Какие свойства позволяют алюминию заменять медь в электротехнике
Áåç ïðîâîäíèêîâ íèêóäà
Ìåäü (ëàò. Cuprum) îäèí èç ñåìè ìåòàëëîâ, èçâåñòíûõ ñ ãëóáîêîé äðåâíîñòè. Çíà÷èòåëüíûå çàïàñû ìåäíûõ ðóä íàõîäÿòñÿ â ÑØÀ, ×èëè, Ðîññèè (Óðàë), Êàçàõñòàíå (Äæåçêàçãàí), Êàíàäå, Çàìáèè è Çàèðå.
Ìåäü âõîäèò â ñîñòàâ áîëåå 150 ìèíåðàëîâ, ïðîìûøëåííîå ïðèìåíåíèå íàøëè 17 èç íèõ, â òîì ÷èñëå: áîðíèò (Cu5FeS4), õàëüêîïèðèò (ìåäíûé êîë÷åäàí CuFeS2), õàëüêîçèí (ìåäíûé áëåñê Cu2S), êîâåëëèí (CuS), ìàëàõèò (Cu2(OH)2[CO3]). Ïåðåðàáîòêà ñóëüôèäíûõ ðóä äàåò îêîëî 80% îò âñåé äîáûâàåìîé ìåäè.
 ïðèðîäå Âñòðå÷àåòñÿ è ñàìîðîäíàÿ ìåäü.
×èñòàÿ ìåäü êîâêèé è ìÿãêèé ìåòàëë â èçëîìå ðîçîâàòîãî öâåòà, äîñòàòî÷íî òÿæåëûé, îòëè÷íûé ïðîâîäíèê òåïëà è ýëåêòðè÷åñòâà, ëåãêî ïîäâåðãàåòñÿ îáðàáîòêå äàâëåíèåì. Èìåííî ýòè êà÷åñòâà ïîçâîëÿþò ïðèìåíÿòü èçäåëèÿ èç ìåäè â ýëåêòðîòåõíèêå â íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëåå 70% âñåé ïðîèçâîäèìîé ìåäè èäåò íà âûïóñê ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ èçäåëèÿ. Äëÿ èçäåëèé ñ ìàêñèìàëüíîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ, èñïîëüçóþò òàê íàçûâàåìóþ «áåçêèñëîðîäíóþ» ìåäü.  èíûõ ñëó÷àÿõ ãîäíà è òåõíè÷åñêè ÷èñòàÿ ìåäü, ñîäåðæàùàÿ 0,02-0,04% êèñëîðîäà.
Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ìåäè: óäåëüíûé âåñ 8,93 ã/cì3, òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ 1083°Ñ, óäåëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ìåäè ïðè 20°Ñ 0,0167 Îì*ìì2/ì. ×èñòàÿ ìåäü îáëàäàåò âûñîêîé ýëåêòðè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòüþ (íà âòîðîì ìåñòå ïîñëå ñåðåáðà). Èìåííî ýòî êà÷åñòâî ìåäè èñïîëüçóþò â ïðîìûøëåííîñòè äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ øèí èç ìåäè.
Ìåäíûå øèíû èçãîòàâëèâàþòñÿ ïî ÃÎÑÒ 434-78. Ñîñòîÿíèÿ â êîòîðîì ïîñòàâëÿþòñÿ ìåäíûå øèíû ïîòðåáèòåëþ: íå îòîææåííàÿ (ìàðêèðîâêà Ò-òâåðäîå), îòîææåííûì (Ì-ìÿãêîå) è ÒÂ-òâåðäûå øèíû, èçãîòîâëåííûå èç áåñêèñëîðîäíîé ìåäè.
 äåôîðìèðîâàííîì ñîñòîÿíèè ïðî÷íîñòü ìåäè âûøå, ÷åì ó îòîææåííîãî ìåòàëëà, à çíà÷åíèÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ïîíèæåíû.
Ñïëàâû, ïîâûøàþùèå ïðî÷íîñòü è óëó÷øàþùèå äðóãèå ñâîéñòâà ìåäè, ïîëó÷àþò ââåäåíèåì â íåå äîáàâîê, òàêèõ, êàê öèíê, îëîâî, êðåìíèé, ñâèíåö, àëþìèíèé, ìàðãàíåö, íèêåëü. Íà ñïëàâû èäåò áîëåå 30% ìåäè.
Ëàòóíè ñïëàâû ìåäè ñ öèíêîì (ìåäè îò 60 äî 90% è öèíêà îò 40 äî 10%) ïðî÷íåå ìåäè è ìåíåå ïîäâåðæåíû îêèñëåíèþ. Ïðè ïðèñàäêå ê ëàòóíè êðåìíèÿ è ñâèíöà ïîâûøàþòñÿ åå àíòèôðèêöèîííûå êà÷åñòâà, ïðè ïðèñàäêå îëîâà, àëþìèíèÿ, ìàðãàíöà è íèêåëÿ âîçðàñòàåò àíòèêîððîçèéíàÿ ñòîéêîñòü. Ëèñòû, ëèòûå èçäåëèÿ èñïîëüçóþòñÿ â ìàøèíîñòðîåíèè, îñîáåííî â õèìè÷åñêîì, â îïòèêå è ïðèáîðîñòðîåíèè, â ïðîèçâîäñòâå ñåòîê äëÿ öåëëþëîçíîáóìàæíîé ïðîìûøëåííîñòè.
Áðîíçû. Ðàíüøå áðîíçàìè íàçûâàëè ñïëàâû ìåäè (80-94%) è îëîâà (20-6%). Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîèçâîäÿò áåçîëîâÿííûå áðîíçû, èìåíóåìûå ïî ãëàâíîìó âñëåä çà ìåäüþ êîìïîíåíòó.
Àëþìèíèåâûå áðîíçû ñîäåðæàò 5-11% àëþìèíèÿ, îáëàäàþò âûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè â ñî÷åòàíèè ñ àíòèêîððîçèéíîé ñòîéêîñòüþ.
Ñâèíöîâûå áðîíçû, ñîäåðæàùèå 25-33% ñâèíöà, èñïîëüçóþò ãëàâíûì îáðàçîì äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîäøèïíèêîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêèõ äàâëåíèÿõ è áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ ñêîëüæåíèÿ.
Êðåìíèåâûå áðîíçû, ñîäåðæàùèå 4-5% êðåìíèÿ, ïðèìåíÿþò êàê äåøåâûå çàìåíèòåëè îëîâÿííûõ áðîíç.
Áåðèëëèåâûå áðîíçû, ñîäåðæàùèå 1,8-2,3% áåðèëëèÿ, îòëè÷àþòñÿ òâåðäîñòüþ ïîñëå çàêàëêè è âûñîêîé óïðóãîñòüþ. Èõ ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðóæèí è ïðóæèíÿùèõ èçäåëèé.
Êàäìèåâûå áðîíçû ñïëàâû ìåäè ñ íåáîëüøèì êîëè÷åñòâà êàäìèÿ (äî1%) èñïîëüçóþò ïðè ïðîèçâîäñòâå òðîëëåéíûõ ïðîâîäîâ, äëÿ èçãîòîâëåíèÿ àðìàòóðû âîäîïðîâîäíûõ è ãàçîâûõ ëèíèé è â ìàøèíîñòðîåíèè.
Ïðèïîè ñïëàâû öâåòíûõ ìåòàëëîâ, ïðèìåíÿåìûå ïðè ïàéêå äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìîíîëèòíîãî ïàÿíîãî øâà. Ñðåäè òâåðäûõ ïðèïîåâ èçâåñòåí ìåäíîñåðåáðÿíûé ñïëàâ (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; îñòàëüíîå öèíê).
 Ðîññèè ìåäíûå øèíû èçãîòàâëèâàþò íåñêîëüêèõ çàâîäîâ: Êàìåíñê-Óðàëüñêèé ÎÖÌ, Êîëü÷óãèíñêèé ÎÖÌ, Êèðîâñêèé ÎÖÌ.
Ìèðîâîå ïðîèçâîäñòâî ìåäè â 2007 ãîäó âûðîñëî íà 2,5% ïî ñðàâíåíèþ ñ 2006 ã. è ñîñòàâèëî 17,76 ìëí. òîíí. Ïîòðåáëåíèå ìåäè â 2007 ãîäó âûðîñëî íà 4%, ïðè ýòîì ìåäíîå ïîòðåáëåíèå Êèòàÿ âçëåòåëî íà 25% çà ãîä, â òî âðåìÿ êàê ìåäíîå ïîòðåáëåíèå â ÑØÀ ðåçêî óïàëî íà 20%.
Àëþìèíèé è åãî ñïëàâû
Àëþìèíèé è ðÿä ñïëàâîâ íà åãî îñíîâå íàõîäÿò ïðèìåíåíèå â ýëåêòðîòåõíèêå, áëàãîäàðÿ õîðîøåé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè, êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè, íåáîëüøîìó óäåëüíîìó âåñó, è, ÷òî íåìàëîâàæíî, ìåíüøåé ñòîèìîñòüþ, ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåäüþ è åå ïðîâîäíèêîâûìè ñïëàâàìè.
 çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû óäåëüíîãî ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ, àëþìèíèåâûå ñïëàâû ïîäðàçäåëÿþò íà ïðîâîäíèêîâûå è ñïëàâû ñ ïîâûøåííûì ýëåêòðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì.
Óäåëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîâîäèìîñòü ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî àëþìèíèÿ ìàðîê À7Å è À5Å ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà 60% îò ïðîâîäèìîñòè îòîææåííîé ìåäè ïî ìåæäóíàðîäíîìó ñòàíäàðòó. Òåõíè÷åñêèé àëþìèíèé ÀÄ0 è ýëåêòðîòåõíè÷åñêèé À5Å èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðîâîäîâ, êàáåëåé è øèí. Ïðèìåíåíèå â ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè ïîëó÷èëè íèçêîëåãèðîâàííûå ñïëàâû àëþìèíèÿ ñèñòåìû Al-Mg-Si ÀÄ31, ÀÄ31Å.
 çåìíîé êîðå ñîäåðæèòñÿ 8,8% àëþìèíèÿ. Ýòî òðåòèé ïî ðàñïðîñòðàíåííîñòè â ïðèðîäå ýëåìåíò ïîñëå êèñëîðîäà è êðåìíèÿ è ïåðâûé ñðåäè ìåòàëëîâ. Îí âõîäèò â ñîñòàâ ãëèí, ïîëåâûõ øïàòîâ, ñëþä. Èçâåñòíî íåñêîëüêî ñîòåí ìèíåðàëîâ Al (àëþìîñèëèêàòû, áîêñèòû, àëóíèòû è äðóãèå). Âàæíåéøèé ìèíåðàë àëþìèíèÿ áîêñèò ñîäåðæèò 28-60% ãëèíîçåìà îêñèäà àëþìèíèÿ Al2O3.
 ÷èñòîì âèäå àëþìèíèé âïåðâûå áûë ïîëó÷åí äàòñêèì ôèçèêîì Õ. Ýðñòåäîì â 1825 ãîäó, õîòÿ è ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ðàñïðîñòðàíåííûì ìåòàëëîì â ïðèðîäå.
Ïðîèçâîäñòâî àëþìèíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ýëåêòðîëèçîì ãëèíîçåìà Al2O3 â ðàñïëàâå êðèîëèòà NaAlF4 ïðè òåìïåðàòóðå 950°C.
Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè àëþìèíèÿ: ïëîòíîñòü 2,7×103 êã/ì3, óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü àëþìèíèÿ ïðè 20°C 0,21 êàë/ãðàä, òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ 658,7°C, òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ àëþìèíèÿ 2000°C, êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ àëþìèíèÿ (ïðè òåìïåðàòóðå îêîëî 20°C) : 22,9 × 106(1/ãðàä)
Ñïëàâû àëþìèíèÿ, ïîâûøàþùèå åãî ïðî÷íîñòü è óëó÷øàþùèå äðóãèå ñâîéñòâà, ïîëó÷àþò ââåäåíèåì â íåãî ëåãèðóþùèõ äîáàâîê, òàêèõ, êàê ìåäü, êðåìíèé, ìàãíèé, öèíê, ìàðãàíåö.
Äóðàëþìèí (äþðàëü, äþðàëþìèíèé, îò íàçâàíèÿ íåìåöêîãî ãîðîäà, ãäå áûëî íà÷àòî ïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî ñïëàâà) ïëàâ àëþìèíèÿ (îñíîâà) ñ ìåäüþ (Cu: 2,2-5,2%), ìàãíèåì (Mg: 0,2-2,7%) ìàðãàíöåì(Mn: 0,2-1%). Ïîäâåðãàåòñÿ çàêàëêå è ñòàðåíèþ, ÷àñòî ïëàêèðóåòñÿ àëþìèíèåì. ßâëÿåòñÿ êîíñòðóêöèîííûì ìàòåðèàëîì äëà àâèàöèîííîãî è òðàíñïîðòíîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ.
Ñèëóìèí ëåãêèå ëèòåéíûå ñïëàâû àëþìèíèÿ (îñíîâà) ñ êðåìíèåì (Si: 4-13%), èíîãäà äî 23% è íåêîòîðûìè äðóãèìè ýëåìåíòàìè: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Èç íåãî èçãîòàâëèâàþò äåòàëè ñëîæíîé êîíôèãóðàöèè, ãëàâíûì îáðàçîì â àâòî- è àâèàñòðîåíèè.
Ìàãíàëèè ñïëàâû àëþìèíèÿ (îñíîâà) ñ ìàãíèåì (Mg: 1-13%) è äðóãèìè ýëåìåíòàìè, îáëàäàþùèå âûñîêîé êîððîçèéíîé ñòîéêîñòüþ, õîðîøåé ñâàðèàåìîñòüþ, âûñîêîé ïëàñòè÷íîñòüþ. Èç íèõ èçãîòàâëèâàþò ôàñîííûå îòëèâêè (ëèòåéíûå ìàãíàëèè), ëèñòû, ïðîâîëîêó, çàêëåïêè è ò. ä. (äåôîðìèðóåìûå ìàãíàëèè).
Ïî øèðîòå ïðèìåíåíèÿ ñïëàâû àëþìèíèÿ çàíèìàþò âòîðîå ìåñòî ïîñëå ñòàëè è ÷óãóíà.
Íåñêîëüêî èíòåðåñíûõ ôàêòîâ ïðî àëþìèíèé:
â òåëå âçðîñëîãî ÷åëîâåêà ïðèñóòñòâóåò äî 140 ìã àëþìèíèÿ,
1 êã àëþìèíèÿ â àâòîìîáèëå ýêîíîìèò áîëåå 10 ë áåíçèíà íà êàæäûå 200 òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ,
àëþìèíèé ñîäåðæèòñÿ äàæå â ÿáëîêàõ äî 150 ìã/êã,
êàæäûé 20-é èç àòîìîâ, ñëàãàþùèõ âåðõíþþ îáîëî÷êó íàøåé ïëàíåòû ýòî àòîì àëþìèíèÿ,
ñóòî÷íàÿ ïîòðåáíîñòü âçðîñëîãî ÷åëîâåêà â àëþìèíèè îöåíèâàåòñÿ â 2,45 ìã.
Ïðè áîëåå íèçêîé óäåëüíîé ïðîâîäèìîñòè (îêîëî 56% îò îòîææåííîé ìåäè), àëþìèíèåâûå ïðîâîäíèêîâûå ñïëàâû èìåþò òî æå íàçíà÷åíèå, ÷òî è ýëåêòðîòåõíè÷åñêèé àëþìèíèé. Òàêèå ñïëàâû èñïîëüçóþò äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáîâàíèé âûñîêîé ïðî÷íîñòè, ïîëçó÷åñòè è äð. ñïåöèàëüíûõ òðåáîâàíèé. Àëþìèíèåâûå øèíû èçãîòàâëèâàþò ïî ÃÎÑÒ 15176-89 èç ñïëàâîâ ÀÄ31 è ÀÄ31Ò, ðåæå ÀÄ0.
Ìèðîâîå ïîòðåáëåíèå ïåðâè÷íîãî àëþìèíèÿ â 2007 ã. ñîñòàâèëî 37,52 ìëí. òîíí, ÷òî íà 3,184 ìëí. òîíí (èëè íà 9,3%) áîëüøå, ÷åì â 2006 ã. Ìèðîâîå ïðîèçâîäñòâî ïåðâè÷íîãî àëþìèíèÿ âûðîñëî â 2007 ã. íà 4,024 ìëí. òîíí ïî ñðàâíåíèþ ñ 2006 ã. è äîñòèãëî 38,02 ìëí. òîíí.
Ïðîèçâîäèòåëè ìåäíîé ïðîäóêöèè
Êðóïíåéøèé ïðîèçâîäèòåëü ìåäè íà ðîññèéñêîì ðûíêå ÃÌÊ «Íîðèëüñêèé íèêåëü»
Âòîðîé ïî âåëè÷èíå ïðîèçâîäèòåëü ìåäè â íàøåé ñòðàíå õîëäèíã ÓÃÌÊ.
Òðåòèé êðóïíûé èãðîê ðîññèéñêîãî ðûíêà «Ðóññêàÿ ìåäíàÿ êîìïàíèÿ».  ñîñòàâ ÇÀÎ «Ðóññêàÿ ìåäíàÿ êîìïàíèÿ» âõîäÿò 11 ïðåäïðèÿòèé, äåéñòâóþùèõ â ÷åòûðåõ îáëàñòÿõ Ðîññèè, à òàêæå íà òåððèòîðèè Êàçàõñòàíà
Íà ðûíêå ïðèñóòñòâóþò ìåäíûå øèíû íåñêîëüêèõ çàâîäîâ: Êàìåíñê-Óðàëüñêîãî ÎÖÌ, Êîëü÷óãèíñêîãî ÎÖÌ, Àðòåìîâñêîãî ÎÖÌ, Êèðîâñêîãî ÎÖÌ. Êèðîâñêèé è Êîëü÷óãèíñêèé ÎÖÌ âõîäÿò â ñîñòàâ ÎÀÎ «ÓÃÌÊ».
Òåõíîëîãèè è öåíû
Òàê, êàê òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ìåäíûõ øèí èçâåñòíà, è íà âñåõ çàâîäàõ ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâà, äëÿ ïîòðåáèòåëÿ íà ïåðâûé ïëàí âûñòóïàåò ñîîòíîøåíèå öåíà/êà÷åñòâî. Îòå÷åñòâåííûå ïðåäïðèÿòèÿ ëèäåðû îòðàñëè â íàñòîÿùåå âðåìÿ âûïóñêàþò êà÷åñòâåííóþ ïðîäóêöèþ è ñîðåâíóþòñÿ ìåæäó ñîáîé, â îñíîâíîì, ïî öåíå. Íî, ãîâîðÿ î êà÷åñòâå ìåäíûõ øèí, ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî ïðèìåñè äàæå â î÷åíü íåçíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ ñóùåñòâåííî ñíèæàþò ýëåêòðîïðîâîäíîñòü ìåäè. Ïîýòîìó áðàêó çäåñü íå ìåñòî.
 òî æå âðåìÿ çàðóáåæíûìè è îòå÷åñòâåííûìè ïðåäïðèÿòèÿìè ïðåäëàãàþòñÿ íîâàòîðñêèå ðåøåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå âûïóñêàòü ïðîäóêöèþ ñ ÷åòêî çàäàííûìè ïàðàìåòðàìè êà÷åñòâà. Áîëåå òîãî, â îñîáî îòâåòñòâåííûõ ìîìåíòàõ èçãîòîâëåíèå ìåäíûõ øèí ïðîèñõîäèò ïî ñîáñòâåííûì, èíîãäà îðèãèíàëüíûì, ðåøåíèÿì.
Íàïðèìåð, ÎÀÎ «ÊÓÇÎÖÌ» âûïóñêàåò êîëëåêòîðíûå ïîëîñû èç ñïëàâà ìåäè ñ ñåðåáðîì. Òàêîé ñïëàâ ïðåâîñõîäèò ìåäü ïî ýêñïëóàòàöèîííûì õàðàêòåðèñòèêàì, à â îòëè÷èå îò ñïëàâà ìåäè ñ êàäìèåì ÿâëÿåòñÿ ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûì. Çàâîä ïðîèçâîäèò è öåëûé ðÿä ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ ïðîôèëåé îòâåòñòâåííîãî íàçíà÷åíèÿ.  ÷àñòíîñòè ýòî ìåäíûå ïðÿìîóãîëüíûå ýëåêòðîòåõíè÷åñêèå ïðîôèëè, òàêèå, êàê ïîëóòâåðäûå øèíû, òâåðäûå øèíû ñ ïîâûøåííîé ÷èñòîòîé ïîâåðõíîñòè: øèíû ñ ïîëíûì çàêðóãëåíèåì ìàëûõ ñòîðîí ñå÷åíèÿ ðàçëè÷íîé òâåðäîñòè è äð.
Øèíû ïîëóòâåðäûå âûïóñêàþòñÿ äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ òðåáîâàíèé ÂS1432 áðèòàíñêèõ ñòàíäàðòîâ ïî êà÷åñòâó ïîâåðõíîñòè è ïîëó÷åíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îòâå÷àþùèõ ïîëóòâåðäîìó ñîñòîÿíèþ. Øèíû èçãîòàâëèâàþòñÿ èç ïðåññîâàííîé çàãîòîâêè çà äâà ïðîõîäà âîëî÷åíèÿ ñ ïðîìåæóòî÷íûì îòæèãîì, à ÷èñòîâîå âîëî÷åíèå ïðîâîäèòñÿ ñ ïîíèæåííîé ñòåïåíüþ äåôîðìàöèè ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííîé ñõåìîé èçãîòîâëåíèÿ òâåðäûõ øèí.
Øèíû ñ ïîâûøåííîé ÷èñòîòîé ïîâåðõíîñòè, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ïîñëåäóþùåãî ýëåêòðîëèòè÷åñêîãî ïîêðûòèÿ èõ ñåðåáðîì, îáåñïå÷èâàþùåãî íàèáîëüøóþ ýëåêòðîïðîâîäíîñòü â ìåñòå êîíòàêòà, è ýòî äèêòóåò îñîáûå òðåáîâàíèÿ ê øåðîõîâàòîñòè èõ ïîâåðõíîñòè (Rz≤0,63 ìêì ïî ÃÎÑÒ 2789-73). Òðåáóåìûé çàêàç÷èêîì ïîêàçàòåëü øåðîõîâàòîñòè äîñòèãíóò íà ÊÓÇÎÖÌ öåëûì ðÿäîì òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèåìîâ ïðèìåíåíèåì ïîâûøåííûõ ñóììàðíûõ îáæàòèé ïðè âîëî÷åíèè, äîïîëíèòåëüíîé ïîäãîòîâêîé ïîâåðõíîñòè ïðîòÿæêè ïåðåä ÷èñòîâûì âîëî÷åíèåì, ñîîòâåòñòâóþùåé îáðàáîòêîé êàíàëà ñïåöèàëüíîé ôîðìû ñîñòàâíûõ è ìîíîëèòíûõ âîëîê. Óêàçàííûé âûøå ãàðàíòèðîâàííûé óðîâåíü øåðîõîâàòîñòè (Rz≤0,63 ìêì) ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü íàíåñåíèå ïîêðûòèé çàäàííîé, îäíîðîäíîé ïî ïîâåðõíîñòè øèíû òîëùèíû. Òåì ñàìûì óäàåòñÿ ñîçäàòü êîíòàêòíûå ïîâåðõíîñòè, îáëàäàþùèå ìàëûì ïåðåõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì è âûñîêîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ.
Øèíû ñ ïîëíûì çàêðóãëåíèåì ìàëûõ ñòîðîí ñå÷åíèÿ, òî åñòü ñ ðàäèóñîì çàêðóãëåíèÿ, ðàâíûì ïîëîâèíå òîëùèíû øèíû îáëàäàþò îïðåäåëåííûìè ïðåèìóùåñòâàìè ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè: ïîâûøàåòñÿ èçíîñîñòîéêîñòü èçîëÿöèîííîãî ïîêðûòèÿ âñëåäñòâèå îòñóòñòâèÿ åãî èçãèáîâ â óãëàõ ïðîôèëÿ, äîñòèãàåòñÿ ñóùåñòâåííàÿ ýêîíîìèÿ ìåäè, óëó÷øàþòñÿ ïîêàçàòåëè ðàñïðåäåëåíèÿ òîêîâîé íàãðóçêè ïî ñå÷åíèþ øèíû.
×åðåç íåñêîëüêî ìåñÿöåâ îòíîøåíèÿ ðîññèéñêèõ ïðîèçâîäèòåëåé ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé ïðîäóêöèè è èõ çàðóáåæíûõ êîíêóðåíòîâ äîëæíû ïåðåéòè â íîâóþ ñòàäèþ. Ýòî ñâÿçàíî ñî âñòóïëåíèåì â ÂÒÎ. Ñ îäíîé ñòîðîíû, âñòóïëåíèå â ÂÒÎ îòêðûâàåò ïåðåä ðîññèéñêèìè ïðîèçâîäèòåëÿìè âíåøíèé ðûíîêÑ äðóãîé ñòîðîíû, âñòóïëåíèå â ÂÒÎ îçíà÷àåò îáÿçàòåëüíîå ñíèæåíèå ââîçíûõ ýêñïîðòíûõ ïîøëèí, êîòîðûå äîëæíû óìåíüøèòüñÿ çà 3-4 ãîäà ÷óòü ëè íå â ïîëòîðà ðàçà. È ãëàâíàÿ êîíêóðåíöèÿ áóäåò â êà÷åñòâå ïðîäóêöèè.
Í. Àëåêñàíäðîâ. Ìåòàëëû è öåíû
Без проводников — никуда
Медь
(лат. Cuprum) — один из семи металлов, известных с глубокой древности.
Значительные запасы медных руд находятся в США, Чили, России (Урал),
Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире.
Медь
входит в состав более 150 минералов, промышленное применение нашли
17 из них, в том числе: борнит (Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан —
CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит
(Cu2(OH)2[CO3]). Переработка сульфидных руд дает около 80% от всей
добываемой меди.
В природе Встречается и самородная медь.
Чистая медь —
ковкий и мягкий металл в изломе розоватого цвета, достаточно тяжелый,
отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке
давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди
в электротехнике — в настоящее время более 70% всей производимой меди
идет на выпуск электротехнических изделия. Для изделий с максимальной
электропроводностью, используют так называемую «безкислородную» медь.
В иных случаях годна и технически чистая медь, содержащая 0,02-0,04%
кислорода.
Основные характеристики меди: удельный вес — 8,93 г/cм3, температура плавления — 1083°С, удельное электрическое сопротивление
меди при 20°С 0,0167 Ом*мм2/м. Чистая медь обладает высокой
электрической проводимостью (на втором месте после серебра). Именно это
качество меди используют в промышленности для изготовления
электротехнических шин из меди.
Медные
шины изготавливаются по ГОСТ 434-78. Состояния в котором поставляются
медные шины потребителю: не отожженная (маркировка — Т-твердое),
отожженным (М-мягкое) и ТВ-твердые шины, изготовленные из бескислородной
меди.
В деформированном состоянии прочность меди выше, чем у отожженного металла, а значения электропроводности понижены.
Сплавы,
повышающие прочность и улучшающие другие свойства меди, получают
введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец,
алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.
Латуни —
сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) — прочнее
меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния
и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова,
алюминия, марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы,
литые изделия используются в машиностроении, особенно в химическом,
в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной
промышленности.
Бронзы.
Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%).
В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному
вслед за медью компоненту.
Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.
Свинцовые бронзы,
содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления
подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях
скольжения.
Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.
Бериллиевые бронзы,
содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки
и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин и пружинящих
изделий.
Кадмиевые бронзы —
сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) — используют при
производстве троллейных проводов, для изготовления арматуры
водопроводных и газовых линий и в машиностроении.
Припои —
сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения
монолитного паяного шва. Среди твердых припоев известен медносеребряный
сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное — цинк).
В России медные шины изготавливают нескольких заводов: Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ, Кировский ОЦМ.
Мировое
производство меди в 2007 году выросло на 2,5% по сравнению с 2006 г. и
составило 17,76 млн. тонн. Потребление меди в 2007 году выросло на 4%,
при этом медное потребление Китая взлетело на 25% за год, в то время как
медное потребление в США резко упало на 20%.
Алюминий и его сплавы
Алюминий
и ряд сплавов на его основе находят применение в электротехнике,
благодаря хорошей электропроводности, коррозионной стойкости, небольшому
удельному весу, и, что немаловажно, меньшей стоимостью, по сравнению
с медью и ее проводниковыми сплавами.
В зависимости
от величины удельного электросопротивления, алюминиевые сплавы
подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электрическим
сопротивлением.
Удельная
электрическая проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е
составляет порядка 60% от проводимости отожженной меди
по международному стандарту. Технический алюминий АД0
и электротехнический А5Е используют для изготовления проводов, кабелей
и шин. Применение в электротехнической промышленности получили
низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.
В земной
коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности
в природе элемент после кислорода и кремния и первый — среди металлов.
Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен
минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший
минерал алюминия — боксит содержит 28-60% глинозема — оксида алюминия
Al2O3.
В чистом
виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом
в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.
Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950°C.
Основные
характеристики алюминия: плотность — 2,7×103 кг/м3, удельная
теплоемкость алюминия при 20°C — 0,21 кал/град, температура плавления —
658,7°C, температура кипения алюминия — 2000°C, коэффициент линейного
расширения алюминия (при температуре около 20°C) : — 22,9 × 106(1/град)
Сплавы
алюминия, повышающие его прочность и улучшающие другие свойства,
получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний,
магний, цинк, марганец.
Дуралюмин
(дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато
промышленное производство сплава) — плав алюминия (основа) с медью
(Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%).
Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является
конструкционным материалом дла авиационного и транспортного
машиностроения.
Силумин —
легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4-13%), иногда
до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be).
Из него изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом
в авто- и авиастроении.
Магналии —
сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами,
обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью,
высокой пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные
магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).
По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.
Несколько интересных фактов про алюминий:
в теле взрослого человека присутствует до 140 мг алюминия,
1 кг алюминия в автомобиле экономит более 10 л бензина на каждые 200 тысяч километров,
алюминий содержится даже в яблоках — до 150 мг/кг,
каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты — это атом алюминия,
суточная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45 мг.
При
более низкой удельной проводимости (около 56% от отожженной меди),
алюминиевые проводниковые сплавы имеют то же назначение, что
и электротехнический алюминий. Такие сплавы используют для обеспечения
требований высокой прочности, ползучести и др. специальных требований.
Алюминиевые шины изготавливают по ГОСТ 15176-89 из сплавов АД31 и АД31Т,
реже АД0.
Мировое
потребление первичного алюминия в 2007 г. составило 37,52 млн. тонн,
что на 3,184 млн. тонн (или на 9,3%) больше, чем в 2006 г. Мировое
производство первичного алюминия выросло в 2007 г. на 4,024 млн. тонн
по сравнению с 2006 г. и достигло 38,02 млн. тонн.
Производители медной продукции
Крупнейший производитель меди на российском рынке — ГМК «Норильский никель»
Второй по величине производитель меди в нашей стране — холдинг УГМК.
Третий
крупный игрок российского рынка — «Русская медная компания». В состав
ЗАО «Русская медная компания» входят 11 предприятий, действующих
в четырех областях России, а также на территории Казахстана
На рынке
присутствуют медные шины нескольких заводов: Каменск-Уральского ОЦМ,
Кольчугинского ОЦМ, Артемовского ОЦМ, Кировского ОЦМ. Кировский
и Кольчугинский ОЦМ входят в состав ОАО «УГМК».
Технологии и цены
Так,
как технология изготовления медных шин известна, и на всех заводах
практически одинакова, для потребителя на первый план выступает
соотношение цена/качество. Отечественные предприятия — лидеры отрасли
в настоящее время выпускают качественную продукцию и соревнуются между
собой, в основном, по цене. Но, говоря о качестве медных шин, стоит
отметить, что примеси даже в очень незначительных количествах
существенно снижают электропроводность меди. Поэтому браку здесь
не место.
В то же
время зарубежными и отечественными предприятиями предлагаются
новаторские решения, позволяющие выпускать продукцию с четко заданными
параметрами качества. Более того, в особо ответственных моментах
изготовление медных шин происходит по собственным, иногда оригинальным,
решениям.
Например,
ОАО «КУЗОЦМ» выпускает коллекторные полосы из сплава меди с серебром.
Такой сплав превосходит медь по эксплуатационным характеристикам,
а в отличие от сплава меди с кадмием является экологически чистым. Завод
производит и целый ряд электротехнических профилей ответственного
назначения. В частности это — медные прямоугольные электротехнические
профили, такие, как полутвердые шины, твердые шины с повышенной чистотой
поверхности: шины с полным закруглением малых сторон сечения различной
твердости и др.
Шины
полутвердые выпускаются для удовлетворения требований ВS1432 британских
стандартов по качеству поверхности и получения механических свойств,
отвечающих полутвердому состоянию. Шины изготавливаются из прессованной
заготовки за два прохода волочения с промежуточным отжигом, а чистовое
волочение проводится с пониженной степенью деформации по сравнению
с традиционной схемой изготовления твердых шин.
Шины
с повышенной чистотой поверхности, предназначенные для последующего
электролитического покрытия их серебром, обеспечивающего наибольшую
электропроводность в месте контакта, и это диктует особые требования
к шероховатости их поверхности (Rz≤0,63 мкм по ГОСТ 2789-73). Требуемый
заказчиком показатель шероховатости достигнут на КУЗОЦМ целым рядом
технологических приемов — применением повышенных суммарных обжатий при
волочении, дополнительной подготовкой поверхности протяжки перед
чистовым волочением, соответствующей обработкой канала специальной формы
составных и монолитных волок. Указанный выше гарантированный уровень
шероховатости (Rz≤0,63 мкм) позволяет обеспечить нанесение покрытий
заданной, однородной по поверхности шины толщины. Тем самым удается
создать контактные поверхности, обладающие малым переходным
сопротивлением и высокой электропроводностью.
Шины
с полным закруглением малых сторон сечения, то есть с радиусом
закругления, равным половине толщины шины обладают определенными
преимуществами по сравнению с традиционными: повышается износостойкость
изоляционного покрытия вследствие отсутствия его изгибов в углах
профиля, достигается существенная экономия меди, улучшаются показатели
распределения токовой нагрузки по сечению шины.
Через
несколько месяцев отношения российских производителей
электротехнической продукции и их зарубежных конкурентов должны перейти
в новую стадию. Это связано со вступлением в ВТО. С одной стороны,
вступление в ВТО открывает перед российскими производителями внешний
рынокС другой стороны, вступление в ВТО означает обязательное снижение
ввозных экспортных пошлин, которые должны уменьшиться за 3-4 года
чуть ли не в полтора раза. И главная конкуренция будет в качестве
продукции.
Н. Александров.
Источник информации:
«Школа для электрика: электротехника
и электроника.
Статьи, советы, полезная информация.