Легкие металлы и война | Наука и жизнь

По сравнению с 1914—1918 гг. металлохозяйство войны претерпело значительные изменения. Применение качественных, легированных сталей вместо обыкновенных чугуна и стали и широкое использование алюминия и магния вместо тяжелых цветных и отчасти вместо черных металлов — таковы отличительные черты потребления металлов в современной войне.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Открыть в полном размере

Военная техника, наших дней характеризуется широким применением быстро движущихся механизмов и транспортных средств. Конструкторы военных машин ведут борьбу за максимальное снижение мертвого веса применяемых механизмов. Самолеты и танки — наиболее важные механизмы — были объектом многочисленных изысканий и изобретений, целью которых явилось максимальное, облегчение конструкций без ущерба для прочности машин.

Авиационная техника совершенствуется в трех направлениях. Скорость полета, увеличение радиуса действия.

и повышение, «потолка» — таковы основные цели, которые ставят перед, собой конструкторы авиамашин и моторов, В достижении этих целей существенное значение имеют уменьшение веса летательного аппарата и его механизмов и увеличение прочности и надежности работы машин и моторов. Основными конструктивными материалами, удовлетворяющими этим требованиям, являются в первую очередь алюминий и его сплавы. Алюминий в 3 раза легче железа и в 3,5 раза легче меди. При замене стали легкими сплавами (алюминия, магния) вес конструкции обычно уменьшается примерно в два раза при сохранении той же прочности.

Низкий удельный вес алюминия и магния и высокие механические свойства их сплавов дают широкие возможности резкого снижения мертвого веса движущихся механизмов и транспортных средств. Путем, использования легких металлов созданы новейшие конструкции быстроходных танков, достигнуто увеличение подвижности автоброневых частей. Вследствие снижения веса дизельмоторов последние могут заменять не только автомобильные, но даже авиационные двигатели внутреннего сгорания.

В том же направлении совершенствуются и судовые двигатели морского и речного флота.

Снижение веса автомашин уменьшает расход горючего и сокращает износ шин. Экономия, нефти и каучука — важнейший фактор усиления эффективности военных действий.

Применение алюминиевых сплавов при конструировании железнодорожных вагонов дает экономию в весе не менее 50%, что весьма ускоряет передвижение войск и материалов. Следствием применения легких металлов в движущихся механизмах является огромное увеличение скорости транспорта всех видов. Алюминиевые детали снижают вес и инерцию движущихся частей авиационных и других моторов, увеличивают число оборотов и мощность двигателей. Снижение мертвого веса облегчает трогание с места и торможение и повышает скорость движения.

Изготовление из алюминиевых сплавов (вместо стали) цистерн, контейнеров для перевозки нефтепродуктов, кислот, пищевых продуктов увеличивает емкость цистерн на 20—25% без увеличения веса.

На морских и речных судах алюминий применяется для термоизоляции, в частях моторов, а в последнее время — для палубных сооружений; мачты, щитовые перекрытия, лоцманские будки и спасательные шлюпки из алюминиевых сплавов представляют большие преимущества по сравнению с деревянными конструкциями, благодаря большой легкости, прочности и огнестойкости.

Легкость, сопротивляемость действию дыма и высокая отражательная способность алюминия делают его пригодным в качестве кровельного материала. На военных кораблях нередко пользуются алюминиевой мебелью (кроватями, шкафами, обоями). Легкость, несгораемость, гигиеничность — неизменные свойства алюминия.

Алюминий и его сплавы отличаются большой стойкостью против коррозии, поэтому он получает все большее применение в судостроении. Но алюминиевые сплавы устойчивы не только по отношению к пресной и морской воде. Они могут сопротивляться азотной и серной кислотам, углекислому газу, различным маслам, эфирам, органическим кислотам и другим химическим веществам. Поэтому в химической промышленности, в частности в коксобензольном производстве и при изготовлении различных газов и взрывчатых веществ, получила широкое применение алюминиевая аппаратура. Благодаря своей химической стойкости алюминий часто применяется в производстве искусственного шелка.

Алюминий в виде порошка, смешанного с окисью железа, носит название термита. Термитом заряжаются зажигательные снаряды и авиабомбы. Термитный порошок употребляется также для сварки рельсов и других крупных металлических предметов. Он дает яркую вспышку при сгорании, а потому используется в пиротехнике для осветительных ракет, фотографических вспышек и т. п. Не меньшее значение в пиротехнике имеет другой легкий металл — магний.

Легкие металлы широко используются в электротехнике сильных и слабых токов — в линиях высокого напряжения и подстанциях, в телефонном и телеграфном оборудовании, в радиоаппаратуре. Несмотря на то, что электропроводность алюминия на 40% меньше, чем меди, применение алюминиевых проводов экономически выгоднее, так как они вдвое легче медных. Поэтому алюминий быстро вытесняет медь в воздушных линиях передач. Будучи немагнитным, алюминий широко применяется в электроаппаратуре в тех случаях, когда магнитные свойства материала вызывают потери мощности.

***

Магний еще легче алюминия. Поэтому из высокопроцентных магниевых сплавов (например, из электрона, 90% которого составляет магний, а остальные 10% — алюминий и цинк) изготовляются части самолетов, моторов, баков для горючего, радиоаппаратура и т.

п. Удельный вес магниевого сплава «дауметалл», изготовляемого в Америке, составляет едва 1,8 (при среднем удельном весе алюминиевых сплавов 2,8; цинка 7,1; меди 8,9).

Особенно большое применение получили алюминиевые сплавы типа дюралюмин. Алюминий в чистом виде имеет сопротивление разрыву в 4 раза меньшее, чем дюралюмин, который, кроме алюминия, содержит около 4% меди, кремний и марганец. Между тем, удельный вес дюралюмина (2,8) лишь незначительно выше удельного веса алюминия (2,7). Высокая прочность, пластичность и сопротивление износу сделали дюралюмин наиболее распространенным сплавом.

В последнее время получил распространение новый алюминиевый сплав, содержащий медь, никель и титан. Этот сплав, весьма хорошо поддающийся горячей обработке, применяется англичанами в авиамашинах как основной конструктивный материал. Прочность этого сплава на 30% выше прочности дюралюмина.

Алюминий и магний в сочетании с другими металлами дают многочисленные разновидности металлических материалов, пригодные для самых разнообразных применений.

Чувствительность магния и его сплавов к атмосферной и морской коррозии являлась главным препятствием к их применению в авиации и для других целей. Но в последнее время широкое использование защитных покрытий — хромирования, эмалировки и даже простой окраски и покрытия лаком — расширило область применения магниевых сплавов.

Геодезические приборы, барометры, фото-и киноаппараты, кипятильники, нормативная посуда, алюминиевая фольга для упаковки пищевых продукте, алюминиевые краски, даже одежда из алюминия — таковы многообразные применения этого металла в военном деле.

В сочетании с другими металлами алюминий и магний используются с большой эффективностью. Так называемое алитирование железа (т. е. покрытие его алюминием) сообщает черному металлу высокую коррозионную стойкость и жароупорность. Алитированная аппаратура применяется в военнохимической промышленности. Сталь с алюминиевым покрытием выдерживает более высокую температуру, чем сталь с оловянным и цинковым покрытием, и сопротивляется коррозии лучше, чем белая жесть.

Алюминий служит одним из важнейших заменителей дефицитных цветных металлов, особенно олова и меди. Из алюминиевой бронзы изготовляются детали торпед, разнообразная арматура, винты и т. п.

Понтонные мосты новейших конструкций состоят из стальных и алюминиевых частей.

Как видно из предыдущего, применение легких металлов в военном деле чрезвычайно разнообразно, однако наиболее важным является использование их в самолетостроении. В самолетах легкие сплавы составляют до 90% общего веса.

По английским данным, средний вес военного самолета составляет около 3,75 т, в том числе алюминий — 2,3 т, железо и сталь — 0,75 т, медь — 0,15 т, никель, хром, молибден, магний и олово (по 30 кг каждый) — 0,15 т. Кроме того, используется небольшое количество свинца и цинка.

Таким образом, план Рузвельта, предусматривающий постройку 50 000 самолетов, потребует около 115 000 т алюминия. Вес новейших бомбардировщиков превышает 7 и больше тонн. Расход легких сплавов на эти машины значительно выше.

***

По предварительным подсчетам американских журналов, мировая выплавка алюминия в 1940 г. превысила 700 000 т

1, в том числе в США 200 000 т, в Канаде 90 000 т. В 1939 г. выплавка алюминия в капиталистических странах составила 615 000 т.

Не располагая собственным алюминиевым сырьем, Германия использует бокситы, залегающие на территории Венгрии и других занятых ею стран. Одной из задач англо-американских стран является расширение производства алюминия и магния в таких масштабах, чтобы обеспечить преобладание противогерманской коалиции. Насколько успешны результаты проводимых мероприятий, видно из следующих данных.

В 1940 г. в США выплавка алюминия увеличилась с 145 000 до 200 000 т, т. е. на 38%. К июлю 1941 г. мощность заводов США предполагалось довести до 350 000 т, к июлю 1942 г. — до 415 000 т., что превысит мощность германских заводов вдвое.

Америка строит алюминиевые заводы с небывалой скоростью: в 3—4 месяца вырастают мощные производственные установки. Уже пущены первые очереди сверхмощного алюминиевого завода в Ванкувере, близ Тихоокеанского побережья (полная мощность этого завода запроектирована в 75 000 т), и в Шеффильде на реке Теннеси. Широко используется как собственный, так и привозной боксит из Гвианы, Бразилии, Нидерландской Индии. Огромные гидростанции на реках Колумбии, Колорадо, Теннеси и Ниагарский водопад дают электроэнергию для алюминиевых заводов; на притоках реки св. Лаврентия работают гидростанции, снабжающие энергией канадские алюминиевые заводы, значительно расширенные за последние годы. Даже в глубине далекой Африки, в английской колонии Ньяссалэнд, строятся алюминиевый комбинат и электростанция.

Не менее серьезные мероприятия проводятся и в магниевой промышленности, Предпринятые США новостройки должны увеличить мощность магниевых заводов в 5—6 раз. Строятся заводы в Тексасе (на берегу Мексиканского залива, где будет использована в качестве сырья концентрированная морская вода), на западе США, где будут перерабатываться магнезиты и доломиты, а также рапа Большого Соленого озера. В течение одного только года мощность заводов, изготовляющих магниевое литье, увеличена в 1,5 раза: построены новые заводы в Лос-Анжелосе, Буффало, Гарвуде, Нью-Кенсингтоне. Компания Форда переключила свою основную деятельность на обслуживание военного авто- и авиастроения, В Канаде, Австралии и других частях Британской империи строятся новые металлообрабатывающие заводы.

Огромным преимуществом Америки и Англии являются чрезвычайно большие сырьевые ресурсы. Это в еще большей степени относится к СССР. Наши бокситовые, алунитовые, нефелиновые месторождения практически неисчерпаемы. Вместе с тем мы располагаем высококачественными бокситами, которые могут обеспечить расширение производства необходимого металла в короткий срок. Наша алюминиевая промышленность, впервые созданная в 1932 г., развивается быстрыми темпами. Советскими заводами освоены и усовершенствованы наиболее современные методы производства и переработки легких металлов и сплавов. По производству алюминия и магния СССР занимает одно из первых мест в мире, что обеспечивает снабжение нашей оборонной промышленности.

Комментарии к статье

¹Без СССР.

Сплавы из алюминия и их применение :: ТОЧМЕХ

Легирование

Алюминий применяют для производства из него изделий и сплавов на его основе.

Легирование — процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистый алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы:
1) деформируемые (имеют высокую пластичность в нагретом состоянии),
2) литейные (имеют хорошую жидкотекучесть).

Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.

Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами. Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Дюралюминии — сплавы алюминия с медью

Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии — сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.

Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C.

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизительно до 500 C). При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl. Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.

Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C, то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.

Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.

Сплавы алюминия с марганцем и магнием

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.

Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворимость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эффект упрочнения при их термообработке невелик. Объясняется это следующим образом. В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последущего старения.

В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не может, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит. При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы — химического соединения Mg Al .

Однако свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметногоэффекта упрочнения. Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Другие легирующие элементы

Также для улучшения некоторых характеристик алюминия в качестве легирующих элементов используются:

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01-0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095-0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (>0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево — кадмиевых подшипниковых сплавах.

Кадмий. Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придает пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5-4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан. Основная задача титана в сплавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всем объеме.

Применение алюминиевых сплавов

Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объеме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.

Но главная отрасль, в настоящее время просто не мыслимая без использования алюминия — это, конечно, авиация. Именно в авиации наиболее полно нашли применение всем важным характеристикам алюминия

• Полный каталог статей

Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов

Калькулятор

Производство › Сортамент проката › Таблицы плотности металлов и сплавов Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката. Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе — удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла. Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем. В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа — 7850 кг/м3. Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности — 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине, чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды: − легкие — магний, алюминий; − благородные металлы (драгоценные) — платина, золото, серебро и полублагородная медь; − легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец. Удельный вес цветных металлов Таблица. Удельный вес металлов — ρ, свойства, обозначения металлов, температура плавления — t Металл, обозначение Атомный вес t, °C ρ, г/куб.см Цинк Zn (Zinc) 65,37 419,5 7,13 Алюминий Al (Aluminium) 26,9815 659 2,698 Свинец Pb (Lead) 207,19 327,4 11,34 Олово Sn (Tin) 118,69 231,9 7,29 Медь Cu (Сopper) 63,54 1083 8,96 Титан Ti (Titanium) 47,90 1668 4,505 Никель Ni (Nickel) 58,71 1455 8,91 Магний Mg (Magnesium) 24 650 1,74 Ванадий V (Vanadium) 6 1900 6,11 Вольфрам W (Wolframium) 184 3422 19,3 Хром Cr (Chromium) 51,996 1765 7,19 Молибден Mo (Molybdaenum) 92 2622 10,22 Серебро Ag (Argentum) 107,9 1000 10,5 Тантал Ta (Tantal) 180 3269 16,65 Железо Fe (Iron) 55,85 1535 7,85 Золото Au (Aurum) 197 1095 19,32 Платина Pt (Platina) 194,8 1760 21,45 При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства. Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже. Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность. Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой. Таблица удельного веса сплавов металлов Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые. Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры. В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура. Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C. Список сплавов металлов Плотность сплавов (кг/м 3 ) Адмиралтейская латунь — Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова) 8525 Алюминиевая бронза — Aluminum Bronze (3-10% алюминия) 7700 — 8700 Баббит — Antifriction metal 9130 -10600 Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper 8100 — 8250 Дельта металл — Delta metal 8600 Желтая латунь — Yellow Brass 8470 Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous 8780 — 8920 Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn) 7400 — 8900 Инконель — Inconel 8497 Инкалой — Incoloy 8027 Ковкий чугун — Wrought Iron 7750 Красная латунь (мало цинка) — Red Brass 8746 Латунь, литье — Brass — casting 8400 — 8700 Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn 8430 — 8730 Легкие сплавы алюминия — Light alloy based on Al 2560 — 2800 Легкие сплавы магния — Light alloy based on Mg 1760 — 1870 Марганцовистая бронза — Manganese Bronze 8359 Мельхиор — Cupronickel 8940 Монель — Monel 8360 — 8840 Нержавеющая сталь — Stainless Steel 7480 — 8000 Нейзильбер — Nickel silver 8400 — 8900 Припой 50% олово/ 50% свинец — Solder 50/50 Sn Pb 8885 Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников =штейн с содержанием 72-78% Cu — White metal 7100 Свинцовые бронзы, Bronze — lead 7700 — 8700 Углеродистая сталь — Steel 7850 Хастелой — Hastelloy 9245 Чугуны — Cast iron 6800 — 7800 Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) — Electrum 8400 — 8900 Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам самостоятельно посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность — это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава. Однако, этот расчет массы через плотность и объем можно автоматизировать. Рассчет на онлайн калькуляторе массы металла может отличаться от реальной массы на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные или калькулятор врет, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы — не совсем прямые, круг и сфера — не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям веса металла на калькуляторе следует относиться как к ориентировочным. < Предыдущая   Следующая >

Топ продаж Фундамент для опоры освещения, установка, стоимость. Металлические опоры освещения. Купить в Украине Пескоструйная обработка поверхности, очистка металла. Пескоструй и покраска Заказать Строительно-монтажные работы Кровельные работы. Ремонт крыш из рубероида, монтаж мембраны ПВХ Заказать Строительно-монтажные работы

Километр алюминия

Что дороже: километр медного или километр алюминиевого кабеля? Загадка для специалистов, ответ знают не все взрослые. Ведь сегодня алюминиевый кабель дешевле медного уже в пять раз!

А ещё в преддверии 14 мая, когда отечественная алюминиевая промышленность будет отмечать 90-летие, стоит напомнить, что массовое жилищное строительство в 60-х годах в СССР стало возможным в немалой степени благодаря использованию недорогой алюминиевой электропроводки. Но из-за технологических недостатков тогдашних сплавов были случаи коротких замыканий, изрядно подпортивших перспективы применения алюминия в жилищном строительстве. (Хотя автор этих строк долго жил в районе, массово застроенном хрущёвками, и пожаров в нём не было.) В результате к 2003 году в России был введён прямой запрет на использование алюминия в жилищном строительстве. Хотя во всём мире он как применялся для этих целей, так и до сих пор составляет порядка 40% на рынке электропроводки.

Но прогресс не стоит на месте. За последние годы российские специалисты разработали и запустили в производство новые технологичные сплавы, которые лишены всех недостатков старых, но сохраняют главное преимущество — экономичность. И в результате совсем недавно запрет на применение алюминиевых кабелей в строительстве был отменён.

СССР. Участок изготовления витых алюминиевых теплообменников для установок химической промышленности. Фото © ТАСС / Семехин Анатолий

— В СССР основным недостатком алюминия считалась проблема ломкости, ползучести, снижения механической прочности токопроводящей жилы в процессе периодических перегревов в проводке жилых зданий. Но сегодня этой проблемы больше не существует благодаря разработке новых алюминиевых сплавов, — говорит генеральный директор Богословского кабельного завода Владимир Савченко.

Зачем платить больше

И всё же исторически наиболее распространённым металлическим проводником является медь. Международный стандарт отожжённой меди (IACS) был принят больше ста лет назад — в 1913 году.

Да и сегодня, по данным Алюминиевой ассоциации России, на медь приходится около 80% проводки в строительстве. При этом в энергетике только 20%. Алюминий примерно на 70% легче меди, поэтому высоковольтные линии уже давно делают из алюминия. В среднем медь и алюминий делят рынок кабельной продукции примерно пополам.

Сейчас как никогда перед экономикой в целом и перед строительной отраслью в частности стоят задачи оптимизации. Как отметил Савченко, «цена на алюминиевый кабель при соответствующей пропускной способности ниже медного на 20–40%, а вес ниже на 20–50%».

Во время юбилейной плавки алюминия на Волгоградском алюминиевом заводе. Фото © ТАСС / Дмитрий Рогулин

Специалисты считают, что только самое широкое применение алюминиевых кабелей в строительстве даст возможность завершить уже начатые объекты своевременно и без скачка цен. Павел Моряков, генеральный директор ГК «Москабельмет», призывает: «Давайте объединимся и поможем нашему государству сохранить и реализовать все проекты, которые запланированы на ближайшие три–четыре года!»

Он знает, что говорит. Ведь благодаря рыночной конъюнктуре, а также своевременно принятым РУСАЛом мерам по фиксации цен на крылатый металл алюминий сейчас в среднем в пять раз дешевле меди. Поэтому, по словам представителя Алюминиевой ассоциации, алюминий позволяет на 50% сократить стоимость текущих проектов, что сегодня особенно актуально.

— Наша задача как кабельщиков — донести до конечного потребителя, что необходимо переходить с меди на алюминий, — продолжает свою мысль Моряков. — И мы должны себе поставить цель: на 80% заменить медь, которая есть на рынке, на алюминиевые сплавы. Изначально эта цель была запланирована на 2030 год, но в текущих реалиях, возможно, это стоит сделать до 2025 года, так как рост цен на медь приобретает галопирующий темп. «Москабельмет» уже сейчас предлагает спектр инновационной кабельной продукции с алюминием и алюминиевым сплавом. Например, кабель АсВВГ, который предназначен для применения в жилищном строительстве. В его производстве используется не алюминий образца 90-х годов, а совершенно новый материал, который давно и успешно применяется в США, Китае, странах Европы.

Двигатель прогресса

Сейчас ничего, кроме предубеждений, не мешает алюминию занять своё законное место в российской энергетике, строительстве и во всей экономике. Действует нормативная база, проведены все необходимые испытания, подтверждающие его пожаробезопасность и технологичность. Оборудование для производства медного провода может быть быстро перенастроено на алюминий, утверждает генеральный директор ГК «Москабельмет». Легкий, гибкий и относительно недорогой материал может использоваться практически во всех отраслях. Если будет поддержка со стороны властей, то алюминий может занять бОльшую часть российского рынка кабельной продукции, что даст многомиллиардную экономию в масштабах всей страны.

И ещё два немаловажных фактора: медные месторождения по всему миру истощаются. В обозримой перспективе медь станет крайне дефицитным товаром. А в дополнение к этому на промышленность давит общественный запрос снижать выбросы и приближающаяся новая экономика замкнутого цикла (circular economy), подразумевающая многократное использование ресурсов. Крупные компании не могут проигнорировать эти изменения и стремятся сократить воздействие на экологию, климат, снизить углеродный след. И тут у алюминия нет конкурентов.

Готовая продукция (на снимке) Новокузнецкого алюминиевого завода. Фото © ТАСС / Кузярин Анатолий

В российской алюминиевой компании РУСАЛ на это смотрят как на естественный ход событий.

— Экологическая ориентированность компании в целом помогает нарастить производство алюминия бренда ALLOW, который имеет один из самых низких уровней выбросов парниковых газов в мировой индустрии. Он производится на чистой энергии гидрогенерации. Потребители такого алюминия — от производителей электроники до автомобильных корпораций — стремятся сократить углеродный след не только на своём производстве, но и в закупках сырья для своей продукции, — говорит генеральный директор РУСАЛа Евгений Никитин.

Именно поэтому сегодня крупнейшие российские строительные компании также стремятся перевести электропроводку своих объектов на алюминиевые кабели.

Прогресс, климатические вызовы и экономические факторы стремительно меняют «металлические» предпочтения строительной, энергетической и других отраслей промышленности.

Алюминий второй день подряд обновил исторический максимум стоимости

Алексей Краузе

• Статьи
• Экология
• Бизнес
• Наука и Технологии
• Экономика

Комментариев: 0

Для комментирования авторизуйтесь!

Публикации — Я за разумный подход

Корреспондент редакции портала RusCable. Ru Анастасия Белоножка побывала в гостях у «Холдинга Кабельный Альянс» и побеседовала с заместителем технического директора по науке, доцентом Московского энергетического института Андреем Боевым. Разговор получился очень содержательный и объемный. Андрей Михайлович рассказал, какие научные изыскания проводит и какие новые разработки предлагает потребителям кабельной продукции крупный холдинг, поделился своим мнением по актуальному вопросу применения кабельно-проводниковой продукции из алюминиевого сплава, пояснил, какие сложности предстоит преодолеть, чтобы вывести эту продукцию в массовое потребление, и дал оценку событиям, происходящим сегодня в отрасли.

– Андрей Михайлович, давайте начнем с самого, пожалуй, актуального для российского рынка кабеля вопроса – разработки и производства кабеля с токопроводящей жилой из алюминиевого сплава серии 8000. Какие, по вашему мнению, плюсы и минусы у нового материала? Какие скрытые опасности он таит?

– Строго говоря, алюминий – давно не новость в производстве кабельных изделий. Один из самых близких каждому примеров – алюминиевая проводка, проложенная во многих наших домах и с 2003 года запрещенная Минэнерго к использованию при строительстве жилых и общественных зданий и сооружений как несоответствующая мерам пожарной безопасности.

Новость заключается в разработке и выпуске инновационного сплава серии 8000, обладающего целым рядом интересных свойств: он легче, гибче и дешевле меди, которой сегодня заменяют алюминиевую проводку, не угрожает жизни и здоровью потребителей. Год назад, в связи с появлением сплава серии 8000, Минэнерго сняло ограничения на использование алюминиевых сплавов в электропроводках и совместно с Минстроем ведет работу по корректировке свода правил «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» в части, касающейся разрешения на использование в электропроводке зданий проводов и кабелей с токопроводящей жилой из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030.

У нового сплава чуть хуже электрическое сопротивление, но лучше механические свойства. К сожалению, отличить по внешнему виду сплав серии 8000 от обычного алюминия потребителю вряд ли удастся, и это может стать причиной того, что на рынок хлынет фальсификат. Без специальных химанализов даже измерение электрического сопротивления определить будет довольно сложно.

– Уже есть прецеденты?

– Ну, если недобросовестные производители сегодня меняют ПВХ-пластикат на оболочке кабеля на фальсификат, внешний вид которого ничем не отличается от оригинала, но при проведении испытания на распространение горения и дымообразование кабель не выдерживает испытания, то что помешает им заменить материал на токопроводящей жиле?

Определить, алюминиевый сплав использован в кабеле или алюминий без специальных средств будет невозможно.

– В чем главный недостаток алюминия при использовании его в токопроводящей жиле?

– В его пластичности. Со временем он начинает растекаться, и необходимо контакт, которым жилы скрепляются между собой или с каким-либо устройством, постоянно подтягивать. При небольшой нагрузке кабель выдержит, но при ненадежном, ослабленном контактном соединении риск возникновения пожара очень велик. Кроме того, у алюминия крайне невысокая коррозийная стойкость, и во влажной среде его срок службы значительно уменьшается.

Отмечу, что алюминий не прощает того, что принято называть «человеческим фактором». Какие-то огрехи монтажа, которые монтажник допустит при работе с медным кабелем, не приведут к тем печальным последствиям, которые могут наступить после неправильно выполненный монтажа алюминиевого кабеля. Ошибки монтажа, которые происходят либо по незнанию технологии, либо для удешевления проекта и ускорения скорости работы – неприменение специальных зажимов, специальных аппаратов защиты – сегодня нередки. И те, кто берет подряд на прокладку проводки в жилых домах, не всегда думают о последствиях.

Есть и еще один фактор, который может способствовать выходу на рынок фальсифицированного алюминиевого кабеля. Насколько я знаю, производства контактов для алюминиевого сплава серии 8000 в России пока нет – их приходится покупать за рубежом. Будут ли готовы монтажные организации, среди которых, кстати сказать, немало неспециализированных, к этим расходам – приобретению контактов у зарубежного производителя?

Крупные производители, скорее всего, купят правильный сплав у «Русала» и правильные контакты к нему у зарубежного завода. Но насколько к этому приобретению будут готовы мелкие фирмы-изготовители, которые сегодня присутствуют на рынке?

– «Русал» обещает продавать инновационный сплав по цене алюминия.

– На первом этапе, в момент вхождения на рынок, цена, разумеется, должна быть привлекательной для покупателя. Но потом она будет откорректирована. Но даже привлекательные ценовые условия не смогут защитить потребителя от недобросовестного производителя кабеля: проще взять стандартную серийную продукцию из обычного алюминия, которая всегда есть в наличии и которую не нужно заказывать и ждать ее изготовления.

Есть и еще один момент, который тоже необходимо принимать во внимание. Кабель из алюминиевого сплава при одинаковой с медным кабелем нагрузке будет иметь увеличенное сечение. Соответственно, диаметр кабеля будет больше. Как это будет коррелировать с размерами уже спроектированных и построенных шахт и стояков в жилых домах? Позволят ли они уложить туда провода с увеличенным диаметром?

Это те подводные камни, которые я вижу.

– Получается, что, кроме плюсов, немало у нового сплава и минусов?

– Алюминий, даже при увеличенном сечении, не выдерживает конкуренции с медью в вопросах стойкости к токам перегрузки, и это тоже надо учитывать.

Если же говорить о пожаростойкости, то не нужно забывать, что температура плавления у алюминиевого сплава осталась та же, что и у алюминия – меньше 700 °С, то есть испытание огнем алюминиевые жилы не пройдут. У меди, напомню, она составляет свыше 1000 °С.

Кроме того, алюминиевая пыль образует взрывоопасную среду, что небезопасно при производстве кабеля.

– Надо полагать, что Холдинг Кабельный Альянс в ближайшее время не планирует запускать производство инновационного кабеля?

– Как изготовители кабеля мы готовы к производству данной продукции при наличии спроса. Более того, мы провели опытные работы, и с точки зрения изготовления проблем не возникло.

Но для того, чтобы алюминиевый сплав был мягкий, ему нужна термообработка, а это дополнительная операция. Если для производства медного кабеля достаточно волочильных машин, которые совмещают процесс волочения с отжигом, благодаря чему медь получается мягкой, то алюминий требует дополнительной операции термообработки. Не надо забывать, что не у всех мелких изготовителей, которые выпускают небольшие сечения, есть такое технологическое оборудование.

Российские компании – производители оборудования для выпуска кабеля – декларируют, что способны изготовить оборудование для термообработки алюминиевого сплава. Мировые производители тоже предлагают к продаже такие машины. Но насколько российский рынок производителей кабеля захочет и сможет это оборудование взять?

Исторически мы очень любим обращаться к мировому опыту. Но опыт Соединенных Штатов Америки, где такие сплавы производят уже около двадцати лет, показывает, что массового спроса на них нет. То есть, вытеснить медь алюминиевому сплаву не удалось.

– Правительство предполагает в программе всероссийской реновации, которую планируют сделать по московскому образцу, использовать именно алюминиевый сплав.

– В этом вопросе нельзя обойтись полумерами. При замене провода на алюминиевый сплав необходимо менять и марку соединителей, и марку розеток – все это должно быть сделано в специальном исполнении, для монтажа с кабелем из алюминиевого сплава. Нельзя забывать, что алюминий нельзя соединять с медью: пойдет процесс окисления, медь зазеленеет, а алюминий превратится в труху. В итоге мы потеряем контакт.

Статья опубликована на портале «RusCable»: https://www. ruscable.ru/misc/person/interview/Boev.

18 различных типов металла — факты и применение

Многое произошло со времен бронзового века. Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждая из них разработана для очень специфических применений. Каждый день вы регулярно сталкиваетесь с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое расскажет вам о некоторых из этих распространенных металлов и о том, где вы их найдете.

Сталь

Это, несомненно, самый распространенный металл в современном мире.

Сталь по определению — это железо смешанное с углеродом. Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного варьироваться.

Интересный факт: в 2017 году в мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы сложили слонов друг на друга, чтобы сформировать своеобразный мост на Луну (что на самом деле невозможно), он все равно был бы не таким тяжелым, как вес стали, производимой каждый год.

На самом деле существует много разных видов стали. Вот обзор основных типов:

Углеродистая сталь

Это базовая сталь, состоящая из углерода и железа, хотя в нее могут быть добавлены и другие элементы в очень небольшом количестве.

Три основные категории — это сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Больше углерода — сталь будет тверже и прочнее. Меньше углерода — дешевле, мягче и проще в производстве.

Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, в простых механических компонентах и ​​в различных инструментах.

Легированная сталь

Считайте, что это генетически модифицированная сталь. Легированная сталь производится путем добавления других элементов в смесь. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный тип металла, поскольку его производство, как правило, остается очень дешевым.

Обычные легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов по-разному изменяет свойства металла.

Например, легирование стали может придать дополнительную прочность высокопроизводительным шестерням, повысить коррозионную и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить давление, которое могут выдержать трубопроводы. В целом, сталь считается «рабочей лошадкой» в мире металлов.

Нержавеющая сталь

Технически это разновидность легированной стали, но существует так много её видов в таких огромных количествах, что обычно ей присваивается отдельная категория. Эта сталь специально ориентирована на устойчивость к коррозии.

В основном это просто сталь с заметным количеством хрома. При коррозии хром создает супертонкий слой, замедляющий образование ржавчины. Если вы сотрете этот барьер, тут же образуется новый.

Вы можете увидеть много изделий из нержавеющей стали на кухне: ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с пищей.

Не очень приятный факт: если что-то сделано из нержавеющей стали, это не значит, что оно не может ржаветь. Различные составы в разной степени предотвращают ржавление. Нержавеющая сталь, которая используемая в соленой воде, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы не гнить. Но все виды нержавеющей стали ржавеют, если за ними не ухаживать должным образом.

Железо (кованое или литое)

Несмотря на то, что это супер-старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он все еще имеет множество современных применений.

Во-первых, это основной ингредиент стали. Но помимо этого, вот несколько других областей применения и объяснение того, почему используется железо:

• Посуда (например, сковороды) — пористая поверхность позволит кулинарным маслам пригореть и создать естественную антипригарную поверхность.
• Дровяные печи — чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры.
• Основания и рамы для тяжелой техники — этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость

Интересный факт: железо — шестой по распространенности элемент во Вселенной.

Алюминий

Что касается металлов, то это действительно современный металл. Впервые алюминий был произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.

Например, из-за своего удивительного отношения прочности к весу это металл, который в значительной степени ответственен за полет и доставку человека на Луну. Он легко формируется (податлив) и не ржавеет, что делает его отличным средством для изготовления банок из-под газировки. И, что (возможно), самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для приготовления барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального состояния.

Хотя процесс производства алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной металл (не содержащий железа) на планете.

Хотя он не ржавеет, он окисляется. На самом деле железо — единственный металл, который по определению «ржавеет». При контакте с солью алюминий подвержен коррозии. Однако он не подвержен коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.

Магний

Магний — действительно классный металл. Он весит примерно на 2/3 меньше алюминия и обладает сравнимой прочностью. Благодаря этому он становится все более распространенным.

Чаще всего его можно встретить в виде сплава. Это означает, что его смешивают с другими металлами и элементами, чтобы получить гибридный материал со специфическими свойствами. Это также может облегчить его использование в производственных процессах.

Одно из самых популярных применений магния — автомобильная промышленность. Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не является астрономически более дорогим.

В некоторых случаях магний можно увидеть в колесных дисках, блоках двигателя и коробках передач.

Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвержен коррозии. Например, он подвергнется коррозии при контакте с водой, в то время как алюминий не ржавеет.

В целом он стоит примерно вдвое дороже алюминия, но в целом быстрее обрабатывается на производстве.

Интересный факт: магний очень огнеопасен и горит очень горячо. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо тщательно утилизировать во избежание взрыва.

Медь

Медь — еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.

Распространенное применение — электроника, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. На меди образуется патина, или окисленный слой, который фактически предотвращает дальнейшую коррозию. По сути, она позеленеет и перестанет коррозировать. Благодаря этому она может прослужить века.

Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или оксидным слоем, что придает ей зеленовато-голубой оттенок.

Латунь

Латунь на самом деле представляет собой сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.

Его золотистый цвет делает его очень популярным для декора. Этот металл часто используется в антикварной мебели в качестве ручек.

Он также чрезвычайно пластичен, что означает, что его можно выковать и сформировать. Вот почему он используется для медных духовых инструментов, таких как тубы, трубы и тромбоны.

Латунь также является отличным материалом для подшипников, поскольку она хорошо скользит по другим металлам.

Еще одно отличное свойство латуни — она ​​никогда не искрится. Например, стальной молоток может вызвать искру, если по нему ударить определенным образом. Латунный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, где могут находиться легковоспламеняющиеся газы, жидкости или порошки.

Бронза

Этот металл изготавливается в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, более твердый и прочный, чем обычная медь.

Бронза также может быть сплавом с другими элементами. Например, распространенными легирующими элементами являются алюминий, никель, цинк и марганец. Каждый из них может очень заметно изменить металл.

Бронза имеет огромное историческое значение (например в бронзовом веке), и её легко отличить. Часто её можно увидеть в массивных церковных колоколах. Бронза твердая и прочная, поэтому при ударе не трескается и не гнется, как другие металлы. Кроме того, она лучше звучит.

Современное использование бронзы включает в себя скульптуры и произведения искусства, пружины и подшипники, а также гитарные струны.

Интересный факт: бронза была первым искусственным сплавом.

Цинк

Это интересный металл, потому что он очень полезен. Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень простым в отливке. Материал легко течет при плавлении, а получаемые изделия получаются относительно прочными. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.

Цинк — действительно распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов. Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая в основном представляет собой просто сталь, смоченную в цинке. Это помогает предотвратить ржавление.

Интересный факт: ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых идет на цинкование.

Титан

Это действительно потрясающий современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен вне лаборатории в 1932 году.

Титан на самом деле очень распространен (седьмой по распространенности металл на Земле), но его действительно сложно очистить. Вот почему этот металл такой дорогой. Но он также очень ценен:

• Титан биосовместим, а это означает, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливают из титана.
• Его соотношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
• Он действительно устойчив к коррозии.
• Нитрид титана (титан, прореагировавший с азотом в высокоэнергетическом вакууме) — это безумно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлические режущие инструменты.

Интересный факт: титан сопротивляется коррозии потому, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая очень тонкий и прочный барьер, защищающий металл. Если соскрести барьер, мгновенно образуется новый.

Еще один забавный факт: титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда соединен с другим элементом.

Вольфрам

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех чистых металлов. Это делает его чрезвычайно полезным.

Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для изготовления режущих инструментов (для горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и высокотемпературные сверхпрочные сплавы.

Он получил свое название от шведских слов «вольфрам», что означает «тяжелый камень». Его плотность примерно в 1,7 раза выше плотности свинца.

Вольфрам также является популярным легирующим элементом. Поскольку его температура плавления очень высока, его часто сплавляют с другими элементами для изготовления таких вещей, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.

Адамантий

Его не существует. К счастью.

Никель

Никель — очень распространенный элемент, который используется повсеместно. Чаще всего он применяется в производстве нержавеющей стали, где он повышает прочность и коррозионную стойкость металла. На самом деле, почти 70% никеля в мире используется для производства нержавеющей стали.

В составе пятицентовой американской монеты никель составляет 25%.

Никель также является распространенным металлом, используемым для нанесения покрытий и легирования. Его можно использовать для покрытия лабораторного и химического оборудования, а также всего, что требует действительно гладкой, полированной поверхности.

Интересный факт: никель получил свое название из немецкого фольклора средневековой эпохи. Никелевая руда очень похожа на медную, но когда старые шахтеры не смогли получить из нее медь, они обвинили в этом озорного призрака по имени Никель.

Кобальт

Этот металл издавна использовался для получения синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких, высокопрочных стальных сплавов.

Сам по себе кобальт очень редко добывают, на самом деле это побочный продукт производства меди и никеля.

Олово

Олово очень мягкое и ковкое. Оно используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 часть олова и 7/8 части меди).

Забавный факт: когда вы сгибаете брусок олова, вы можете услышать нечто, называемое «оловянным криком». Это звонкий звук реорганизации кристаллической структуры (так называемое двойникование).

Свинец

Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него очень низкая температура плавления.

В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле является довольно токсичным веществом. Вот почему в наше время это не так распространено, хотя не так давно его все еще находили в красках и пулях.

Свинец — это нейротоксин, который, помимо прочего, может вызывать повреждение мозга и проблемы с поведением.

Тем не менее, у него все еще есть современные применения. Например, он отлично подходит для защиты от радиации. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы облегчить их резку. Смесь свинца и меди часто используется для улучшения характеристик подшипников.

Кремний

С технической точки зрения кремний — это металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.

Например, он похож на металл. Он прочный, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Однако он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается полноценным металлом.

Тем не менее, этот элемент часто встречается в металлах. Его использование для легирования может сильно изменить свойства металла. Например, добавление кремния в алюминий облегчает его сварку.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Сопротивление алюминиевых и медных проводов Предпочтительная разница – торговая марка Arad

Известно, что медь проводит электричество лучше, чем алюминий. Медные провода дороже, а алюминиевые относительно недороги, но они вызывают коррозию и могут вызвать пожар. Поговорим о каждом типе проводки отдельно. Медная проволока, как правило, лучше, чем алюминиевая. медная проволока Медная проволока обычно лучше алюминиевой.

Что вы читали в этой статье:

• Сопротивление алюминия и медной проволоки
• Алюминиевая и медная проводка в доме
• Почему алюминий предпочтительнее меди
• Разница между медью и алюминием
• Медная и алюминиевая проводка в сети переменного тока

Предел прочности при растяжении меди на 40% выше, чем у алюминия медь не ломается легко. Алюминиевая проволока Алюминий также является распространенным материалом для изготовления электрических проводов. К сожалению, алюминиевая проволока не такая прочная, как медная, и имеет более высокий коэффициент теплового расширения.

Тем не менее, использование алюминиевой проволоки имеет свои преимущества. Алюминиевая проволока в основном безопасна, хотя при обращении с ней необходимо учитывать некоторые особенности.

В большинстве случаев у домовладельцев нет проблем с алюминиевой проводкой, но при неправильной установке розетки или проводника возникает очень опасный потенциал. Хотя непрерывная прокладка AL-провода не обязательно является проблемой, когда провод подключается к розеткам и выключателям света или даже к другим проводам в распределительной коробке, соединение может быть повреждено и стать пожароопасным.

Алюминий имеет 61% проводимость меди, но только 30% ее веса. Это означает, что голый алюминиевый провод весит вдвое меньше, чем голый медный провод того же сопротивления. Алюминий обычно дешевле медных проводников. Капитальные затраты на охладители, оснащенные медными змеевиками, выше, чем у алюминиевых змеевиков.

Однако, учитывая, что кондиционер является капитальным оборудованием со сроком службы около 10 лет, стоимость жизненного цикла должна быть нормальной. Переменный ток с плотными медными катушками работает значительно лучше, чем переменный ток с плотными алюминиевыми катушками. Кондиционеры с плотными медными змеевиками превосходят по энергоэффективности, что приводит к гораздо большей экономии на ежемесячных счетах за электроэнергию.

Сопротивление алюминия и медной проволоки

Проводимость алюминия составляет примерно 60% от проводимости меди, что означает, что медь имеет более низкое электрическое сопротивление, чем алюминий. Следовательно, можно сделать вывод, что алюминий имеет большее сопротивление по сравнению с медью. Все мы знаем, что сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения. Следовательно, для проводимости алюминия требуется меньшая площадь и вес для передачи определенного напряжения, чем у меди.

Хотя медь лучше проводит электричество, мы в основном используем алюминий и сталь для проведения электричества из-за более низкой стоимости материалов. Но это верно только в том случае, если сопротивления никогда не равны. Но если два металла находятся при разных температурах, они могут быть равными, потому что сопротивление не является постоянным с температурой и имеет значительный температурный коэффициент.

Их сопротивления близки, поэтому им не нужна большая разница температур, намного ниже точки плавления. Так, в некоторых парах разных температур они могут быть равны, и в этом случае сопротивления также будут равны исходя из одних и тех же физических размеров.

Алюминий имеет более высокое электрическое сопротивление, и оба металла имеют положительное удельное сопротивление, что означает, что оно увеличивается при нагревании. Итак, если мы повысим температуру медного провода и понизим температуру алюминиевого провода, да, конечное сопротивление может выровняться. в нескольких парах температурных точек. И медь, и алюминий являются хорошими проводниками. По другим соображениям в некоторых приложениях не всегда используется более качественная медь.

Он тяжелее алюминия и не всегда может использоваться в установках, требующих большой длины, таких как линии электропередач длиной в несколько миль. Медь немного мягче алюминия и будет слишком сильно провисать при использовании на длинных линиях без опоры. Медь также легко окисляется и может создавать плохой электрический контакт.

В приложениях с более короткими проводами, таких как электроника и электрооборудование, предпочтительнее использовать медь, поскольку ее можно легко сгибать, не трескаясь. Проблемы окисления легко решаются при помощи сварочного тока на концах проводов, требующих хорошего и надежного электрического контакта.

 

Алюминиевая и медная проводка в доме

Алюминий и медь соединены в доме. Как проверить, есть ли в нашем доме алюминиевая и медная проводка? Что мне делать, если у нас в доме есть провода, в которых смешаны алюминий и медь? Решение для алюминиевых и медных проводов Есть только два решения: 1. Перемонтировать весь дом.

Это лучший способ, но в большинстве случаев не самый дешевый и практичный! Кто снимает весь гипсокартон, чтобы получить доступ к проводам? Теперь, если вы не заземлены в своем доме и имеете медную оболочку, это отличное решение для одновременного переключения обоих. 2. Для подключения алюминиевых и медных пигтейлов к устройству используются два запатентованных материала. Это самый экономичный способ! УЛ очень важно. Перечисленное оборудование (оборудование AL/CU, AL/CO и ALO не предназначено для использования) и правильные процедуры установки должны выполняться лицензированным и застрахованным электриком.

Подрядчик-электрик должен иметь опыт работы с этим методом. Не нанимайте разнорабочих, которые занимаются только новым строительством или даже электриками. Метод «сделай сам» заключается в том, чтобы поместить диоксан в проволочный колпачок. это не работает! Это также незаконно, вызывает пожар и высыхает. Ремонт всего дома может быть дорогим.

Это действительно зависит от размера вашего дома и вашей юрисдикции. Чтобы дать вам представление, в стоимость метода косички входят материалы и установка. Да, это отнимает много времени, но гораздо меньше, чем переделка всего дома. Смешивание алюминия и меди кажется простой проблемой, требующей легкого решения, но будьте осторожны с покупателем.

Существует специальный метод правильной установки алюминиево-медных соединений. Если не сделать хорошо, мы тратим деньги впустую или даже сжигаем наши дома. Для обеспечения безопасности алюминиевой проводки могут быть приняты специальные меры, и некоторые домохозяйства, возможно, уже принимают эти меры.

Первый шаг к тому, чтобы сделать электропроводку в нашем доме безопасной, — это пригласить лицензированного электрика для проведения электрической проверки. Как только мы узнаем состояние нашей проводки, мы можем определить, нужно ли нам принять меры безопасности или полностью заменить проводку.

Почему алюминий предпочтительнее меди

Почему медь лучше для домашней электропроводки, чем алюминий, хотя медь дороже? Он более гибкий (легче протягивать провода), имеет более высокую прочность на растяжение (самонесущий на больших длинах) и обладает большей проводимостью, чем алюминий (дешевле, если вы платите за электричество, потому что меньше потерь).

Список чистых металлов (т. е. несплавных), отсортированных по электропроводности, — серебро, медь, золото, алюминий, цинк, в конце списка. После этого у золота был большой прорыв. Проводимость меди примерно в два раза выше, чем у алюминия. Какой из них вы выберете для использования, зависит от выбора здания. В качестве электрического проводника обычно выбирают медь, потому что она предлагает наиболее выгодное соотношение цены и качества в большинстве приложений.

Использование алюминия в определенных целях, например, во многих высоковольтных линиях электропередачи на большие расстояния, иногда выбирают другие металлы, особенно когда часть проводника должна также нести некоторую структурную нагрузку. Алюминий более электроположителен, чем медь, поэтому, когда кусок чистого алюминия помещают в раствор меди, алюминий растворяется в растворе, а Cu+2 на поверхности алюминия превращается в медь и прилипает к ней.

На самом деле, воздушные кабели очень сложные и многожильные, внешние и основные токопроводящие алюминиевые особенно хорошо подходят для слабого тока и сопротивления из-за скин-эффекта при питании переменным током. Другие жилы прочнее и имеют сталь в центре для хорошей прочности на растяжение, а в некоторых новых кабелях используется другой, более легкий материал в центре для повышения прочности на растяжение. В высокочастотных электронных схемах мы иногда используем многожильный медный провод с серебряным покрытием для высокой частоты.

Для длинных и тяжелых кабелей предпочтительнее использовать алюминий, поскольку он имеет более высокую прочность на растяжение и меньшую плотность, чем медь, и намного дешевле. Проблема с алюминием для общей проводки заключается в том, что его трудно выполнить электрическими соединениями. Алюминий быстро образует плохо проводящий оксид с твердой поверхностью, что затрудняет пайку и механическое соединение, усугубляемое его высоким тепловым расширением.

Разница между медью и алюминием

Разница между алюминиевой и медной проволокой заключается прежде всего в их применении, электрическом сопротивлении, проводимости, весе и стоимости. Коммунальные предприятия используют алюминий для передачи электроэнергии с начала 19 века.00с. С точки зрения веса, гибкости и стоимости алюминий превосходит старый медный провод, потому что он легче.

гибче и дешевле. Алюминиевая проволока более популярна, чем медная, из-за роста цен на медь, поэтому алюминиевая проволока доступна по цене. Строительная проволока из алюминиевого сплава, известная как сплав 800, также используется в фидерах низкого напряжения, что позволяет сэкономить деньги по сравнению с медью, которая значительно тяжелее.

Алюминиевый строительный провод в два раза легче меди и имеет на 50% большую площадь, чем у меди, чтобы пропускать такой же ток, но алюминиевый провод требует большего сечения, чем медный, чтобы выдерживать такой же вес. Рост цен на медь также привел к использованию алюминиевой проволоки в XIX веке.70-е годы.

При правильном монтаже алюминиевого провода он может быть таким же безопасным, как и медный, что непростительно при неправильном монтаже. Мало того, что медь более проводящая, чем алюминий, она также более пластична, имеет относительно высокую прочность на растяжение и ее можно сваривать. Алюминий менее проводящий, примерно на 60 процентов медный, но его малый вес позволяет достигать длинных пролетов. Алюминиевая проволока имеет явление «холодной ползучести», потому что она расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Медь реже теряет герметичные свойства, чем алюминий.

Алюминий окисляется и подвергается коррозии при контакте с некоторыми видами металлов, при этом медь безопаснее и долговечнее алюминия. Алюминиевые и медные провода также можно сращивать между собой, но это требует особой осторожности, так как если провода не сращивать между собой с помощью специального обжимного приспособления или антиокислительной смазки, они могут загореться при нагреве жил.

Медный провод по сравнению с алюминиевым проводом в сети переменного тока

Никогда не используйте алюминиевый провод в доме. Если в вашем доме есть алюминиевая проводка, немедленно замените ее на медную. Алюминиевый провод сечением 2,5 мм2 эквивалентен медному проводу сечением 1,5 мм, чего недостаточно для 1,5 тонны переменного тока. Медные трубы используются в кондиционерах для транспортировки газообразного хладагента между внутренним и наружным блоками кондиционера. Медные трубы также можно найти в теплообменниках внутри кондиционеров.

Коэффициент теплообмена у меди выше, чем у алюминия. Медь является лучшим материалом, чем алюминий. Медь дороже алюминия, что увеличивает стоимость изготовления кондиционера, что увеличивает стоимость кондиционера. Медь дороже алюминия, что увеличивает стоимость изготовления кондиционера, что увеличивает стоимость кондиционера. Чтобы уменьшить значение переменного тока медных катушек, медные катушки теперь делают все тоньше и тоньше.

Медь легче ремонтировать под землей, чем алюминий. Обычно алюминиевые катушки заменяют при повреждении. Катушки из меди гораздо более заземлены, чем из алюминия. Поэтому они долговечны. Капитальные затраты охладителей, оснащенных плотными медными змеевиками, выше, чем у алюминиевых змеевиков.

Однако, учитывая, что кондиционеры являются капитальным оборудованием с ожидаемым сроком службы около 10 лет, расходы за срок службы должны быть нормой. AC с плотными медными обмотками намного эффективнее, чем AC с плотными алюминиевыми обмотками. Переменный ток с плотными медными катушками имеет преимущества с точки зрения энергоэффективности и, следовательно, лучшей экономии на ежемесячных счетах за электроэнергию. Большинство кондиционеров используют для труб один из двух металлов – алюминий или медь.

Алюминиевая сантехника постепенно устаревает, и сегодня в большинстве современных кулеров используется медь. Обе технологии сантехники имеют свои преимущества и недостатки, поэтому иногда бывает сложно сделать выбор между ними. По сравнению с алюминием медь как металл обладает более высокой коррозионной стойкостью.

Во время охлаждения трубки встречаются с воздухом, вызывая окисление внутри трубок. Медь может дольше противостоять окислению и коррозии, что в конечном итоге продлевает срок службы кондиционеров.

Заключение: Вся информация, упомянутая выше, предоставляется покупателям, которые хотят знать и покупать провода и кабели. Наше видение состоит в том, чтобы быть стандартом для индивидуальных продуктов и качественных услуг, чтобы мы могли создать хороший имидж нашей компании в мире. национальный и международный рынок с конкурентоспособными ценами и дешевыми услугами доставки. Мы стремимся делать то, что мы делаем, и стремимся удовлетворить потребности наших клиентов, предоставляя качественные продукты и услуги. Для получения дополнительной информации посетите наш сайт.

Насколько полезен был этот пост?

Нажмите на звездочку, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Всего голосов: 2

Голосов пока нет! Будьте первым, кто оценит этот пост.

Медь Против. Алюминий — перетягивание каната между генеральным директором и электриком

Говорят, нет ничего лучше, чем увидеть, чтобы поверить. Много лет назад я видел большие алюминиевые проводники, соединения которых почти полностью испарились. Это было внутри большого электрораспределительного распределительного устройства, в здании между 1 и 9.от международного аэропорта Ньюарк. Здание называлось «Полусфера», и когда я иногда проезжаю мимо, приятно видеть, что оно все еще стоит. Мы исследовали распределительное устройство, потому что владелец, наш клиент, хотел внести некоторые изменения в здание и нуждался в большей мощности.

 Мы сняли задние панели механизма, чтобы посмотреть, где мы могли бы сделать новый удар по шинам. И вот когда я это увидел. Моей первой реакцией было выбежать из здания. Алюминиевые проводники толще моего большого пальца потеряли несколько футов изоляции в точках соединения, и был виден голый алюминий. Но не только алюминий, в основном белый порошок. Словно проводники начали испаряться в воздух. Когда железо ржавеет, продукт окисления имеет красный цвет. Когда медь ржавеет/окисляется, она становится зеленой. А когда алюминий ржавеет, он становится белым. Окисленная медь по-прежнему является довольно хорошим проводником, а окисленный алюминий — очень плохим проводником. Еще в 19В 60-х и 70-х годах около 2 миллионов домов в США были оснащены алюминиевой проводкой. Это был пик войны во Вьетнаме, и в нашей стране была большая нехватка меди. Алюминий был дешевле и легче по весу, и еще в 1945 году он был одобрен для использования в домашней электропроводке. Так почему бы не! Ну, как оказалось, были очень веские причины, почему бы и нет. Во-первых, электрики не знали, что им необходимо использовать устройства с алюминиевым корпусом, такие как выключатели и розетки. Используемые ими устройства не были совместимы с алюминиевым проводом. В результате алюминиевые жилы расшатались под винтами и началось возгорание. Все провода при прохождении тока нагреваются. И когда они нагреваются, они расширяются. А когда они остывают, они сжимаются. Алюминий расширяется и сжимается на 35% больше, чем медь. Соедините это с соединительными наконечниками и винтами, которые не подходят для заделки алюминия, и у вас будет очень хороший шанс ослабить соединение. Неплотное соединение нагревается еще сильнее и ускоряет окисление. В целом, это плохая комбинация и верная ставка для разжигания огня. Это испортило строительную отрасль, но еще больше испортило страховую отрасль. До такой степени, что страховщики не хотели иметь ничего общего с домами с алюминиевыми проводами. С проводом ничего не случилось. Вот только аппараты были не подходящими. Но страховые компании настояли на полной замене всей проводки за большие деньги.

Итак, забудьте про провода малого сечения. Поговорим о крупных вещах. Питатели к панелям и к большому невибрирующему оборудованию являются приемлемыми кандидатами для алюминиевых проводников. Медь по-прежнему является лучшим проводником. Это все равно, что ехать на работу в «Кадиллаке», а не в «Шевроле». Они оба доставят вас туда, но вам удобнее в Caddy, и вы привлечете больше внимания. Вам нужно перейти на проводник большего размера, потому что алюминий имеет меньшую проводимость. Но я должен признать, что алюминий намного легче меди. Электрикам нравится с ним работать. Нет никаких сомнений в том, что вы должны проявлять осторожность при подключении как медных, так и алюминиевых проводов. Но уход за алюминием находится на совершенно другом уровне. Медь гораздо более снисходительна. Алюминий не только должен быть обработан специально одобренными устройствами, он также не терпит небрежности. Он не такой податливый, как медь, поэтому чрезмерное усилие может повредить его. Если согнуть слишком много раз, он сломается. И что очень важно, при контакте с воздухом он очень быстро окисляется. И поэтому любые оголенные концы необходимо покрыть антиоксидантом. Есть два способа заделки любого провода, обжимное или механическое соединение. Обжимка выполняется с помощью гидравлического инструмента, который фактически вставляет проводник в наконечник. Механический просто надевает винт на провод и закручивает его. Они оба одобрены и с соответствующими устройствами работают хорошо. Я неравнодушен к обжимному наконечнику, и опять же это просто сравнение Caddy/Chevy. Я просто знаю, что могу вычеркнуть обжатый наконечник как выполненный. Вроде окончательный. И, наконец, алюминиевые проводники плохо переносят погружение в воду, как при подземной прокладке. Полностью держитесь подальше от этого сценария.

  VS.

В конце концов, регулярно возникает вопрос о меди и алюминии. В KEA мы разрабатываем все наши проекты на основе медных проводников. Мы определяем размеры всех кабелепроводов на основе размеров медных проводников. Если работа должна быть построена из алюминия, проводники должны быть увеличены, и в большинстве случаев это означает, что кабелепровод большего размера. Вопрос часто исходит от электрика, который пытается сэкономить деньги, в основном для оценки стоимости проекта. В этом нет ничего плохого, пока либо инженер, либо электрик, если он квалифицирован, регулирует размеры проводов и кабелепроводов, чтобы перейти от меди к алюминию, и использует соответствующие устройства и выводы. В моей книге они должны быть покрыты антиоксидантом, а также с использованием обжимных соединений. И НИКОГДА не под землей или, если на то пошло, в трубопроводах, в которых может быть стоячая вода. С учетом всего вышесказанного, алюминиевые проводники могут использоваться в руках компетентного электрика, который понимает все вопросы и следует всем рекомендуемым процедурам. KEA всегда доступна для консультации по этому и любым другим инженерным вопросам.

Альтернативы медным проводникам | IEWC.com

Затраты на медь выросли в геометрической прогрессии с начала 2020 года. Затраты выросли на 50% с первого квартала 2020 года до первого квартала 2021 года, и эксперты рынка считают, что стоимость меди будет продолжать расти в течение следующего год.

Возникает вопрос: какие альтернативы медной скрутке доступны для покупателей проводов и кабелей? Ответ — алюминий. Алюминий является более дешевой альтернативой меди, и, хотя на рынке алюминия в прошлом году также наблюдалась волатильность, он вырос всего на 24% с первого квартала 2020 года по первый квартал 2021 года и остается намного дешевле, чем медь (2 долл. 091/т для алюминия против 8 477 долл./т для меди).

Чем алюминий отличается от меди?

Алюминий отличается от меди по ряду признаков. Самое главное, он намного легче и плотнее. Из-за его плотности из метрической тонны алюминия можно изготовить больше кабелей, чем из меди.

Основным недостатком алюминия по сравнению с медью является то, что, несмотря на то, что он имеет такую ​​же емкость, он менее проводящий и более хрупкий. Следовательно, для пропуска того же тока, что и медь, необходимо использовать больше алюминия, что приводит к увеличению размера кабеля.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ МОЩНОСТЬ (Все типы изоляции)

МЕДЬ								АЛЮМИНИЙ
Не более 3 проводников в кабелепроводе/кабеле				Одиночный проводник на открытом воздухе				Не более 3 проводников в кабелепроводе/кабеле				Одиночный проводник на открытом воздухе
	ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НОМЕР ПРОВОДНИКА							ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДНИКА
	85-90°C Температура (185F)	110C Температура (230F)		85-90C Темп. (185F)	110C Температура (230F)	125C Температура (257F)	200C Температура (392Ф)	85-90C Темп. (185F)	110C Температура (230F)	85-90C Темп. (185F)		110C Температура (230F)	125C Температура (257F)	200C Температура (392Ф)
AWG или MCM	АМПЕР НА ПРОВОДНИК (100% коэффициент нагрузки)							АМПЕР НА ПРОВОДНИК (100% коэффициент нагрузки)
14	25	30		30	40	40	45	—	—	—		—	—	—
12	30	35		40	50	50	55	25	25	30		40	40	45
10	40	45		55	65	70	75	30	35	45		50	55	60
8	55	60		75	85	90	100	40	45	55		65	70	80
6	70	80		100	120	125	135	55	60	80		95	100	105
4	95	105		135	160	170	180	75	80	105		125	135	140
2	125	135		185	210	225	240	100	105	140		165	175	185
1	145	160		215	245	265	280	110	125	165		190	205	220
0	165	190		250	285	305	325	130	150	190		220	240	255
00	190	215		290	330	355	370	145	170	220		255	275	290
000	215	245		335	385	410	430	170	195	255		300	320	335
0000	250	275		390	445	475	510	195	215	300		345	370	400
250	275	315		440	495	530	—	220	250	330		385	415	—
300	310	345		485	555	590	—	250	275	375		435	460	—
350	340	390		550	610	655	—	270	310	415		475	510	—
400	365	420		595	665	710	—	295	335	450		520	555	—
500	415	470		675	765	815	—	335	380	515		595	635	—
600	460	525		750	855	910	—	370	425	585		675	720	—
700	500	560		825	940	1005	—	405	455	645		745	795	—
750	515	580		855	980	1045	—	420	470	670		775	825	—
800	535	600		885	1020	1085	—	430	485	695		805	855	—
900	565	—		950	—	—	—	465	—	750		—	—	—
1000	590	680		1020	1165	1240	—	485	560	800		930	990	—
ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА
40С	0,90	0,94		0,90	0,94	0,95	—	0,90	0,94	0,90		0,94	0,95	—
50С	0,80	0,87		0,80	0,87	0,89	—	0,80	0,87	0,80		0,87	0,89	—
60С	0,67	0,79		0,67	0,79	0,83	0,91	0,67	0,79	0,67		0,79	0,83	0,91
70С	0,52	0,71		0,52	0,71	0,76	0,87	0,52	0,71	0,52		0,71	0,76	0,87
80С	0,30	0,61		0,30	0,61	0,69	0,84	0,30	0,61	0,30		0,61	0,69	0,84
90С	—	0,50		—	0,50	0,61	0,80	—	0,50	—		0,50	0,61	0,80
100С	—	—		—	—	0,51	0,77	—	—	—		—	0,51	0,77
120С	—	—		—	—	—	0,69	—	—	—		—	—	0,69
140С	—	—		—	—	—	—	0,59	—	—		—	—	0,59

Поскольку алюминий более хрупок, чем медь, он чаще всего используется в строительной проволоке большого сечения, так как применение этих продуктов часто не требует большой гибкости. IEWC поддерживает запасы строительной проволоки THHN и XHHW-2 и определила источники, которые хранят и производят алюминиевые многопроволочные изделия.

Волокно

Волокно стало еще одной альтернативой меди. Исторически оптоволокно было дороже меди, но с ростом стоимости меди и снижением стоимости прокладки оптоволокна теперь это гораздо более конкурентоспособная альтернатива. На приведенном ниже графике показано резкое снижение индекса цен на продукцию (PPI) для производства оптоволоконных кабелей:

Оптоволокно, в частности, в приложениях для сетевой передачи предлагает ряд явных преимуществ по сравнению с медью. Волокно имеет гораздо большую пропускную способность, чем медь, что приводит к увеличению скорости передачи на большие расстояния.

Недостатком оптоволокна является то, что на текущем рынке оно в основном ограничивается передачей по сети и другими коммуникационными приложениями. Кроме того, хотя разрыв в стоимости оптоволокна и меди значительно сократился, стоимость оптоволоконных терминалов и соединителей выше, чем у медных.

Свяжитесь с торговым представителем IEWC, чтобы узнать о возможных альтернативах кабелям с медными проводниками для ваших приложений.

Применение алюминия. Электротехника

Все об алюминии

Алюминий универсален: это не только универсальный конструкционный материал,
но и идеальный проводник электричества. Сегодня вместе с медью
алюминий обеспечивает передачу энергии по всему миру.

Томас А. Эдисон
Американский изобретатель и бизнесмен

Электричество, несомненно, является одним из самых важных открытий человечества. Он приводит в движение все на нашей планете, позволяя соединять континенты всего за доли секунды. Без электричества сегодняшний научный и технологический прогресс был бы невозможен. И мы не смогли бы производить алюминий без электричества. Интересно, что сегодня именно этот металл отвечает за передачу энергии на тысячи миль.

Среди основных металлов алюминий лучше только меди, но только на 33%, при этом алюминий имеет неоспоримое преимущество – он легче. Алюминиевый провод имеет в 1,5 раза большее сечение, пропускает тот же ток, что и медный провод, но в 2 раза легче. Вес – один из важнейших параметров высоковольтных линий электропередач, передающих мощность на большие расстояния. Поэтому в магистральных воздушных линиях электропередачи используются только алюминиевые провода.

Алюминий

Медь

Серебряный

Первые алюминиевые провода появились в конце 19 века в США. В 1880 году в Чикаго начальник железнодорожного вокзала заметил, что все наружные медные провода быстро приходят в негодность. Он пришел к выводу, что это было связано с тем, что медь разъедалась локомотивным дымом. Причина, по которой он решил использовать в качестве заменителя алюминий, неизвестна, но медный провод длиной в несколько сотен метров был заменен на алюминиевый, который оказался гораздо более прочным, несмотря на то, что количество поездов на станции росло с каждым годом.

Сравнительно легкий вес алюминиевых проводов снижает нагрузку на опоры сетки и увеличивает расстояние пролетов между ними, что снижает затраты и сокращает сроки строительства. При прохождении тока через алюминиевые провода они нагреваются и их поверхность [покрывается] оксидной пленкой. Эта пленка служит отличным изолятором, защищающим провода от внешних воздействий.

13%

---

всего объема производимого сегодня алюминия используется в энергетике

Сплавы серий 1ххх, 6ххх, 8ххх применяются для изготовления алюминиевой проводки. Последние серии создают изделия со сроком службы более 40 лет.

Пруток алюминиевый — сплошной алюминиевый стержень диаметром от 9 до 15 мм — заготовка для алюминиевого троса. Легко сгибается и скручивается, не трескаясь. Его практически невозможно порвать или сломать, он легко выдерживает значительные статические нагрузки.

Пруток изготавливается методом непрерывного литья и прокатки. Полученную отлитую заготовку пропускают через несколько вальцовых станов, уменьшая ее сечение до необходимого диаметра, и формируют гибкий корд, который затем охлаждают и сматывают в большие круглые валки, называемые мотками. Затем на специальных кабельных производствах катанка перерабатывается на проволочно-волочильных машинах и вытягивается на диаметры от 4 мм до 0,23 мм.

Существует несколько видов провода для высоковольтных линий электропередач.

Воздушные линии электропередач строятся по принципу контактной сети. Паук использует тот же принцип в своей сети. Его обратная версия используется в арочном строительстве.

Наиболее распространенным типом является ACSR, алюминиевая жила, армированная сталью. В его сердцевине есть несколько скрученных стальных нитей, которые «намотаны» на слои алюминиевой проволоки. Сталь используется для повышения прочности троса и позволяет сохранять первоначальную форму при нагреве и других нагрузках. Алюминиевая секция отвечает за передачу тока.

Проводник из алюминиевого сплава (AAAC) или провод из алюминиевого сплава легче, чем армированный, и полностью устойчив к коррозии.

В конце концов, композитный сердечник из алюминиевого проводника (ACCC) уменьшает характерный для ACSR эффект теплового провисания благодаря тому, что его стальной сердечник расширяется под воздействием тепла. Коэффициент расширения углеродного сердечника в 10 раз меньше, чем стального. Кроме того, он значительно легче и прочнее — это означает, что в таком проводе можно использовать на 28% больше алюминия без увеличения его диаметра и общего веса. Дополнительный алюминий снижает потери мощности в линии на 25-40%.

Использование алюминия и меди в энергетике

Существующие медные проводники заменяются по всему миру, и компании стремятся использовать алюминиевые провода при строительстве новых линий электропередач, особенно в секторе линий низкого напряжения. Например, Национальный электротехнический кодекс (США) предписывает использование алюминиевой проводки при строительстве новых зданий. С 1 сентября 2015 года в Китае вступают в силу новые стандарты использования низковольтных алюминиевых проводов. Это неизбежно приведет к росту потребления алюминия в этой стране.

Динамика цен на алюминий и медь

Использование алюминиевых тросов также имеет значительный экономический эффект. Во-первых, алюминий намного дешевле меди, во-вторых, более высокая проводимость алюминия позволяет передавать больше электроэнергии по той же инфраструктуре. Поскольку мировое энергопотребление продолжает расти, сети не справляются с существующей нагрузкой, увеличивается количество перегрузок и аварий, а строительство новых линий электропередач обходится намного дороже, чем замена кабелей.

Производители стремятся улучшить алюминиевые сплавы для нужд электротехники. Одним из примеров являются алюминиевые и циркониевые проводники, которые удваивают пропускную способность линий электропередач без замены или строительства новых опор. Это особенно ценно на локациях с компактной планировкой или на труднопроходимых ландшафтах. Алюминий успешно заменяет медную проводку в автомобилях, уменьшая их общий вес в среднем на 12 кг.

Алюминий и его сплавы также широко используются в производстве электронных и микроэлектронных компонентов, в частности, конденсаторов. Также из него изготавливают антенны, в том числе телевизионные. Этот металл используется в конструкции радаров. В некоторых странах из алюминия делают даже опоры линий электропередач. Алюминий широко используется в производстве трансформаторов и роторных низковольтных двигателей.

Фото и изображения © Shutterstock и © Русал.

Читайте также

Алюминий в других областях

Транспорт

Строительство

Потребительские товары

Упаковка

Приготовление проводящей альтернативы меди с алюминием

Александра Фрейботт, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория

Алюминий всего на треть дешевле и весит медь, но его электропроводность составляет всего около 60%. Относительно низкая проводимость алюминия может быть ограничением в некоторых реальных приложениях. Кредит: Шеннон Колсон | Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория

В мире электричества медь является королем — пока. Это может измениться благодаря новому исследованию Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL), которое предлагает рецепт повышения проводимости алюминия, что делает его экономически конкурентоспособным с медью. Это исследование открывает двери для экспериментов, которые, если они будут полностью реализованы, могут привести к сверхпроводящей алюминиевой альтернативе меди, которая будет полезна на рынках за пределами линий электропередач, произведя революцию в транспортных средствах, электронике и энергосистемах.

«Что, если бы вы могли сделать алюминий более проводящим, хотя бы на 80% или 90% таким же, как у меди? Вы могли бы заменить медь, и это имело бы огромное значение, потому что более проводящий алюминий легче, дешевле и более распространен», — сказал Кирти. Каппагантула, материаловед PNNL и соавтор исследования. «Это общая проблема, которую мы пытаемся решить».

Медь по сравнению с алюминием

Спрос на медь быстро превышает ее текущее наличие, увеличивая ее стоимость. Медь — отличный электрический проводник — она используется во всем, от портативной электроники до подводных кабелей, питающих Интернет, — но нельзя избежать того факта, что медь становится менее доступной и более дорогой. Ожидается, что эти проблемы будут только усугубляться с ростом числа электромобилей (EV), для которых требуется в два раза больше меди, чем для традиционных автомобилей. Кроме того, медь тяжелая, что снижает эффективность электромобиля.

Алюминий всего в три раза дешевле и легче меди, но его электропроводность составляет всего около 60%. Относительно низкая проводимость алюминия может быть ограничением в некоторых реальных приложениях.

«Проводимость имеет ключевое значение, потому что более легкий провод с эквивалентной проводимостью может использоваться для разработки более легких двигателей и других электрических компонентов, поэтому ваш автомобиль потенциально может преодолевать большие расстояния», — сказал Каппагантула. «Все, от автомобильной электроники до выработки энергии и передачи этой энергии в ваш дом через сеть для зарядки аккумулятора вашего автомобиля — все, что работает на электричестве, — все это может стать более эффективным».

Повышение проводимости алюминия изменит правила игры.

«В течение многих лет мы думали, что металлы нельзя сделать более проводящими. Но это не так», — объяснил Каппагантула. «Если вы измените структуру металла и введете правильные добавки, вы действительно сможете повлиять на его свойства».

Чтобы начать выяснять, насколько можно увеличить проводимость алюминия, Каппангантула и докторант PNNL Адитья Ниттала объединились с заслуженным профессором Дэвидом Драболдом и аспирантом Каши Субеди из Университета Огайо, чтобы определить влияние температуры и структурных дефектов в алюминии. электропроводность и разработать поатомный рецепт для увеличения ее электропроводности.

Успех модели

Этот тип молекулярного моделирования никогда ранее не применялся для металлов, поэтому исследователям пришлось проявить творческий подход. Они искали вдохновение в полупроводниках, потому что предыдущие исследования успешно моделировали проводимость этих материалов на основе кремния и некоторых оксидов металлов. Команда адаптировала эти концепции для работы с алюминием и смоделировала, что произойдет с проводимостью металла, если отдельные атомы в его структуре будут удалены или перегруппированы. Эти крошечные изменения привели к большому увеличению общей проводимости.

Способность модели имитировать реальные условия удивила даже команду. «Мы не думали, что эти результаты будут так близки к реальности», — сказал Каппагантула. «Эта имитация модели, основанная на атомной структуре и ее различных состояниях, настолько точна, что я подумал: «Вау, это точно в цель». Это очень волнительно.»

Теперь, когда теоретический рецепт изменения проводимости металла ясен, исследователи планируют посмотреть, насколько они могут увеличить проводимость алюминия в лаборатории, чтобы привести теорию в соответствие с экспериментальными результатами. Они также изучают возможность увеличения проводимости других металлов с помощью тех же симуляций.

Исследование опубликовано в Physical Review B , и команда ожидает, что более проводящий алюминий будет иметь далеко идущие последствия — любое приложение, использующее электричество или медь, может выиграть от разработки доступного, легкого, сверхпроводящего алюминия.

---

Узнайте больше

«Лучшая» медь означает более эффективные электродвигатели

---

Дополнительная информация: Каши Н. Субеди и др., Процессы электропроводности в алюминии: дефекты и фононы, Physical Review B (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.104114

Информация журнала: Физический обзор B

Предоставлено Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория

Цитата : Готовим проводящую альтернативу меди с алюминием (2022, 29 июня) получено 5 октября 2022 г. с https://phys.org/news/2022-06-cooking-alternative-copper-aluminum.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Металлы и сплавы. Плотность

Плотность некоторых обычных металлов, металлических элементов и сплавов — алюминия, бронзы, меди, железа и других.

Sponsored Links

The density of some common metals, metallic elements and alloys are indicated in the table below:

0179 90249 Магний0174

Metal or Alloy	Density — ρ —   (kg/m 3 )
Актиний	10070
Admiralty Brass	8525
Aluminum	2712
Aluminum — melted	2560 — 2640
Aluminum alloy — 1100	2720
Aluminum alloy 2014 отожженный	2800
Алюминиевый сплав 3003, катаный	2730
Алюминиевый сплав 360	2640
Aluminum alloy — 6061	2720
Aluminum alloy — 7050	2800
Aluminum alloy — 7178	2830
Aluminum bronze (3-10% Al)	7700 — 8700
Aluminum foil	2700 -2750
Antifriction metal	9130 -10600
Antimony	6690
Antimonial lead (hard lead)	10900
Babbitt	7272
Barium	3594
Beryllium	1840
Beryllium copper	8100 — 8250
Bismuth	9750
Латунь — литье	8400 — 8700
Латунь — катаная и тянутая	8430 — 8730
Латунь 60/40	8520
Bronze — lead	7700 — 8700
Bronze — phosphorous	8780 — 8920
Bronze (8-14% Sn)	7400 — 8900
Brushed metal	7860
Cadmium	8640
Caesium	1873
Calcium	1540
Cast iron	6800 — 7800
Cerium	6770
Chemical Lead	11340
Chromium	7190
Cobalt	8746
Constantan	8920
Columbium	8600
Константан	8880
Медь	8940
8908 — 8940
Delta metal	8600
Duralumin	2790
Dysprosium	8550
Electrum	8400 — 8900
Erbium	9070
Эродированный металл	7860
Европий	5243
Гадолиний	7940
Gallium	5907
Germanium	5323
Gold	19320
Hafnium	13310
Hastelloy C	8940
Holmium	8800
Индий	7310
Инконель	8497
Инколой	8027
Iridium	22650
Iron	7850
Lanthanum	6145
Lead	11340
Light alloy based on Al	2560 — 2800
Light alloy на основе Mg	1760 — 1870
Литий	534
Лютеций	9840
1738
Magnesium alloy AZ31B	1770
Manganese	7440
Manganese Bronze	8359
Manganin	8500
Mercury	13593
Молибден	10188
Монель	8360 — 8840
Неодим	7007
Neptunium	20200
Nichrome	8400
Nickel	8908
Nickel 20	8090
Nickel 200	8890
Nickel silver	8400 — 8900
Никелин	8770
Нимоник	8100
Ниобий	4	40174
Osmium	22610
Palladium	12160
Phosphor bronze	8900
Platinum	21400
Plutonium	19816
Polonium	9200
Калий	890
Празеодим	6770
Прометий	7260
Protactinium	15400
Radium	5000
Red Brass	8746
Rhenium	20800
Rhodium	12400
Rubidium	1530
Рутений	12100
Самарий	7520
Скандий0174	2990
Silver	10490
Sodium	971
Solder 50/50 Pb Sn	8885
Stainless Steel	7480 — 8000
Steel	7850
Strontium	2640
Tantalium	16400
Technetium	11000
Technetium	11000
.
Terbium	8230
Tin	7280
Titanium	4500
Thalium	11800
Thorium	11700
Thulium	9320
Вольфрам	19600
Уран	18900
Ванадий	5494
White metal	7100
Wrought Iron	7750
Yellow Brass	8470
Ytterbium	6900
Yttrium	4470
Zinc	7135
Цирконий	6570

• 1 кг/м ³ = 0,0624 LB/FT ³ = 0,00361276127 LB/FT ³ = 0,0036112761277 LB/FT ³ = 0,00361112761271337 3
• Единый преобразователь

• Плотность, удельный вес и удельный вес

Элементы — плотность против температуры

. Cu – медь

Au – золото

Ir – иридий

Fe – железо

Pb – свинец

Mo – молибден

Ni – никель

Pt – платина

Ag — Silver

Zn — Zinc

зависимости от температуры указаны в таблице ниже.

Рекламные ссылки

Связанные темы

Связанные документы

Engineering ToolBox — Расширение SketchUp — 3D-моделирование в режиме онлайн!

Добавляйте стандартные и настраиваемые параметрические компоненты, такие как балки с полками, пиломатериалы, трубопроводы, лестницы и т. д., в свою модель Sketchup с помощью Engineering ToolBox — расширения SketchUp, которое можно использовать с потрясающими, увлекательными и бесплатными программами SketchUp Make и SketchUp Pro. .Добавьте расширение Engineering ToolBox в свой SketchUp из хранилища расширений SketchUp Pro Sketchup!

Перевести

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве сохраняются только электронные письма и ответы. Файлы cookie используются только в браузере для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложений на локальном компьютере. Эти приложения будут — из-за ограничений браузера — отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочитайте Конфиденциальность и условия Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.

AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочитайте AddThis Privacy для получения дополнительной информации.

Реклама в ToolBox

Если вы хотите продвигать свои товары или услуги в Engineering ToolBox — используйте Google Adwords. Вы можете настроить таргетинг на Engineering ToolBox с помощью управляемых мест размещения AdWords.