, тем  лучше  он  сопротивляется  коррозии.

Отечественной  промышленностью  выпускается  проводниковый  алюминий  различной  степени  чистоты  13  марок. В  марках  алюминия  высокой  чистоты  примесей (железо, кремний, цинк, титан  и  медь) содержится  не  более  0,005%. Из  такого  алюминия  изготовляют  электроды  электролитических  конденсаторов, а  также  изготовляют  алюминиевую  фольгу. Проволоку  для  проводов  изготовляют  из  алюминия, содержащего  не  более  0,3  и  0,5% (марки  А7Е  и  А5Е) примесей. Выпускается  мягкая (АМ), полутвёрдая (АПТ) и  твёрдая (АТ) алюминиевая  проволока  диаметром  от  0,08  до  10 мм  и  шины  прямоугольного  сечения.

Изделия  из  мягкого  алюминия  имеют  следующие  основные  характеристики: разрушающее  напряжение  при  растяжении  70 – 100 МПа; относительное  удлинение  10 – 25%; удельное  электрическое  сопротивление  0,028 мкОм. метр; из  полутвёрдого  алюминия – разрушающее  напряжение  при  растяжении  90 – 140 МПа; относительное  удлинение  примерно  3%; удельное  электрическое  сопротивление 0,0283 мкОм. метр. температурный  коэффициент  удельного  сопротивления  всех  марок  алюминия  принимают  равным  0,00423  1/градус  Цельсия.

Алюминиевые  провода  и  токопроводящие  детали  можно  соединять  друг  с  другом  горячей  или  холодной  сваркой, а  также  пайкой, но  с  применением  специальных  припоев  и  флюсов. Холодную  сварку  производят  в  специальных  устройствах, в  которых  зачищенные  поверхности  алюминиевых  деталей  соприкасаются  друг  с  другом  при  давлении  примерно  1000 МПа. При  этом  происходит  диффузия  кристаллов  одной  из  соединяемых  деталей  в  другую, в  результате  чего  они  надёжно  соединяются. Листовой  алюминий  широко  применяют  для  экранов.