від DA
10.10.2017 22:45
Публікуємо по частинах керівництво за матеріалами, використовуваним не тільки в електротехніці, а й взагалі в техніці, в тому числі самодельщикамі. З описом, прикладами застосування, нотатками по роботі. Керівництво написано максимально просто, і буде зрозуміло всім, від школяра до пенсіонера. У цій частині починаємо розбирати провідники - Срібло, Мідь, Алюміній.
провідники
Двадцяте століття - століття пластмас. До появи широкого спектра синтетичних полімерних матеріалів, людина використовувала в конструюванні метали і матеріали природного походження - дерево, шкіру і т.д. Сьогодні ми завалені пластмасовими виробами, починаючи від одноразового посуду, закінчуючи важко навантажених деталями двигунів автомобілів. Пластмаси багато в чому перевершують метали, але ніколи не витіснять їх повністю, тому розповідь почнеться з металів. Металам присвячені сотні книг, дисципліна, присвячена їм, називається «металознавство». Нас цікавлять метали з точки зору електронної техніки. Як провідники, як частина електронних приладів. Всі інші застосування - наприклад такі, як конструкційні матеріали, в даний посібник поки не увійшли. Головне для електронної техніки властивість металів - це здатність добре проводити електричний струм. Подивимося на таблицю питомої опору різних металів:
Бачимо лідерів нашого списку: Ag, Cu, Au, Al.
срібло
Ag - Срібло. Дорогоцінний метал. Срібло - найдешевший з дорогоцінних металів, але, тим не менш, дуже дорогий, щоб робити з нього дроти. На 5% краща електропровідність у порівнянні з міддю, при різниці в ціні майже в 100 разів.
приклади застосування
недоліки
Незважаючи на те, що срібло - благородний метал, він окислюється в середовищі з вмістом сірки: 4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O Утворюється темний наліт - «патина». Також джерелом сірки може служити гума, по-цьому провід в гумовій ізоляції і посріблені контакти - погане поєднання. Потемніло срібло можна очистити хімічно. На відміну від чищення абразивними пастами (в тому числі зубною пастою) це найніжніший спосіб чистки, що не залишає подряпин.
мідь
Cu - мідь. Основний метал провідників струму. Обмотки електродвигунів, дроти в ізоляції, шини, гнучкі провідники - найчастіше це саме мідь. Мідь неважко впізнати по характерному червоному кольору. Мідь досить стійка до корозії.
приклади застосування
Цікаві факти про міді
Мідь - досить дорогий метал, тому недобросовісні виробники намагаються економити на ньому. Занижують перетин проводів (коли написано 0,75 мм 2, а фактично 0,11 мм 2). Фарбують алюміній «під мідь» в обмотках, зовні обмотка виглядає як мідна, а варто зішкребти ізоляцію - виявляється, що вона зроблена з алюмінію. Цим грішать і китайські, і вітчизняні виробники, кабель перетином 2,5 мм 2 цілком може виявитися перетином 2,3 мм2, тому запас міцності і вхідний контроль не будуть зайвими. Зрозуміло, надійність контакту в електроарматуру жили перерізом 2,3 мм 2, розрахованої на жилу 2,5 мм 2, буде невисокою.
Мідь забарвлює полум'я в зелений колір, це властивість використовували для виявлення міді в руді, коли не був доступний хімічний аналіз. Зелений слід в полум'я - показник наявності міді. (Але не завжди, зелене забарвлення полум'я можуть давати іони бору)
Мідь - м'який метал, але якщо додати до міді хоча б 10% олова, виходить твердий, пружний сплав - бронза. Саме освоєння отримання бронзи послужило назвою до історичної епохи - бронзового віку. Добавка до міді берилію дає берилієвих бронзу - міцний пружний сплав, з якого виготовляють пружні контакти.
Мідь - один з небагатьох м'яких металів з високою температурою плавлення, тому з міді виготовляють прокладки ущільнювачів, наприклад для високотемпературної або вакуумної техніки. Наприклад, ущільнююча прокладка пробки картера двигуна автомобіля.
При механічній обробці (наприклад волочіння) мідь ущільнюється і стає жорсткою. Для відновлення вихідної м'якості і пластичності мідь «отжигают» в захисній атмосфері, нагріваючи до 500-700 ° C і витримуючи деякий час. Тому деякі мідні вироби тверді, а деякі м'які, наприклад мідні труби.
Мідь не дає іскор. Для роботи у вибухонебезпечних місцях, наприклад на газопроводі, використовують Іскробезпечний інструмент, сталевий інструмент покритий шаром міді або інструмент виготовлений із сплавів міді - бронз. Якщо таким інструментом випадково чиркнути по сталевій поверхні він не дасть небезпечних іскор.
Так як температурний коефіцієнт опору для чистої міді відомий, з міді виготовляють термометри опору (тип ТСМ - Термометр Опору Мідний, є ще ТСП - Термометр Опору Платиновий). Термометр опору - це точно виготовлений резистор, навитий з мідного дроту. Вимірявши його опір, можна по таблиці або по формулі визначити його температуру досить точно.
алюміній
Al - Алюміній. «Крилатий метал» четвертий по провідності після срібла, золота і міді. Алюміній хоч і проводить струм майже в півтора рази гірше міді, але він легше в 3,4 рази і в три рази дешевше. А якщо порахувати провідність, то еквівалентний мідному провідник з алюмінію буде дешевше в 6,5 раз! Алюміній б витіснив мідь, як провідник всюди, якби не пара його неприємних властивостей, але про це в недоліках. Чистий алюміній, як і чисте залізо, в техніці практично не застосовується (виключення - проводи та фольга). Будь-який «алюмінієвий» предмет складається з якогось сплаву алюмінію. Сплави можуть містити кремній, магній, мідь, цинк та інші метали. Їх властивості відрізняються дуже сильно, і це необхідно враховувати при обробці. Нижче перераховані кілька найпоширеніших марок алюмінію:
1199. Чистий 99,99% алюміній. Буває майже виключно у вигляді фольги.
1050 і 1060. Чистий 99,5% і 99,6% відповідно. Через високу теплопровідність іноді використовується як матеріал для радіаторів. М'який, легко гнеться. Провід, харчова фольга, посуд.
6061 і 6082. Сплави: 6061 - Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 - Si, Mg, Mn. Перший більш поширений в США, другий - в Європі. Легко точить, фрезерувати. Найкращий матеріал для саморобок. Міцний. Легко піддається зварці, паяется твердими припоями. Легко анодируется. Погано гнеться. Не годиться для лиття.
6060. Склад: Mg, Si. М'якший, ніж 6061 і 6082, при обробці різанням злегка «пластиліновий», за що його не люблять токарі. Поширений і дешевий, інших особливих переваг не має. Дешевий алюмінієвий профіль з незрозумілого сплаву має хорошіешанси виявитися ім.
5083. Сплав з магнієм (> 4% Mg). Відмінна корозійна стійкість, стійкий в морській воді. Один з кращих варіантів для деталей, що працюють під дощем. Теж може зустрітися в магазині будматеріалів, поряд з іншими подібними марками.
44400, він же «силумін». Сплав з великим відсотком кремнію (Si> 8%). Ливарний. Низька температура плавлення, при пайку твердими припоями ризик розплавити саму деталь. Крихкий, при згинанні ламається. На зламі видно характерні кристали.
7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Дуже своєрідний сплав, відрізняється навіть кольором (плівка оксидів злегка золотиста). Несподівано твердий для алюмінію, по твердості порівняємо з м'якою сталлю. Погано анодируется. Чи не паяется взагалі. Чи не зварюється взагалі. Чи не гнеться і не кується взагалі. Не годиться для лиття. Різанням обробляє ся відмінно, прекрасно полірується. Гарний для відповідальних деталей. Використовується для гвинтів в велосипедах, в зброї (матеріал багатьох деталей гвинтівки M16).
Відносно невисока температура плавлення (660 ° C у чистого, менше 600 ° C у ливарних сплавів) алюмінію робить можливим виливок деталей в пісочні форми в умовах гаража / майстерні. Однак багато марки алюмінію не годяться для лиття.
приклади застосування
недоліки
Цікаві факти про алюміній
Алюміній - хороший відновник, що використовується для відновлення інших металів, наприклад титану зі стану діоксиду. Теодор Грей (Настійно рекомендую книги Теодора Грея «Елементи. Путівник по періодичній таблиці», «Наукові досліди з періодичної таблиці», «Експерименти. Досліди з періодичної таблиці». Вони дуже добре зроблені візуально, і досліди в них не нудотно безпечні, як в більшості сучасних посібників, можуть і бабахнути.) в домашніх умовах проводив такий досвід. У суміші з оксидом заліза алюмінієва пудра утворює терміт- пекельна суміш, яка горить розігріваючи до 2400 ° С при цьому відновлюється залізо і весело стікає вниз, що використовується для зварювання рейок, іншим способом такий шматок заліза якісно і швидко не прогріти. Термітні олівці дозволяють в польових умовах зварювати дроти, а бравий спецназівець термитной пальником понюхає дужку самого міцного замку.
Щоб зробити бісквіт ніжним і повітряним використовується пекарський порошок. Такий же порошок є для того, що б зробити пористим бетон - Алюміній + луг.
Алюміній - активний метал, але він швидко покривається окисной плівкою, яка захищає його від руйнування. Рубін, сапфір, корунд - це все назви одного й того ж речовини - оксиду алюмінію Al2O3 Білі точильні круги і бруски складаються з електрокорунду - оксиду алюмінію.
Можна переконатися в активності алюмінію простим досвідом. Наріжте алюмінієву фольгу в стакан, додайте мідний купорос і поварену сіль, залийте холодною водою. Через деякий час суміш закипить, алюміній буде окислюватися, відновлюючи мідь, з виділенням тепла.Алюміній непогано піддається екструзії. Корпуси приладів з нарізаного і обробленого екструдованого профілю значно дешевше литих.
Алюмінієвий корпус зовнішнього акумулятора для телефону. Екструдований анодований пофарбований профіль.Алюміній досить посередньо паяется м'якими (олов'яно-свинцевими) припоями, непогано паяется цинковими припоями. При конструюванні приладів це варто пам'ятати, з'єднати провід з алюмінієвим шасі простіше прикрутивши гвинтом до запресованої стійці, ніж припаяти. У твердих марках алюмінію (6061, що 6082, 7075) можна нарізати різьбу для гвинта безпосередньо.
Алюміній можна зварювати аргоновой зварюванням, але якісний шов виходить тільки при TIG-зварюванні на змінному струмі. Безперервна зміна полярності подрібнює плівку окислів, яка в іншому випадку може потрапити в шов. Враховуйте це при виборі зварювального апарату для майстерні, якщо вам може знадобитися варити і алюміній.
Ще раз важливе зауваження. Алюмінієві і мідні провідники безпосередньо з'єднувати не можна! Для з'єднання провідників з міді і алюмінію використовуйте проміжний метал, наприклад, сталеву клему.
джерела
У великих будівельних магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) зазвичай є в наявності алюмінієвий профіль різних розмірів і форм. Непоганим джерелом може послужити штампована алюмінієвий посуд - вона дуже дешева і існує різних форм. Але зверніть увагу на марки. Якщо потрібен 6061 і тим більше 7075, доведеться купувати його у фірми, що спеціалізується по металах. опубліковано econet.ru