Что мягче медь или алюминий: ЭлектроВести — Медь или алюминий — БилдоМан

Содержание

ЭлектроВести — Медь или алюминий

Новости

17 декабря 2010, 11:26

На определенном этапе проектирования и подключения двигателей оборудования постает задача выбора кабеля электроснабжения. Речь идет не о выборе по сечению, а решение по токопроводящей жиле, т.е. «медь или алюминий».

В последнее время, очень увеличилась актуальности и использование «меди». Но, если проводка наружная, вне помещения, или монтаж нужно выполнять в земле, то применение «алюминия» будет кстати.

В этой статье хотелось бы описать преимущества выбора медного кабеля для прокладки внутри помещений.

Первый и основной «плюс» — это электропроводимость. Электрическая проводимость алюминия всего порядка 65% электрической проводимости меди, т.е. сечение медного провода (кабеля) будет меньше алюминиевого при одинаковой потребляемой мощности, соответственно, при нагревании потери будут меньше.

Второй «плюс» — удобство, надежность монтажа и эксплуатации.

Высокая гибкость, но переломить медь труднее, чем алюминий. В свою очередь, алюминий более пластичен (мягче), и в местах присоединения (в розетках, выключателях и т.п.) со временем ослабевает контакт, а это прямой путь к пожарам.

Третий «плюс» — высокая коррозийная стойкость.

Но существует один весомый недостаток «меди», особенно в нынешнее время, это ее достаточно высокая цена. Очень часто этой фактор является определяющим.

Но все же, при принятии решении в пользу одного из металлов токопроводящей жилы, нужно очень хорошо взвешивать все достоинства и недостатки. Все электрические материалы, приспособления и работы использовать высокого качества. И обязательно помнить, что сэкономив на электропроводке сегодня, можно очень дорого заплатить в будущем.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

Что мягче медь или латунь

Проводниковые материалы

1.

Общие сведения

К проводниковым материалам в электротехнике относятся металлы, их сплавы, контактные металлокерамические композиции и электротехнический уголь. Металлические вещества являются проводниками первого рода и характеризуются электронной проводимостью; основной параметр для них — удельное электрическое сопротивление в функции температуры.

Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников весьма узок и составляет от 0,016 мкОм×м для серебра до 1,6 мкОм×м для жаростойких железохромоалюминиевых сплавов.

Электрическое сопротивление графита с увеличением температуры проходит через минимум с последующим постепенным повышением.

По роду применения проводниковые материалы подразделяются на группы:

· проводники с высокой проводимостью — металлы для проводов линий электропередачи и для изготовления кабелей, обмоточных и монтажных проводов для обмоток трансформаторов, электрических машин, аппаратуры, катушек индуктивности и пр.;

· конструкционные материалы — бронзы, латуни, алюминиевые сплавы и т. д., применяемые для изготовления различных токоведущих частей;

· сплавы высокого сопротивления — предназначаемые для изготовления дополнительных сопротивлений к измерительным приборам, образцовых сопротивлений и магазинов сопротивлений, реостатов и элементов нагревательных приборов, а также сплавы для термопар, компенсационных проводов и т.п.;

· контактные материалы — применяемые для пар неразъемных, разрывных и скользящих контактов;

· материалы для пайки всех видов проводниковых материалов.

Кроме чисто электротехнических свойств, для проведения необходимой технологической обработки и обеспечения заданных сроков службы в эксплуатации, проводниковые материалы должны обладать достаточной нагревостойкостью, механической прочностью и пластичностью.

2. Медь

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводов.

На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем окиси CuO, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию меди вызывают сернистый газ SO2, сероводород h3S, аммиак Nh4, окись азота NO, пары азотной кислоты и некоторые другие реактивы.

Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяют лишь две ее марки М0 и М1.

Почти все изделия из проводниковой меди изготавливаются путем проката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.

Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ).

При температурах термообработки выше 900 °C вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.

В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07—0,15%, а также магнием, кадмием, цирконием и другими элементами.

Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большой мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.

3. Латуни

Сплавы меди с цинком, называемые латунями, широко используются в электротехнике. Цинк растворяется в меди в пределах до 39%.

В различных марках латуни содержание цинка может доходить до 43%. Латуни, содержащие до 39% цинка, имеют однофазную структуру твердого раствора и называются a-латунями. Эти латуни обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготавливают детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку. Без нагрева из листовой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно изготовить детали сложной конфигурации.

Латуни с содержанием цинка свыше 39% называют a+b-латунями или двухфазными и применяют главным образом для фасонных отливок.

Двухфазные латуни являются более твердыми и хрупкими и обрабатываются давлением только в горячем состоянии.

Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости высокую твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.

· латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. В электромашиностроении широко применяются для различных токоведущих частей;

· латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горячем состоянии; хорошо паяются различными припоями;

· латунь ЛА67-2,5 применяется для литых токоведущих деталей повышенной механической прочности и твердости, не требующих пайки мягкими припоями;

· латуни ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспринимают пайку различными припоями.

4. Проводниковые бронзы

Проводниковые бронзы относятся к медным сплавам, необходимость применения которых в основном вызвана недостаточной в ряде случаев механической прочностью и термической устойчивостью чистой меди.

Общая номенклатура бронз весьма обширна, но высокой электропроводностью обладают лишь немногие марки бронз.

· кадмиевая бронза относится к наиболее распространенным проводниковым бронзам. Из числа всех марок кадмиевая бронза обладает наивысшей электрической проводимостью. Вследствие повышенного сопротивления истиранию и более высокой нагревостойкости эта бронза широко применяется для изготовления троллейных проводов и коллекторных пластин;

· бериллиевая бронза относится к сплавам, приобретающим прочность в результате старения. Она обладает высокими упругими свойствами, устойчивыми при нагревании до 250 °C, и электрической проводимостью в 2—2,5 раза большей, чем проводимость других марок бронз общего назначения. Эта бронза нашла широкое применение для изготовления различных пружинных деталей, выполняющих одновременно и роль проводника тока, например: токоведущие пружины, отдельные виды щеткодержателей, скользящие контакты в различных приборах, штепсельные разъемы и т.п.;

· фосфористая бронза обладает высокой прочностью и хорошими пружинными свойствами, из-за малой электропроводности применяется для изготовления пружинных деталей с низкими плотностями тока.

Литые токоведущие детали изготовляются из различных марок машиностроительных литьевых бронз с проводимостью в пределах 8—15% проводимости чистой меди. Характерной особенностью бронз является малая усадка по сравнению с чугуном и сталью и высокие литейные свойства, поэтому они применяются для отливки различных токоведущих деталей сложной конфигурации, предназначенных для электрических машин и аппаратов.

Все марки литьевых бронз можно подразделить на оловянные и безоловянные, где основными легирующими элементами являются Al, Mn, Fe, Pb, Ni.

5. Алюминий

Характерными свойствами чистого алюминия является его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень большая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, покрывающая поверхность металла и защищающая его от проникновения кислорода внутрь.

Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой вытяжкой и др.

Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое применение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь.

Прочная пленка окиси быстро покрывает свежий срез металла уже при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.

Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия. Действие водяного пара на алюминий также незначительно. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет прогрессировать.

Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере, место соединения алюминия с другими металлами герметизируется лакировкой или другим путем.

Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.

Таблица 1. Основные характеристики проводниковых материалов

Плотность, кг/м 3 ·10 3

Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, Ом×м·10 –6

Средний температурный коэффициент сопротивления от 0 до 100 °C, 1/град

Провода, кабели, шины, проводники короткозамкнутых роторов, корпуса и подшипниковые щиты малых электромашин

Кадмиевая бронза — контакты, фосфористая — пружины

Что называют медью и латунью

Первое отличие меди от латуни в том, что медь — металл, элемент Таблицы химических элементов, простое вещество, а латунь — это сплав двух металлов – меди и цинка или строго по научному – твердый медно-цинковый раствор. В простых латунях цинк единственная добавка в медь или единственный легирующий элемент. В сложных латунях добавляют к медно-цинковому раствору другие элементы – железо, никель, олово, мышьяк, алюминий. Их количество в разы меньше количества цинка, что отличает латунь от другой группы медных сплавов — бронз. Как малая щепотка специй меняет вкус блюда, так и небольшие добавки 1-2% третьих элементов в медно-цинковый раствор оказывают сильное влияние на свойства латуней: прочность, пластичность. коррозионную стойкость и технологичность.

Зачем в медь добавили цинк и почему не отливают цинковые статуи

Медь сплавляют с цинком чтобы получить сплавы со свойствами, которых нет у меди и цинка по-отдельности. Медь — хороший проводник тепла и электрического тока. Медь пластична, тянется, штампуется. Медные провода, медные трубки для холодильников, нагревателей или кондиционеров, медная посуда полностью реализуют свойства меди как тепло и электропроводность, так и высокую пластичность. Коррозионная стойкость и химическая инертность к бытовым растворам позволяют выпускать медную посуду, сковородки, кастрюли. Но обратная сторона свойств меди – она имеет недостаточную прочность, твердость, коррозионную стойкость при высокой стоимости для широкого применения в технике как конструкционный материал. Пять тысяч лет люди модифицируют медь, добавляя другие металлы в расплав для измерения ее свойств.

Цинк имеет еще более низкую прочность, чем медь. В отличии от меди он чрезвычайно хрупкий в литом состоянии — относительное удлинение литого цинка δ =0,5-1%, несмотря на низкую стоимость и хорошие литейные свойства из цинка не отливают памятники. После холодной прокатки или вытяжки проволоки пластичность цинка резко увеличивается до δ =25-60%. Цинк используют как защитное антикоррозионное покрытие. Оксидная пленка образуется на поверхности цинка и защищает металл от коррозии.

Сплав меди с цинком создает новый конструкционный материал — латуни, которые превосходят своих родителей по прочности, технологичности, сохраняя высокую коррозионную стойкость и пластичность.

Новые свойства латуни по сравнению с медью

Легирование меди цинком и другими металлами создало 12 марок литейных латуней и 34 марки деформируемых латуней, которые можно штамповать, ковать и протягивать. На вопрос чем латунь отличается от меди, хочется уточнить, а про какую латунь спрашиваете? Томпаки – латуни Л96 и Л90 с высоким содержанием меди мало отличаются от меди. Они красного цвета, хорошо штампуются, прочнее меди на 2-3% при потери пластичности. Томпаки легко спутать с медью.

Увеличение процентного содержания цинка придает латуни желтый цвет, увеличивает прочность сплава. Латуни с содержанием цинка около 30% — Л68, Л70 выигрывают у меди по прочности в полтора раза и по пластичности на 15%.

Добавьте немного свинца в медно цинковый сплав – и вы получите новый вид латуни — свинцовую. С вероятностью 99% ваш смеситель в кухне или ванной сделан из свинцовой латуни. Она спрятана под слоем блестящего хрома или матового никеля. Выкрутите вентили из смесителя и загляните внутрь, увидите желтую латунь. Свинцовая латунь не только приносит удовольствие любителям водных процедур, но ее любят токаря за хорошую обрабатываемость на станках и называют ласково — «сыпучка». Свинцовая латунь не дает витой стружки при обтачивании или сверлении. Ее стружка сыпется из-под резца как золотой песок. Отличие меди от латуни в том, что медь — вязкий и мягкий материал, что создает затруднения при механической обработке.

Если нужно сделать судовой колокол, то не обойтись без добавки в медно-цинковый раствор олова. Олово обеспечивает оловяным латуням стойкость к морской воде и прочность для долгого использования.

Алюминиевая латунь ЛА85-0.5 — материал для украшений. Пол-процента алюминия придают этой латуни золотой блеск, а высокая пластичность дает возможность изготавливать тончайшую проволоку и ленту для бижутерии, украшений и воинских знаков различия. На латунях Л62 и Л68 будущие ювелиры изучают секреты мастерства. Технологические и механические свойство этих латуней близки к сплаву золота 583 пробы, а стоимость несоизмеримо ниже.

Как отличить медь от латуни

Самый надежный и правильный способ отличить медь от латуни – сделать химический анализ. Менее надежный – по цвету. Медь всегда имеет красный цвет, а латунь – желтая кроме двух случаев. Марки латуни с высоким содержанием меди Л96 и Л90 – красного цвета. Малое количество цинка — 4% и 10% соответственно, не дают медно-цинковому сплаву пожелтеть. Такие сплавы имеют отдельное название «томпак». Второй случай покраснения латуни менее известен неспециалисту. Желтые латуни с высоким содержанием цинка подвержены особому виду коррозии —- обесцинкованию. Коррозионная среда вымывает цинк из латуни и повышает концентрацию меди. Поверхность латунных полуфабрикатов теряет желтую окраску с потерей цинка. Тут поможет определиться напильник, шабер или любой инструмент, которым зачищают поверхность латуни, чтобы добраться до желтого металла, который спрятан под корродированной поверхностью.

Латунь – это сплав меди с цинком. Могут быть добавлены и другие элементы. Чем больше в латуни разных составляющих частей, тем она дешевле. Однако этот сплав более прочный, нежели чистый металл. Он не так быстро окисляется, не такой пластичный. И, что самое главное, более доступный.

Что дороже – медь или латунь? Ответ на этот вопрос однозначный. Медь стоит на порядок выше, нежели латунь. Цена может отличаться в два раза. Причина в составе, от которого и зависят особенности этих материалов.

Сравнительные характеристики

Внешний вид латуни зависит от того, сколько в ней меди. Если больше 80%, то отличить сплав будет весьма сложно. Однако чем больше цинка, тем светлее оттенок, он теряет рыжеватые нотки и становится более желтым. Сравним общие физические характеристики этих материалов:

Показатель	Медь	Латунь
Вес	Тяжелее	Легче
Цвет	Розовато-коричневый	Золотисто-желтый
При ударе	Низкий звук	Высокий звук
Плотность	Пластичная	Твердая
Стружка	Спиральная	Игольчатая

Как следует из таблицы, несмотря на схожий состав, медь и латунь весьма отличаются и по химическим, и по физическим характеристикам.

Как узнать – медь или латунь?

Перед тем как начинать сравнительный анализ, необходимо очистить металл от грязи и патины. Есть способы определить разницу в домашних условиях без применения инструментов. Но достоверно выявить – сплав это или металл – лучше все же, используя ряд возможных методов.

Что касается оттенка, то у таких материалов как медь и латунь разница может быть небольшой. Все зависит от уровня содержания металла в сплаве. Однако отличия все же есть. Прежде всего, нужно полностью очистить изучаемый объект от грязи. Изучение следует проводить под ярким, белым освещением. Подойдет либо солнечный дневной свет, либо флуоресцентная лампа.

Медь будет иметь коричневый оттенок с красным либо розоватым отливом. Цветовая гамма латуни лежит в желтых тонах. Однако чтобы быть уверенным полностью, лучше взять вещь, которая точно сделана из меди, и визуально сравнить ее цвет с оттенком изучаемого объекта.

Как определить медь или латунь по звуку? Если предмет достаточно большой, то это один из самых простых и точных методов анализа. Нужно ударить объект какой-то металлической вещью и внимательно послушать высоту звучания. Медь, как более мягкий материал, будет издавать более низкий, даже глухой звук. А латунь, наоборот, будет звучать звонко, высоко.

Твердость

Как проверить латунь в домашних условиях? Достаточно ударить по ней твердым предметом. Металл без примесей более мягкий, он будет деформирован. Сплав же, наоборот, стойко перенесет все удары. Ведь латунь и была создана для того, чтобы придать гибкой меди жесткости.

Маркировка

Если речь идет об отдельном изделии, то часто на нем присутствует маркировка. Она даст точную информацию о составе. Медные вещи обозначаются сочетанием букв, первой из которых стоит «М», а у латунных – «Л». В США на латуни ставят метки С2, С3 или С4. В Евросоюзе первая буква маркировки всегда будет С. Однако есть еще несколько моментов, которые помогут определить состав вещи. Важными являются следующие:

Медь обозначается символами A,B,C,D.
На вещах, которые состоят из сплава, указываются буквы L,N,M,P,R.
Если изделие имеет значки Cu Zn – то это тоже латунь.

Вес и плотность

Что тяжелее – медь или латунь? Сплав будет более легким, нежели металл без примесей. Но если изучаемый предмет небольшой, то без весов обойтись не удастся.

Форма стружки

Какие отличия латунь и медь имеют в стружке? Так как сплав более твердый, то стружка, соответственно, будет острая, игольчатая, рассыпчатая. Схожая с морковью, натертой на терке. Что касается меди, то ее стружка спиральная, круговая. Похожа на кожуру очищенного яблока. Однако для сравнения нужно иметь доступ к станку.

Анализ кислотой

Латунь – сплав каких металлов? Меди и цинка. Однако если содержание меди выше 96%, то все вышеприведенные методы не помогут отличить чистый металл от сплава. В таком случае пригодится соляная кислота. Если капнуть ее на металл без примесей, реакции не будет. Только патина сойдет. Однако на латуни из-за того, что в ее составе есть цинк, появится белая окись.

Анализаторы

Это один из наиболее дорогих, но в то же время надежных методов определить состав материала. Такой аппарат, вступая в реакцию с металлом, выводит на жидкокристаллический экран подробную информацию о его составляющих частях. Таким образом будет понятно, есть ли в изучаемом объекте какие-то примеси, или он на 99% и выше процентов состоит из меди.

Нагревание

Температура плавления меди и латуни разная. Однако даже не расплавляя металл, можно узнать о его составе. Для этого способа необходимо приготовить газовую горелку. Нужно нагреть предмет до температуры 600 градусов. На сплаве появится оксид цинка в виде бледного пепельного налета.

Наряду с этими двумя металлами часто используется бронза. Это сплав меди с оловом, алюминием, кремнием и другими веществами. Как отличить медь от бронзы и латуни? Методы те же. Главное, знать отличительные черты бронзы. Прежде всего, она очень крепкая, некоторые сплавы по крепости превосходят сталь. Бронзовые вещи гораздо меньше подвержены коррозии и имеют другой оттенок.

Где используются медь и латунь?

Есть предметы, которые производятся только лишь из чистой меди, а есть те, для которых лучше подходит латунь. Причина – в разных физических свойствах этих материалов. Если объект должен быть прочным, твердым, жестким (например, инструмент), то с вероятностью в 95% можно сказать, что он сделан из латуни. А если требуются гибкость и высокие показатели электро- и теплопроводности – то используют медь. Нельзя сказать, что лучше – медь или латунь: каждый из материалов достойно выполняет свои функции.

Наиболее часто медь используется для производства проводов. Теплопроводность латуни и меди отличается. Именно чистый сплав может обеспечить высокую скорость проведения электрического тока.

Вследствие своей пластичности, медь востребована для производства проволоки. Она обладает высокими показателями прочности. Медная проволока используется в таких сферах промышленности, как электротехника, электроэнергетика, судостроение, производство автомобилей.

Медные трубы очень ценятся, ведь они обладают уникальными свойствами. Они устойчивы к перепадам температур и не боятся ультрафиолетового излучения. Более того, существуют технологии, позволяющие делать медные трубы бесшовными с круглым сечением. Они активно используются для транспортировки жидкостей и газов.

Медь также используется в строительной сфере для производства кровли. При этом, патина, которая возникает спустя некоторое время, выступает в роли определенного защитного экрана, оберегающего кровлю от перепадов температуры, агрессивного воздействия влаги и солнечных лучей.

Что касается латуни, то это тоже весьма востребованный материал. Прежде всего, это идеальный металл для производства сантехники. Дело в том, что латунь от постоянного воздействия влаги не ржавеет, а только лишь темнеет. И этот налет можно без проблем снять. Поэтому латунные смесители, трубы, краны – неизменно пользуются высоким спросом.

Ценятся латунные шурупы, болты и гайки. Они прочные и долговечные. Помимо техников, латунь в почете и у творческих личностей. Из нее создаются великолепные ювелирные украшения, предметы для интерьера, ее используют при создании элементов декора, фурнитуры для окон и дверей. Латунь даже называют «вечный металл» за то, что она долгое время сохраняет свой первоначальный вид.

Как выбрать медные и латунные изделия?

Для того чтобы не разочароваться в покупке, следует заранее определиться, для каких целей изделие будет использоваться.

Важно! Покупки нужно делать только в магазинах с проверенной репутацией. Нередко возникают ситуации, когда медная вещь оказывается подделкой с напылением, или в изделии из латуни присутствует слишком большая часть посторонних примесей.

Отличить медные изделия от латунных не так уж и сложно. Важно внимательно изучить металлический предмет, используя при этом предложенные методы анализа.

Медь или алюминий: что лучше всего подходит для проводки?

В СССР вся проводка была алюминиевой, а в современных новостройках таких уже и не встретишь.

Но чем медь лучше алюминия? Какую проводку лучше использовать для дома: медную или алюминиевую? Рассказываем, почему материал проводов так быстро и безспворотно изменился.

Превосходство меди над алюминием для проводки

1. Электропроводность

Медь превосходит алюминий по электропроводности. Удельное электрическое сопротивление меди составляет 0,017 Ом*мм²/м в то время, как у алюминия 0,028 Ом*мм²/м. То есть электропроводность алюминия составляет 65% электропроводности меди, поэтому для одной и той же нагрузки алюминиевый провод придется брать сечением на «ступень» выше меди.

Например, необходимо запитать нагрузку в 5 кВт. Для нее нужно будет взять или медный провод сечением 2,5 мм

2, например, NYM 3х2,5, или алюминиевый сечением 4 мм². Так как алюминиевый провод более объемный, то он будет занимать больше места в кабель-каналах, для него потребуется клеммы для розеточных групп крупнее по размеру, чем для медных.

Учитывая это, медь удобнее использовать для проводки в доме.

2. Окисление

И медь, и алюминий окисляются в процессе эксплуатации под действием воздуха. Однако у меди окисление происходит значительно медленней, и сама по себе пленка (зеленоватый налет) довольно легко разрушается, поэтому неплохо проводит ток (хотя проходимость немного ухудшается).

У алюминия же окисление происходит гораздо быстрее, а сама оксидная пленка очень плотная и плохо проводит ток. Окисленные соединения на скрутках, сжимах или клеммах чаще всего становятся причиной горения контакта. Удалить оксидную пленку можно кварцево-вазелиновой смазкой, но найти ее в магазинах не так-то просто, да и это дополнительные расходы и время на обслуживание.

3. Механическая прочность

Медный провод более гибкий и прочный, чем алюминиевый. В процессе монтажа жилы приходится изгибать, например, для соединения в распредкоробках и розетках. Медные жилы могут выдержать многоразовое изгибание без повреждения, а вот алюминиевые лишь 5 — 10 изгибаний, а дальше ломаются.

Особые проблемы алюминиевая проводка создает, когда нужно ремонтировать соединения в распредкоробках — старый алюминий уже имеет микротрещины, поэтому при одном неверном движении жила может обломаться и придется снимать часть штукатурки, чтобы вытащить хоть немного провода.

4. Теплопроводность

Данный параметр характеризует способность проводника рассеивать тепло. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем лучше металл рассеивает тепло. У меди коэффициент теплопроводности составляет 389,6 Вт/м* °С, а у алюминия 209,3 Вт/м* °С. То есть медь почти в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Особенно это важно в местах соединений, где провод греется сильнее всего. При одной и той же нагрузке медь в два раза быстрее будет отводить тепло (точнее не нагреваться).

Превосходство алюминия над медью для ЛЭП

Но алюминий вовсе не отправлен на пенсию: воздушные линии электропередач по-прежнему выполняют из этого металла. Стало быть, и у него есть преимущества? Конечно!

1.

Вес

Вес во многом определяется исходя из плотности металла. Чем выше плотность, тем тяжелее проводник. Плотность меди составляет 8900 кг/м³, а алюминия 2700 кг/м³. То есть при равном объеме медный провод будет весить в 3,3 раза больше алюминиевого. Для домашней проводки это не критично, так как провод лежит в штробах, а для воздушной линии электропередач это важный показатель. Именно поэтому для ВЛЭП используют алюминиевый провод.

2. Цена

Здесь алюминий явный победитель. Все минусы алюминия сказались на относительно невысокой цене, которая примерно в 4 раза ниже цены на медь, поэтому воздушные линии, а также вводы в дом выполняют исключительно алюминиевым проводом.

Интересные факты из мира электрики:

Теги электропроводка

Статьи про сплавы меди, латуни, бронзы, алюминия и титана

Латунь

Латуни хорошо поддаются обработке давлением. Механические свойства сравнительно высокие, коррозионная устойчивость удовлетворительная. Если сравнивать латуни с бронзой, то их прочность, устойчивость к коррозии и антифрикционные свойства меньше. Содержание цинка в сплаве может быть от 5 до 45%. Читать статью полностью

Сплавы латуни: Л63 | ЛС59-1

Бронза

Если провести сравнение с латунью, то бронза характеризуется более высокой коррозионной стойкостью, прочностью и антифрикционными свойствами. Она очень стойкая на воздухе, в соленой воде, углекислых растворах и многих органических кислотах. Большинство видов бронзы поддаётся сварке. Читать статью полностью

Медь

Медь — это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.

Читать статью полностью

Сплавы меди:

Алюминий

Металл алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Алюминий хорошо сваривается различными видами сварки. Читать статью полностью

Сплавы алюминия: Д16 | АК7 | АД31 | В95 | АК12 (АЛ2) | АК4

Титан

Это прочный металл, способный сопротивляться разрушению и пластической деформации. Он в 12 раз твёрже алюминия и в 4 раза — меди и железа. Ещё один важный показатель – это предел текучести. С увеличением этого показателя улучшается сопротивление деталей из титана любым нагрузкам. Читать статью полностью

Сплавы меди:

Чем латунь отличается от меди

Что называют медью и латунью

Первое отличие меди от латуни в том, что медь — металл, элемент Таблицы химических элементов, простое вещество, а латунь — это сплав двух металлов — меди и цинка или строго по научному — твердый медно-цинковый раствор. В простых латунях цинк единственная добавка в медь или единственный легирующий элемент. В сложных латунях добавляют к медно-цинковому раствору другие элементы — железо, никель, олово, мышьяк, алюминий. Их количество в разы меньше количества цинка, что отличает латунь от другой группы медных сплавов — бронз. Как малая щепотка специй меняет вкус блюда, так и небольшие добавки 1-2% третьих элементов в медно-цинковый раствор оказывают сильное влияние на свойства латуней: прочность, пластичность. коррозионную стойкость и технологичность.

Зачем в медь добавили цинк и почему не отливают цинковые статуи

Коррозионная стойкость и химическая инертность к бытовым растворам позволяют выпускать медную посуду, сковородки, кастрюли. Но обратная сторона свойств меди — она имеет недостаточную прочность, твердость, коррозионную стойкость при высокой стоимости для широкого применения в технике как конструкционный материал. Пять тысяч лет люди модифицируют медь, добавляя другие металлы в расплав для измерения ее свойств.

Цинк имеет еще более низкую прочность, чем медь. В отличии от меди он чрезвычайно хрупкий в литом состоянии — относительное удлинение литого цинка δ=0,5-1%, несмотря на низкую стоимость и хорошие литейные свойства из цинка не отливают памятники. После холодной прокатки или вытяжки проволоки пластичность цинка резко увеличивается до δ=25-60%. Цинк используют как защитное антикоррозионное покрытие. Оксидная пленка образуется на поверхности цинка и защищает металл от коррозии.

Новые свойства латуни по сравнению с медью

Легирование меди цинком и другими металлами создало 12 марок литейных латуней и 34 марки деформируемых латуней, которые можно штамповать, ковать и протягивать. На вопрос чем латунь отличается от меди, хочется уточнить, а про какую латунь спрашиваете? Томпаки — латуни Л96 и Л90 с высоким содержанием меди мало отличаются от меди. Они красного цвета, хорошо штампуются, прочнее меди на 2-3% при потери пластичности. Томпаки легко спутать с медью.

Добавьте немного свинца в медно цинковый сплав — и вы получите новый вид латуни — свинцовую. С вероятностью 99% ваш смеситель в кухне или ванной сделан из свинцовой латуни. Она спрятана под слоем блестящего хрома или матового никеля. Выкрутите вентили из смесителя и загляните внутрь, увидите желтую латунь. Свинцовая латунь не только приносит удовольствие любителям водных процедур, но ее любят токаря за хорошую обрабатываемость на станках и называют ласково — «сыпучка». Свинцовая латунь не дает витой стружки при обтачивании или сверлении. Ее стружка сыпется из-под резца как золотой песок. Отличие меди от латуни в том, что медь — вязкий и мягкий материал, что создает затруднения при механической обработке.

Как отличить медь от латуни

Самый надежный и правильный способ отличить медь от латуни — сделать химический анализ. Менее надежный — по цвету. Медь всегда имеет красный цвет, а латунь — желтая кроме двух случаев. Марки латуни с высоким содержанием меди Л96 и Л90 — красного цвета. Малое количество цинка — 4% и 10% соответственно, не дают медно-цинковому сплаву пожелтеть. Такие сплавы имеют отдельное название «томпак». Второй случай покраснения латуни менее известен неспециалисту. Желтые латуни с высоким содержанием цинка подвержены особому виду коррозии —- обесцинкованию. Коррозионная среда вымывает цинк из латуни и повышает концентрацию меди. Поверхность латунных полуфабрикатов теряет желтую окраску с потерей цинка. Тут поможет определиться напильник, шабер или любой инструмент, которым зачищают поверхность латуни, чтобы добраться до желтого металла, который спрятан под корродированной поверхностью.

Красный цвет не дает гарантии на медь. Это условие необходимое, но недостаточное. Если перед вами лист, пруток или другой полуфабрикат красного цвета, то единственный способ узнать марку — это сделать химический анализ.

Полную неразбериху в цветовую дифференциацию вносит другой класс медных сплавов — бронзы. Бронзы по цвету бывают красные, желтые, желто-красные, светло-желтые. Общее правило — чем больше меди в сплаве, тем краснее материал.

Куда и каким транспортом Запорож сталь транспортирует метал

ПАО «Запорожсталь» (Запорожье) намерено после завершения реконструкции предприятия выплавлять около 4 млн тонн стали с год.

«У комбината то росло производство, то падало, сейчас мы осуществили реконструкцию на многих агрегатах, произвели капитальные ремонты. Мы стабильно будем работать и производить около 4 млн тонн стали», — цитируется генеральный директор «Запорожстали» Ростислав Шурма в газете «Индустриальное Запорожье».

Гендиректор также рассказал о реализации продукции. По его словам за последние 5 лет компания существенно расширила базу своих клиентов. В итоге комбинат реализует продукцию в 60 стран мира.

«За это же время мы существенно увеличили наше присутствие на рынке Европы. Если 5 лет назад начинали с доли продаж на европейском рынке в структуре комбината около 15 – 17%, то на сегодняшний день — около 35% продукции комбината продается в Европе. И это наша большая гордость, потому что европейский рынок — это очень требовательный рынок с точки зрения качества и сервиса», — пояснил топ-менеджер.

Около половины продукции, поставляемой на экспорт, «Запорожсталь» отгружает клиентам напрямую — из Запорожского речного порта. В год это более 700 тыс. тонн.

За пять лет через порт клиентам комбината речным транспортом доставлено более 2,5 млн тонн металлопроката.

По его словам основные преимущества в работе с речным портом это:
— новые рабочие места в речпорту;
— снижение нагрузки на железную дорогу;
— сокращение потребности вагонов более чем на 1000 единиц;
— скорость доставки, которая для клиентов меткомбината сокращается на 15 – 20 суток.

Что касается внутреннего рынка, то Ростислав Шурма сказал: «К сожалению, нынешнее плачевное состояние экономики просто не позволяет стране больше строить и больше потреблять металла. А мы, как и любое другое металлургическое предприятие, мечтаем 100 процентов нашей продукции продавать на своем родном, домашнем, рынке — в Украине».

За 7 мес. 2017 года меткомбинат сократил производство проката на 5,5% год к году до 1 млн 874,7 млн тонн, стали — на 2%, до 2 млн 226,7 тыс. тонн, чугуна — на 6,3%, до 1,976 млн тонн.

В 2016 году производство проката увеличилось на 0,5% до 3367,9 тыс. тонн, выплавка стали снизилась на 2,2%, — до 3890,7 тыс. тонн, чугуна — на 5,5%, до 3600,2 тыс. тонн.

Специализация «Запорожстали» — стальной г/к рулон, г/к лист, холоднокатаный лист, х/к рулон из углеродистых и низколегированных сталей, а также стальная лента, черная жесть, гнутый профиль.

Основными потребителями продукции являются производители сварных труб, предприятия автомобильного, транспортного, сельскохозяйственного машиностроения, производители изделий бытовой техники.

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Содержание

— классификация сплавов

— физические свойства

— коррозионные свойства

— механические свойства

— круглый и профильный алюминиевый прокат

— плоский алюминиевый прокат

— интересные интернет-ссылки

Классификация алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы условно делятся на литейные (для производства отливок) и деформируемые (для производства проката и поковок). Далее будут рассматриваться только деформируемые сплавы и прокат на их основе. Под алюминиевым прокатом подразумевают прокат из алюминиевых сплавов и технического алюминия (А8 – А5, АД0, АД1). Химический состав деформируемых сплавов общего применения приведен в ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 1131.

Деформируемые сплавы разделяют по способу упрочнения: упрочняемые давлением (деформацией) и термоупрочняемые.

Другая классификация основана на ключевых свойствах: сплавы низкой, средней или высокой прочности, повышенной пластичности, жаропрочные, ковочные и т.д.

В таблице систематизированы наиболее распространенные деформируемые сплавы с краткой характеристикой основных свойств присущих для каждой системы. Маркировка дана по ГОСТ 4784-97 и международной классификации ИСО 209-1.

Характеристика сплавов	Маркировка		Система легирования	Примечания
СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ)
Сплавы низкой прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие	АД0	1050А	Техн. алюминий без легирования	Также АД, А5, А6, А7
	АД1	1230
	АМц	3003	Al – Mn	Также ММ (3005)
	Д12	3004
Сплавы средней прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие	АМг2	5251	Al – Mg (Магналии)	Также АМг0. 5, АМг1, АМг1.5АМг2.5 АМг4 и т.д.
	АМг3	5754
	АМг5	5056
	АМг6	—
ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ СПЛАВЫ
Сплавы средней прочности и высокой пластичности свариваемые	АД31	6063	Al-Mg-Si (Авиали)	Также АВ (6151)
	АД33	6061
	АД35	6082
Сплавы нормальной прочности	Д1	2017	Al-Cu-Mg (Дюрали)	Также В65, Д19, ВАД1
	Д16	2024
	Д18	2117
Свариваемые сплавы нормальной прочности	1915	7005	Al-Zn-Mg
	1925	—
Высокопрочные сплавы	В95	—	Al-Zn-Mg-Cu	Также В93
Жаропрочные сплавы	АК4-1	—	Al-Cu-Mg-Ni-Fe	Также АК4
	1201	2219	Al-Cu-Mn	Также Д20
Ковочные сплавы	АК6	—	Al-Cu-Mg-Si
	АК8	2014

Состояния поставки Сплавы, упрочняемые давлением, упрочняются только холодной деформацией (холодная прокатка или волочение). Деформационное упрочнение приводит к увеличению прочности и твердости, но уменьшает пластичность. Восстановление пластичности достигается рекристаллизационным отжигом. Прокат из этой группы сплавов имеет следующие состояния поставки, указываемые в маркировке полуфабриката:

1) не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки

2) М — отожженное

3) Н4 — четвертьнагартованное

4) Н2 — полунагартованное

5) Н3 — нагартованное на 3/4

6) Н — нагартованное

Полуфабрикаты из термоупрочняемых сплавов упрочняются путем специальной термообработки. Она заключается в закалке с определенной температуры и последующей выдержкой в течение некоторого времени при другой температуре (старение). Происходящее при этом изменение структуры сплава, увеличивает прочность, твердость без потери пластичности. Существует несколько вариантов термообработки. Наиболее распространены следующие состояния поставки термоупрочняемых сплавов, отражаемые в маркировке проката:

1) не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки

2) М — отожженное

3) Т — закаленное и естественно состаренное (на максимальную прочность)

4) Т1 — закаленное и искусственно состаренное (на максимальную прочность)

Для некоторых сплавов производится термомеханическое упрочнение, когда нагартовка осуществляется после закалки. В этом случае в маркировке присутствует ТН или Т1Н. Другим режимам старения соответствуют состояния Т2, Т3, Т5. Обычно им соответствует меньшая прочность, но большая коррозионная стойкость или вязкость разрушения.

Приведенная маркировка состояний соответствует российским ГОСТам.

Физические свойства алюминиевых сплавов.

Плотность алюминиевых сплавов незначительно отличается от плотности чистого алюминия (2.7г/см³). Она изменяется от 2.65 г/см³ для сплава АМг6 до 2.85 г/см³ для сплава В95.

Легирование практически не влияет на величину модуля упругости и модуля сдвига. Например, модуль упругости упрочненного дуралюминия Д16Т практически равен модулю упругости чистого алюминия А5 (Е=7100 кгс/мм²). Однако, за счет того, что предел текучести сплавов в несколько раз превышает предел текучести чистого алюминия, алюминиевые сплавы уже могут использоваться в качестве конструкционного материала с разным уровнем нагрузок (в зависимости от марки сплава и его состояния).

За счет малой плотности удельные значения предела прочности, предела текучести и модуля упругости (соответствующие величины, поделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов сопоставимы с соответствующими значениями удельных величин для стали и титановых сплавов. Это позволяет высокопрочным алюминиевым сплавам конкурировать со сталью и титаном, но только до температур не превышающих 200 С.

Большинство алюминиевых сплавов имеют худшую электро- и теплопроводность, коррозионную стойкость и свариваемость по сравнению с чистым алюминием.

Ниже в таблице приведены значения твердости, тепло- и электропроводности для нескольких сплавов в различных состояниях. Поскольку значения твердости коррелируют с величинами предела текучести и предела прочности, то эта таблица дает представление о порядке и этих величин.

Из таблицы видно, что сплавы с большей степенью легирования имеют заметно меньшую электро- и теплопроводность, эти величины также существенно зависят от состояния сплава (М, Н2, Т или Т1):

марка	твердость, НВ			электропроводность в % по отношению к меди			теплопроводность в кал/^оС
марка	М	Н2	Н,Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)
А8 — АД0	25		35	60			0. 52
АМц	30	40	55	50	40		0.45	0.38
АМг2	45	60		35		30	0.34		0.30
АМг5	70			30			0.28
АД31			80	55		55	0. 45
Д16	45		105	45		30	0.42		0.28
В95			150			30			0.28

Из таблицы видно, что только сплав АД31 сочетает высокую прочность и высокую электропроводность. Поэтому «мягкие» электротехнические шины производятся из АД0, а «твердые» — из АД31 (ГОСТ 15176-89). Электропроводность этих шин составляет (в мкОм*м):

0,029 – из АД0 (без термообработки, сразу после прессования)

0,031 – из АД31 (без термообработки, сразу после прессования)

0. 035 – из АД31Т (после закалки и естественного старения)

Теплопроводность многих сплавов (АМг5, Д16Т, В95Т1) вдвое ниже, чем у чистого алюминия, но все равно она выше, чем у сталей.

Коррозионные свойства.

Наилучшие коррозионные свойства имеют сплавы АМц, АМг, АД31, а худшие – высоко-прочные сплавы Д16, В95, АК. Кроме того коррозионные свойства термоупрочняемых сплавов существенно зависят от режима закалки и старения. Например сплав Д16 обычно применяется в естественно-состаренном состоянии (Т). Однако свыше 80^оС его коррозионные свойства значительно ухудшаются и для использования при больших температурах часто применяют искусственное старение, хотя ему соответствует меньшая прочность и пластичность (чем после естественного старения). Многие прочные термоупрочняемые сплавы подвержены коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии.

Свариваемость.

Хорошо свариваются всеми видами сварки сплавы АМц и АМг. При сварке нагартованного проката в зоне сварочного шва происходит отжиг, поэтому прочность шва соответствует прочности основного материала в отожженном состоянии.

Из термоупрочняемых сплавов хорошо свариваются авиали, сплав 1915. Сплав 1915 относится к самозакаливающимся, поэтому сварной шов со временем приобретает прочность основного материала. Большинство других сплавов свариваются только точечной сваркой.

Механические свойства.

Прочность сплавов АМц и АМг возрастает (а пластичность уменьшается) с увеличением степени легирования. Высокая коррозионная стойкость и свариваемость определяет их применение в конструкциях малой нагруженности. Сплавы АМг5 и АМг6 могут использоваться в средненагруженных конструкциях. Эти сплавы упрочняются только холодной деформацией, поэтому свойства изделий из этих сплавов определяются состоянием полуфабриката, из которого они были изготовлены.

Термоупрочняемые сплавы позволяют производить упрочнение деталей после их изготовления если исходный полуфабрикат не подвергался термоупрочняющей обработке.

Наибольшую прочность после упрочняющей термообработки (закалка и старение) имеют сплавы Д16, В95, АК6, АК8, АК4-1 (из доступных в свободной продаже).

Самым распространенным сплавом является Д16. При комнатной температуре он уступает многим сплавам по статической прочности, но имеет наилучшие показатели конструкционной прочности (трещиностойкость). Обычно применяется в естественно состаренном состоянии (Т). Но свыше 80 С начинает ухудшаться его коррозионная стойкость. Для использования сплава при температурах 120-250 С изделия из него подвергают искусственному старению. Оно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и больший предел текучести по сравнению с естественно-состаренным состоянием.

С ростом температуры прочностные свойства сплавов меняются в разной степени, что определяет их разную применимость в зависимости от температурного диапазона.

Из этих сплавов до 120 С наибольшие пределы прочности и текучести имеет В95Т1. Выше этой температуры он уже уступает сплаву Д16Т. Однако, следует учитывать, что В95Т1 имеет значительно худшую конструкционную прочность, т.е. малую трещиностойкость, по сравнению с Д16. Кроме того В95 в состоянии Т1 подвержен коррозии под напряжением. Это ограничивает его применение в изделиях, работающих на растяжение. Улучшение коррозионных свойств и существенное улучшение трещиностойкости достигается в изделиях обработанных по режимам Т2 или Т3.

При температурах 150-250 С большую прочность имеют Д19, АК6, АК8. При больших температурах (250-300 С) целесообразно применение других сплавов — АК4-1, Д20, 1201. Сплавы Д20 и 1201 имеют самый широкий температурный диапазон применения (от криогенных -250 С до +300 С) в условиях высоких нагрузок.

Сплавы АК6 и АК8 пластичны при высоких температурах, что позволяет использовать их для изготовления поковок и штамповок. Сплав АК8 характеризуется большей анизотропией механических свойств, у него меньше трещиностойкость, но он сваривается лучше, чем АК6.

Перечисленные высокопрочные сплавыт плохо свариваются и имеют низкую коррозионную стойкость. К свариваемым термоупрочняемым сплавам с нормальной прочностью относится сплав 1915. Это самозакаливающийся сплав (допускает закалку со скоростью естественного охлаждения), что позволяет обеспечить высокую прочность сварного шва. Сплав 1925, не отличаясь от него по механическим свойствам, сваривается хуже. Сплавы 1915 и 1925 имеют большую прочность, чем АМг6 и не уступают ему по характеристикам сварного шва.

Хорошо свариваются, имеют высокую коррозионную стойкость сплавы средней прочности — авиали (АВ, АД35, АД31,АД33).

АЛЮМИНИЕВЫЙ ПРОКАТ.

Из алюминия и его сплавов производятся все виды проката – фольга, листы, ленты, плиты, прутки, трубы, проволока. Следует иметь в виду, что для многих термоупрочняемых сплавов имеет место «пресс-эффект» — механические свойства прессованных изделий выше, чем у горячекатаных (т.е. круги имеют лучшие показатели прочности, чем листы).

Прутки, профили, трубы

Прутки из термоупрочняемых сплавов поставляются в состоянии «без термообработки» или в упрочненном состоянии (закалка с последующим естественным или искусственным старением). Прутки из термически неупрочняемых сплавов производятся прессованием и поставляются в состоянии «без термообработки».

Общее представление о механических свойствах алюминиевых сплавов дает гистограмма, на которой представлены гарантированные показатели для прессованных прутков при нормальных температурах:

Из всего приведенного многообразия в свободной продаже всегда имеются прутки из Д16, причем круги диаметром до 100 мм включительно обычно поставляются в естественно состаренном состоянии (Д16Т). Фактические значения (по сертификатам качества) для них составляют: предел текучести ?_0.2 = (37-45), предел прочности при разрыве ?_в = (52-56), относительное удлинение ?=(11-17%). Обрабатываемость прутков из Д16Т очень хорошая, у прутков Д16 (без термообработки) обрабатываемость заметно хуже. Их твердость соответственно 105 НВ и 50 НВ. Как уже отмечалось, деталь, изготовленная из Д16 может быть упрочнена закалкой и естественным старением. Максимальная прочность после закалки достигается на 4-е сутки.

Поскольку дуралюминиевый сплав Д16 не отличается хорошими коррозионными свойствами, желательна дополнительная защита изделий из него анодированием или нанесением лако-красочных покрытий. При эксплуатации при температурах выше 80-100 С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии.

Необходимость дополнительной защиты от коррозии относится и к другим высокопрочным сплавам (Д1, В95, АК).

Прутки из АМц и АМг обладают высокой коррозионной стойкостью, допускают возможность дополнительного формообразования горячей ковкой (в интервале 510-380^оС).

Разнообразные профили широко представлены из сплава АД31 с различными вариантами термообработки. Применяются для конструкций невысокой и средней прочности, а также для изделий декоративного назначения.

Прутки, трубы и профили из АД31 имеют высокую общую коррозионную стойкость, не склонны к коррозии под напряжением. Сплав хорошо сваривается точечной, роликовой и аргонно-дуговой сваркой. Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного материала. Для повышения прочности сварного шва необходима специальная термообработка.

Уголки производятся в основном из АД31, Д16 и АМг2.

Трубы производятся из большинства сплавов, представленных на рисунке. Они поставляются в состояниях без термообработки (прессованные), закаленные и состаренные, а также отожженные и нагартованные. Параметры их механических свойств примерно соответствуют, приведенным на гистограмме. При выборе материала труб кроме прочностных характеристик учитывается его коррозионная стойкость и свариваемость. Наиболее доступны трубы из АД31.

Наличие кругов, труб и уголков — см. на странице сайта «Алюминиевые круги, трубы и уголки»

Плоский алюминиевый прокат.

Листы общего назаначения производятся по ГОСТ 21631-76, ленты — по ГОСТ 13726-97, плиты по ГОСТ 17232-99.

Листы из сплавов с пониженной или низкой коррозионной устойчивостью (АМг6, 1105, Д1, Д16, ВД1, В95) плакируются. Химический состав плакирующего сплава обычно соответствует марке АД1, а толщина слоя составляет 2 – 4% от номинальной толщины листа.

Плакирующий слой обеспечивает электрохимическую защиту основного металла от коррозии. Это означает, что коррозионная защита металла обеспечивается даже при наличии механических повреждений защитного слоя (царапины).

Маркировка листов включает в себя: обозначение марки сплава + состояние поставки + вид плакировки (если она присутствует). Примеры маркировки:

А5 — лист марки А5 без плакировки и термообработки

А5Н2 — лист марки А5 без плакировки, полунагартованный

АМг5М — лист марки Амг5 без плакировки, отожженный

Д16АТ — лист марки Д16 с нормальной плакировкой, закаленный и естественно состаренный.

На гистограмме приведены основные характеристики механических свойств листов в различных состояниях поставки для наиболее используемых марок. Состояние «без термообработки» не показано. В большинстве случаев величины предела текучести и предела прочности такого проката близки к соответствующим значениям для отожженного состояния, а пластичность ниже. Плиты выпускаются в состоянии «без термообработки».

Из рисунка видно, что выпускаемый ассортимент листов дает широкие возможности для выбора материала по прочности, пределу текучести и пластичности с учетом коррозионной стойкости и свариваемости.Для ответственных конструкций из прочных сплавов обязательно учитывается трещиностойкость и характеристики сопротивления усталости.

Листы из технического алюминия (АД0, АД1, А5-А7).

Нагартованные и полунагартованные листы используются для изготовления ненагружен-ных конструкций, резервуаров (в т. ч. для криогенных температур), требующих обеспечения высокой коррозионной стойкости и допускающих применение сварки. Они используются также для изготовления вентиляционных коробов, теплоотражающих экранов (отражательная способность алюминиевых листов достигает 80%), изоляции теплотрасс.

Листы в мягком состоянии используются для уплотнения неразъемных соединений. Высокая пластичность отожженных листов позволяет производить изделия глубокой вытяжкой.

Технический алюминий отличается высокой коррозионной устойчивостью во многих средах (см. страницу «Свойства алюминия»). Однако, за счет разного содержания примесей в перечисленных марках, их антикоррозионные свойства в некоторых средах всё-таки различаются.

Алюминий сваривается всеми методами. Технический алюминий и его сварные соединения обладают высокой коррозионной стойкостью к межкристаллитной, расслаивающей коррозии и не склонны к коррозионному растрескиванию.

Кроме листов, изготавливаемых по ГОСТ21631-76, в свободной продаже имеются листы, произведенные по Евростандарту, с маркировкой 1050А. По химическому составу они соответствуют марке АД0. Фактические параметры (по сертификатам качества) механических свойств составляют (для листов 1050АН24): предел текучести ?_{0. 2} = (10.5-14), предел прочности при разрыве ?_в=(11.5-14.5), относительное удлинение ?=(5-10%), что соответствует полунагартованному состоянию (ближе к нагартованному). Листы с маркировкой 1050АН0 или 1050АН111 соответствуют отожженному состоянию.

Листы (и ленты) из сплава 1105.

Из-за пониженной коррозионной стойкости изготавливается плакированным. Широко применяется для изоляции теплотрасс, для изготовления малонагруженных деталей, не требующих высоких коррозионных свойств.

Листы из сплава АМц.

Листы из сплава АМц хорошо деформируются в холодном и горячем состояниях. Из-за невысокой прочности (низкого предела текучести) используются для изготовления только малонагруженных конструкций. Высокая пластичность отожженных листов позволяет производить из них малонагруженные изделия глубокой вытяжкой.

По коррозионной стойкости АМц практически не уступает техническому алюминию. Хорошо свариваются аргонно-дуговой, газовой и контактной сваркой. Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного металла.

Листы из сплавов АМг.

Чем больше содержание магния в сплавах этой группы, тем они прочнее , но менее пластичны.

Механические свойства.

Наиболее распостранены листы из сплавов АМг2 (состояния М, Н2, Н) и АМг3 (состояния М и Н2), в том числе рифленые. Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 хорошо деформируются и в горячем и в холодном состоянии. Листы обладают удовлетворительной штампуемостью. Нагартовка заметно снижает штампуемость листов. Листы этих марок применяются для конструкций средней нагруженности.

Листы из АМг6 и АМг6 в упрочненном состоянии не поставляются. Применяются для конструкций повышенной нагруженности.

Коррозионная стойкость. Сплавы АМг отличаются высокой коррозионной стойкостью в растворах кислот и щелочей. Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 имеют высокую коррозионную стойкость к основным видам коррозии как в отожженном так и в нагартованном состонии.

Сплавы АМг5, АМг6 склонны к коррозии под напряжением и межкристаллитной коррозии. Для защиты от коррозии листы и плиты из этих сплавов плакируются, а заклепки из АМг5п ставят только анодированными.

Свариваемость.

Все сплавы АМг хорошо свариваются аргоннодуговой сваркой, но характеристики сварного шва зависят от содержания магния. С ростом его содержания уменьшается коэффициент трещинообразования, возрастает пористость сварных соединений.

Сварка нагартованных листов устраняет нагартовку в зоне термичес-кого влияния сварного соединения, механические свойства в этой зоне соответствуют свойствам в отожженном состоянии. Поэтому сварные соединения нагартованных листов АМг имеют меньшую прочность по сравнению с основным материалом.

Сварные соединения АМг1, АМг2, АМг3 обладают высокой стойкостью против коррозии. Для обеспечения коррозионной стойкости сварного шва АМг5 и АМг6 требуется специальная термообработка.

Листы и плиты из Д1, Д16, В95.

Высокопрочные сплавы Д1, Д16, В95 имеют низкую устойчивость к коррозии. Поскольку листы из них используются в конструкционных целях, то для коррозинной защиты они плакируются слоем технического алюминия. Следует помнить, что технологические нагревы плакированных листов из сплавов, содержащих медь (например Д1, Д16), не должны даже кратковременно превышать 500 С.

Наиболее распространены листы из дуралюминия Д16. Фактические значения механических параметров для листов из Д16АТ (по сертификатам качества) составляют: предел текучести ?_0.2 = (28-32), предел прочности при разрыве ?_в= (42-45), относительное удлинение ?=(26-23%).

Сплавы этой группы свариваются точечной сваркой, но не свариваются плавлением. Поэтому основной способ их соединения — заклепки. Для заклепок используется проволока из Д18Т и В65Т1. Сопротивление срезу для них соответственно 200 и 260 МПа.

Из толстолистового проката доступны плиты из Д16 и В95. Плиты поставляются в состоянии «без термообработки», но возможно термоупрочнение уже готовых деталей после их изготовления. Прокаливаемость Д16 допускает термоупрочнение деталей сечением до 100-120 мм. Для В95 этот показатель составляет 50-70 мм.

Листы и плиты из В95 имеют большую (по сравнению с Д16) прочность при работе на сжатие.

Наличие листов и плит — см. на странице сайта «Алюминиевые листы»

********************

Выше кратко рассмотрены свойства алюминиевых сплавов общего назначения. Для специальных целей применяются или другие сплавы, или более чистые варианты сплавов Д16 и В95. Чтобы представить многообразие специальных сплавов, применяемых в авиа-ракетной технике, стоит зайти на сайт http://www.viam.ru.

Подход к выбору материалов для корабля «Буран» интересно отражен на сайте http://www.buran.ru/htm/inside. htm

Очень интересные материалы об истории создания и применении алюминиевых сплавов в масштабных проектах СССР содержатся в воспоминаниях академика Фридляндера:

http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/2004/ALLOYS.HTM
http://www.arcan7.ru/library/articles/230.html
http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/02_01/FRID.HTM
http://scilib.narod.ru/Avia/Fridlyander/contents.htm

На главную

Шкала твердости металлов Мооса: почему это важно

Люди часто слышат о шкале твердости Мооса, когда она используется для сравнения драгоценных камней, но эта система также используется для ранжирования металлов. Давайте посмотрим, чем может быть полезна шкала твердости металла и как сравнивать на ней металлы, используемые в ювелирных изделиях.

Объявление

Что такое шкала Мооса?

Шкала Мооса — это система, используемая для ранжирования материалов по их твердости, которая оценивается с использованием чисел от 1 до 10. Его можно использовать для сравнения драгоценных камней, металлов и других материалов и оценки их относительной прочности.

Место, где стоит металл по шкале Мооса, указывает, какие другие металлы могут его поцарапать. Например, твердость золота составляет 2,5–3, что ниже, чем у большинства других металлов.

Например, одно из самых твердых веществ на Земле, алмаз, имеет рейтинг 10 по шкале Мооса, в то время как пластик и грифель, например, находятся на другом конце шкалы с классом твердости 1.

Шкала твердости металлов Мооса

Вот список степеней твердости некоторых металлов, с которыми вы, скорее всего, столкнетесь в повседневной жизни, особенно при работе с ювелирными изделиями:

Свинец: 1.5
Олово: 1,5
Цинк: 2,5
Золото: 2,5-3
Серебро: 2,5-3
Алюминий: 2,5-3
Медь: 3
Латунь: 3
Бронза: 3
Никель: 4
Платина: 4-4.5
Сталь: 4-4,5
Утюг: 4,5
Палладий: 4,75
Родий: 6
Титан: 6
Закаленная сталь: 7-8
Вольфрам: 7,5
Карбид вольфрама: 8,5-9

Почему важно знать твердость металлов

Когда немецкий геолог Фридрих Моос разработал шкалу твердости, которую мы используем сегодня, он использовал простой принцип для определения степени твердости каждого материала: какие материалы могут поцарапать его, а какие материалы — поцарапать.

Например, платина, имеющая твердость 4-4,5, может быть поцарапана всеми материалами с более высокой степенью оценки Мооса (например, топазом с оценкой 8), а она, в свою очередь, может поцарапать любой материал с более низкой оценкой. (например, золото, твердость которого составляет 2,5-3).

(Продолжение текста под объявлением)

Объявление

Как видите, расположение металла по шкале Мооса может дать вам ценную информацию о том, какие другие металлы могут его поцарапать.

Это очень полезно знать при принятии решения, какие украшения не следует хранить в одной коробке, а какие можно носить вместе. Это также может помочь вам определить, какие украшения будут более долговечными, просто зная, из какого металла они сделаны.

Связано: Ознакомьтесь с этим обширным выбором ювелирных украшений.

Как пользоваться шкалой твердости металлов

Шкала твердости Мооса может быть полезна, когда вы делаете покупки и обсуждаете ювелирные изделия, сделанные из разных металлов.

Посмотрев их в таблице твердости металлов, вы сможете увидеть, какой вариант обеспечит вам лучшую долговечность, а затем решить, стоит ли запрашиваемая цена того, что вам нужно.

Например, платина намного прочнее серебра, и в целом более твердые металлы служат дольше при носке.

Однако платина также намного дороже, поэтому вам следует подумать, готовы ли вы платить больше за дополнительную прочность.

Связано: Щелкните здесь, чтобы увидеть выбор популярных платиновых украшений.

Твердость металлов и сплавы

Марка по Моосу для каждого металла обозначает его твердость в чистом виде, то есть без добавления каких-либо других материалов.

Однако в действительности почти все металлы, используемые в ювелирных изделиях, комбинируются с другими металлами, чтобы сделать полученный материал более долговечным или дешевым.

Например, золото часто смешивают с никелем, цинком, медью и другими металлами, чтобы сделать его более твердым.

Точно так же вольфрам в чистом виде имеет твердость 7,5, но при добавлении углерода образуется карбид вольфрама с твердостью 8.5-9 по шкале Мооса.

Информационный документ

: алюминий против меди

СКАЧАТЬ БЕЛАЮ БУМАГУ

Отрасль электрооборудования на собственном опыте становится свидетелем того, как на решение клиента о покупке сильно влияет высочайшая маржа, когда речь идет о двух очень похожих металлах — алюминии и меди.

За прошедшие годы было задокументировано множество характеристик этих двух металлов, особенно когда речь идет об их пригодности, надежности и рабочих характеристиках в качестве проводников.

Теперь, когда на передний план выходит больше фактической информации (выравнивая заблуждения из прошлого), есть множество аргументов, которые следует учитывать как производителям, так и потребителям.

В свою очередь, эта статья призвана предоставить информативное сравнение механических и электрических свойств алюминия (AI) по сравнению с медью (Cu) и их свойств при применении в электрических распределительных устройствах. Надеюсь, предоставленная информация поможет читателям лучше понять аргумент, прежде чем им придется принимать собственное решение.

Краткая история

В связи с тем, что AI и Cu являются двумя наиболее часто используемыми материалами для проводов в трансформаторах (среди прочего электрического оборудования), всегда проводились сравнения.

Конкуренция между этими двумя металлами по-настоящему обострилась во время Второй мировой войны. Медь стала дефицитной, потому что она использовалась для изготовления гильз и гильз. Это означало, что из-за их сходства несколько отраслей промышленности выбрали алюминий в качестве ближайшей альтернативы.

Алюминий в то время был в хорошем предложении и в основном дешевле меди. Поэтому он быстро стал предпочтительным металлом для линий электропередачи большой мощности. Сегодня почти все линии электропередачи основных производителей изготавливаются из алюминия.

Аргумент в пользу Cu вместо AI в обмотках трансформатора

Традиционно медь была предпочтительным металлом для обмоток распределительных трансформаторов. Для этого есть множество научных и практических причин.

Нижние уровни ползучести

Отличительной чертой поддержки Cu по сравнению с AI в силовых трансформаторах является то, что Cu показывает более низкие уровни ползучести. Ползучесть (или хладотекучесть) — это тенденция твердого материала двигаться или деформироваться под воздействием экстремальных нагрузок или изменяющихся температурных условий. Алюминий имеет почти в 25 раз более высокую скорость ползучести по сравнению с медью. Добавление сплавов к алюминию помогает защитить распределительные трансформаторы с алюминиевой обмоткой. Это обычная практика для повышения надежности трансформаторов.

Оксиды

Что касается концов проводов и оксидов, оба металла склонны к окислению. Оксид алюминия плотно прилегает к нему, поэтому его немного трудно удалить и с ним трудно работать. При создании механических соединений дополнительные слои олова или никеля добавляются при пайке, чтобы сделать их совместимыми. Кроме того, он электрически изолирует, то есть все электроны застревают в одном месте, в отличие от меди. Оксид меди более мягкий и легче распадается, поэтому его можно быстрее исправить или улучшить.Однако 30 лет использования трансформаторов с алюминиевой обмоткой доказали их надежность.

Гальваническое действие

Гальваническое действие возникает, когда электрохимически разнородные металлы контактируют друг с другом, создавая токопроводящий путь. Медные провода не обладают гальваническим действием, потому что они являются тем же элементом, что и соединители. При благоприятных условиях это может быть более проблематичным для алюминия. Масляные трансформаторы предотвращают гальваническую коррозию алюминия.Кроме того, медь от природы тверже, прочнее и пластичнее алюминия. Cu также меньше расширяется и не течет на концах.

Размер и вес

Несмотря на то, что алюминий легче меди (равного объема), когда дело касается трансформаторов с обмоткой, этот факт не имеет значения. Причина в том, что удельное сопротивление Cu в 0,6 раза больше, чем у AI. Это означает, что поперечное сечение проводника AI должно быть в 1,8 раза больше сечения проводника из меди того же сопротивления.Больший объем сердечника для трансформатора AI приводит к большему объему, что требует большего резервуара и большего количества масла, что делает распределительные трансформаторы Cu немного меньше по размеру.

Стоимость

Трансформаторы с медными обмотками в течение многих лет были дешевле в производстве. Это уже не так. Несмотря на то, что требуется меньше материалов по сравнению с трансформаторами с алюминиевой обмоткой; Требования к проводнику, магнитной стали, резервуару и маслу обеспечивали меньшую стоимость, чем его алюминиевый эквивалент.Это заставляло промышленность отдавать предпочтение ему на протяжении десятилетий, но ситуация меняется с повышением спроса на Cu.

Усталость

Срок службы распределительных трансформаторов с высоковольтными обмотками из меди менее подвержен усталости металла. Некоторые исследования показывают, что алюминиевые проводники высоковольтной обмотки выходят из строя раньше, чем медные, в аналогичных условиях нагрузки. Однако после того, как в Европе более 30 лет устанавливались трансформаторы с алюминиевой обмоткой, эта теория была опровергнута.

Интересные факты об AI

Поскольку алюминий является наиболее доступным из двух металлов (и из-за его мягкости, легкости, немагнитности и устойчивости к коррозии), его применение выходит далеко за рамки одного только электрического оборудования.

Знаете ли вы?

Алюминий — третий по содержанию элемент земной коры [LG1]
Рубины, изумруды и сапфиры состоят в основном из кристаллического оксида алюминия.
Ежегодно в Великобритании используется более 60 тонн алюминиевых банок.
Великобритания ежегодно использует более 1 тонны алюминиевой фольги.
Энергии, сэкономленной при использовании всего лишь одной переработанной алюминиевой банки, достаточно для работы вашего телевизора в течение трех часов.
Производство банок из переработанного алюминия вызывает на 95% меньше загрязнения воздуха, чем изготовление банок из сырья.
Из переработанной алюминиевой фольги можно изготавливать детали автомобилей.
Банки из переработанного алюминия вернулись на прилавки в виде новых банок всего за 60 дней.

Сегодня алюминий и алюминиевые сплавы используются в самых разных изделиях — от кухонной утвари до ракет.Они также пользуются популярностью в электротехнической промышленности благодаря линиям электропередачи, кабелям и обмоткам в распределительных трансформаторах.

AI Практичность и надежность

Алюминий практичен и надежен в большом количестве ситуаций и сценариев, главным образом по следующим причинам:

Алюминий имеет низкую плотность. Это означает, что он легкий, но это не влияет на его прочность. Даже при низких температурах он не становится хрупким, в отличие от некоторых других металлов.Хотя при более высоких температурах (постоянно выше 100 ° C) алюминий все же дает сбои, и это необходимо учитывать.

В современную эпоху важно, чтобы металл легко обрабатывался. Будь то фрезерование, штамповка, резка или сверление, алюминий не требует больших затрат энергии для манипулирования им. Это делает его очень адаптируемым, с которым легко и быстро работать.

Подобно вышеупомянутому, из-за превосходной пластичности алюминия его можно использовать в различных размерах и формах.От лент до рулонов, фольги и листов — гибка и формовка этого металла выполняется просто, независимо от того, горячий он или холодный.

Неудивительно, что алюминий является фантастическим проводником как электричества, так и тепла. Он весит примерно вдвое меньше медного проводника, но при этом имеет равную проводимость, что делает его эффективным проводником в любом электрическом оборудовании.

Неудивительно, что алюминий является фантастическим проводником как электричества, так и тепла. Алюминий на 30% легче меди и на 61% менее проводящий.Это означает, что алюминий, вес которого вдвое меньше меди, имеет такую же проводимость и электрическое сопротивление.

Алюминий — надежный металл, с которым очень легко работать при соединении с другими материалами или металлами. Популярный для сварки, склеивания и наклеивания лент, он облегчает большинство стыков в машиностроении.

Алюминий является естественным отражателем как видимого света, так и излучаемого тепла, что делает его практичным решением или материалом для многих производственных процессов и продуктов.

Защищенные алюминиевые ящики обладают способностью исключать электромагнитное излучение, во многом благодаря превосходной проводящей способности алюминия. Чем выше проводимость материала, тем лучше он действует или действует как экран.

Поскольку алюминий реагирует с кислородом воздуха, он образует собственный защитный слой оксида. Несмотря на то, что он имеет толщину в одну тысячную миллиметра, он плотный и оказался гениальным методом защиты от коррозии.

Будучи немагнитным, алюминий избегает влияния любых магнитных полей, что может оказаться проблематичным для некоторых технологий в некоторых отраслях промышленности.

AI против Cu Воздействие на окружающую среду

Как и все остальное в современную эпоху, его влияние на окружающую среду необходимо учитывать и принимать во внимание. Даже самые незначительные различия могут потенциально сэкономить энергию, сократить выбросы и продлить будущее нашей планеты, поэтому всегда важно выявлять потенциальные проблемы.

Медь — один из самых дорогих материалов, используемых в трансформаторах. Медь — ресурс ограниченный, поэтому ее стоимость нестабильна.Тем не менее, из-за увеличения спроса он становится дороже.

Для сравнения: стоимость алюминия ниже, чем у меди, и она не так сильно колеблется.

Многие материалы и продукты Земли находятся под угрозой. То же самое можно сказать и о мировых запасах меди. Они ограничены и, как ожидается, в какой-то момент будут исчерпаны. Это причина того, почему цены высоки и нестабильны. Его будущее неопределенно.

С другой стороны, алюминия в изобилии.В ядре Земли содержится огромное количество энергии, и теперь мы производим почти вдвое больше искусственного интеллекта по сравнению с Cu ежегодно. Таким образом, алюминий имеет более стабильную платформу с точки зрения спроса и предложения.

Как медь, так и алюминий требуют сложных операций по добыче и извлечению металлов из земли. В обоих лагерях ведутся огромные операции по добыче полезных ископаемых. Каждая операция разрабатывалась годами, чтобы сделать ее более экологически чистой. Например, утилизируются многие побочные продукты.Диоксид серы, образующийся при извлечении меди, улавливается и превращается в серную кислоту, которая затем используется в удобрениях. В процессе добычи алюминия требуется много электроэнергии.

Опять же, и медь, и алюминий пригодны для вторичной переработки. На самом деле переработка этих металлов — более экологичный метод, чем их добыча. Например, переработка алюминиевого лома требует всего 5% энергии, используемой для производства нового алюминия. Более того, из-за роста стоимости меди она стала более пригодной для вторичной переработки и, в свою очередь, более уязвимой для воровства.

Воздействие на окружающую среду

Подводя итог, можно сказать, что воздействие на окружающую среду каждого из них сводится к методу «эко-индикатора», который количественно оценивает воздействие на окружающую среду в «баллах». 1000 баллов примерно соответствуют годовому воздействию среднестатистического европейца. Миллипоинты (mpt) часто являются подходящими единицами для оценки практических решений при проектировании.

Приведенные значения первичных затрат на Cu и Al составляют 1400 млн т / кг и 780 млн т / кг соответственно. AI явно дешевле, но затраты, основанные на объеме, могут быть более полезными: для каждого объема значения могут быть выражены как 12.5 мпт / см3 для меди и 2,1 мпт / см3 для алюминия.

Даже с учетом 62% дополнительных Al, необходимых для равного удельного сопротивления, Al оказывает гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем Cu, необходимое для такой же обмотки в соответствии с этой мерой.

AI против Cu Свойства и производительность

Обоснованный выбор обмоток и проводов из алюминия и меди, используемых в силовых и распределительных трансформаторах, будет основываться на технических, коммерческих, экономических и экологических причинах, таких как обсуждалось выше.

Однако более подробный взгляд на некоторые свойства металлов и более тщательная оценка их характеристик могут в дальнейшем повлиять на решение.

Текущая пропускная способность

Чтобы сравнивать алюминий и медь, важно понимать, что электрические и механические свойства каждого материала зависят от его сплава. Чистый алюминий нельзя использовать в качестве электрического проводника, так как он слишком мягкий для механических сборок.В результате AI сплавляется с другими материалами, образуя новые соединения. Например, сплав 1350 AI, использовавшийся до 1975 года, был обозначен как электрический проводник и содержал 99,5% алюминия. Несмотря на то, что он имеет 61% проводимости меди, ему не хватает механических свойств, что делает его ненадежным проводником. Сплав: AI 6101 — это то, что в настоящее время используется для сборных шин, и, несмотря на то, что он был закален, он имеет только 56% проводимости от меди. Однако это не означает, что провод AI будет горячее, чем проводник Cu.Это просто означает, что провод AI должен иметь большую площадь поперечного сечения.

Для успешного измерения допустимой нагрузки по току необходимо проанализировать превышение температуры проводника внутри оборудования и плотность поперечного сечения.

Температура

Сопротивление чистых металлов, таких как медь и алюминий, увеличивается с повышением температуры. Тепло, генерируемое сборной шиной, рассеивается во всех направлениях за счет излучения, конвекции и теплопроводности.Таким образом, для определения надежности и рабочих характеристик проводника предпочтительным инструментом измерения является повышение температуры. Сопротивления Cu и AI, для сравнения, необходимо измерять при одинаковой температуре. Следовательно, отраслевые стандарты устанавливают правила для производителей, независимо от того, какой материал используется в качестве проводника. Проводники должны оставаться в пределах допустимого размера и других проектных требований, чтобы оборудование могло работать в ситуациях, когда температура может колебаться.3), наряду с отношением проводимости AI к Cu при 56%, AI, в расчете на фунт за фунт, имеет допустимую силу тока примерно в 1,85 раза больше, чем Cu. Подводя итог, один фунт AI обладает такой же электрической способностью, как 1,85 фунта меди. Но Cu имеет большую проводимость, исходя из равного объема и площади поперечного сечения.

Сравнение некоторых свойств Cu и Al представлено в следующей таблице.

Свойства зависят от используемого сплава.

Проводников

Хорошие проводники состоят из материалов, которые проводят электрический ток или пропускают потоки электронов; они часто немагнитны, как AI и Cu.

Медные проводники

Медь имеет богатую историю. Используемый изобретателями-экспериментаторами, он в конечном итоге стал проводником таких изобретений, как телеграф и телефон.

Cu является наиболее распространенным проводящим металлом и со временем стал международным стандартом. Промышленно чистая отожженная медь имеет проводимость 100%.

AI Проводники

Хотя медь была предпочтительным материалом для проведения электричества, на протяжении многих лет искусственный интеллект имеет свои преимущества, что делает его привлекательной альтернативой.

Обладая 61% проводимости Cu при 30% веса, AI весит вдвое меньше, но имеет такое же электрическое сопротивление. В настоящее время AI часто состоит из разных сплавов, чтобы воссоздать аналогичные уровни свойств ползучести и удлинения, аналогичные Cu.

Подключения

Типы соединений могут быть разными: от AI до AI, от AI до Cu и от Cu до Cu. Имейте в виду, что когда дело доходит до соединений, если используются стандартные материалы для соединения гаек и болтов, тепловое расширение между металлами может привести к проблемам.

Одно из решений — использование искусственного интеллекта с пластинами. Покрытие проводов AI гарантирует отсутствие прямого физического контакта между двумя металлами, особенно если для шины используется медь.

Для предотвращения технического обслуживания, независимо от того, изготовлена ли шина из алюминия или меди, рекомендуется использовать дисковые пружинные шайбы (шайбы Бельвилля) для всех комбинаций соединений. При установке болтовых соединений устанавливается определенная величина крутящего момента для сжатия шайбы. В сжатом состоянии шайба действует как пружина, компенсируя расширение и сжатие, сохраняя при этом правильное контактное давление.Кроме того, использование пружинных шайб устраняет любые эффекты температурного расширения. Следовательно, термоциклирование не произойдет. Эта форма усталости возникает только при деформации пластмассы в результате соотношения теплового расширения материала проводника и материала соединителя.

Строительство

Как и большинство технологий и изобретений, их создание постоянно контролируется и пересматривается, чтобы улучшить его характеристики и добиться успеха.

Конструкция проводов и клемм AI и Cu ничем не отличается. В какой-то момент проводник был в значительной степени чистым алюминием, тогда как сейчас они представляют собой гораздо более прочные сплавы с характеристиками, аналогичными характеристикам меди.

В настоящее время испытания заделки проводов также стали намного более серьезными. Это необходимо для обеспечения долговременной надежности соединений.

Распространенное заблуждение состоит в том, что из-за более мягких алюминиевых проводов старых моделей подходят только компрессионные соединители.Однако современные конструкции выигрывают от использования механических соединителей давления с покрытием, в результате чего компрессионные соединители становятся излишними.

Еще один способ уменьшить потребность в более дорогих компрессионных соединителях и избавиться от трудоемкого монтажа при этом — обеспечить, чтобы клеммы автоматических выключателей в литом корпусе были покрыты алюминиевым сплавом с механическими установочными винтами, которые указаны для использования с AI или Медные проводники. Любые наконечники с маркировкой ALCU подходят для обоих металлов.

Замена алюминиевой проволоки на медную повлияет на размер и количество. Общее увеличение размера на одно- или двухпроводное. Несмотря на то, что он физически больше, алюминиевый провод несколько легче и легче маневрирует, чем аналогичный медный провод. Однако использование алюминиевых проводников приведет либо к большему сечению проводов, либо к большему количеству проводников. Это напрямую влияет на размер и пространство, необходимое для конструкций, в которых размещаются компоненты; вызывая последствия для тенденций дизайна, оставаясь в соответствии с уменьшением занимаемой площади.Естественно, увеличенный размер и необходимое пространство влияют на стоимость и производственный процесс. Хотя для алюминиевых трансформаторов может потребоваться дополнительное пространство по сравнению с медными, фактическая стоимость металлов может сыграть решающую роль при принятии окончательного решения о размере трубопроводов и клемм.

AI против Cu Стоимость

Как и большинство других товаров, выяснилось, что решающим фактором при выборе покупателем товаров и оборудования является стоимость.

Стоимость меди и алюминия на товарном рынке колеблется.Поэтому действительно точное представление не всегда возможно. Независимо от этого, ссылки, сделанные в этом отчете, основаны на компонентах, используемых в распределительных трансформаторах и электрическом оборудовании.

Как упоминалось ранее, процентное содержание каждого металла, используемого в конструкции и защитной оболочке распределительных трансформаторов, будет иметь прямое влияние на затраты. Например, распределительная панель на 1200 А с установленными нулевыми выключателями будет примерно на 25-50% меньше, чем панель, нагруженная выключателями, поэтому здесь можно мгновенно сэкономить.Однако процентная доля цены на шины несколько ниже, чем общая цена панелей. Добавьте к этому разницу в стоимости между панелями с шинами AI и Cu, и можно увидеть еще большую экономию около 7-8%.

В отличие от этого, если проводник составляет большой процент от общей сборки с шинным трактом, чем больше сила тока шинного тракта, тем больше базовый проводник в процентном отношении к общему оборудованию.

Опять же, говоря о компонентах, которые содержат металлы в общей конструкции, таких как панели, можно увидеть огромные различия в стоимости.То же самое можно сказать и о коммутаторах, которые часто могут иметь 25-30% -ную надбавку за Cu по сравнению с AI.

Именно в самих трансформаторах мы видим самые большие вариации. Чтобы получить медную версию трансформатора сухого типа, вы можете рассчитывать на дополнительные 45-100% больше, чем за алюминиевую версию.

Трансформаторы, заполненные жидкостью, снова демонстрируют разницу в цене около 10-15% для Cu-Cu и AL-AL. Однако этот процент снова падает при сравнении трансформатора с обмоткой Cu-Cu и трансформатора с обмоткой Cu-AI.

В существующем виде все электрическое оборудование с алюминиевыми проводниками (спроектированное и испытанное для обеспечения того же уровня содержания меди) оказалось более экономичным вариантом для конечного пользователя.

Преимущества и недостатки AI и Cu

Есть много положительных моментов в отношении полезности алюминия и меди, но вот некоторые из них, когда речь идет о нашей промышленности, если рассматривать компоненты как обмотки:

Преимущества обмоток AI

Алюминий стоит намного дешевле меди и, таким образом, имеет коммерческие преимущества.
Алюминий имеет очень тонкий слой оксидов на поверхности, который предотвращает попадание воздуха и воды на металл, препятствуя коррозии.
Хотя проводимость меди выше, фунт на фунт алюминия оказывается почти вдвое эффективнее проводника.
Алюминий более гибкий, чем медь, что упрощает намотку в производственных процессах.
Более высокое удельное сопротивление алюминия по своей сути снижает потери на вихреобразование в обмотках. Это снижает риск возникновения горячих точек.

Недостатки обмоток AI

Алюминиевые соединения могут быть подвержены окислению в трансформаторах с литой изоляцией. Соединения должны проходить через слой оксида алюминия, чтобы он оставался газонепроницаемым [LG2] [j3].
Алюминиевые катушки с обмоткой больше, чем эквивалентные медные катушки, а это означает, что для проведения эквивалентного количества тока требуется примерно в 1,8 раза больше поперечного сечения, чем у меди.

Преимущества медных обмоток

Медь прочнее алюминия.Он меньше расширяется, но оба материала имеют одинаковый график обслуживания.
Медь может выдерживать ток почти в два раза больше, чем алюминий, что делает их немного меньше по размеру, чем трансформаторы с алюминиевой обмоткой.
В редких случаях трансформаторы с медной обмоткой могут быть дешевле в производстве, поскольку они меньше. Но здесь возможны колебания цен на медь.
Меньший размер медных трансформаторов снижает стоимость используемой магнитной стали, резервуара и масла, но это не делает их более конкурентоспособными, чем их аналоги с алюминиевой обмоткой.

Недостатки медных обмоток

Медь значительно дороже алюминия.
Медь сложнее намотать в сердечник, чем более гибкий алюминий.
Медь становится все более дефицитной, и большая часть поставок идет в Китай.

Опыт Wilson Power

За более чем 70-летний опыт работы в отрасли компания Wilson Power Solutions претерпела множество улучшений и изменений.Это то, что сегодня лежит в основе инновационных продуктов компании, совершенства инженерных разработок и целенаправленного обслуживания клиентов.

Переходный период привнес в бизнес сильное чувство социальной и экологической ответственности и, возможно, сделал компанию ценным и надежным партнером по решениям в области энергетики для некоторых из крупнейших компаний Великобритании.

Обмотки распределительного трансформатора

В частности, при рассмотрении обмоток распределительных трансформаторов, исторически говоря, большинство из них было сделано из меди по коммерческим причинам, так как цены на медь были низкими, а проводимость материала сделала ее логичным выбором.Однако около 10 лет назад цены на медь значительно выросли из-за того, что Китай закупил большую часть мировой меди для собственного внутреннего потребления, а это означало, что производители трансформаторов были вынуждены искать альтернативы материалам для обмоток.

С середины 1970-х производители экспериментировали с алюминием в качестве обмоточного материала, но в то время не было значительной разницы в цене между ним и медью. Кроме того, в то время технологии сварки затрудняли приваривание шины к концу обмотки для подключения низкого напряжения.С тех пор в сварочной технологии произошел значительный прогресс, так что при роботизированной сварке характеристики стали намного более стабильными, и поэтому соединение между сборной шиной и самой обмоткой такое же надежное, как и в случае медной обмотки.

Теперь, когда технологические проблемы со сваркой решены, решение о том, какой материал обмотки использовать, является чисто коммерческим, поскольку производительность и надежность этих двух вариантов эквивалентны.

Таким образом, мы решили изменить спецификацию наших стандартных распределительных трансформаторов с меди на алюминий.

Решения Wilson Power установили тысячи трансформаторов с алюминиевой обмоткой, и никаких отказов обмоток не было.

Заключение

Проанализировав многие аспекты дискуссии об искусственном интеллекте против Cu, заключительные мысли должны быть связаны с личным опытом, предпочтениями и пониманием. Хотя большинство людей понимают концепцию затрат и находятся под ее сильным влиянием, есть и другие аспекты, которые следует учитывать.

Традицию часто трудно прервать.В некоторых частях Великобритании производители, возможно, раньше не имели опыта работы с алюминием и поэтому придерживаются того, что им известно. Неспособность изменить жизненные привычки может быть причиной того, почему медь остается популярным выбором, несмотря на аналогичные преимущества алюминия.

С другой стороны, производители оборудования сделают то, что требует заказчик. Если упомянутый покупатель мало знает о преимуществах алюминия по сравнению с медью, он тоже встанет на сторону того, к чему привык.Возможно, это связано с тем, что в спецификациях многих консультантов и конечных пользователей указывается, что в их проектах используются только медные проводники. Скорее всего, эти спецификации не обновлялись в течение десятилетий, поэтому людей не обучают и не информируют о других возможностях и решениях.

Как мы видели, между алюминием и медью есть много общего, и когда оборудование спроектировано в соответствии с новыми отраслевыми стандартами, его характеристики практически идентичны.Это ключевая причина, по которой проектировщик должен знать как о металлах, так и об их эксплуатационных возможностях. Например, знание того, что алюминиевые компоненты будут весить меньше меди при тех же уровнях производительности, может стать решающим фактором в общем процессе проектирования. Вдобавок ко всему, они также должны знать, что при выборе алюминия будет разница в физических размерах.

Помимо дизайна и затрат, важным фактором должна быть защита окружающей среды.Каждый металл добывается, перерабатывается и зависит от множества факторов. Выбор правильного продукта в нужное время для правильного продукта может иметь решающее значение для воздействия на окружающую среду.

При принятии решения об использовании AI или Cu в обмотках распределительного трансформатора все стороны должны учитывать все моменты. Оба материала будут соответствовать ожиданиям клиентов, если они разработаны в соответствии с отраслевыми стандартами и установлены правильно.

СКАЧАТЬ БЕЛАЮ БУМАГУ

Руководство по сравнению металлических сплавов

: медь, латунь и бронза

Медь, латунь и бронза относятся к категории металлов, известных как «красные металлы», которые характеризуются своим красноватым оттенком.В то время как медь — чистый металл, латунь и бронза — это медные сплавы (латунь — это комбинация меди и цинка; бронза — это комбинация меди и олова). Все три этих металла демонстрируют уникальные комбинации свойств, которые делают их идеальными для использования в металлических листах.

Эта страница посвящена каждому из этих металлов с описанием их различных свойств, доступных марок и потенциальных областей применения. Кроме того, он охватывает некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе меди, латуни и бронзы для конкретного применения.

Сплавы металлов меди, латуни и бронзы

Хотя медь, латунь и бронза относятся к одной и той же категории металлов, каждый из них обладает различными характеристиками, которые делают его идеальным для различных условий. Во всех отраслях промышленности важно, чтобы дизайнеры, инженеры и производители понимали эти различия, чтобы выбрать лучший металл для своих проектов.

Что такое медь?

Медь — переходный цветной металл.В отличие от латуни и бронзы, это чистый металл, встречающийся в природе; поэтому он находится в периодической таблице элементов. Это один из немногих металлов, встречающихся в природе и пригодных для непосредственной обработки. Хотя он используется сам по себе, он также сочетается с другими чистыми металлами и сплавами, образуя собственное подмножество сплавов.

Свойства меди

Медь обладает рядом свойств, которые делают ее идеальной для строительства и производства, например:

Медь демонстрирует отличную теплопроводность и электрическую проводимость, что делает ее пригодной для использования в электронных и электрических системах и тепловом оборудовании.
Обладает устойчивостью ко многим видам повреждений, включая удары, износ и коррозию. Кроме того, он сохраняет свою прочность при сгибании, формовании и вытягивании.
Устойчивость к противомикробным препаратам бактерий. Материал устойчив к бактериям, не разрушаясь. Он даже убивает бактерии, попавшие на его поверхность. Это качество делает его идеальным для использования в оборудовании, пригодном для пищевых продуктов.

Доступные марки меди

Доступность меди во многих различных сортах способствует ее универсальности.В Sequoia Brass & Copper мы предлагаем следующие сорта меди:

Сплав 101. Этот сплав представляет собой бескислородную медь, которая подходит для тех случаев, когда производителям требуется высокая проводимость и пластичность.
Сплав 110. Также называемый электролитической медью (ЭТП), этот сплав демонстрирует высочайший уровень электрической и теплопроводности, а также хорошую пластичность и пластичность.
Сплав 122. Этот сплав механически подобен сплаву 110, но также демонстрирует превосходную формуемость, свариваемость и способность к пайке.Он доступен в трубках от Sequoia Brass & Copper.
Сплав 145. Доступный в прутках и стержнях, , этот сплав также известен как теллуровая медь, поскольку он состоит из меди с содержанием теллура 0,4–0,7%. Как и многие медные сплавы, он отличается превосходной теплопроводностью и электропроводностью, а также высокой формуемостью и превосходной обрабатываемостью.

Применение медных металлических листов и профилей

В целом медь обладает отличной проводимостью, формуемостью и обрабатываемостью.Эти качества делают медные металлические листы подходящими для широкого спектра промышленных применений, включая использование в качестве материалов и компонентов для архитектурных, строительных, сантехнических и теплообменных аппаратов. Кроме того, его высокая пластичность позволяет втягивать листы в провода для электрических систем.

Что такое латунь?

Латунь, как и медь, является цветным, красным металлом. Однако, в отличие от чистого металла, это металлический сплав, который в основном состоит из меди и цинка.Другие металлы, такие как свинец, олово, железо, алюминий, кремний и марганец, также добавляются для получения более уникальных комбинаций характеристик.

Добавление цинка увеличивает прочность и пластичность основного медного материала. Чем выше концентрация цинка, тем прочнее и пластичнее сплав. Высокопрочная латунь содержит ≥39% цинка.

Свойства латуни

Как медный сплав латунь демонстрирует многие свойства, характерные для меди.Однако этот сплав действительно демонстрирует несколько отличительных свойств по сравнению с чистой медью и другими медными сплавами. Например:

Склонность к растрескиванию. Поскольку латунь прочнее и жестче, чем чистая медь, она более подвержена образованию трещин под напряжением.
Пластичность и формуемость. Латунь более пластична по сравнению с бронзой. Кроме того, его легко отливать или работать.
Высокая температура плавления. Латунь имеет температуру плавления около 900 ° C.Точная температура плавления различается в зависимости от концентрации различных металлов в сплаве.
Неферромагнитный. Поскольку латунь не является ферромагнитной, ее гораздо легче переработать для вторичной переработки.

В зависимости от дополнительных металлов, добавленных в сплав, он может демонстрировать различные характеристики, такие как переменная температура плавления или более высокая коррозионная стойкость (из-за присутствия марганца).

Доступные марки латуни

Латунь доступна в различных марках, каждая из которых характеризуется точным составом материала.Компания Sequoia Brass & Copper предлагает шесть марок латуни:

Сплав 260. Также известный как патронная латунь, сплав 260 демонстрирует хорошие свойства холодной обработки. Он подходит для использования в боеприпасах, автомобилях, крепежных изделиях и скобяных изделиях.
Сплав 272. Этот сплав, также называемый желтой латунью, на 33% состоит из цинка. Обычно он используется в промышленных и архитектурных приложениях.
Сплав 330. Латунный сплав 330 подходит для применений, где высокая обрабатываемость имеет решающее значение.Он содержит низкое содержание свинца, достаточное для холодной обработки, и обычно используется для производства труб.
Сплав 353. Сплав 353 (также называемый латунью для часов) часто используется для изготовления прецизионных компонентов, таких как часы и детали часов, из-за его превосходной обрабатываемости.
Сплав 360. Также известный как латунь со свободной резкой, этот сплав является наиболее распространенным типом латуни. Он демонстрирует отличную обрабатываемость и формуемость, а также пригоден для операций пайки и пайки.Он обычно находит применение при производстве компонентов оборудования, арматуры, клапанов и крепежных деталей.
Сплав 385. Также известный как архитектурная бронза, этот сплав может использоваться в строительстве и архитектуре. Сплав 385 доступен в широком разнообразии экструдированных и вытянутых форм, таких как углы, каналы, квадратная труба, отливки поручней и многое другое.
Сплав C48200 — C48500. Средство для обработки из морской латуни со свинцом. Обычно выпускается раундами.
Сплав 464. Сплав 464 (или морская латунь) известен своей превосходной стойкостью к коррозии в морской воде в широком диапазоне температур. Кроме того, он демонстрирует пригодность для горячей штамповки и горячей штамповки, а также для волочения, гибки, заголовка, пайки, пайки и сварки.

Применение латунных сплавов

Металлическая латунь имеет несколько различных применений. Поскольку металл имеет внешний вид, похожий на золото, и доступен во множестве оттенков, его часто используют для декоративных и архитектурных элементов.Кроме того, обрабатываемость и обрабатываемость материала позволяют использовать его в производстве сантехники, электроники и музыкальных инструментов.

Что такое бронза?

Бронза — это сплав на основе меди, который обычно состоит из примерно 88% меди и 12% олова. В сплаве также могут присутствовать следовые количества других металлов, таких как алюминий, марганец, фосфор и кремний.

Свойства бронзы

Многие свойства бронзы совпадают со свойствами меди и латуни.Например:

Отличная теплопроводность
Устойчивость к коррозии в морской воде
Высокая пластичность

Однако он также обладает некоторыми уникальными характеристиками, такими как хрупкость и немного более высокая температура плавления, чем латунь (950 ° C).

Доступные марки бронзы

Существует множество типов бронзовых сплавов в зависимости от их состава. В Sequoia Brass & Copper мы поставляем бронзу следующих двух марок:

Сплав 932. Этот сплав представляет собой разновидность оловянной бронзы с высоким содержанием свинца и используется для изготовления втулок, шайб и компонентов, не работающих под давлением.
Сплав 954. Этот сплав представляет собой разновидность алюминиевой бронзы и используется для монтажа и промышленного оборудования в различных средах.

Применение бронзовых сплавов

Бронзовые металлические листы и профили подходят для широкого спектра промышленных применений, в том числе:

Втулки и подшипники
Электрические разъемы и пружины
Морское оборудование, такое как гребные винты и оборудование лодок или судов
Нефтехимический инструмент и компоненты нефтяной вышки, для которых требуются искробезопасные металлы

Выбор металлических сплавов в соответствии с вашими потребностями

Выбор правильного типа металла для области применения имеет решающее значение для проектирования и производства высококачественной детали или продукта.Хотя медь, латунь и бронза обеспечивают электрическую и теплопроводность, коррозионную стойкость и прочность, между этими тремя металлами есть явные различия. При выборе материалов из листового металла следует учитывать следующие ключевые отличия:

Хотя каждый из трех металлов долговечен, они не обладают одинаковой гибкостью. Чистая бескислородная медь обеспечивает максимальную гибкость, пластичность и проводимость. Медь отличается высокой гибкостью и отличной проводимостью, тогда как бронза и латунь обладают большей обрабатываемостью.
Общего назначения. Латунь часто считается наиболее подходящей для общего применения. Он податливый, легко отливаемый, относительно недорогой и имеет низкий коэффициент трения. Его можно использовать для декоративных компонентов, металлических предметов, с которыми люди регулярно контактируют (например, дверных ручек), и поверхностей пищевого качества, которые должны быть антибактериальными или антимикробными.
Инструменты и оборудование, предназначенные для морской среды, должны иметь высокую степень устойчивости к коррозии.Бронза лучше всего подходит для защиты от коррозии в морской и морской среде. Его долговечность и твердость также позволяют ему выдерживать нагрузки в морских условиях.

Предложения из металлов и сплавов от Sequoia Brass & Copper

В Sequoia Brass & Copper мы предлагаем металлы в различных формах, в том числе:

Слитки
Трубы
Плиты
Стержни
листов
Трубы и трубки

Мы предоставляем услуги индивидуальной резки с жесткими допусками ± 0.020 дюймов, чтобы облегчить настройку этих материалов в соответствии с различными приложениями и спецификациями.

Sequoia Brass & Copper занимается поиском и резкой металла с 1983 года и в настоящее время имеет сертификат ISO 9001: 2015. Обладая более чем 30-летним опытом поиска и покупки сплавов, мы обладаем знаниями и навыками для поиска специализированных и труднодоступных медных сплавов для ваших уникальных потребностей.

Другие ресурсы листового металла от Sequoia Brass & Copper

В Sequoia Brass & Copper наша команда прилагает все усилия, чтобы удовлетворить все ваши потребности в меди, латуни и бронзе.Вот почему мы предоставляем ряд бесплатных инструментов для облегчения процесса проектирования и разработки, в том числе:

Sequoia Brass & Copper представляет собой бескислородную медь особой формы (OFC), которая представляет собой медь высокой чистоты, практически не содержащую кислорода. В нашем процессе используется электрически заряженный раствор сульфата меди и серной кислоты для уменьшения контакта металла с кислородом до 0,001% или менее. Чтобы узнать больше о характеристиках этого уникального материала, посетите страницу нашего продукта.

Свяжитесь с Sequoia Brass & Copper сегодня

Медь, латунь и бронза — это три разных металла, которые обладают множеством полезных характеристик, таких как проводимость, коррозионная стойкость и обрабатываемость.Следовательно, металлические листы, сформированные из этих материалов, находят применение во множестве промышленных приложений и сред конечного использования.

В Sequoia Brass & Copper мы предлагаем широкий выбор этих металлов в форме пластин, стержней и листов. Чтобы узнать больше о наших предложениях материалов, просмотрите наши запасы меди, латуни и бронзы. Если вы хотите стать нашим партнером для вашего следующего проекта, свяжитесь с нами или запросите бесплатное предложение сегодня.

Латунь против алюминиевого сплава — Сравнение — Плюсы и минусы

Латунь

Латунь — это общий термин для диапазона медно-цинковых сплавов .Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, что приводит к получению материала с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами. Повышенное количество цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латунь с содержанием меди более 63% является самой пластичной из всех медных сплавов и формуется путем сложных операций холодной штамповки. Латунь на более ковкая, чем на бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким материалом для литья и .Цвет поверхности латуни может варьироваться от красного до желтого, от золотого до серебряного, в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые соединения, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты. Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.

Например, патронный латунный сплав UNS C26000 (70/30) относится к серии желтой латуни, которая имеет самую высокую пластичность.Патронные латуни в основном подвергаются холодной деформации, и они также легко обрабатываются механической обработкой, что необходимо при изготовлении гильз для патронов. Его можно использовать для сердечников и баков радиаторов, корпусов фонарей, светильников, креплений, замков, петель, компонентов боеприпасов или сантехнических принадлежностей.

Алюминиевые сплавы

Алюминий высокой чистоты — мягкий материал с пределом прочности около 10 МПа, что ограничивает его применимость в промышленности. Алюминий технической чистоты (99-99.6%) становится тверже и прочнее из-за наличия примесей, особенно Si и Fe. Но при легировании алюминиевые сплавы поддаются термообработке, что значительно меняет их механические свойства.

Алюминиевые сплавы основаны на алюминии, в котором основными легирующими элементами являются Cu, Mn, Si, Mg, Mg + Si, Zn. Составы алюминиевых сплавов зарегистрированы Алюминиевой ассоциацией. Алюминиевые сплавы делятся на 9 семейств (от Al1xxx до Al9xxx). Различные семейства сплавов и основные легирующие элементы:

1xxx: без легирующих элементов
2xxx: медь
3xxx: Марганец
4xxx: Кремний
5xxx: магний
6xxx: магний и кремний
7xxx: цинк, магний и медь
8xxx: прочие элементы, не входящие в другие серии

Существуют также две основные классификации, а именно: литейные сплавы , и деформируемые сплавы , , каждая из которых далее подразделяется на категории термически обрабатываемых и нетермообрабатываемых.Алюминиевые сплавы, содержащие легирующие элементы с ограниченной растворимостью в твердых телах при комнатной температуре и с сильной температурной зависимостью растворимости в твердых телах (например, Cu), могут быть упрочнены подходящей термической обработкой (дисперсионное твердение , ). Прочность термически обработанных коммерческих алюминиевых сплавов превышает 550 МПа.

Механические свойства алюминиевых сплавов сильно зависят от их фазового состава и микроструктуры. Высокая прочность может быть достигнута, среди прочего, введением большой объемной фракции мелких, однородно распределенных частиц второй фазы и уменьшением размера зерна.Как правило, алюминиевые сплавы характеризуются относительно низкой плотностью (2,7 г / см ³ по сравнению с 7,9 г / см ³ для стали), высокой электрической и теплопроводностью, а также стойкостью к коррозии в некоторых обычных средах. включая окружающую атмосферу. Основным ограничением алюминия является его низкая температура плавления (660 ° C), которая ограничивает максимальную температуру, при которой его можно использовать. Для общего производства сплавы серий 5000 и 6000 обеспечивают достаточную прочность в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью, высокой вязкостью и простотой сварки.

Алюминий и его сплавы широко используются в аэрокосмической, автомобильной, архитектурной, литографической, упаковочной, электротехнической и электронной сферах. Это основной материал конструкции для авиастроительной отрасли на протяжении большей части его истории. Около 70% планеров коммерческих гражданских самолетов изготавливаются из алюминиевых сплавов, и без алюминия гражданская авиация не была бы экономически жизнеспособной. В настоящее время автомобильная промышленность включает алюминий в качестве отливок для двигателей, колес, радиаторов и все чаще в качестве деталей кузова.Алюминий 6111 и алюминиевый сплав 2008 года широко используются для изготовления внешних автомобильных кузовных панелей. Блоки цилиндров и картеры часто отливают из алюминиевых сплавов.

Свойства латуни и алюминиевого сплава

Свойства материала — это интенсивные свойства , это означает, что они не зависят от количества массы и могут изменяться от места к месту в системе в любой момент. В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.)). Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

Плотность латуни и алюминиевого сплава

Плотность типичной латуни — UNS C26000 составляет 8,53 г / см ³.

Плотность типичного алюминиевого сплава равна 2.7 г / см ³ (сплав 6061).

Плотность определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, разделенная на объем:

ρ = м / В

Проще говоря, плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограммов на кубический метр ( кг / м ³ ).Стандартная английская единица — фунтов массы на кубический фут ( фунтов / фут ³ ).

Поскольку плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом, очевидно, что плотность вещества сильно зависит от его атомной массы, а также на плотность атомов (N; атомов / см ³),

Атомный вес . Атомная масса переносится атомным ядром, которое занимает только около 10 ^-12 от общего объема атома или меньше, но оно содержит весь положительный заряд и не менее 99.95% от общей массы атома. Следовательно, оно определяется массовым числом (числом протонов и нейтронов).
Плотность атомного номера . Плотность атомного числа (N; атомов / см ³), которая связана с атомными радиусами, представляет собой количество атомов данного типа в единице объема (В; см ³) материала. Плотность атомного числа (N; атомы / см ³) чистого материала, имеющего атомную или молекулярную массу (М; граммы / моль) и плотность материала (; грамм / см ³), легко определяется вычисляется из следующего уравнения с использованием числа Авогадро ( N _A = 6.022 × 10 ²³ атомов или молекул на моль):
Кристаллическая структура. На плотность кристаллического вещества существенно влияет его кристаллическая структура. ГЦК-структура, наряду со своим гексагональным родственником (ГПУ), имеет наиболее эффективный фактор упаковки (74%). Металлы, содержащие структуры FCC, включают аустенит, алюминий, медь, свинец, серебро, золото, никель, платину и торий.

Механические свойства латуни и алюминиевого сплава

Материалы часто выбирают для различных применений, потому что они имеют желаемое сочетание механических характеристик.Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность легкой латуни по сравнению с алюминиевым сплавом

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности на разрыв для алюминиевого сплава 6061 сильно зависит от состояния материала, но для состояния T6 он составляет около 290 МПа.

Предел прочности на разрыв патронной латуни — UNS C26000 составляет около 315 МПа.

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации.Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается.Кривая «напряжение-деформация» не содержит напряжения, превышающего предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Предел текучести

Предел текучести алюминиевого сплава 6061 сильно зависит от состояния материала, но для состояния Т6 он составляет около 240 МПа.

Предел текучести патрона из латуни — UNS C26000 около 95 МПа.

Предел текучести — это точка на кривой зависимости напряжения от деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До достижения предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме, когда приложенное напряжение будет снято. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести.Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости Юнга для алюминиевого сплава 6061 составляет около 69 ГПа.

Модуль упругости

Юнга патронной латуни — UNS C26000 составляет около 110 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение.С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит. Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга .Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость латуни и алюминиевого сплава

Твердость по Бринеллю для алюминиевого сплава 6061 сильно зависит от состояния материала, но для состояния T6 она составляет примерно 95 МПа.

Твердость по Бринеллю патронной латуни — UNS C26000 составляет примерно 100 МПа.

Тест на твердость по Роквеллу — один из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, разработанный для определения твердости.В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны.Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность напрямую отображать значения твердости . Результатом является безразмерное число, обозначенное как HRA, HRB, HRC и т. Д., Где последняя буква — соответствующая шкала Роквелла.

Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale (, алмазный конус 120 °, ) и основной нагрузкой 150 кг.

Тепловые свойства латуни и алюминиевого сплава

Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменение их температуры и на приложение тепла.Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но разных материалов по-разному реагируют на на приложение тепла .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность — это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Точка плавления латуни по сравнению с алюминиевым сплавом

Температура плавления алюминиевого сплава 6061 составляет около 600 ° C.

Температура плавления латуни картриджа — UNS C26000 составляет около 950 ° C.

В общем, плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой фазы в жидкую. Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение. Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность латуни и алюминиевого сплава

Теплопроводность алюминиевого сплава 6061 составляет 150 Вт / (м · К).

Теплопроводность патрона из латуни — UNS C26000 составляет 120 Вт / (м · К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются с помощью свойства, называемого теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт / м · K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. Всего:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) . Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Более легкая и экономичная альтернатива

Выбор токопроводящих металлов для различных отраслей и областей применения может оказаться сложной задачей. Медь часто используется в кабелях и проводах из-за ее отличной проводимости и пластичности. Но он относительно тяжелый и дорогой по сравнению с алюминием. Во многих случаях целесообразным вариантом является переход на алюминий, который легче и значительно дешевле меди. Успешное использование алюминия — это вопрос понимания возможностей этого проводящего металла и того, как справляться с проблемами, которые он создает.Медь по цене 4323 доллара за тонну в настоящее время более чем в два раза дороже алюминия, который стоит 2043 доллара за тонну (по состоянию на 02.02.15). Большая доступность сырого алюминия по сравнению с медью объясняет эту значительную разницу в цене. После кислорода и кремния алюминий является третьим по распространенности элементом в верхней коре Земли, а медь занимает 25-е место в списке сырья по доступности. Оценка текущих цен дополнительно подкрепляется волатильностью рынка сырья.Если посмотреть на цифры за последние пять лет (2010-2014), цены на медь колеблются в диапазоне от 3 674 до 5 980 долларов за тонну. В 2004 году среднегодовая стоимость все еще составляла 1895 долларов за тонну. В алюминиевом секторе такого диапазона колебаний не существует, что позволяет лучше планировать материалы. Если алюминий используется в качестве материала проводника, его более низкая проводимость требует размера провода, который примерно на треть больше, чем у медного провода. Однако в конечном итоге изолирующий материал, используемый с проводом, играет решающую роль в рабочих характеристиках, и алюминиевый провод может обладать той же допустимой нагрузкой по току, что и медный провод H07RN-F.Большой размер алюминиевых проводов был бы недостатком только в тех случаях, когда требуются узкие промежутки, например, при установке в плотно упакованных блоках управления. Когда речь заходит о весе, факты об алюминии говорят сами за себя. В качестве сырья алюминий примерно на 70 процентов легче меди. Это может быть полезно в многочисленных областях применения, стремящихся снизить вес всех компонентов. Естественно, что при использовании в электрических кабелях меньший вес упрощает их установку.Линии высокого напряжения давно делают из алюминия; меньший вес значительно снижает растягивающее усилие на трос и мачты. Но даже такие отрасли, как автомобилестроение и авиационная промышленность, переходят на алюминиевую проволоку. Вот почему в Airbus A380 уже установлены целые жгуты проводов из алюминия. Алюминиевые провода могут быть до 60 процентов легче, чем аналогичные токоведущие медные провода. Даже для приложений, требующих гибких кабельных соединений, медь больше не должна быть лучшим выбором.Серия HELUWIND® WK POWERLINE ALU обеспечивает программу тонкой проводки, включая технологию подключения. Характеристики материала алюминия значительно отличаются от свойств меди. Эти различия необходимо учитывать при обработке кабеля и выборе компонентов для подключения.

Окисление на воздухе

При воздействии кислорода на поверхности алюминия за короткий промежуток времени образуется твердое и стойкое оксидное покрытие.Покрытие защищает находящийся ниже материал от дальнейшей коррозии. Этот эффект делает алюминий очень прочным материалом. Однако защитное оксидное покрытие на поверхности материала нежелательно, когда дело касается электротехники. Это ухудшает проводимость алюминия и затрудняет контакт. Если окисленный проводник подсоединяется без какой-либо предварительной обработки (для удаления покрытия), контактное сопротивление между алюминиевым проводником и соединительным элементом будет увеличиваться.Это может привести к повышению температуры и, в худшем случае, к возгоранию кабеля. Чтобы предотвратить такие проблемы, оксидное покрытие необходимо физически сломать или удалить. Это можно сделать, очистив щеткой оголенные концы алюминиевых проводов перед установкой контактов, а также во время процесса обжима: компоненты разъемов для алюминиевых проводов снабжены специальной контактной смазкой с завода, обычно это зернистый абразивный материал, такой как корунд. В сочетании с высоким давлением частицы корунда вызывают абразивный эффект, который разрушает непроводящее оксидное покрытие алюминия, улучшая контактные свойства и электрические соединения.Смазка также препятствует проникновению влаги и кислорода и возникновению новой коррозии в точках контакта. Кабельные наконечники более высокого качества обычно оснащены пластиковыми заглушками, которые предотвращают высыхание или утечку контактной смазки во время хранения.

Гибридный кабельный наконечник Al / Cu прикреплен к тонкопроволочному алюминиевому проводнику с помощью обжима C8.

Оптимальный контакт с опрессовкой C8

Для конструкций с тонкопроволочными проводниками мы рекомендуем IEC 61238-1 Cl.Из-за большей окислительной поверхности проводника можно использовать обжимные соединения C8, прошедшие тестирование A. Контуры обжима C8 очень глубоко проникают в жгут, равномерно разрывая отдельные жилы и, таким образом, обеспечивают оптимальные контакты на всех жилах, даже в жгуте проводов. Использование обжимов C8 (которые были разработаны как часть серии POWERLINE Aluminium) позволяет достичь наилучших возможных электрических параметров (низкое контактное сопротивление) и механических усилий извлечения.

Совместимость с электрохимическими драгоценными металлами

Когда дело доходит до определения компонентов электрического соединения, необходимо также учитывать коррозионные реакции алюминия в присутствии других металлов, в основном меди.Когда алюминий вступает в контакт с более благородными металлами (с более высоким электропотенциалом), такими как медь, железо или латунь, может возникнуть электрохимическая реакция за счет образования контактных элементов. Эта реакция активируется проводящими жидкостями — в полевых условиях в основном конденсированной водой (конденсация). В этом процессе решающую роль играют разности потенциалов, создаваемые серией электрохимических напряжений. Медный электрод (анод), электролит (вода) и алюминиевый электрод (катод) образуют контактный элемент.Любое напряжение на этих элементах закорачивается из-за контакта между медью и алюминием. Возникающий в результате ток вызывает процесс разложения алюминия, который виден как лучистая точка окисления, обнаруживающая загрязнение крошечных частиц меди. Однако медь не разлагается. Но процесс разложения отрицательно сказывается на электрическом соединении в долгосрочной перспективе, увеличивая контактное сопротивление, что приводит к повышению температуры и даже к пожарам. Поэтому мы рекомендуем использовать кабельный наконечник алюминий / медь (Al / Cu) для подключения алюминия к медным периферийным устройствам.Биметаллические соединители, такие как кабельные наконечники из алюминия / меди, пресс-соединители и штифты соединительных болтов, производятся с использованием процесса сварки трением. Они герметизированы для предотвращения проникновения жидкостей в соединение и возникновения нежелательной утечки. Использование соединителей и соединений Al / Cu — наиболее разумный способ борьбы с воздействием окисления на алюминий. Еще одно средство защиты от влаги — установка вторичной изоляции на месте контакта. В зависимости от области применения, механической нагрузки и условий окружающей среды можно использовать трубку холодной, рулонной или горячей усадки.Наилучшие результаты защиты достигаются при использовании термоусадочных трубок с внутренним клеем. В то же время электрические контакты следует тщательно проверять во время регулярного планового технического обслуживания.

Снижение прочности соединения из-за утечки

И, наконец, необходимо учитывать характеристики утечки алюминия. Алюминий — более мягкий металл, чем медь, и имеет тенденцию расширяться или растягиваться со временем, особенно под воздействием более высокого давления и температуры.Классические обжимные соединения, страдающие от утечки, теряют прочность и перестают быть надежными для обеспечения надлежащего соединения. Обжим HELUKABEL C8 имеет степень заполнения 95 процентов, чего нельзя добиться с помощью обычных обжимных соединений. Описанный процесс расширения / растяжения компенсируется выдающимися показателями экстракции. В то же время мы рекомендуем проводить регулярное техническое обслуживание и осмотр всех точек зажима в соответствии с их уровнями нагрузки.

Рекламный контент Helukabel

В рубрике: Рекламный контент
С тегами: Helukabel

Bronze | сплав | Britannica

Бронза , сплав, традиционно состоящий из меди и олова.Бронза представляет исключительный исторический интерес и до сих пор находит широкое применение. Он был изготовлен до 3000 г. до н.э., хотя его использование в артефактах стало обычным явлением гораздо позже. Пропорции меди и олова широко варьировались (от 67 до 95 процентов меди в сохранившихся артефактах), но к средневековью в Европе было известно, что определенные пропорции обладали определенными свойствами. В сплаве, описанном в греческой рукописи XI века в библиотеке Сан-Марко в Венеции, указано соотношение одного фунта меди к двум унциям олова (8 к 1), примерно такое же, как в более поздние времена для изготовления бронзы.Некоторые современные бронзы вообще не содержат олова, заменяя его другими металлами, такими как алюминий, марганец и даже цинк.

Бронза тверже меди в результате легирования этого металла оловом или другими металлами. Бронза также более плавкая (то есть легче плавится) и, следовательно, ее легче отливать. Кроме того, он тверже чистого железа и гораздо более устойчив к коррозии. Замена бронзы железом в инструментах и оружии примерно с 1000 г. до н.э. была результатом изобилия железа по сравнению с медью и оловом, а не каких-либо неотъемлемых преимуществ железа.

Подробнее по этой теме

Обработка меди: История

В этот период впервые появилась бронза. Самый старый известный образец этого материала — бронзовый стержень, найденный в пирамиде в Майдуме (Медум), …

Колокольный металл, характеризующийся звучным звучанием при ударе, представляет собой бронзу с высоким содержанием олова — 20–25 процентов. Скульптурная бронза с содержанием олова менее 10 процентов и примесью цинка и свинца технически является латунью.Бронза улучшается по твердости и прочности за счет добавления небольшого количества фосфора; фосфорная бронза может содержать 1 или 2 процента фосфора в слитке и только следы после литья, но, тем не менее, ее прочность повышается для таких применений, как плунжеры насосов, клапаны и втулки. В машиностроении также используются марганцевые бронзы, в которых олова может быть мало или совсем не быть, но есть значительные количества цинка и до 4,5% марганца. Алюминиевые бронзы, содержащие до 16 процентов алюминия и небольшое количество других металлов, таких как железо или никель, особенно прочны и устойчивы к коррозии; они отливаются или обрабатываются в трубопроводную арматуру, насосы, шестерни, гребные винты судов и лопатки турбин.

Помимо традиционного использования в оружии и инструментах, бронза также широко использовалась в чеканке монет; Большинство «медных» монет на самом деле являются бронзовыми, обычно с 4 процентами олова и 1 процентами цинка.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Разница между сплавами алюминия, магния и цинка

От создания масштабных копий автомобилей и самолетов до прочных механических деталей, помещенных в их настоящие аналоги, литье под давлением является одним из самых экономичных и универсальных производственных процессов в мире.

Литье под давлением — это прецизионный процесс, который включает впрыскивание расплавленного металла под высоким давлением в пресс-форму или форму желаемой формы. Плашки обычно изготавливаются из прочной качественной стали. После затвердевания и охлаждения материала конструкция, которая может поддерживать ряд сложных геометрических форм и замысловатых деталей, выбрасывается для закалки, механической обработки или чистовой обработки.

Этот процесс можно повторять снова и снова с невероятной точностью размеров, что делает его одним из лучших способов изготовления больших объемов отливок.

Кроме того, некоторые отливки могут быть полностью обработаны, когда они выталкиваются из матрицы, что может устранить необходимость в механической обработке и дополнительных отделочных работах. Благодаря высокоскоростному производственному процессу, точности и качеству отливок, литье под давлением стало ценным производственным методом с момента его изобретения в 1838 году.

Один из наиболее важных вариантов, который необходимо сделать при создании конструкции для литья под давлением, — это определить тип сплава, который лучше всего подходит для ее конкретного применения.Алюминий, магний, цинк и цинк-алюминий (ZA) являются наиболее распространенными типами металлических сплавов, используемых в процессе литья под давлением.

Сплавы и процесс литья под давлением

Каждый сплав имеет свои физические и механические свойства, которые являются важными факторами, определяющими долговечность, прочность и общую функциональность готового продукта. В отличие от меди или сплавов железа, наиболее часто используемые сплавы имеют более низкие температуры плавления, что влияет на литейные качества.Сложность детали, минимальная толщина стенки и требуемая точность детали также будут влиять на ее отливку.

В зависимости от области применения вашей конструкции и используемого металлического сплава существует несколько различных методов литья под давлением, которые обеспечивают большую гибкость при производстве. К ним относятся горячая камера, холодная камера и процессы литья под давлением.

Литье под давлением в горячей камере идеально подходит для металлов с более низкими температурами плавления, таких как цинк и магний, а процессы в холодной камере используются для металлических сплавов, таких как алюминий, которые имеют более высокие температуры плавления.Литье под давлением — это процесс, который не требует улавливания газов и позволяет получать высококачественные компоненты.

Различные свойства сплавов

Алюминий, магний, цинк и цинк-алюминий — четыре наиболее часто используемых сплава в процессах литья под давлением в Северной Америке. Область применения вашей конструкции, плотность материала, предел прочности, предел текучести, температура плавления и модуль упругости — все это важные факторы при выборе сплава, наиболее подходящего для ваших проектных требований.

Алюминиевые сплавы

Хотя алюминий не считается литым из-за более высокой температуры плавления, алюминий является наиболее часто используемым сплавом в индустрии литья под давлением и остается одним из самых экономичных материалов, используемых в проектах крупносерийного литья. Литые под давлением алюминиевые детали можно найти во всем: от компонентов, используемых для запуска вашего автомобиля, до электроники и электроинструментов, которые миллионы американцев используют каждый день.

Удельный вес 2.7 алюминий считается легким конструкционным материалом, но его редко отливают в чистом виде.

Из-за риска образования горячих трещин и усадки алюминий часто легируют другими материалами, включая кремний, магний и медь. Кремний увеличивает текучесть, герметичность и модуль упругости сплава. Кроме того, кремний также снижает удельный вес металла, его тепловое расширение и усадку. Это также улучшает коррозионную стойкость.

Медь используется для повышения коррозионной стойкости, прочности на разрыв и твердости сплава, обеспечивая ему превосходные механические свойства.

В настоящее время конструкторам доступны несколько алюминиевых сплавов, которые могут применяться в широком диапазоне применений из-за их различных физических и механических свойств.

Помимо легкости, алюминиевые сплавы также устойчивы к коррозии, сохраняют прочность при высоких температурах, обеспечивают высокую стабильность размеров при отливке сложных геометрических форм и участков с тонкими стенками. Также они обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью. Обработка алюминия также проще по сравнению с другими материалами, включая железо, сталь и титан.

Семь из восьми наиболее часто используемых алюминиевых сплавов основаны на системе эвтектического состава, где 11,7% кремния используется в качестве ориентира при их группировке.

Распространенные алюминиевые сплавы и их преимущества

Сплав 380 используется во множестве продуктов, включая бытовую технику, мебель, электроинструменты, автомобильные детали, электронику и корпуса газонокосилок, поскольку он предлагает наилучший набор свойств как для готовой продукции, так и для литья.Благодаря сочетанию 8,5% кремния и 3,5% меди сплав 380 также обеспечивает предел прочности на разрыв 324 мегапаскалей, или 47 фунтов на квадратный дюйм.

Альтернативы сплаву 380 включают сплавы 383 и 384, которые более устойчивы к горячему растрескиванию и предлагают улучшенные характеристики заполнения штампа во время литья сложных компонентов.

По сравнению с другими алюминиевыми сплавами сплав 360 обеспечивает большую прочность при воздействии более высоких температур. Он также обеспечивает лучшую устойчивость к коррозии.

Сплав 443 предлагает самую высокую пластичность или способность к растяжению при растяжении из всех алюминиевых сплавов.

В то время как цинк идеально подходит для литья деталей с тонкими стенками, алюминиевый сплав 413 подходит для литья множества сложных деталей. При производстве гидроцилиндров или другого оборудования, работающего под давлением, он также обеспечивает лучшую герметичность по сравнению с его аналогами.

Сплав 390 обеспечивает лучшую стойкость к истиранию и износу, и первоначально он был разработан для автомобильных блоков цилиндров.Однако сплав 390 предлагает самую низкую пластичность из алюминиевых сплавов с удлинением менее 1 процента.

Более высокая пластичность обеспечивается сплавом 518, который также обладает превосходной стойкостью к коррозии по сравнению с другими сплавами, используемыми при литье.

Магниевые сплавы

Магний — еще один легкий конструкционный материал, обычно используемый при литье под давлением, но, как и алюминий, он легирован другими металлами для обеспечения большей стабильности и лучших механических свойств.В сочетании с такими металлами, как кремний, марганец, алюминий и цинк, сплавы магния стали большим активом для индустрии литья под давлением. Магний с удельным весом 1,7 является самым легким из обычно используемых сплавов.

Сплав AZ91D состоит примерно на 9 процентов из алюминия и на 1 процент из цинка, и это наиболее широко используемый магниевый сплав. AZ91D предлагает превосходную прочность, коррозионную стойкость и лучшую литейную способность по сравнению с другими магниевыми сплавами. За счет ограничения содержания примесей, таких как железо, медь и никель, достигается лучшая коррозионная стойкость, что делает AZ91D одним из лучших вариантов при литье компонентов, которые должны выдерживать износ.

Сплавы AM60B, AM50A и AM20 также широко используются при литье под давлением, но они обеспечивают лучшую пластичность, сохраняя при этом коррозионную стойкость и прочность. Для применений, требующих повышенной прочности при воздействии более высоких температур, сплавы AS41B и AE42 часто являются лучшим вариантом.

Магний легкий, и он имеет прочную структуру для некоторых литых под давлением компонентов. Замена компонентов из магния на более тяжелые алюминиевые может способствовать снижению затрат на топливо в транспортных средствах, поэтому производители автомобилей разрабатывают новые технологии для использования уникальных свойств магния.

Для компонентов двигателя, подверженных повышенным температурам и коррозии, сплавы AS41B и AE42 являются отличным выбором. Все магниевые сплавы обладают высоким пределом текучести при растяжении и модулем упругости.

Алюминий и магниевые сплавы

Как и алюминий, магниевые сплавы используются при литье автомобильных деталей и обладают собственными уникальными механическими и физическими свойствами. Несмотря на то, что были проведены эксперименты по замене алюминия магнием, он все же более мягкий, менее стабильный, более дорогой и имеет тенденцию легче сгибаться при нагрузке.

Хотя алюминиевые сплавы затвердевают дольше, чем магниевые сплавы, их сплавы обеспечивают более длительный срок службы штампа. К тому же алюминий не требует такой отделки, как магний. При определении области применения отливки из магния необходимы специальные обработки и покрытия.

По сравнению со стоимостью плавки алюминия новая технология снизила затраты, необходимые для плавки магниевых сплавов, но литье требует более высокой скорости впрыска. Напротив, у магния более быстрое время выброса, чем у алюминиевых отливок.Магний также лучше отливает детали с более тонкими стенками и более жесткими допусками, чем алюминий.

Однако, несмотря на многие преимущества магния, алюминий остается менее дорогой альтернативой для литья под давлением.

Цинк и магниевые сплавы

Одно из основных различий между сплавами магния и цинка заключается в том, что цинк и сплавы цинк-алюминий требуют более низких давлений и температур для литья. Из-за более низкой температуры литья цинк обеспечивает гораздо более длительный срок службы штампа, чем магний, что может помочь снизить производственные затраты.

В отличие от магния, который требует специальной обработки и покрытия для коррозионной стойкости и отделки, цинковые сплавы также обладают превосходной коррозионной стойкостью и улучшенным качеством поверхности при выталкивании из матрицы.

Цинк и цинк-алюминиевые сплавы

Когда дело доходит до литья деталей с жесткими допусками и участков с более тонкими стенками, никакие другие сплавы не могут сравниться с цинком и сплавами цинка с алюминием. Элемент имеет удельный вес 7.0, что делает его одним из самых тяжелых материалов, обычно используемых при литье под давлением. Цинк идеально подходит для литья под давлением миниатюрных деталей в больших объемах с помощью специального процесса литья под давлением в горячей камере.

Подобно магнию и алюминию, цинк сплавлен с другими металлами, чтобы обеспечить лучшую коррозионную стойкость, стабильность, размерную прочность и ударную вязкость. Некоторые из доступных цинковых сплавов упоминаются как ZAMAK, сокращение от цинка, алюминия, магния и меди.

Цинк 3 — это наиболее часто используемый цинковый сплав, и иногда он используется исключительно на литейщиках из-за его тенденции к более низкой цене.Кроме того, этот сплав обеспечивает лучшую отделку поверхности при более высоких темпах производства, и он по-прежнему позволяет отливать стабильные, сложные конструкции и сложные компоненты.

Другой альтернативой цинку 3 является цинк 5, который используется из-за его повышенной прочности на разрыв, твердости и более низкой пластичности. Когда дело доходит до производства большего объема деталей с тонкими стенками, можно использовать цинк 7, поскольку он имеет более высокую текучесть, чем другие цинковые сплавы, что может увеличить производительность.

Если требуется максимальная прочность и сопротивление ползучести или деформации при механических нагрузках, лучшим выбором будет цинк-алюминиевый сплав ZA-8.ZA-8, содержащий 8,4% алюминия и 1% меди, обеспечивает более низкую плотность и более высокую износостойкость. Цинковые сплавы также обеспечивают лучшую ударную вязкость по сравнению с другими обычно литыми сплавами.

Алюминий и цинковые сплавы

Как и в случае с магнием, одно из основных различий между алюминиевыми и цинковыми сплавами состоит в том, что цинк имеет более низкую температуру плавления и требует более низкого давления для литья. Цинк считается наиболее литейным из всех обычно используемых сплавов.

Благодаря более низкой температуре плавления это позволяет цинковой фильере прослужить намного дольше, чем алюминиевой. Матрицы стоят дорого, и более длительная их эксплуатация обеспечит более экономичный подход к проектам литья больших объемов.

Кроме того, более низкая температура плавления цинка позволяет производить литье в горячей камере, что дешевле, чем процессы в холодной камере. Благодаря использованию метода литья под давлением с горячей камерой, скорость производства также будет увеличена. Цинк — один из самых твердых сплавов, и он превосходит даже алюминий по своей способности противостоять ударам.

Еще одно преимущество использования цинкового сплава перед алюминиевым состоит в том, что цинк отлично подходит для отливок с очень сложными деталями и тонкими стенками. При использовании цинка требуется очень небольшая обработка, обрезка или чистовая обработка, так как более низкое давление и температура плавления уменьшают тепловой удар, который он испытывает во время литья. При литье из цинка он сохраняет более гладкую поверхность, когда деталь выталкивается из штампа.

Определение стоимости сплавов и литья

Алюминий остается самым недорогим сплавом на кубический дюйм из всех сплавов, обычно используемых при литье под давлением, но рыночная стоимость все еще колеблется.В зависимости от области применения и размера вашей конструкции затраты могут быть ниже в зависимости от количества необходимого материала и веса материала.

Магний и алюминий — легкие материалы, которые обладают отличной стабильностью, но имеют более высокие температуры плавления, чем цинк, что может способствовать увеличению затрат на литье. Литье в горячей камере, которое можно использовать с сплавами цинка и магния, дешевле, чем процессы в холодной камере, и может выполняться с большей скоростью.

Производство штампа также является дорогостоящим процессом, и, хотя затраты на фактическое производство штампа остаются стабильными, определение общего ожидаемого срока службы штампа — хороший способ сократить расходы.Для сплавов, таких как цинк, срок службы матрицы намного дольше. Температура плавления магния ниже, чем у алюминия, что также обеспечивает более длительный срок службы штампа.

При выборе сплава, который лучше всего подходит для ваших проектных требований, следует также принимать во внимание операции механической обработки и чистовой обработки. Цинк и цинк-алюминиевые сплавы обеспечивают превосходные результаты по сравнению с алюминием и магнием, когда дело доходит до отделки, и могут значительно снизить рабочую нагрузку, необходимую для производства конечного продукта.

Самое важное, что следует учитывать при выборе сплава, — это уникальные механические и физические свойства, которые он обеспечивает, и то, как они повлияют на рабочие характеристики и долговечность вашей конструкции.

Для проектов, связанных с воздействием более высоких температур, алюминий обеспечивает лучшую прочность, чем другие сплавы. Для конструкций, требующих высокого предела текучести и модуля упругости, цинковые сплавы являются лучшим выбором. Магний также предлагает множество преимуществ из-за своего меньшего веса, и его можно заменить на алюминий для определенных компонентов.

Чтобы узнать больше об алюминиевых сплавах и о том, как они и другие материалы могут работать для вашего проекта литья под давлением, свяжитесь с Premier Engineered Products в Интернете.

Вернуться к началу