Χαλκός και αλουμίνιο στην ηλεκτρική μηχανική

Χωρίς οδηγούς - πουθενά

Χαλκός (λατ. Cuprum) — ένα από τα επτά μέταλλα γνωστά από την αρχαιότητα. Σημαντικά αποθέματα μεταλλεύματος χαλκού βρίσκονται στις ΗΠΑ, τη Χιλή, τη Ρωσία (Ουράλια), το Καζακστάν (Jezkazgan), τον Καναδά, τη Ζάμπια και το Ζαΐρ.

Ο χαλκός αποτελεί μέρος περισσότερων από 150 ορυκτών, 17 από αυτά έχουν βρει βιομηχανική χρήση, όπως: βορνίτης (Cu5FeS4), χαλκοπυρίτης (πυρίτης χαλκού — CuFeS2), χαλκοκίτης (λάμψη χαλκού — Cu2S), κοβελίτης (CuS), μαλαχίτης (Cu2 (OH) ) 2 [CO3]). Η επεξεργασία θειούχων μεταλλευμάτων παρέχει περίπου το 80% του συνόλου του εξορυσσόμενου χαλκού.

Το τοπικό μέλι βρίσκεται και στη φύση.

Καθαρός χαλκός — εύπλαστο και απαλό ροζ εύθραυστο μέταλλο, αρκετά βαρύ, εξαιρετικός αγωγός θερμότητας και ηλεκτρισμού, που υποβάλλεται εύκολα σε επεξεργασία πίεσης. Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν δυνατή τη χρήση προϊόντων χαλκού στην ηλεκτρική μηχανική — επί του παρόντος περισσότερο από το 70% του συνόλου του παραγόμενου χαλκού χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικών προϊόντων. Για προϊόντα με μέγιστη ηλεκτρική αγωγιμότητα, χρησιμοποιείται ο λεγόμενος χαλκός «χωρίς οξυγόνο». Σε άλλες περιπτώσεις, ο καθαρός χαλκός του εμπορίου που περιέχει 0,02-0,04% οξυγόνο είναι επίσης κατάλληλος.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του χαλκού: ειδικό βάρος — 8,93 g / cm3, σημείο τήξης — 1083 ° C,ηλεκτρική αντίσταση χαλκός στους 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Ο καθαρός χαλκός έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (δεύτερος μόνο μετά το ασήμι). Αυτή η ποιότητα χαλκού χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για την κατασκευή ηλεκτρικών ζυγών από χαλκό.

Οι χάλκινοι ζυγοί παράγονται σύμφωνα με το GOST 434-78. Η κατάσταση στην οποία παραδίδονται οι χάλκινοι δίαυλοι στον καταναλωτή: μη θερμαινόμενοι (σήμανση-T-hard), ανόπτηση (M-soft) και σκληροί ζυγοί τηλεόρασης από χαλκό χωρίς οξυγόνο.

Στην παραμορφωμένη κατάσταση, η αντοχή του χαλκού είναι υψηλότερη από αυτή του ανόπτησης μετάλλου και οι τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας μειώνονται.

Κράματα που αυξάνουν την αντοχή και βελτιώνουν άλλες ιδιότητες του χαλκού λαμβάνονται με την εισαγωγή πρόσθετων σε αυτόν, όπως ψευδάργυρο, κασσίτερο, πυρίτιο, μόλυβδο, αλουμίνιο, μαγγάνιο και νικέλιο. Περισσότερο από 30% χαλκός χρησιμοποιείται για κράματα.

Ορείχαλκος - κράματα χαλκού με ψευδάργυρο (χαλκός από 60 έως 90% και ψευδάργυρος από 40 έως 10%) - ισχυρότερος από τον χαλκό και λιγότερο ευαίσθητος στην οξείδωση. Με την προσθήκη πυριτίου και μολύβδου στον ορείχαλκο, αυξάνονται οι αντιτριβικές του ιδιότητες, με την προσθήκη κασσίτερου, αλουμινίου, μαγγανίου και νικελίου αυξάνεται η αντιδιαβρωτική αντοχή. Τα φύλλα και τα προϊόντα χύτευσης χρησιμοποιούνται στη μηχανουργία, ιδιαίτερα στη χημική βιομηχανία, στην οπτική και την κατασκευή οργάνων, στην παραγωγή διχτυών για τη βιομηχανία χαρτοπολτού και χαρτιού.

Χάλκινος... Παλαιότερα, τα κράματα του χαλκού (80-94%) και του κασσίτερου (20-6%) ονομάζονταν μπρούτζος. Τώρα παράγονται μπρούτζοι χωρίς αυλούς, που ονομάζονται από το κύριο συστατικό μετά τον χαλκό.

Οι μπρούτζοι αλουμινίου περιέχουν 5-11% αλουμίνιο, έχουν υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε συνδυασμό με αντοχή στη διάβρωση.

Μολύβδινοι μπρούτζοι που περιέχουν μόλυβδο 25-33% χρησιμοποιούνται κυρίως για την παραγωγή ρουλεμάν που λειτουργούν σε υψηλή πίεση και υψηλές ταχύτητες ολίσθησης.

Οι μπρούτζοι πυριτίου που περιέχουν 4-5% πυρίτιο χρησιμοποιούνται ως φθηνά υποκατάστατα των μπρούτζων από κασσίτερο.

Οι μπρούτζοι βηρυλλίου που περιέχουν 1,8-2,3% βηρύλλιο χαρακτηρίζονται από σκληρότητα μετά τη σκλήρυνση και υψηλή ελαστικότητα. Από αυτά κατασκευάζονται ελατήρια και προϊόντα ελατηρίου.

Οι μπρούντζοι καδμίου — κράματα χαλκού με μικρή ποσότητα καδμίου (έως 1%) — χρησιμοποιούνται στην κατασκευή καροτσιών για καρότσια, για την κατασκευή εξαρτημάτων για σωλήνες νερού και αερίου και στη μηχανική.

Συγκολλήσεις — κράματα μη σιδηρούχων μετάλλων που χρησιμοποιούνται στη συγκόλληση για τη λήψη μονολιθικής συγκολλημένης ραφής. Μεταξύ των σκληρών συγκολλήσεων, είναι γνωστό ένα κράμα χαλκού-αργύρου (44,5-45,5% Ag, 29-31% Cu, το υπόλοιπο είναι ψευδάργυρος).

Στη Ρωσία, τα ελαστικά χαλκού παράγονται από πολλά εργοστάσια: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Η παγκόσμια παραγωγή χαλκού το 2007 αυξήθηκε κατά 2,5% σε σύγκριση με το 2006 και ανήλθε σε 17,76 εκατομμύρια τόνους. Η κατανάλωση χαλκού αυξήθηκε κατά 4% το 2007, με την κατανάλωση χαλκού στην Κίνα να σημειώνει άλμα 25% σε ετήσια βάση, ενώ η κατανάλωση χαλκού στις ΗΠΑ μειώθηκε απότομα κατά 20%.

Το αλουμίνιο και τα κράματά του

Το αλουμίνιο και ορισμένα κράματα που βασίζονται σε αυτό χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική μηχανική λόγω της καλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της αντοχής στη διάβρωση, του χαμηλού ειδικού βάρους και, κυρίως, του χαμηλότερου κόστους σε σύγκριση με τον χαλκό και τα αγώγιμα κράματά του.

Ανάλογα με το μέγεθος της ηλεκτρικής αντίστασης, τα κράματα αλουμινίου χωρίζονται σε αγώγιμα και κράματα με υψηλή ηλεκτρική αντίσταση.

Η ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα των ηλεκτρικών βαθμών αλουμινίου A7E και A5E είναι περίπου το 60% της αγωγιμότητας του ανοπτημένου χαλκού σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο. Το τεχνικό αλουμίνιο AD0 και το ηλεκτρικό αλουμίνιο A5E χρησιμοποιούνται για την παραγωγή συρμάτων, καλωδίων και ελαστικών. Στην ηλεκτρική βιομηχανία χρησιμοποιούνται κράματα αλουμινίου χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα των συστημάτων Al-Mg-Si AD31, AD31E.

Ο φλοιός της γης περιέχει 8,8% αλουμίνιο. Είναι το τρίτο πιο άφθονο στοιχείο στη φύση μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο και το πρώτο μεταξύ των μετάλλων. Είναι μέρος αργίλων, άστριων, μαρμαρυγιών. Είναι γνωστά αρκετές εκατοντάδες ορυκτά Al (αλουμινοπυριτικά, βωξίτες, αλουνίτες και άλλα). Το πιο σημαντικό ορυκτό αλουμινίου - ο βωξίτης περιέχει 28-60% οξείδιο του αργιλίου - οξείδιο του αργιλίου Al2O3.

Στην καθαρή του μορφή, το αλουμίνιο ελήφθη για πρώτη φορά από τον Δανό φυσικό H. Oersted το 1825, αν και είναι το πιο κοινό μέταλλο στη φύση.

Η παραγωγή του αλουμινίου πραγματοποιείται με ηλεκτρόλυση του οξειδίου του αλουμινίου Al2O3 σε τήγμα κρυόλιθου NaAlF4 σε θερμοκρασία 950 °C.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του αλουμινίου: πυκνότητα — 2,7 × 103 kg / m3, ειδική θερμότητα αλουμινίου στους 20 ° C — 0,21 cal / deg, σημείο τήξης — 658,7 ° C, σημείο βρασμού αλουμινίου — 2000 ° C, συντελεστής γραμμικής διαστολής αλουμίνιο (σε θερμοκρασία περίπου 20 ° C): — 22,9 × 106 (1 / deg)

Τα κράματα αλουμινίου, τα οποία αυξάνουν την αντοχή του και βελτιώνουν άλλες ιδιότητες, λαμβάνονται με την εισαγωγή πρόσθετων κραμάτων όπως χαλκός, πυρίτιο, μαγνήσιο, ψευδάργυρος, μαγγάνιο σε αυτό.

Duralumin (duralumin, duralumin, από το όνομα της γερμανικής πόλης όπου ξεκίνησε η βιομηχανική παραγωγή του κράματος) - τήγμα αλουμινίου (βάση) με χαλκό (Cu: 2,2-5,2%), μαγνήσιο (Mg: 0,2-2,7%) μαγγάνιο ( Mn : 0,2-1%). Σκληρυμένο και παλαιωμένο, συχνά επενδεδυμένο με αλουμίνιο. Είναι ένα δομικό υλικό για μηχανική αεροπορίας και μεταφορών.

Silumin — ελαφρά κράματα αλουμινίου (βάση) με πυρίτιο (Si: 4-13%), μερικές φορές έως και 23% και ορισμένα άλλα στοιχεία: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Μέρη σύνθετης διαμόρφωσης παράγονται από αυτό, κυρίως στην αυτοκινητοβιομηχανία και τις αεροπορικές βιομηχανίες.

Magnalia — κράματα αλουμινίου (βάση) με μαγνήσιο (Mg: 1-13%) και άλλα στοιχεία με υψηλή αντοχή στη διάβρωση, καλή συγκολλησιμότητα, υψηλή πλαστικότητα. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή χυτών χυτών (χυτών μαγναλίων), λαμαρινών, συρμάτων, πριτσινιών κ.λπ. (παραμορφώσιμη Magnalia).

Όσον αφορά το πεδίο εφαρμογής, τα κράματα αλουμινίου καταλαμβάνουν τη δεύτερη θέση μετά τον χάλυβα και τον χυτοσίδηρο.

Μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία για το αλουμίνιο:

• έως και 140 mg αλουμινίου υπάρχουν στο σώμα ενός ενήλικα,

• 1 κιλό αλουμινίου σε ένα αυτοκίνητο εξοικονομεί περισσότερα από 10 λίτρα βενζίνης κάθε 200 χιλιάδες χιλιόμετρα,

• Ακόμη και τα μήλα περιέχουν αλουμίνιο - έως 150 mg / kg,

• κάθε 20ο από τα άτομα που αποτελούν το ανώτερο κέλυφος του πλανήτη μας είναι ένα άτομο αλουμινίου,

• Η ημερήσια απαίτηση ενός ενήλικα για αλουμίνιο εκτιμάται ότι είναι 2,45 mg.

Με χαμηλότερη ειδική αγωγιμότητα (περίπου 56% του ανοπτημένου χαλκού), τα κράματα αγωγών αλουμινίου εξυπηρετούν τον ίδιο σκοπό με το ηλεκτρικό αλουμίνιο. Τέτοια κράματα χρησιμοποιούνται για την ικανοποίηση υψηλής αντοχής, ερπυσμού και άλλων ειδικών απαιτήσεων.Τα ελαστικά αλουμινίου παράγονται σύμφωνα με το GOST 15176-89 από κράματα AD31 και AD31T, λιγότερο συχνά AD0.

Η παγκόσμια κατανάλωση πρωτογενούς αλουμινίου το 2007 ήταν 37,52 εκατομμύρια τόνοι, δηλαδή 3,184 εκατομμύρια τόνοι (ή 9,3%) περισσότερο από το 2006. Η παγκόσμια παραγωγή πρωτογενούς αλουμινίου αυξήθηκε το 2007 κατά 4,024 εκατομμύρια τόνους σε σύγκριση με το 2006 και έφτασε τους 38,02 εκατομμύρια τόνους.

Κατασκευαστές προϊόντων χαλκού

Ο μεγαλύτερος παραγωγός χαλκού στη ρωσική αγορά - η MMC Norilsk Nickel

Ο δεύτερος μεγαλύτερος παραγωγός μελιού στη χώρα μας είναι η εκμετάλλευση UMMC.

Ο τρίτος σημαντικός παίκτης στη ρωσική αγορά είναι η Russian Copper Company. Η CJSC "Russian Copper Company" περιλαμβάνει 11 επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται σε τέσσερις περιοχές της Ρωσίας, καθώς και στην επικράτεια του Καζακστάν

Στην αγορά υπάρχουν χάλκινα ελαστικά από διάφορα εργοστάσια: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Οι Kirovsky και Kolchuginsky OCM αποτελούν μέρος της OJSC UMMC.

Τεχνολογίες και τιμές

Δεδομένου ότι η τεχνολογία παραγωγής χάλκινων λεωφορείων είναι γνωστή και είναι πρακτικά ίδια σε όλα τα εργοστάσια, η σχέση τιμής/ποιότητας έρχεται στο προσκήνιο για τον καταναλωτή. Οι εγχώριες επιχειρήσεις - ηγέτες του κλάδου παράγουν σήμερα ποιοτικά προϊόντα και ανταγωνίζονται μεταξύ τους, κυρίως στην τιμή. Αλλά μιλώντας για την ποιότητα των χάλκινων ράβδων, αξίζει να σημειωθεί ότι οι ακαθαρσίες, ακόμη και σε πολύ μικρές ποσότητες, μειώνουν σημαντικά την ηλεκτρική αγωγιμότητα του χαλκού. Επομένως, ο γάμος δεν έχει θέση εδώ.

Ταυτόχρονα, ξένες και τοπικές επιχειρήσεις προσφέρουν καινοτόμες λύσεις που τους επιτρέπουν να παράγουν προϊόντα με σαφώς καθορισμένες ποιοτικές παραμέτρους.Επιπλέον, σε ιδιαίτερα κρίσιμες στιγμές, η παραγωγή χάλκινων ελαστικών γίνεται σύμφωνα με τις δικές μας, μερικές φορές πρωτότυπες λύσεις.

Για παράδειγμα, η OJSC «KUZOTSM» παράγει συλλεκτικές ταινίες από κράμα χαλκού-αργύρου. Ένα τέτοιο κράμα ξεπερνά τον χαλκό σε λειτουργικά χαρακτηριστικά και, σε αντίθεση με το κράμα χαλκού με κάδμιο, είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Το εργοστάσιο παράγει επίσης μια σειρά από κρίσιμα ηλεκτρικά προφίλ. Συγκεκριμένα, πρόκειται για ορθογώνια χάλκινα ηλεκτρικά προφίλ, όπως ημιάκαμπτα ελαστικά, συμπαγή ελαστικά με αυξημένη κάλυψη επιφάνειας: ελαστικά με πλήρη στρογγυλοποίηση των μικρών πλευρών του τμήματος με διαφορετική σκληρότητα κ.λπ.

Τα ημιάκαμπτα ελαστικά κατασκευάζονται για να πληρούν τις απαιτήσεις ποιότητας της επιφάνειας του βρετανικού BS1432 και να αποκτούν ημιάκαμπτες μηχανικές ιδιότητες. Τα ελαστικά κατασκευάζονται από συμπιεσμένο κάλυμμα σε δύο περάσματα έλξης με ενδιάμεση ανόπτηση και το φινίρισμα γίνεται με μειωμένο βαθμό παραμόρφωσης σε σύγκριση με το παραδοσιακό σχέδιο κατασκευής συμπαγών ελαστικών.

Ελαστικά με αυξημένη καθαρότητα επιφάνειας, που προορίζονται για την επακόλουθη ηλεκτρολυτική τους επίστρωση με ασήμι, παρέχοντας την υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα στο σημείο επαφής, και αυτό υπαγορεύει ειδικές απαιτήσεις για την τραχύτητα της επιφάνειας τους (Rz≤0,63 microns σύμφωνα με GOST 2789-73). Ο δείκτης τραχύτητας που απαιτείται από τον πελάτη επιτεύχθηκε στο KUZOTsM με μια σειρά τεχνολογικών μεθόδων — χρήση αυξημένων συνολικών μειώσεων κατά το σχέδιο, πρόσθετη προετοιμασία της επιφάνειας τραβήγματος πριν την ολοκλήρωση του σχεδίου και η αντίστοιχη επεξεργασία ενός ειδικά διαμορφωμένου καναλιού από σύνθετες και μονολιθικές μήτρες . Το παραπάνω εγγυημένο επίπεδο τραχύτητας (Rz≤0,63 microns) επιτρέπει την εφαρμογή επιστρώσεων δεδομένου πάχους ομοιόμορφα στην επιφάνεια του ελαστικού.Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η δημιουργία επιφανειών επαφής με χαμηλή αντίσταση επαφής και υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Τα ελαστικά με πλήρη στρογγυλοποίηση των μικρών πλευρών του τμήματος, δηλαδή με ακτίνα καμπυλότητας ίση με το μισό πάχος του ελαστικού, έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών: η αντοχή στη φθορά της μονωτικής επίστρωσης αυξάνεται λόγω της απουσίας κάμψεων στις γωνίες του προφίλ επιτυγχάνεται σημαντική εξοικονόμηση χαλκού και οι δείκτες κατανομής του τρέχοντος φορτίου στο τμήμα είναι βελτιωμένα ελαστικά.

Σε λίγους μήνες, οι σχέσεις μεταξύ των Ρώσων κατασκευαστών ηλεκτρικών προϊόντων και των ξένων ανταγωνιστών τους θα πρέπει να περάσουν σε ένα νέο στάδιο. Αυτό οφείλεται στην είσοδο στον ΠΟΕ. Από τη μία πλευρά, η ένταξη στον ΠΟΕ ανοίγει μια ξένη αγορά για τους Ρώσους κατασκευαστές. Από την άλλη, η ένταξη στον ΠΟΕ σημαίνει υποχρεωτική μείωση των εισαγωγικών δασμών, η οποία θα πρέπει να μειωθεί σχεδόν μιάμιση φορά σε 3 4 χρόνια. Ο κύριος ανταγωνισμός θα είναι στην ποιότητα των προϊόντων.

Ν. Αλεξάντροφ. Μέταλλα και τιμές