ทองแดงและอะลูมิเนียมในงานวิศวกรรมไฟฟ้า

ไม่มีคำแนะนำ - ไม่มีที่ไหนเลย

ทองแดง (lat. Cuprum) — หนึ่งในเจ็ดโลหะที่รู้จักตั้งแต่สมัยโบราณ แร่ทองแดงสำรองจำนวนมากพบในสหรัฐอเมริกา ชิลี รัสเซีย (อูราล) คาซัคสถาน (Jezkazgan) แคนาดา แซมเบีย และซาอีร์

ทองแดงเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุมากกว่า 150 ชนิด โดย 17 ชนิดพบการใช้ในอุตสาหกรรม ได้แก่ บอร์ไนต์ (Cu5FeS4), ชาลโคไพไรต์ (ไพไรต์ทองแดง — CuFeS2), ชาลโคไซต์ (ความมันวาวของทองแดง — Cu2S), โคเวลไลต์ (CuS), มาลาไคต์ (Cu2 ( OH ) 2 [CO3]). การประมวลผลของแร่ซัลไฟด์ให้ประมาณ 80% ของทองแดงที่ขุดได้ทั้งหมด

น้ำผึ้งในท้องถิ่นยังพบได้ในธรรมชาติ

ทองแดงบริสุทธิ์ — โลหะที่เปราะบางและอ่อนสีชมพู ค่อนข้างหนัก เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อแรงดันได้ง่าย คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สามารถใช้ผลิตภัณฑ์ทองแดงในงานวิศวกรรมไฟฟ้าได้ ปัจจุบันมากกว่า 70% ของทองแดงที่ผลิตได้ทั้งหมดถูกใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุดจะใช้ทองแดงที่เรียกว่า "ปราศจากออกซิเจน" ในกรณีอื่นๆ ทองแดงบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ที่มีออกซิเจน 0.02-0.04% ก็เหมาะสมเช่นกัน

ลักษณะสำคัญของทองแดง: ความถ่วงจำเพาะ — 8.93 g / cm3, จุดหลอมเหลว — 1,083 ° C,ความต้านทานไฟฟ้า ทองแดงที่ 20 ° C 0.0167 Ohm * mm2 / m. ทองแดงบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าสูง (รองจากเงิน) ทองแดงคุณภาพนี้ใช้ในอุตสาหกรรมทำบัสบาร์ไฟฟ้าจากทองแดง

บัสบาร์ทองแดงผลิตขึ้นตามมาตรฐาน GOST 434-78 สถานะที่บัสบาร์ทองแดงถูกส่งไปยังผู้บริโภค: บัสบาร์ทองแดงแบบไม่มีความร้อน (ทำเครื่องหมาย-T-แข็ง), อบอ่อน (M-อ่อน) และบัสบาร์แบบแข็งทีวีทำจากทองแดงปลอดออกซิเจน

ในสถานะที่เสียรูปความแข็งแรงของทองแดงจะสูงกว่าโลหะที่ผ่านการอบอ่อนและค่าการนำไฟฟ้าจะลดลง

โลหะผสมที่เพิ่มความแข็งแรงและปรับปรุงคุณสมบัติอื่นๆ ของทองแดงได้มาจากการเติมสารเติมแต่ง เช่น สังกะสี ดีบุก ซิลิกอน ตะกั่ว อะลูมิเนียม แมงกานีส และนิกเกิล ทองแดงมากกว่า 30% ใช้สำหรับโลหะผสม

ทองเหลือง - โลหะผสมของทองแดงกับสังกะสี (ทองแดง 60 ถึง 90% และสังกะสี 40 ถึง 10%) - แข็งแรงกว่าทองแดงและไวต่อการเกิดออกซิเดชันน้อยกว่า ด้วยการเติมซิลิกอนและตะกั่วลงในทองเหลือง คุณสมบัติต้านแรงเสียดทานจึงเพิ่มขึ้น เมื่อเพิ่มดีบุก อะลูมิเนียม แมงกานีส และนิกเกิล ความต้านทานต่อการกัดกร่อนก็เพิ่มขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่เป็นแผ่นและหล่อถูกนำมาใช้ในการสร้างเครื่องจักร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมเคมี ในการผลิตเลนส์และเครื่องมือ ในการผลิตตาข่ายสำหรับอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ

บรอนซ์... ก่อนหน้านี้เรียกโลหะผสมของทองแดง (80-94%) และดีบุก (20-6%) เรียกว่าบรอนซ์ ปัจจุบันมีการผลิตบรอนซ์ไร้แสงโดยตั้งชื่อตามส่วนประกอบหลักซึ่งก็คือทองแดง

อะลูมิเนียมบรอนด์ประกอบด้วยอะลูมิเนียม 5-11% มีคุณสมบัติเชิงกลสูงรวมกับความต้านทานการกัดกร่อน

ตะกั่วสัมฤทธิ์ที่มีตะกั่ว 25-33% ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนที่ทำงานด้วยแรงดันสูงและความเร็วการเลื่อนสูง

ซิลิกอนบรอนซ์ที่มีซิลิกอน 4-5% ถูกใช้แทนบรอนซ์ดีบุกราคาถูก

บรอนซ์เบริลเลียมที่มีเบริลเลียม 1.8-2.3% มีลักษณะความแข็งหลังจากชุบแข็งและยืดหยุ่นสูง สปริงและผลิตภัณฑ์สปริงทำจากสปริง

ทองแดงแคดเมียม — โลหะผสมทองแดงที่มีแคดเมียมในปริมาณเล็กน้อย (ไม่เกิน 1%) — ใช้ในการผลิตรถเข็นสำหรับรถเข็น สำหรับการผลิตข้อต่อสำหรับท่อน้ำและก๊าซ และในงานวิศวกรรม

บัดกรี — โลหะผสมของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่ใช้ในการบัดกรีเพื่อให้ได้รอยเชื่อมแบบเสาหิน ในบรรดาโลหะบัดกรีแข็ง โลหะผสมทองแดง-เงิน (44.5-45.5% Ag; 29-31% Cu; ส่วนที่เหลือเป็นสังกะสี) เป็นที่รู้จักกัน

ในรัสเซีย โรงงานหลายแห่งผลิตยางทองแดง: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky

การผลิตทองแดงของโลกในปี 2550 เพิ่มขึ้น 2.5% เมื่อเทียบกับปี 2549 และมีจำนวน 17.76 ล้านตัน การบริโภคทองแดงเพิ่มขึ้น 4% ในปี 2550 โดยการบริโภคทองแดงของจีนเพิ่มขึ้น 25% เมื่อเทียบเป็นรายปี ในขณะที่การบริโภคทองแดงของสหรัฐฯ ลดลงอย่างรวดเร็ว 20%

อลูมิเนียมและโลหะผสมของมัน

อะลูมิเนียมและโลหะผสมหลายชนิดที่มีพื้นฐานจากอะลูมิเนียมนี้ถูกนำมาใช้ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า เนื่องจากมีการนำไฟฟ้าได้ดี ทนทานต่อการกัดกร่อน ความถ่วงจำเพาะต่ำ และที่สำคัญ ต้นทุนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับทองแดงและโลหะผสมที่นำไฟฟ้าได้

โลหะผสมอลูมิเนียมแบ่งออกเป็นตัวนำไฟฟ้าและโลหะผสมที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูงทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของความต้านทานไฟฟ้า

ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของอะลูมิเนียมไฟฟ้าเกรด A7E และ A5E คือประมาณ 60% ของค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงอบอ่อนตามมาตรฐานสากล อะลูมิเนียมทางเทคนิค AD0 และอะลูมิเนียมไฟฟ้า A5E ใช้สำหรับการผลิตสายไฟ สายเคเบิล และยางรถยนต์ โลหะผสมอลูมิเนียมอัลลอยด์ต่ำของระบบ Al-Mg-Si AD31, AD31E ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า

เปลือกโลกประกอบด้วยอลูมิเนียม 8.8% เป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสามในธรรมชาติ รองจากออกซิเจนและซิลิกอน และเป็นธาตุแรกในบรรดาโลหะ มันเป็นส่วนหนึ่งของดินเหนียว เฟลด์สปาร์ ไมก้า รู้จักแร่ธาตุอัลหลายร้อยชนิด แร่อะลูมิเนียมที่สำคัญที่สุด — บอกไซต์ประกอบด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์ 28-60% — อะลูมิเนียมออกไซด์ Al2O3

ในรูปแบบบริสุทธิ์ อะลูมิเนียมได้รับเป็นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก H. Oersted ในปี พ.ศ. 2368 แม้ว่าจะเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ

การผลิตอลูมิเนียมดำเนินการโดยการอิเล็กโทรไลซิสของอลูมิเนียมออกไซด์ Al2O3 ในไครโอไลต์ละลาย NaAlF4 ที่อุณหภูมิ 950 ° C

ลักษณะสำคัญของอลูมิเนียม: ความหนาแน่น — 2.7 × 103 กก. / ลบ.ม. ความร้อนจำเพาะของอลูมิเนียมที่ 20 ° C — 0.21 แคลอรี / องศา จุดหลอมเหลว — 658.7 ° C จุดเดือดของอลูมิเนียม — 2000 ° C ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของ อะลูมิเนียม (ที่อุณหภูมิประมาณ 20 °C): — 22.9 × 106 (1 / องศา)

โลหะผสมอลูมิเนียมซึ่งเพิ่มความแข็งแรงและปรับปรุงคุณสมบัติอื่นๆ ได้มาจากการเติมสารเติมแต่งโลหะผสม เช่น ทองแดง ซิลิกอน แมกนีเซียม สังกะสี แมงกานีส

Duralumin (duralumin, duralumin จากชื่อเมืองเยอรมันที่เริ่มการผลิตโลหะผสมทางอุตสาหกรรม) - อลูมิเนียมละลาย (ฐาน) กับทองแดง (Cu: 2.2-5.2%), แมกนีเซียม (Mg: 0.2-2.7%) แมงกานีส ( Mn : 0.2-1%). ชุบแข็งและมีอายุ มักจะบุด้วยอะลูมิเนียม เป็นวัสดุโครงสร้างสำหรับวิศวกรรมการบินและการขนส่ง

Silumin — โลหะผสมเบาของอะลูมิเนียม (ฐาน) กับซิลิกอน (Si: 4-13%) บางครั้งสูงถึง 23% และองค์ประกอบอื่นๆ: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be) ชิ้นส่วนของการกำหนดค่าที่ซับซ้อนนั้นผลิตโดยส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมยานยนต์และการบิน

Magnalia — โลหะผสมอะลูมิเนียม (ฐาน) กับแมกนีเซียม (Mg: 1-13%) และองค์ประกอบอื่นๆ ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง เชื่อมได้ดี ปั้นได้สูง ใช้ทำแม่พิมพ์หล่อ (แมกนาเลียหล่อ) แผ่น ลวด หมุดย้ำ ฯลฯ (แมกนาเลียที่เปลี่ยนรูปได้).

ในแง่ของขอบเขตการใช้งาน อลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นอันดับสองรองจากเหล็กและเหล็กหล่อ

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับอลูมิเนียม:

• มีอลูมิเนียมมากถึง 140 มก. ในร่างกายของผู้ใหญ่

• อลูมิเนียม 1 กิโลกรัมในรถยนต์ช่วยประหยัดน้ำมันได้มากกว่า 10 ลิตรทุกๆ 200,000 กิโลเมตร

• แม้แต่แอปเปิ้ลก็มีอลูมิเนียมสูงถึง 150 มก. / กก.

• ทุกๆ 20 ของอะตอมที่ประกอบกันเป็นเปลือกโลกด้านบนคืออะตอมของอะลูมิเนียม

• ความต้องการรายวันของผู้ใหญ่สำหรับอลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 2.45 มก.

ด้วยค่าการนำไฟฟ้าเฉพาะที่ต่ำกว่า (ประมาณ 56% ของทองแดงที่ผ่านการอบอ่อน) โลหะผสมตัวนำอะลูมิเนียมมีจุดประสงค์เดียวกับอะลูมิเนียมไฟฟ้า โลหะผสมดังกล่าวใช้เพื่อตอบสนองความแข็งแรงสูง การคืบ และข้อกำหนดพิเศษอื่นๆยางอลูมิเนียมผลิตตาม GOST 15176-89 จากโลหะผสม AD31 และ AD31T ซึ่งมักจะน้อยกว่า AD0

การบริโภคอะลูมิเนียมขั้นต้นของโลกในปี 2550 อยู่ที่ 37.52 ล้านตัน ซึ่งมากกว่าในปี 2549 ถึง 3.184 ล้านตัน (หรือ 9.3%) การผลิตอะลูมิเนียมขั้นต้นของโลกเพิ่มขึ้นในปี 2550 4.024 ล้านตันเมื่อเทียบกับปี 2549 และแตะที่ 38.02 ล้านตัน

ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ทองแดง

ผู้ผลิตทองแดงรายใหญ่ที่สุดในตลาดรัสเซีย — MMC Norilsk Nickel

ผู้ผลิตน้ำผึ้งรายใหญ่อันดับสองในประเทศของเราคือผู้ถือครอง UMMC

ผู้เล่นหลักอันดับสามในตลาดรัสเซียคือ Russian Copper Company CJSC "Russian Copper Company" ประกอบด้วย 11 องค์กรที่ดำเนินงานในสี่ภูมิภาคของรัสเซียรวมถึงในคาซัคสถาน

มียางทองแดงจากโรงงานหลายแห่งในตลาด: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM Kirovsky และ Kolchuginsky OCM เป็นส่วนหนึ่งของ OJSC UMMC

เทคโนโลยีและราคา

เนื่องจากเทคโนโลยีในการผลิตรถบัสทองแดงเป็นที่รู้จักและเหมือนกันในโรงงานทุกแห่ง อัตราส่วนราคา / คุณภาพจึงมาก่อนสำหรับผู้บริโภค ผู้ประกอบการในประเทศ - ผู้นำในอุตสาหกรรมในปัจจุบันผลิตสินค้าที่มีคุณภาพและแข่งขันกันโดยเน้นที่ราคาเป็นหลัก แต่เมื่อพูดถึงคุณภาพของบัสบาร์ทองแดง เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การสังเกตว่าสิ่งเจือปนแม้ในปริมาณที่น้อยมาก จะลดการนำไฟฟ้าของทองแดงลงอย่างมาก ดังนั้นการแต่งงานจึงไม่มีที่นี่

ในเวลาเดียวกัน องค์กรต่างประเทศและท้องถิ่นนำเสนอโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมที่ช่วยให้พวกเขาผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีพารามิเตอร์คุณภาพที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนยิ่งไปกว่านั้น ในช่วงเวลาที่สำคัญอย่างยิ่ง การผลิตยางล้อทองแดงจะดำเนินการตามแนวทางของเราเอง ซึ่งบางครั้งก็เป็นโซลูชันดั้งเดิม

ตัวอย่างเช่น OJSC «KUZOTSM» ผลิตเทปคอลเลกเตอร์โลหะผสมทองแดง-เงิน โลหะผสมดังกล่าวมีลักษณะการทำงานที่เหนือกว่าทองแดงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมซึ่งแตกต่างจากโลหะผสมของทองแดงกับแคดเมียม โรงงานแห่งนี้ยังผลิตโปรไฟล์ไฟฟ้าที่สำคัญอีกจำนวนหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งเหล่านี้คือโปรไฟล์ไฟฟ้าทองแดงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า เช่น ยางกึ่งแข็ง ยางตันที่มีการปกคลุมพื้นผิวเพิ่มขึ้น: ยางที่มีการปัดเศษเต็มด้านเล็กๆ ของส่วนที่มีความแข็งต่างกัน เป็นต้น

ยางกึ่งแข็งผลิตขึ้นเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิวของอังกฤษ BS1432 และเพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลกึ่งแข็ง ยางล้อนี้ทำขึ้นจากเหล็กแท่งอัดขึ้นรูปในสองรอบที่มีการอบอ่อนระดับกลาง และการตกแต่งเสร็จสิ้นโดยมีระดับการเสียรูปลดลงเมื่อเทียบกับรูปแบบการผลิตยางตันแบบดั้งเดิม

ยางที่มีความบริสุทธิ์ของพื้นผิวเพิ่มขึ้น มีไว้สำหรับการเคลือบอิเล็กโทรไลต์ด้วยเงินในภายหลัง ให้ค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด ณ จุดที่สัมผัส และสิ่งนี้กำหนดข้อกำหนดพิเศษสำหรับความขรุขระของพื้นผิว (Rz≤0.63 ไมครอนตาม GOST 2789-73) ตัวบ่งชี้ความหยาบที่ลูกค้าต้องการนั้นทำได้ที่ KUZOTsM โดยวิธีการทางเทคโนโลยีหลายอย่าง - การใช้การลดรวมที่เพิ่มขึ้นระหว่างการวาด การเตรียมพื้นผิวการดึงเพิ่มเติมก่อนการวาดเสร็จสิ้น และการประมวลผลที่สอดคล้องกันของช่องที่มีรูปทรงพิเศษจากแม่พิมพ์คอมโพสิตและเสาหิน . ระดับความหยาบที่รับประกันด้านบน (Rz≤0.63 ไมครอน) ช่วยให้สามารถเคลือบผิวยางที่มีความหนาสม่ำเสมอบนพื้นผิวของยางได้ด้วยวิธีนี้จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างพื้นผิวสัมผัสที่มีความต้านทานการสัมผัสต่ำและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง

ยางที่มีการปัดเศษด้านเล็ก ๆ ของส่วนนั่นคือมีรัศมีความโค้งเท่ากับครึ่งหนึ่งของความหนาของยางมีข้อได้เปรียบเหนือแบบดั้งเดิม: ความต้านทานการสึกหรอของการเคลือบฉนวนเพิ่มขึ้นเนื่องจากไม่มีการโค้งงอ ที่มุมของโปรไฟล์การประหยัดทองแดงทำได้อย่างมีนัยสำคัญและตัวบ่งชี้การกระจายของโหลดปัจจุบันในส่วนคือยางที่ได้รับการปรับปรุง

ในอีกไม่กี่เดือน ความสัมพันธ์ระหว่างผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าของรัสเซียและคู่แข่งจากต่างประเทศควรก้าวไปสู่ขั้นตอนใหม่ ทั้งนี้เนื่องจากการเข้าสู่ WTO ในแง่หนึ่ง การเข้าร่วม WTO เป็นการเปิดตลาดต่างประเทศสำหรับผู้ผลิตชาวรัสเซีย ในทางกลับกัน การเข้าเป็นสมาชิก WTO หมายถึงการลดภาษีนำเข้าภาคบังคับ ซึ่งควรจะลดลงเกือบหนึ่งเท่าครึ่งใน 3 4 ปี การแข่งขันหลักจะอยู่ที่คุณภาพของผลิตภัณฑ์

เอ็น. อเล็กซานดรอฟ โลหะและราคา