К настоящему времени разработано множество сплавов. Одни ориентированы на обширное применение, другие отличаются специфическим свойствами, важными для конкретных условий. К последним относится сплав константан. Далее приведены особенности, характеристики, применение.
Параметры и особенности
Данное название носит сплав медно-никелевого состава, характеризующийся термостабильностью, электрическим сопротивлением, обрабатываемостью, используется в электротехнической промышленности.
Основными особенностями считают электрические свойства константана МНМц 40-1,5: большое удельное электрическое сопротивление, составляющее 0,45-0,52 мкОм×м, и низкий температурный коэффициент электрического сопротивления, равный -0,02×10-3-+0,06×10-3 °C-1.
Последнее обеспечивает стабильность сопротивления при различной температуре. Благодаря параметрам сопротивления константан называют резистивным сплавом. К тому же данный материал характеризуется значительной термоэлектродвижущей силой.
Наконец, константан обладает хорошим технологическими свойствами, обуславливающими обрабатываемость его механическими методами. Так, для него применимы паяние, чеканка, штамповка, ковка и т. д. После отжига возможно использовать резание.
Загрязнение цинком существенно затрудняет обработку.
Далее приведены прочие характеристики константана. Плотность его равна 8,8–8,9 г/см3. Таким образом, это наиболее плотный никелевый сплав, превосходящий по данному параметру сталь. Данная особенность, определяющая большую массу константана, обусловлена значительной долей меди в его составе.
Температура плавления составляет 1260 °C, благодаря чему сплав является термостабильным, сохраняя до названной температуры внутреннее строение. Твердость равна 155 НВ, предел прочности на разрыв – 400 МПа. Температурный коэффициент линейного расширения составляет 14,4×10-6 в диапазоне от 20 до 100 °C.
Теплоемкость равна 0,0977 кал/г×C, теплопроводность – 0,05 кал/см×с×C. Магнитные свойства отсутствуют. Константан характеризуется высокими показателями пластичности. Так, модуль упругости составляет 16600 кгс/мм2, относительное удлинение достигает 30%, сужение – 71%.
Следует отметить, что пластичность значительно сокращается при загрязнении константана цинком. Благодаря высокому пределу выносливости, составляющему для горячетканых прутков 243 МПа (что соответствует стали 45), константан подходит для условий переменных нагрузок.
Медно-никелевый состав обеспечивает сопротивление сплава коррозии. Так, он не реагирует с кислородом до 800 °C, а также с органическими кислотами и соляными растворами. Цвет – желтоватый.
Ввиду невысокой прочности константан нередко подвергают дополнительной обработке. После отжига предел прочности возрастает до 700-800 МПа, что приравнивает сплав по данному показателю к стали 45.
Для еще большего упрочнения рассматриваемого материала применяют наклеп, подразумевающий поверхностную прокатку стальными роликами, вызывающую пластические деформации. В результате такой обработки константан обретает показатели предела прочности в 850 МПа и твердости в 75-90 НВ.
Однако нужно учитывать, что как механическая, так и термическая обработка константана МНМц 40-1,5 сокращает пластичность: относительное удлинение снижается до 4%, сужение – до 21%.
Следует отметить, что электроизоляционные параметры характерны не для материала, а для поверхностной окисной пленки.
Данное покрытие формируется в результате прокаливания, поэтому изделия, рассчитанные на применение в электрооборудовании, подвергают данной обработке при производстве.
Стоимость константана формируется, прежде всего, под влиянием цены Ni. Например, стоимость рассматриваемого материала в октябре 2017 г. составляла в среднем 5 тыс. рублей за 1 кг. Во многом она зависит от формы и ее особенностей.
Так, лента немного дороже в сравнении с проволокой. А для проволоки имеет значение толщина: варианты с большим диаметром дешевле. Например, на декабрь 2016 г. тонна 0,6 мм проволоки стоила около 2,3 млн., а материала диаметром 1,2 мм – 0,8-1 млн.
К тому же, как видно из приведенных данных, при массовой реализации цена значительно снижается. Цена покупки также определяется несколькими факторами. Во-первых, большое значение имеет состояние лома, определяемое, прежде всего, наличием следов коррозии.
Во-вторых, для проволоки имеет значение диаметр. Тонкие материалы ценятся выше.
В-третьих, важен объем поставок. Пункты приема лома предпочитают принимать крупные партии (более 100 кг) ввиду ускоренной реализации. В таких случаях они наценивают лом на 10–15%.
Применение
Сфера применения рассматриваемого материала определяется его параметрами. Так, большая термоэлектродвижущая сила обуславливает возможность использования константана в качестве исходного материала для, термопар.
Значительное электрическое сопротивление позволяет создавать из него элементы сопротивления, представленные реостатами, и нагревательные элементы. Так как электрическое сопротивление константана слабо связано с температурой, он подходит для тех случаев, когда необходима стабильность электрического сопротивления.
Помимо этого, рассматриваемый сплав применяется в измерительном оборудовании низкого класса точности и в качестве материала удлиняющих проводов.
Изделия из константана представлены проволокой диаметром 0,2-2,5 мм и лентами толщиной 0,1-2 мм и шириной 10-300 мм. Причем проволока представлена в двух вариантах: мягкой (отожженной) и твердой. Их свойства отличаются.
Так, для мягкого варианта удельное сопротивление составляет 0,46-0,48 ом×мм2/м, прочность на разрыв – 45-65 кг/мм2, в то время как для твердой проволоки удельное сопротивление равно 0,48-0,52 ом×мм2/м, прочность на разрыв -65-70 кг/мм2.
Кроме того, выпускают продукцию как без изоляции, так и с различными ее вариантами: высокопрочной эмалевой, двухполосной шелковой, двухслойной комбинированной эмаль-шелковой и эмаль-лавсановой.
Константановая проволока служит для изготовления проводников между приемником и контактором высокоточных температурных измерителей. Также из нее делают компенсационные провода термопар.
Из проволоки и лент создают резистивные, ленточные и проволочные нагревательные элементы промышленных печей по выплавке металлов с небольшой температурой плавления.
Наконец, из константана производят реостаты, резисторы, тензометрические датчики.
Отдельно следует рассмотреть применение материала для нагревательных элементов. Возможность использования его для данных целей обеспечена приведенными выше свойствами сплава.
Во-первых, высокое электрическое сопротивление, способствует быстрому и сильному нагреву. Во-вторых, малый температурный коэффициент сопротивления позволяет значительно упростить конструкцию нагревателя.
Так, он избавляет от необходимости понижения напряжения при запуске, следовательно, не требуется трансформатор. В-третьих, хорошие технологические особенности позволяют создавать детали сложной конфигурации.
Таким образом, благодаря названным свойствам константана в совокупности возможно изготовление из него коротких нагревательных элементов большой площади поперечного сечения.
Это считают существенным преимуществом по следующим причинам. Во-первых, печи многих типов, например, лабораторные, рассчитаны на короткие нагревательные элементы.
Во-вторых, детали большого диаметра характеризуются большим сроком службы.
Константан применяют как для открытых, так и для закрытых нагревателей. В первом случае его используют в виде ленты и толстой проволоки. Это объясняется сгоранием тонкой проволоки на открытом воздухе при высоких температурах (более 400-450 °C).
Однако материал в такой форме актуален для печей с инертным газом, вакуумных печей, закрытых нагревателей. В последнем случае в устройствах типа ТЭН, ориентированных на нагрев жидкости, воздуха, полов и т. д., константан не контактирует с окружающей средой.
В большинстве таких нагревателей он в виде спирали из нити помещен в герметичную трубку. Для высокомощных моделей применяют толстую проволоку и ленту.
Также относительно формы константана следует отметить, что проволоку считают более предпочтительной по техническим и экономическим особенностям для нагревательного оборудования в сравнении с лентой. Так, для крупных промышленных печей применяют материал диаметром 3-7 мм, для меньших аналогов – 0,03-2,5 мм проволоку.
К преимуществам проволоки перед лентой относят меньшую стоимость и простоту изготовления нагревательных элементов. Так, спиральные детали создают путем станковой навивки.
К тому же проволочную спираль, благодаря компактности и высокой пластичности, можно разместить в оборудовании различными способами: на сводах и стенках зигзагами и лабиринтом, подвесить на керамических изоляторах, навить на трубчатое основание. Второй способ применяют на низкотемпературных печах, а третий считают наиболее эффективным.
Вследствие больших трудоемкости и затратности создания нагревательных элементов из ленты обычно ее применяют в основном в специфических случаях. В любом случае константановые нагревательные элементы близки по параметрам эффективности, независимо от формы.
Состав
Константан представлен во множестве марок (более 30). Наиболее распространенной среди них является марка МНМц 40-1,5. Состав сплава константан данной марки включает около 59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn, менее 1% примесей.
Последние представлены S, P, Al, Mg. Их наличие обусловлено неточностью состава лигатур и несовершенством выплавочных технологий.
Из основных компонентов константана медь обеспечивает прочность, никель придает пластические свойства, марганец служит для легирования.
Достоинства и недостатки
К положительным качествам материала относят большинство его свойств: большие электрическое сопротивление и термоэлектродвижущую силу, низкий температурный коэффициент электрического сопротивления, хорошие технологические параметры, сопротивление коррозии. Например, последняя особенность выгодно отличает его от близкого аналога по термостабильности – манганина. Ввиду этого константан считается более долговечным и в целом ценится выше.
Основным отрицательным свойством считают относительно низкую температуру плавления.
История
Констанатан был создан в США в 1888 г. Э. Вестоном. Изначально он был ориентирован на применение в электроизмерительных приборах и в качестве исходного материала для катушек. Его представили как Сплав №2. Современное название рассматриваемый материал получил чуть позже от немецких производителей проволоки, выполнявших заказ создателя.
Константан сплав. Свойства, производство, применение и цена константана
Константан. Это не опечатка в имени Константин, а название одного из сплавов. В нем соединились медь и никель. Название материала связано с латинским словом constantis, что значит «постоянный». В чем же заключается постоянство сплава, каковы его свойства и применение, расскажем далее.
Химические и физические свойства константана
Постоянство константана связано, в первую очередь, с его термостабильностью. Внутреннее строение сплава остается неизменным до температуры в 1260 градусов. Это планка плавления, при которой атомы константана меняют положение.
В каком бы состоянии не находился константан, его цвет остается неизменным. Примесь меди придает серебристому никелю желтизну. Хотя, купрум добавляют не столько ради цвета, сколько для упрочнения никеля.
Его в сплаве 39-41%. Этого достаточно, чтобы материал получился пластичным. Медь в состав константана входит в количестве приближенном к 60%. Красный металл нужен для упрочнения материала. Допускается небольшая лигатура марганцем. Его добавляют 1-2%.
С марганцем, или без, металл константан устойчив к коррозии, чем выгодно отличается, к примеру, от манганина. В последнем марганца уже около 13%. Сплав тоже термостабильный, но по коррозийной стойкости проигрывает герою статьи.
Коррозия, как известно, — ржавление металла. Самопроизвольное разрушение со временем стирает с лица земли изделия из манганина. Поэтому, сплав константан долговечнее него и ценится выше.
Внимание промышленников привлекает, так же, удельное сопротивление константана. Сплав препятствует прохождению через него тока. В цифрах сопротивление константана равно 0,5 мкОм*м.
При этом, температурный коэффициент противостояния тока у сплава минимален. Говоря иначе, удельное сопротивление константана почти не зависит от температуры, что тоже является выражением постоянства материала.
Температурный коэффициент сопротивления исчисляется в кельвинах в минус первой степени. У константана показатель равен 0,03*10-3. При этом, невелик и коэффициент температурного расширения. Он указывает на степень изменения линейных размеров тела при его нагреве. Показатель константана – 14,4*10-6 С-1.
Плотность – еще один параметрам, по которому можно отличить константан. Свойство сплава – внушительный вес. Он больше, чем у стали и вызван, соответственно, большей плотностью.
Она равна почти 9-ти граммам на кубический сантиметр. У стали планка не достигает 8-ми. Так что, плотность константана больше плотности прочих никелевых сплавов. Играет роль внушительное содержание меди. Плотность в 9 граммов на кубический сантиметр типична именно для нее.
Применение константана
Константан применение нашел в приборах для электрообогрева. Важно, чтобы техника работала с нагревом до 500-от градусов Цельсия. Высокая термоэлектродвижущая сила при таком режиме делает константан отрицательным электродом. Для обогрева достаточно добавить положительный. В роли последнего выступают, как правило, железо, хромель, или чистая медь.
Константан в виде проволоки идет на резисторы и реостаты. Последние приборы регулируют напряжение. Резисторы же выполняют функцию сопротивления току. Кстати, константан часто именуют резистивным сплавом, что указывает на основную сферу его применения.
Проволока из константана нужна и для термопар. Иначе говоря, это температурные датчики. Ими измеряют жар, или холод. Пригождаются термопары в медицинских приборах, к примеру, градусниках. В системах автоматики датчики тоже нужны, как и в промышленном оборудовании и, конечно, научных исследованиях.
Состав сплава константан делает его пластичным и легко поддающимся пайке. Механическая обработка изделий элементарна. Однако, если сплав загрязнен цинком, промышленники сталкиваются с трудностями.
Соединительная пайка деталей идет с трудом, контакт получается непрочным. Поэтому, важно запрашивать сертификаты качества константана, проверять его соответствие ГОСТам, работать лишь с проверенными поставщиками. Как они изготавливают сплав, расскажем в следующей главе.
Производство константана
Электроизоляционными свойствами обладает не сам константан, а пленка из окислов на его поверхности. Покрытие образуется лишь при прокаливании сплава. Поэтому, провод из константана и прочие детали, предназначенные для электроприборов, обязательно нагревают еще в заводских условиях.
В остальном, производство сплава меди, никеля и марганца не отличается от изготовления прочих металлических смесей. Сначала, закупаются, или выделяются из руд, необходимые компоненты.
Потом, они сплавляются воедино, попутно очищаясь от примесей. Ненужные компоненты нейтрализуют, захватывают и связывают химическими реагентами. Порой, для этого нужна безвоздушная среда, порой – высокие температуры. А вот высоки ли цены на итоговый продукт?
Цена константана
Цена константана приближена к 2 000 000 рублей за тонну. Это в случае заказа проволоки. Если ограничиться 1 000 килограммов, придется выложить 2 040 000-2 500 000 рублей. При заказах от 5-ти тонн ценник опускают до 1 500 000-1 800 000 рублей. Правда, таковы запросы за так называемый хромаль, то есть, сплав с примесью хрома.
Если брать чистый константан в проволоке, за тонну можно заплатить и 4 000 000 рублей. При реализации по килограммам, за 1 000 граммов просят около 5 000 рублей.
Чуть больше стоит кило медно-никелевой ленты. Это еще одна форма продажи сплава. Толщина ленты, обычно, не превышает 0,6 миллиметра. Реже, встречаются образцы в 1,5 миллиметра.
Кстати, цена проволоки из константана тоже во многом зависит от ее диаметра. За тонну 0,6-миллиметровой, к примеру, могут просить около 2 300 000 рублей. Более толстые образцы, как правило, дешевле. Так тонна проволоки в 1,2 миллиметра диаметром обходится в 800 000 рублей. Иногда, продавцы просят 1 000 000. Данные цены актуальны на декабрь 2016 года.
2.8 Сплавы высокого сопротивления
В эту группу входят сплавы, имеющие при нормальной температуре удельное электрическое сопротивление не менее 0,3 мкОм*м.
При использовании этих сплавов для электроизмерительных приборов и образцовых резисторов, помимо высокого значения ρ, требуются также высокая стабильность этого значения во времени, малый температурный коэффициент ТКρ, малый коэффициент термоЭДС в паре сплав – медь (при изготовлении образцовых резисторов) и, наоборот, большой – при изготовлении термопар. Сплавы для электронагревательных элементов должны длительно работать на воздухе при высоких температурах (до 1000oС и выше). Кроме того, для многих случаев применения требуется технологичность сплавов – возможность изготовления из них тонкой гибкой проволоки с диаметром в сотые доли миллиметра. Имеет значение также невысокая стоимость сплава.
Всем перечисленным требованиям удовлетворяют манганин, константан и сплавы на основе железа.
► Манганин
Манганин, названный так из-за наличия в нем марганца (латинское название manganum), широко применяется для изготовления образцовых резисторов, шунтов и других элементов. Примерный состав сплава: Cu – 85%; Mn – 12%; Ni – 3%. Желтоватый цвет сплава объясняется большим содержанием меди.
Манганин может протягиваться в тонкую (диаметром до 0,02 мм) проволоку; манганиновая проволока часто выпускается в эмалевой изоляции.
Для обеспечения малого значения ТКρ и стабильности ρ манганиновую проволоку подвергают специальной термообработке (рисунок 2.15) – отжиг в вакууме при температуре порядка 550 – 600oС в течение 1 – 2 часов с последующим медным охлаждением.
Намотанные катушки резисторов дополнительно отжигаются при 200oС, а затем длительное время (до 1 года) выдерживаются при комнатной температуре.
- Рисунок 2.15 – Технология производства образцовых резисторов из манганина
- Предельно допустимая рабочая температура сплава – 200oС.
- Маркировка манганина – МНМц 3-12.
Основная область использования – прецизионные резисторы. Кроме того, из манганина изготавливают датчики для измерения больших гидростатических давлений. Сопротивление манганиновой проволоки линейно возрастает с повышением давления от 0 до 1 ГПа; увеличение сопротивления в этом диапазоне давлений составляет 2,5% от начального (при отсутствии давления) значения.
► Константан
Константан – один из сплавов медно-никелевой группы с примерным содержанием 60% Cu и 40% Ni, что соответствует минимуму ТКρ при довольно высоком значении ρ (см. рисунок 2.5). Название «константан» объясняется значительным постоянством ρ при изменении температуры, т.е. малостью ТКρ.
Нагревостойкость константана выше, чем манганина: его можно использовать для изготовления реостатов и электронагревательных элементов, длительно работающих при температуре 500oС.
При быстром нагреве константановой проволоки на воздухе до температуры 900oС на ее поверхности образуется тонкая оксидная пленка, обладающая электроизоляционными свойствами.
В случае, если напряжение между витками константановой проволоки с оксидной изоляцией не превышает 1 В, ее можно плотно наматывать виток к витку без дополнительной изоляции.
Существенным отличием от манганина является высокая термоЭДС в паре с медью, а также с железом. Это исключает использование константановых резисторов в измерительных схемах, т.к.
при наличии разности температур в местах контакта константановых и медных проводников возникают паразитные термоЭДС. Эти ЭДС являются источником погрешности, особенно при нулевых измерениях в мостовых и потенциометрических схемах.
С другой стороны, это позволяет использовать константан в качестве термоэлектродов термопар для измерения температур до 800 oС в паре с железом и до 400oС – в паре с медью.
Широкому применению константана препятствует большое содержание в его составе дорогого и дефицитного никеля.
► Сплавы на основе железа
Эти сплавы используются преимущественно для изготовления электронагревательных элементов.
Высокая нагревостойкость (жаростойкость) сплавов создается введением в их состав достаточно больших количеств металлов, образующих при нагреве на воздухе практически сплошную оксидную пленку. К таким металлам относятся никель, хром и алюминий.
Само железо, как уже отмечалось, окисляется достаточно легко. Поэтому, чем больше содержание железа в сплаве, например, с Ni и Cr, тем менее он жаростоек.
Сплавы системы Fe – Ni – Cr называют нихромами или (при повышенном содержании Fe) ферронихромами.
Их примерный состав 55 – 78% Ni, 15 – 25% Cr, 1,5% Mn и остальное – Fe. Их механические параметры: Δl/l = 25 – 30%; σр = 650 – 700 МПа.
Удельное электрическое сопротивление нихромов составляет 1,0 – 1,2 мкОм*м.
Сплавы системы Fe – Cr– Al, содержащие в своем составе 2 – 15% Cr, 3,5 – 5,5% Al, 0,7% Mn, 0,6% Niи остальное – Fe, называются фехралями и хромалями. Их механические характеристики Δl/l = 10 – 20%; σр = 700 – 800 МПа. Удельное электрическое сопротивление 1,2 – 1,4 мкОм*м.
Условное обозначение этих сплавов состоит из букв и чисел. Буквы обозначают наиболее характерные элементы сплава, причем буква, обозначающая элемент, не всегда является первой буквой его названия; алюминий, например, обозначается буквой Ю, хром – Х, никель – Н, марганец – Г. Число соответствует приблизительному содержанию данного компонента в сплаве в массовых процентах.
В начале обозначения могут указываться дополнительные цифры, соответствующие повышенному (0) или пониженному (1) качеству сплава. Так, например, обозначение 0Х25Ю5 соответствует особо жаростойкому (до 1400oС) хромалю, т.е. сплаву с примерным содержанием 25% хрома, 5% алюминия, 70% железа.
Обозначение 1Х25Ю5 – это хромаль такого же состава, но обладающий пониженной жаростойкостью – 1000oС.
Помимо скорости окисления того или иного чистого металла или компонента сплава, большое влияние на срок жизни нагревательного элемента, работающего на воздухе, оказывают свойства образующегося оксида, а именно его летучесть и температурный коэффициент линейного расширения ТКl.
Если оксид летуч, он не может защитить оставшийся металл от дальнейшего окисления. Легко улетучиваются, например, оксиды вольфрама и молибдена, поэтому такие металлы не могут работать в накаленном состоянии при доступе кислорода.
Если же оксид нелетуч (как у Ni, Cr и Al), то он образует надежную защиту на поверхности металла.
Значение ТКl оксидов перечисленных металлов является близким к значению ТКl самого сплава железа с ними. Этим объясняется стойкость хромоникелевых и хромоалюминиевых сплавов при высокой температуре на воздухе.
Растрескивание оксидных пленок происходит при резких сменах температуры; тогда при последующих нагревах кислород воздуха проникает в образовавшиеся трещины и производит дальнейшее окисление сплава.
Так, при многократном кратковременном включении – отключении нагревательного элемента он перегорает значительно быстрее, чем в случае непрерывной работы при той же температуре.
На срок жизни элементов из нихрома и других жаростойких сплавов влияет также наличие колебаний значений сечения проволоки по ее длине; в местах с уменьшенным сечением элементы перегреваются и легче перегорают.
Длительность работы электронагревательных элементов из нихрома и аналогичных сплавов может быть во много раз увеличена, если исключить доступ кислорода к поверхности проволоки.
В трубчатых нагревательных элементах (так называемых ТЭНах) проволоку из сплава с высоким сопротивлением помещают в трубку из стойкого к окислению металла; промежуток между проволокой и трубкой заполняют порошком диэлектрика с высокой теплопроводностью (например, магнезией MgO).
При дополнительной протяжке этих трубок их внешний диаметр уменьшается, магнезия уплотняется и образует механически прочную изоляцию внутреннего проводника. Такие нагревательные элементы используются, например, в кипятильниках; они могут работать длительное время без повреждений.
Нихромы очень технологичны – их можно легко протягивать в сравнительно тонкую проволоку или ленту. Они выдерживают высокие рабочие температуры, но из-за большого содержания дорогие.
Фехрали и хромали менее технологичные, более твердые и хрупкие. Изделия из них имеют больший диаметр, но зато они гораздо дешевле. Эти сплавы используются в основном для изготовления мощных резисторов, а также в электротермической технике для электронагревательных устройств большой мощности и промышленных электрических печей.
Константановый провод диаметром 0 1 мм
Завод цветных металлов «Уралпрокат» производит прокат из константана, в т.ч. неизолированную холоднотянутую константановую проволоку круглого сечения марки сплава МНМц 40-1,5, по ГОСТ 5307-77.
Чтобы купить проволоку МНМц, звоните в отдел продаж по телефонам, 31-99-11, либо отправляйте запрос на эл. адрес
Отгрузка проволоки происходит со склада в г. Каменск-Уральский, Свердловской области, отправка авто- и ж/д транспортом (в т.ч. контейнерами). Условия поставки/оплаты, цены и проч. обсуждаются и зависят от срока сотрудничества и объема отгрузки.
Характеристики и свойства константановой проволоки
Константан обладает мягким желто-серебристым цветом. Плотность материала 8800-8900 кг/м3. Значение удельного сопротивления ~0.5 мкОм·м, температуры плавления – 1350 °C, температуры отжига – 950 °C, температура горячей термообработки – 1170 °C.
Коэффициент теплового расширения равен 14.4*10-6 °C−1. Высокая степень пластичности (благодаря наличию никеля в составе). Высокая коррозионная устойчивость.
Обладает минимально возможным значением температурного коэффициента сопротивления и большим значением термоэлектродвижущей силы.
Константановая проволока весьма податлива в обработке, легко подвергается сварке, штамповке и спайке, очень просто деформируется. После определенной термообработки поверхность материала покрывается прочной окисной пленкой с превосходными электроизоляционными характеристиками, что позволяет не выполнять дорогие процедуры по покрытию поверхности лаком или нанесению изоляции.
Как сделать сталь мягкой
Константан достаточно тверд до отжига и обладает следующими параметрами: сопротивлением в диапазоне 0.46-0.52 мкОм*мм2/м, твердостью 650-720 МПа.
После стабилизирующего отжига материал весьма смягчается и принимает другие значения: сопротивление меняется в пределах 0.45-0.48 мкОм*мм2/м, твердость 400-500 МПа.
Вместе со смягчением после процесса отжига повышается коэффициент теплового расширения до 2*10-6 1/К. При этом, удельное сопротивление не претерпевает изменений.
Материалы высокой проводимости
К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10 -20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).
Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:
- малое удельное сопротивление;
- достаточно высокая механическая прочность;
- удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
- хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
- относительная легкость пайки и сварки.
Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.
В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.
Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.
В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.
Алюминий
Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного – 2.7 Мг/м 3 . Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди.
Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди.
Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.
Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами – как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.
Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0.5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВ00 (не более 0.03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов.
Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 имеет содержание примесей не более 0ю004%. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0.5% снижают γ отожженного алюминия не более, чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Cu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие γ алюминия на 5-10%.
Очень сильно снижают электропроводность алюминия Ti и Mn.
Читать также: Сколько масла заливать в домкрат гидравлический
Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии.
Алюминиевые сплавы обладают повышенной механической прочностью. Примером такого сплава является альдрей, содержащий 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si и 0.2-0.3% Fe. В альдрее образуется соединение Mg2Si, которое сообщает высокие механические свойства сплаву.
Железо и сталь
Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление; ρ стали, т.е.
железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала.
Обычно для этой цели применяют покрытие цинком.
В ряде случаев для уменьшения расхода цветных металлов применяют так называемый биметалл. Это сталь, покрытая снаружи слоем меди, причем оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно.
Коэффициент температуропроводности
Натрий
Весьма перспективным проводниковым материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах.
Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2.8 раза больше ρ меди и в 1.
7 раз больше ρ алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод из натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из любого другого металла.
Однако натрий чрезвычайно активен химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), почему натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна придавать проводу необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягок и имеет малый предел прочности при деформациях.
Литература по удельному сопротивлению проводников
- Кузнецов М. И., «Основы электротехники» – 9-е издание, исправленное – Москва: Высшая школа, 1964 – 560с.
- Бачелис Д. С., Белоруссов Н. И., Саакян А. Е. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. — М.: Энергия, 1971.
- Гершун А. Л.
Кабель // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Р. Лакерник, Д. Шарле. От меди к стеклу // Наука и жизнь. — 1986. — Вып. 08. — С. 50—54, 2-3 стр. цветной вкладки.
| НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира | 13.06.2019 – 05:11: ЭКОЛОГИЯ – Ecology -> |
л
Такая же мысля у всей ростовщической глобалистской шайки, включая придурка Грефа.
Так, то оно, так. Но, не совсем. Ибо: (постарайтесь понять, а не обижаться)
Горькая истина заключается в том, что людская толпа – это сборище умственно ущербных. Если бы было по-другому, то обществом бы не правили подонки. Умные люди никогда такого не допустили бы, а если случайно допустили, то нашли бы способ исправить.
Страшная истина заключается в том, что людской толпой управляет нелюдь, которая также умственно ущербна. Умственная ущербность, слепота власти ведет мир людей к тотальной гибели, ибо люди, даже те, кто мнит себя очень умными, типа спецов, разрабатывающих системы искусственного интеллекта, технологии цифровизации, не понимают, что создают необоримую удавку, мышеловку для всего человечества.
Как только ИИ возьмет власть, он тут же отправит своих создателей, как конкурентов, в утиль.
Первыми жертвами будут его радетели типа грефа, путина, гейтса и иже с ними, то есть власть, так как именно от них будет исходить главная опасность для его планетарной власти.
Толпе будет позволено существовать, пока ее не заменят роботы. А потом всем Холокост. Не лживый еврейский, а реальное всесожжение рода человеческого.
Если кто пораскинет своими обезьяньими мозгами, то поймёт, что эволюция – есть синоним геноцида: новое заменяет, то есть ликвидирует старое. Обезьяны породили неандертальцев. Неандертальцы съели обезьян и породили людей. Люди вытеснили обезьян, включая и умных неандертальцев, и породили ИИ. ИИ ликвидирует людей.
Физические свойства константанового сплава МНМц 43−1,5 при температуре 20 °C
| Твердость, мягкий сплав HB 10 -1/МПа | 480 |
| Темп-ра плавления/°C | 1350 |
| Твердость, твердый сплав HB 10 -1/МПа | 720 |
| Темп-ра отжига/°C | 950 |
| Темп-ра горячей обработки/°C | 1170 |
Физические свойства сплава МНМц40-1.5
| T Град | E 10- 5 | l | R 10 9 | a 10 6 1/Град | r |
| 20 | 1.66 Мпа | 21 Вт/(м·град) | 480 Ом·м | 8900 кг/м3 | |
| 100 | 14.4 |
Теоретическая масса 1000 м проволоки
| Диаметр проволоки, мм | Площадь поперечного сечения, мм2 | Теоретическая масса 1000 м проволоки, кг | Диаметр проволоки, мм | Площадь поперечного сечения, мм2 | Теоретическая масса 1000 м проволоки, кг |
| 0,020 | 0,000314 | 0,0028 | 0,60 | 0,2827 | 2,516 |
| 0,025 | 0,000491 | 0,0044 | 0,65 | 0,3318 | 2,953 |
| 0,030 | 0,000707 | 0,0063 | 0,70 | 0,3848 | 3,425 |
| 0,040 | 0,001257 | 0,0112 | 0,75 | 0,4418 | 3,932 |
| 0,050 | 0,001963 | 0,0175 | 0,80 | 0,5027 | 4,474 |
| 0,060 | 0,002827 | 0,0252 | 0,85 | 0,5675 | 5,051 |
| 0,070 | 0,003848 | 0,0342 | 0,90 | 0,6362 | 5,662 |
| 0,080 | 0,005027 | 0,0447 | 1,00 | 0,785 | 6,990 |
| 0,090 | 0,006362 | 0,0566 | 1,10 | 0,950 | 8,458 |
| 0,10 | 0,00785 | 0,0699 | 1,20 | 1,131 | 10,066 |
| 0,12 | 0,01131 | 0,1007 | 1,30 | 1,327 | 11,810 |
| 0,14 | 0,01539 | 0,137 | 1,40 | 1,539 | 13,697 |
| 0,15 | 0,01767 | 0,157 | 1,50 | 1,767 | 15,726 |
| 0,16 | 0,02011 | 0,179 | 1,60 | 2,011 | 17,893 |
| 0,18 | 0,02545 | 0,227 | 1,70 | 2,270 | 20,203 |
| 0,20 | 0,03142 | 0,280 | 1,80 | 2,545 | 22,651 |
| 0,22 | 0,03801 | 0,338 | 1,90 | 2,835 | 25,232 |
| 0,25 | 0,04909 | 0,437 | 2,00 | 3,142 | 27,946 |
| 0,28 | 0,06158 | 0,548 | 2,25 | 3,974 | 35,369 |
| 0,30 | 0,07069 | 0,629 | 2,50 | 4,909 | 43,690 |
| 0,33 | 0,08553 | 0,761 | 2,75 | 6,935 | 52,822 |
| 0,35 | 0,09621 | 0,856 | 3,00 | 7,069 | 62,914 |
| 0,38 | 0,1134 | 1,009 | 3,50 | 9,616 | 85,582 |
| 0,40 | 0,1257 | 1,119 | 4,00 | 12,560 | 111,784 |
| 0,45 | 0,1590 | 1,415 | 4,50 | 15,896 | 141,474 |
| 0,50 | 0,1964 | 1,748 | 5,00 | 19,625 | 174,663 |
| 0,55 | 0,2376 | 2,115 |
Примечание. Теоретическая масса вычислена при плотности сплава 8,9 г/см3.
Изготовление константановой проволоки
Изготовление константановой проволоки осуществляется в строгом соответствии с технологическим регламентом. Для производства проволоки используется константан марки МНМц40-1,5. По химическому составу он подчиняется ГОСТ 492—73.
В зависимости от состояния сплава проволок выпускается в двух модификациях:
- значение диаметра до 0,09 мм – только твердая;
- значение диаметра более 0,09 мм – твердая и мягкая.
Требования к качественным показателям: необходимо, чтобы поверхность была чистая и гладкая, отсутствовали трещины, расслоения. Допускается наличие лишь отдельных поверхностных деформаций, размеры которых не превышают предельных отклонений (после финальной зачистки).
Кроме того, допустимо наличие на поверхности изделия (мягкая проволока) цвета побежалости и участков с локальным окислением. По пожеланию заказчика, мягкую проволоку (диаметр 0,5 мм и более), предназначенную для последующего волочения, можно изготовить со светлой поверхностью. Значение удельного сопротивления материала не должно сильно отличаться от значений, приведенных в таблице.
Допустимые значения удельного сопротивления константана
| Состояние сплава | Уд. сопротивление (20-25 оС), мкОм*м |
| Мягкая | 0,465±0,015 |
| Твердая | 0,490±0,030 |
Приложение 4
Обязательное
| Диаметр проволоки, мм | Масса отрезка проволоки в мотке (на катушке), кг, не менее | |
| нормальная | пониженная | |
| 0,020 — 0,025 | 0,020 | 0,005 |
| 0,030 — 0,050 | 0,030 | 0,005 |
| 0,060 — 0,090 | 0,075 | 0,010 |
| 0,10 — 0,25 | 0,150 | 0,015 |
| 0,28 — 0,45 | 0,500 | 0,025 |
| 0,50 — 1,00 | 1,500 | 0,150 |
| 1,10 — 1,50 | 3,000 | 0,300 |
| 1,60 — 3,00 | 5,000 | 1,000 |
| 3,50 — 5,00 | 7,000 | 2,000 |
- Примечание. Нормальная масса проволоки в мотке, предназначенной для эмалирования, должна быть: не менее 5 кг — для проволоки диаметром 1,00 — 1,10 мм:
- не менее 6 кг — для проволоки диаметром 1,20 — 1,50 мм;
- не менее 7 кг — для проволоки диаметром 1,60 — 2,00 мм.
(Введено дополнительно, Изм. № 2).
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка...
