Varš un alumīnijs elektrotehnikā

Nav ceļvežu — nekur

Varš (lat. Cuprum) — viens no septiņiem senatnē zināmiem metāliem. Nozīmīgas vara rūdas rezerves ir ASV, Čīlē, Krievijā (Urālos), Kazahstānā (Jezkazgan), Kanādā, Zambijā un Zairā.

Varš ir daļa no vairāk nekā 150 minerāliem, no kuriem 17 ir izmantoti rūpnieciski, tostarp: bornīts (Cu5FeS4), halkopirīts (vara pirīts – CuFeS2), halkocīts (vara spīdums – Cu2S), kovellīts (CuS), malahīts (Cu2 ( OH). ) 2 [CO3]). Sulfīdu rūdu pārstrāde nodrošina aptuveni 80% no visa iegūtā vara.

Vietējais medus ir sastopams arī dabā.

Tīrs varš — kaļams un maigi rozā trausls metāls, diezgan smags, lielisks siltuma un elektrības vadītājs, viegli pakļaujams spiediena apstrādei. Tieši šīs īpašības dod iespēju izmantot vara izstrādājumus elektrotehnikā — šobrīd vairāk nekā 70% no visa saražotā vara tiek izmantoti elektropreču ražošanā. Produktiem ar maksimālu elektrovadītspēju tiek izmantots tā sauktais "bezskābekļa" varš. Citos gadījumos ir piemērots arī komerciāls tīrs varš, kas satur 0,02–0,04% skābekļa.

Vara galvenie raksturlielumi: īpatnējais svars - 8,93 g / cm3, kušanas temperatūra - 1083 ° C,elektriskā pretestība varš pie 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Tīram vara ir augsta elektrovadītspēja (otrā pēc sudraba). Šīs kvalitātes vara tiek izmantota rūpniecībā, lai no vara izgatavotu elektriskās kopnes.

Vara kopnes tiek ražotas saskaņā ar GOST 434-78. Stāvoklis, kādā vara kopnes tiek piegādātas patērētājam: neapsildītas (marķētas T-cietas), atlaidinātas (M-soft) un TV cietas kopnes, kas izgatavotas no bezskābekli nesaturoša vara.

Deformētā stāvoklī vara stiprība ir augstāka nekā atkausēta metāla izturība, un elektriskās vadītspējas vērtības ir samazinātas.

Sakausējumus, kas palielina vara stiprību un uzlabo citas īpašības, iegūst, pievienojot tajā piedevas, piemēram, cinku, alvu, silīciju, svinu, alumīniju, mangānu un niķeli. Sakausējumiem izmanto vairāk nekā 30% vara.

Misiņš - vara sakausējumi ar cinku (varš no 60 līdz 90% un cinks no 40 līdz 10%) - stiprāks par varu un mazāk jutīgs pret oksidēšanos. Misiņam pievienojot silīciju un svinu, tiek palielinātas tā pretberzes īpašības, bet, pievienojot alvu, alumīniju, mangānu un niķeli, tiek palielināta pretkorozijas izturība. Loksnes un lietie izstrādājumi tiek izmantoti mašīnbūvē, īpaši ķīmiskajā rūpniecībā, optikā un instrumentu ražošanā, tīklu ražošanā celulozes un papīra rūpniecībai.

Bronza... Iepriekš par bronzu sauca vara (80-94%) un alvas (20-6%) sakausējumus. Tagad tiek ražotas bezlūmena bronzas, kas nosauktas galvenās sastāvdaļas vārdā pēc vara.

Alumīnija bronzas satur 5-11% alumīnija, tām piemīt augstas mehāniskās īpašības apvienojumā ar izturību pret koroziju.

Svina bronzas, kas satur 25-33% svina, galvenokārt izmanto gultņu ražošanai, kas darbojas ar augstu spiedienu un lielu slīdēšanas ātrumu.

Silīcija bronzas, kas satur 4-5% silīcija, tiek izmantotas kā lēti alvas bronzas aizstājēji.

Berilija bronzām, kas satur 1,8-2,3% berilija, ir raksturīga cietība pēc sacietēšanas un augsta elastība. No tiem tiek izgatavotas atsperes un atsperu izstrādājumi.

Kadmija bronzas — vara sakausējumus ar nelielu kadmija daudzumu (līdz 1%) — izmanto ratiņu ratiņu ražošanā, ūdens un gāzes cauruļu armatūras ražošanā un inženierzinātnēs.

Lodmetāli — krāsaino metālu sakausējumi, ko izmanto lodēšanai, lai iegūtu monolītu metinātu šuvi. No cietlodēm zināms vara-sudraba sakausējums (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; pārējais ir cinks).

Krievijā vara riepas ražo vairākas rūpnīcas: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Vara ražošana pasaulē 2007. gadā salīdzinājumā ar 2006. gadu pieauga par 2,5% un sasniedza 17,76 miljonus tonnu. Vara patēriņš 2007. gadā palielinājās par 4%, Ķīnas vara patēriņam pieaugot par 25% salīdzinājumā ar iepriekšējā gada atbilstošo periodu, savukārt ASV vara patēriņš strauji samazinājās par 20%.

Alumīnijs un tā sakausējumi

Alumīniju un vairākus uz tā bāzes izgatavotus sakausējumus izmanto elektrotehnikā, pateicoties labajai elektrovadītspējai, izturībai pret koroziju, zemu īpatnējo svaru un, kas ir svarīgi, zemākām izmaksām salīdzinājumā ar varu un tā vadošajiem sakausējumiem.

Atkarībā no elektriskās pretestības lieluma alumīnija sakausējumus iedala vadošos un sakausējumos ar augstu elektrisko pretestību.

Elektriskā alumīnija marku A7E un A5E īpatnējā elektrovadītspēja ir aptuveni 60% no rūdīta vara vadītspējas saskaņā ar starptautisko standartu. Vadu, kabeļu un riepu ražošanai tiek izmantots tehniskais alumīnijs AD0 un elektriskais alumīnijs A5E. Al-Mg-Si AD31, AD31E sistēmu mazleģētie alumīnija sakausējumi tiek izmantoti elektriskajā rūpniecībā.

Zemes garozā ir 8,8% alumīnija. Tas ir trešais visbiežāk sastopamais elements dabā pēc skābekļa un silīcija un pirmais starp metāliem. Tā ir daļa no māliem, laukšpatiem, vizlām. Ir zināmi vairāki simti Al minerālu (aluminosilikāti, boksīti, alunīti un citi). Nozīmīgākais alumīnija minerāls — boksīts satur 28-60% alumīnija oksīda — alumīnija oksīda Al2O3.

Tīrā veidā alumīniju pirmo reizi ieguva dāņu fiziķis H. Oersteds 1825. gadā, lai gan tas ir visizplatītākais metāls dabā.

Alumīnija ražošana tiek veikta ar alumīnija oksīda Al2O3 elektrolīzi kriolīta kausējumā NaAlF4 950 ° C temperatūrā.

Alumīnija galvenie raksturlielumi: blīvums - 2,7 × 103 kg / m3, alumīnija īpatnējais siltums 20 ° C temperatūrā - 0,21 cal / grādos, kušanas temperatūra - 658,7 ° C, alumīnija viršanas temperatūra - 2000 ° C, lineārās izplešanās koeficients alumīnijs (apmēram 20 °C temperatūrā): — 22,9 × 106 (1 / grāds)

Alumīnija sakausējumi, kas palielina tā izturību un uzlabo citas īpašības, tiek iegūti, ieviešot tajā leģējošas piedevas, piemēram, varu, silīciju, magniju, cinku, mangānu.

Duralumīns (duralumīns, duralumīns, no Vācijas pilsētas nosaukuma, kur sākās sakausējuma rūpnieciskā ražošana) - alumīnija kausējums (bāze) ar varu (Cu: 2,2-5,2%), magniju (Mg: 0,2-2,7%) mangānu ( Mn : 0,2-1%). Rūdīts un izturēts, bieži izklāts ar alumīniju. Tas ir strukturāls materiāls aviācijas un transporta inženierijai.

Silumīns — vieglie alumīnija sakausējumi (bāze) ar silīciju (Si: 4-13%), dažreiz līdz 23% un dažiem citiem elementiem: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be. Tas ražo sarežģītas konfigurācijas detaļas, galvenokārt automobiļu un aviācijas nozarē.

Magnalia — alumīnija sakausējumi (bāze) ar magniju (Mg: 1-13%) un citiem elementiem ar augstu izturību pret koroziju, labu metināmību, augstu plastiskumu. No tiem izgatavo lējumus (lietas magnālijas), loksnes, stieples, kniedes utt. (Deformējamā magnālija).

Pēc pielietojuma jomas alumīnija sakausējumi ieņem otro vietu pēc tērauda un čuguna.

Daži interesanti fakti par alumīniju:

• pieauguša cilvēka organismā ir līdz 140 mg alumīnija,

• 1 kg alumīnija automašīnā ietaupa vairāk nekā 10 litrus benzīna uz 200 tūkstošiem kilometru,

• pat āboli satur alumīniju - līdz 150 mg / kg,

• katrs 20. no atomiem, kas veido mūsu planētas augšējo apvalku, ir alumīnija atoms,

• tiek lēsts, ka pieauguša cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc alumīnija ir 2,45 mg.

Ar zemāku īpatnējo vadītspēju (apmēram 56% atkvēlinātā vara) alumīnija vadītāju sakausējumi kalpo tam pašam mērķim kā elektriskais alumīnijs. Šādi sakausējumi tiek izmantoti, lai atbilstu augstas stiprības, šļūdes un citām īpašām prasībām.Alumīnija riepas tiek ražotas saskaņā ar GOST 15176-89 no sakausējumiem AD31 un AD31T, retāk AD0.

Primārā alumīnija patēriņš pasaulē 2007.gadā bija 37,52 miljoni tonnu, kas bija par 3,184 miljoniem tonnu (jeb 9,3%) vairāk nekā 2006.gadā. Primārā alumīnija ražošana pasaulē 2007.gadā pieauga par 4,024 miljoniem tonnu salīdzinājumā ar 2006.gadu un sasniedza 38,02 miljonus tonnu.

Vara izstrādājumu ražotāji

Lielākais vara ražotājs Krievijas tirgū ir MMC Norilsk Nickel

Otrs lielākais medus ražotājs mūsu valstī ir UMMC holdings.

Trešais lielākais spēlētājs Krievijas tirgū ir Krievijas vara uzņēmums. CJSC "Russian Copper Company" ietilpst 11 uzņēmumi, kas darbojas četros Krievijas reģionos, kā arī Kazahstānas teritorijā

Tirgū ir pieejamas vara riepas no vairākām rūpnīcām: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovskis un Kolčuginskis OCM ir daļa no OJSC UMMC.

Tehnoloģijas un cenas

Tā kā vara autobusu ražošanas tehnoloģija ir zināma un praktiski visās rūpnīcās ir vienāda, tad patērētājam priekšplānā izvirzās cenas / kvalitātes attiecība. Iekšzemes uzņēmumi – nozares līderi šobrīd ražo kvalitatīvu produkciju un konkurē savā starpā, galvenokārt cenas ziņā. Bet, runājot par vara kopņu kvalitāti, ir vērts atzīmēt, ka piemaisījumi pat ļoti mazos daudzumos ievērojami samazina vara elektrisko vadītspēju. Tāpēc laulībai šeit nav vietas.

Tajā pašā laikā ārvalstu un vietējie uzņēmumi piedāvā inovatīvus risinājumus, kas ļauj ražot produktus ar skaidri noteiktiem kvalitātes parametriem.Turklāt īpaši kritiskos brīžos vara riepu izgatavošana notiek pēc mūsu pašu, dažkārt oriģināliem risinājumiem.

Piemēram, OJSC «KUZOTSM» ražo vara-sudraba sakausējuma kolektoru lentes. Šāds sakausējums ekspluatācijas īpašībās pārspēj varu un atšķirībā no vara sakausējuma ar kadmiju ir videi draudzīgs. Iekārta ražo arī vairākus kritiskus elektriskos profilus. Jo īpaši tie ir taisnstūrveida vara elektriskie profili, piemēram, puscietās riepas, cietās riepas ar palielinātu virsmas pārklājumu: riepas ar pilnīgu sekcijas mazo malu noapaļošanu ar dažādu cietību utt.

Puscietās riepas tiek ražotas, lai atbilstu Lielbritānijas BS1432 virsmas kvalitātes prasībām un iegūtu puscietas mehāniskās īpašības. Riepas ir izgatavotas no presēta sagataves divās stiepšanas kārtās ar starpatlaidināšanu, un apdare tiek veikta ar samazinātu deformācijas pakāpi, salīdzinot ar tradicionālo cieto riepu ražošanas shēmu.

Riepas ar paaugstinātu virsmas tīrību, kas paredzētas to turpmākajam elektrolītiskajam pārklājumam ar sudrabu, nodrošinot visaugstāko elektrovadītspēju saskares punktā, un tas nosaka īpašas prasības to virsmas raupjumam (Rz≤0,63 mikroni saskaņā ar GOST 2789-73). Pasūtītāja pieprasītais raupjuma rādītājs uzņēmumā KUZOTsM tika sasniegts ar vairākām tehnoloģiskām metodēm — palielinātu kopējo samazinājumu izmantošanu zīmēšanas laikā, papildus sagatavojot vilkšanas virsmu pirms rasēšanas pabeigšanas un attiecīgi apstrādājot īpaši veidotu kanālu no kompozītmateriāliem un monolītām presformām. . Iepriekš minētais garantētais raupjuma līmenis (Rz≤0,63 mikroni) ļauj vienmērīgi uzklāt noteikta biezuma pārklājumus uz riepas virsmas.Tādā veidā ir iespējams izveidot kontaktvirsmas ar zemu kontakta pretestību un augstu elektrovadītspēju.

Riepām ar pilnīgu sekcijas mazo malu noapaļošanu, tas ir, ar izliekuma rādiusu, kas vienāds ar pusi no riepas biezuma, ir noteiktas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām: izolācijas pārklājuma nodilumizturība palielinās, jo nav līkumu. profila stūros tiek panākts ievērojams vara ietaupījums, un pašreizējās slodzes sadalījuma rādītāji posmā ir uzlabotas riepas.

Pēc dažiem mēnešiem Krievijas elektropreču ražotāju un ārvalstu konkurentu attiecībām vajadzētu pāriet uz jaunu posmu. Tas ir saistīts ar iestāšanos PTO. No vienas puses, pievienošanās PTO Krievijas ražotājiem paver ārvalstu tirgu. Savukārt iestāšanās PTO nozīmē obligātu ievedmuitas nodokļu samazināšanu, kas 3 4 gadu laikā būtu jāsamazina gandrīz pusotru reizi. Galvenā konkurence būs produktu kvalitātē.

N. Aleksandrovs. Metāli un cenas