1. Электротехнический материал. Общие понятия и определения. Требования, предъявляемые к электротехническим материалам. 2 страница

19. Латуни. Состав, свойства, область применения в электротехнике.

В электротехнике нашли широкое применение сплавы меди с цинком - латуни, в которых содержание цинка может доходить до 43%. При этом содержании цинка латуни обладают наибольшей механической прочностью. Латуни, содержащие 30 - 32% цинка, обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготовляют изделия горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку и др.

Без нагрева из листовой латуни можно изготовлять глубокой вытяжкой и штамповкой сложные детали: кожухи, колпачки, фасонные шайбы и др. В результате холодной обработки давлением у латуни увеличивается твердость и механическая прочность, но заметно снижается пластичность. Для восстановления пластичности латунь отжигают при температуре 500 - 600° С и медленно охлаждают до комнатной температуры.

Латуни хорошо обрабатываются резанием. Изделия из латуни устойчивы к атмосферной коррозии, но деформированная (вытяжкой) латунь подвержена коррозии во влажной атмосфере р большей степени, чем медь.

Для повышения коррозионной стойкости латуней в них вводят, легирующие элементы: алюминий, никель, олово и др. Такие латуни называют специальными, например морская латунь стойка к коррозии даже в морской воде. Марки латуней начинаются с буквы Л (латунь), за которой следуют буквы, указывающие на другие элементы (кроме меди), которые входят в состав латуней. Стоящие в конце марки цифры означают содержание (в процентах) меди и других компонентов. Например, марка латуни Л62 обозначает, что в ней содержится около 62% меди.

Плотность латуней находится в пределах: 8,2 - 8,85 г/см3. Токоведущие детали из латуни можно получать литьем или давлением. Латунные детали, полученные штамповкой или давлением при комнатной температуре, приобретают жесткость (наклеп) и склонны к растрескиванию. Для снятия внутренних напряжений и предупреждения растрескивания наклепанные латунные детали подвергают отжигу. Латунь хорошо механически обрабатывается, сваривается и паяется.

20.Проводниковые материалы. Алюминий. Сравнительная характеристика алюминиевых и медных проводников. Гальваническая коррозия контакта Al и Cu. (???)

Алюминий является вторым по значению (после меди) проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов (т.е. металлов с плотностью менее 5 Мг/м³); плотность литого алюминия около 2,6, а прокатанного — 2,7 Мг/м³. Таким образом, алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата теплоты, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковых сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода больше, чем медного, в 0,028:0,0172=1,63 раза. Следовательно, чтобы получить алюминиевый провод такого же электрического сопротивления, как и медный, нужно взять его сечение в 1,63 раза большим, т.е. диаметр должен быть в» 1,3 раза больше диаметра медного провода. Отсюда понятно, что если ограничены габариты, то замена меди алюминием затруднена. Если же сравнить по массе два отрезка алюминиевого и медного проводов одной длины и одного и того же сопротивления, то окажется, что алюминиевый провод хотя и толще медного, но легче его приблизительно в два раза: 8,9/(2,7×1,63)»2.

Поэтому для изготовления проводов одной и той же проводимости при данной длине алюминий выгоднее меди в том случае, если тонна алюминия дороже тонны меди не более чем в два раза. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0,5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВОО (не более 0,03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов оксидных конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВОООО имеет содержание примесей, не превышающее 0,004%. Разные примеси в различной степени снижают удельную проводимость gалюминия. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0,5% снижают y отожженного алюминия не более чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Сu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие vалюминия на 5-10%. Очень сильно снижают gалюминия добавки Ti и Мп.

Прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответствующим операциям над медью. Из алюминия может прокатываться тонкая (до 6-7 мкм) фольга, применяемая в качестве электродов бумажных и пленочных конденсаторов.

21. Проводниковые материалы. Алюминий. Свойства твердой и мягкой алюминиевой проволоки.

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C.

Алюминий по своему значению занимает второе место после меди среди проводниковых материалов, при этом значение алюминия все более возрастает, в частности в связи с недостатком меди. В электротехнике применяют алюминий, содержащий не более 0,6% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВОО применяют для изготовления фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты марки АВ000О имеет примесей не более 0,001 %.
Алюминиевая проволока подразделяется на твердую неотожженную АТ, мягкую отожженную AM, полутвердую АПТ и твердую повышенной прочности АТП. Удельное электрическое сопротивление алюминия почти одинаково для твердой и мягкой проволоки и составляет в среднем 0,029 мкОм-м; предел же прочности при растяжении резко различен и составляет 160...170 МПа для алюминиевой проволоки АТ и 80 МПа для AM; соответственно удлинение при растяжении составляет 1,5.,.2% н 10...18%.

13. Электрофизические процессы в металлических проводниках. Тепловые свойства металлов. Теплоемкость.

С позиции классификации эл.теории металлы рассматриваются как система, сост. из положительных ионов, обр. узлы кристаллической решетки и свободных электронов, электронов проводимости. В отсутствии эл.поля электроны под действием теплового поля хаотически перемещаются по металлу.

Если к металлу приложить эл.поле, то возникнет упорядоченное движ. электронов – дрейф электронов, в металле потечет эл.ток.

Под теплоемкостью понимают количества тепла, которое необходимо для повышения температуры металла на 1К без изменения фазового состояния.

Удельная теплоемкость-это количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы однородного вещества(металла), чтобы повысить температуру на 1К.

Теплота, поглощенная твердым кристаллическим телом в процессе плавления называется теплотой плавления.

Процесс плавления происходит при постоянной температуре. Количество тепла, которое необходимо подвести к единице массы твердого кристаллического тела при Тпл. Для его перевода в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

Ртеп.= (Тпл. – 20С)с +rпл.

Р – количество тепла.

14.Проводниковые материалы. Медь. Влияние примесей на физические свойства меди.

К проводникам или проводниковым материалам относятся материалы, хорошо проводящие электрический ток. Обычно, это металлы, но также используются некоторые жидкости и ионизированные газы.

По характеру температурной зависимости проводимости проводники делятся на два типа: проводники I рода и проводники II рода. У проводников I рода проводимость с ростом температуры уменьшается. К проводникам I рода относятся металлы. У проводников II рода проводимость с ростом температуры увеличивается. К проводникамII рода относятся жидкости (электролиты), ионизированные газы.

Чистая медь, которая применяется в электро- и радиотехнике, по содержанию примесей разделяется на марки МО и М1. МО содержит 99,95% меди, М1 – 99,90%.

Многие марки меди отличаются друг от друга содержанием примесей в сотых долях процента. Это говорит о заметном влиянии малых содержаний примесей на основные физико-механические свойства меди.

В силу особенностей производства медь всегда содержит ряд примесей, основными из которых являются висмут, сурьма, свинец, сера, кислород.

По характеру взаимодействия с медью все примеси можно укрупненно разделить на три группы.

К первой группе относят примеси, растворимые в твердой меди (алюминий, железо, никель, цинк, серебро и др.). При небольшом содержании, характерном для металла технической чистоты, эти элементы слабо влияют на свойства меди, хотя в некоторой степени они снижают электропроводность и теплопроводность.

Во вторую группу входят элементы, которые практически нерастворимы в меди и образуют с ней легкоплавкие эвтектики. К таким примесям относят висмут, свинец, сурьму. Нерастворимые примеси отрицательно влияют на физико-механические и технологические свойства меди, причем эффект проявляется уже при весьма малых содержаниях указанных элементов. Висмут при содержании более 0,001% мас. выделяется в виде хрупких прослоек по границам зерен. При горячей обработке давлением такие прослойки плавятся, медь становится горячеломкой, и деформирующаяся заготовка разрушается по границам зерен. При низких температурах хрупкие прослойки провоцируют хладноломкость.

Сурьма в большей степени растворяется в меди по сравнению с висмутом, и при этом резко уменьшаются тепло- и электропроводность меди. Свинец также образует легкоплавкие выделения по границам зерен, и из-за низкой температуры плавления это приводит к сильной горячеломкости меди при горячей обработке давлением.

Третью группу составляют преимущественно неметаллические элементы, которые образуют с медью химические соединения (кислород, сера, фосфор, мышьяк, селен и т.д.). Растворимость кислорода в меди мала, весь содержащийся в меди кислород находится в виде обособленных твердых и хрупких частиц Cu₂O, образующийся оксид меди формирует эвтектику (Cu+Cu₂O), зернограничные выделения которой снижают пластичность и деформируемость металла. Частицы Cu₂O склонны к образованию скоплений, которые приводят к разрушению меди при обработке давлением как в горячем, так и в холодном состоянии.

Для образования эвтектики (Cu₂S+Cu) достаточно минимального количества серы, а при ее выделении ухудшаются пластичность при горячей обработке давлением и коррозионная стойкость меди.

Водород является крайне вредным элементом, его повышенное содержание вызывает т.н. "водородную болезнь". Водород реагирует с оксидами, содержащимися в меди, с образованием водяного пара (Cu₂O+H₂=H₂O+2Cu). Под давлением паров воды внутри металла возникают микротрещины, а на поверхности - пузыри от вздутия металла. На медь, раскисленную фосфором, водород влияет слабо.

Таким образом, все примеси в той или иной степени ухудшают свойства меди. Даже те примеси, которые не ухудшают технологическую пластичность и прочность меди, заметно снижают показатели физических свойств. Большинство примесей ухудшают весь комплекс свойств и в первую очередь характеристики электро- и теплопроводности.

Кроме того, большинство указанных примесей вступают в химические реакции между собой и взаимно усиливают свое отрицательное влияние. Водород особенно ухудшает свойства меди, содержащей повышенное количество кислорода. При совместном наличии кислорода, сурьмы и мышьяка резко падает электропроводность.

15. Проводниковые материалы. Медь. «Водородная болезнь» меди.

«ВОДОРОДНАЯ БОЛЕЗНЬ» - образование разрывов и трещин в изделиях из меди при их нагревании в среде, содержащей водород. При плавке и кристаллизации возможно окисление меди с образованием эвтектики (Cu + Cu₂O), содержащей 0,39% O₂ с t_пл=1067°С. В литой меди эвтектика располагается по границам зерен и имеет точечное строение. При нагревании оксид меди восстанавливается: Cu₂O+H₂=2Cu + H₂O и образующиеся пары воды создают высокое давление, разрушающее металл.

22.Электротехнические сплавы алюминия. Состав, свойства, применение.

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.

23.Биметаллические проводники. Назначение, свойства.

БИМЕТАЛЛЫ- полосы различных металлов, сваренные в целях получения конструкций со сложным характером сопротивлений.

Биметаллический провод (стальной провод, покрытый медью) используют при передаче переменных токов повышенной частоты. Такая конструкция позволяет уменьшить электрические потери, связанные с ферромагнетизмом железа, и расход дефицитной меди. Проводимость определяет металл наружного слоя, так как токи повышенной частоты вследствие скин-эффекта (анг. skin – кожа) распространяются по наружному слою провода. Сердцевина из стали воспринимает силовую нагрузку. Наружный медный слой предохраняет железо от атмосферной коррозии.
Биметаллический провод используют в линиях связи и электропередачи. Изготовляют шины для распределительных устройств, различные токопроводящие части электрических аппаратов.

Такие провода обладают высокими механ. свойствами и достаточной проводимостью.

24.Сверхпроводники. Влияние внешних факторов на сверхпроводимость.

Состояние проводника, при котором его электрическое сопротивление становится практически равным 0 называется сверхпроводимостью, а материал в таком состоянии сверхпроводником.

Температуру, при которой происходит переход в сверхпроводниковое состояние называется критической температурой.

Для сверхпроводникового состояния характерным является то, что магнитное поле не проникает в объем сверхпроводника, а выталкивается из него. Сверхпроводник является идеальным диамагнетиком.

Сверхпроводимость исчезает под действием следующих факторов:

1)повышение температуры;

2)действие достаточно сильного магнитного поля;

3)достаточно большая плотность тока в образце.

25.Сверхпроводники 1 и 2-го рода. Свойства, диаграммы состояния.

Сверхпроводники 1-го и 2-го рода. По своему поведению в магнитных полях сверхпроводники разделяются на сверхпроводники 1-го и 2-го рода. Сверхпроводники 1-го рода обнаруживают те идеальные свойства, о которых уже говорилось. В присутствии магнитного поля в поверхностном слое сверхпроводника возникают токи, которые полностью компенсируют внешнее поле в толще образца. Если сверхпроводник имеет форму длинного цилиндра и находится в поле, параллельном его оси, то глубина проникновения может быть порядка 3Ч10^–6 см. При достижении критического поля сверхпроводимость исчезает и поле полностью проникает внутрь материала. Критические поля для сверхпроводников 1-го рода лежат обычно в пределах от 100 до 800 Гс. Хотя у сверхпроводников 1-го рода малая глубина проникновения, они имеют большую длину когерентности – порядка 10^–4 см.

Сверхпроводники 2-го рода характеризуются большой глубиной проникновения (около 2Ч10^–5 см) и малой длиной когерентности (5Ч10^–7 см). В присутствии слабого магнитного поля (меньше 500 Гс) весь магнитный поток выталкивается из сверхпроводника 2-го рода. Но выше Н_с 1 – первого критического поля – магнитный поток проникает в образец, хотя и в меньшей степени, чем в нормальном состоянии. Это частичное проникновение сохраняется до второго критического поля – Н_с 2, которое может превышать 100 кГс. При полях, больших Н_с 2, поток проникает полностью, и вещество становится нормальным.

Металлы, кроме Nb, Тс, V, относятся к сверхпроводникам 1-го рода. Для Li, Cr, Si, Ce, Pr, Nd, Eu, Yb сверхпроводящее состояние обнаружено только в тонких слоях; As, Ba, Bi, Те, Sb, Se, P и др. становятся сверхпроводниками при охлаждении под давлением. К сверхпроводникам 1-го рода относятся также нек-рые бинарные сплавы. Значения H_с для сверхпроводников 1-го рода не превышает 7,9·10⁴ А/м.

Большое число сплавов, интерметаллидов и др. хим. соед. относится к сверхпроводникам 2-го рода. Среди сплавов типа твердых р-ров, образованных металлами-соседями по периодич. системе, наиб. высокие Т_с проявляются у сплавов Мо-Тс и Mo-Re (Т_c=11-14К) исплавов Nb-Ti и Nb-Zr (T_c = 10 К, J_c! 10⁹-10¹⁰ А/м² при 4,2 К); эти сплавы широко используются в технике для изготовления сверхпроводящих магнитов-соленоидов.

26.Сверхпроводники 3-го рода и высокотемпературные сверхпроводники. Перспективы применения в электроэнергетике.

Сверхпроводники II рода, имеющие структурные неоднородности (дефекты решетки, примеси), называют «жесткими» сверхпроводниками. Часто «жесткие» сверхпроводники II рода выделяют в самостоятельный класс — сверхпроводники III рода. Для этих материалов характерно большое количество дефектов структуры (неоднородности состава, вакансии, дислокации и др.), которые возникают благодаря специальной технологии изготовления, например при пластическом деформировании, протяжке и т. д. К «жестким» сверхпроводникам относится большая группа сплавов на основе ниобия и ванадия. Например, такие сплавы, как Nb-Ti, V-Ga, Nb-Ge.Тонкие пленки из сверхпроводниковых металлов Al, Bi, Nb также являются «жесткими» сверхпроводниками. В жестких сверхпроводниках движение магнитного потока сильно затруднено дефектами и кривые намагничивания обнаруживают сильный гистерезис. По тем же причинам в этих материалах сильные постоянные электрические токи могут протекать без потерь, т. е. без сопротивления, вплоть до близких к Н_к2 полей при любой ориентации тока и магнитного поля.

К настоящему времени создано достаточно большое число сверхпроводящих керамик, которые содержат в своем составе редкоземельные элементы Y, Ва, Lа, Nd, Sm, Eu, Cd, Ho, Er, Tm, Lu. Для этих керамик экспериментальные исследования дают температуру сверхпроводящего перехода в интервале температур от 86 К и до 135 К.
Наиболее распространенными являются лантановая керамика (La1-xBa)2CuO1-y с Тс = 56 К, иттриевая керамика на основе Y-Ba-Cu-O с Тс = 91 К, висмутовая керамика на основе Bi-Sr-Ca-O с Тс = 115 К, таллиевая керамика на основе Tl-Ba-Ca-Cu-O с Тс = 119 К, ртутная керамика HgBa2Ca2Cu3O8+x с Тс = 135 К.
Разработана технология получения текстурированной керамики, которая позволила увеличить плотность тока на порядки. Но получение достаточно крупных изделий, проволоки или лент из керамических высокотемпературных сверхпроводников остается достаточно сложной технологической задачей. Компактные массивные элементы различной формы и типоразмеров, как правило, изготавливают из оксидной сверхпроводящей керамики Y-Ba-Cu-O, а длинномерные композиционные сверхпроводники — на основе соединений Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O в оболочках из различных металлов и сплавов. Такие изделия обладают эффектом сверхпроводимости при температуре жидкого азота и ниже, высокими токонесущими характеристиками, и позволяют при их использовании значительно уменьшить массогабариты электротехнических устройств, снизить эксплуатационные расходы, создать высокоэффективные и экологически безопасные электротехнические системы.

27.Материалы высокого сопротивления. Манганин. Состав, свойства, применение.

Сплавы высокого сопротивления при нормальной температуре имеют с(удельное сопротивление) не менее 0,3 мкОмЧм. При использовании этих сплавов для электроизмерительных приборов и образцовых резисторов, помимо высокого удельного сопротивления требуются также высокая стабильность значения с во времени, малый температурный коэффициент удельного сопротивления ТКс и малый коэффициент термо-ЭДС в паре сплава с медью. Сплавы для электронагревательных элементов должны длительно работать на воздухе при высоких температурах (иногда до 1000°С и даже выше). Кроме того, для многих случаев применения требуется технологичность сплавов - возможность изготовления из них тонкой гибкой проволоки.

Манганин, названный так из-за наличия в нем марганца (латинское manganum), - широко применяемый для изготовления образцовых резисторов и других элементов сплав. Его примерный состав: Cu - 85%, Mn - 12%, Ni - 3%. Желтоватый цвет объясняется большим содержанием меди. Значение с манганина 0,42-0,48 мкОмЧм; ТКс весьма мал - порядка (6-50)Ч106 К^-1; коэффициент термо-ЭДС в паре с медью всего лишь 1-2 мкВ/К. Манганин может вытягиваться в тонкую (диаметром до 0,02 мм) проволоку; часто манганиновая проволока выпускается с эмалевой изоляцией. Для обеспечения малого значения ТКс и стабильности с манганиновую проволоку подвергают специальной термообработке (отжиг в вакууме при температуре порядка 550-600°С в течение 1-2 часов с последующим медленным охлаждением; намотанные катушки иногда дополнительно отжигаются при 200°С). Кроме того, требуется ещё длительное (до 1 года) выдерживание манганина при комнатной температуре.

Предельная длительно допустимая рабочая температура сплавов типа манганина не более 200°С.

Манганин (NiMn 3-12) является наиболее известным сплавом для прецизионных резисторов. Манганин применяют для изготовления датчиков, которыми измеряют высокие гидростатические давления.

Сопротивление манганиновой проволоки линейно возрастает с повышением давления от 0 до 1 ГПа; увеличение сопротивления при 1 ГПа - около 2,5% от исходного сопротивления при отсутствии давления.

28. Материалы высокого сопротивления. Константан. Состав, свойства, применение.

Константан - сплав, содержащий около 60% меди и 40% никеля, что соответствует минимуму ТКс при довольно высоком значении с в системе Cu-Ni. Название «константан» объясняется значительным постоянством с при изменении температуры, т.е. малостью ТКс. Для константана при нормальной температуре с составляет 0,48-0,52 мкОмЧм.

Нагревостойкость константана выше, чем манганина: константан можно применять для изготовления реостатов и электронагревательных элементов, длительно работающих при температуре 450°С. Существенным отличием от манганина является высокая термо-ЭДС константана в паре с медью, а также с железом; его коэффициент термо-ЭДС в паре с медью составляет 44-55 мкВ/К. Это является недостатком при использовании константановых резисторов в измерительных схемах, так как при наличии разности температур в местах контакта константановых проводников с медными возникают паразитные термо-ЭДС, которые могут явиться источником ошибок, особенно при нулевых измерениях в мостовых и потенциометрических схемах. Однако константан с успехом может быть применен при изготовлении термопар, служащих для измерения температуры, если последняя не превышает 700°С. Эта термопара успешно применяется и при низких температурах вплоть до точки кипения водорода.

Широкому применению константана препятствует большое содержание в его составе дорогого и дефицитного никеля.

29. Материалы высокого сопротивления. Нагревостойкие сплавы. Состав, свойства, применение.

Сплавы высокого сопротивления при нормальной температуре имеют с(удельное сопротивление) не менее 0,3 мкОмЧм.

К сплавам для электронагревательных элементов предъявляются следующие требования: высокий коэффициент удельного электрического сопротивления, малы температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, длительная работа на воздухе при высоких температурах, технологичность, не высокая стоимость и доступность компонентов. К таким сплавам относятся сплавы на основе железа, никеля, хрома, алюминия. Нихром - сплав никеля, хрома и железа. Нихромовая проволока используется для приготовления резисторов, потенциометров, паяльников, электропечей и пленочных резисторов интегральных схем. Фехраль и хромаль – хромоалюминиевые сплавы, более дешёвые, но менее технологичны, более твердые и хрупкие.

30.Материалы для подвижных контактов. Скользящие контакты.

Электрическим контактом называется такое соединение двух проводников, при котором обеспечивается надежное прохождение электрического тока. Электрический контакт должен передавать энергию электрического тока от одного аппарата или прибора к другому без заметных потерь. Для получения, надежного электрического контакта к контактирующим поверхностям необходимо прикладывать некоторое сжимающее усилие, позволяющее довести размеры проводящей ток поверхности до нужной величины. Электрические контакты принято разделять на три вида: неподвижные, скользящие и разрывные.

Скользящие контакты обеспечивают непрерывную коммутацию тока между подвижной и неподвижной частями электрических машин, аппаратов и приборов. К скользящим контактам относятся, например, коллектор, кольца и щетки в электрических машинах, обмотки и ползунки в реостатах и потенциометрах. Скользящим контактам электрических машин свойственны непрерывное трение и быстрый износ контактирующих поверхностей.

Материалом для изготовления скользящих контактов служит латунь, бронза, серебро, а в случае прецизионных контактов - золото, палладий, платина и их сплавы. Алюминий и нержавеющая сталь непригодны, т.к. их поверхность быстро покрывается толстой окисной пленкой.

31. Материалы для подвижных контактов. Разрывные контакты.

Разрывные контакты периодически коммутируют цепи электрического тока — производят их замыкание, размыкание, переключение. для разрывных контактов характерна работа в сложных условиях замыкания и разрыва электрической цепи. При этом, как правило, возникает дуговой или искровой процесс, что ведет к постепенному разрушению материала контактных поверхностей. Разрывные контакты могут разрушаться в результате:
- коррозии, возникающей при химической реакция во время появления искры или дуги;
- эрозии, т. е. переноса металла с контакта на контакт при прохождении электрического тока;
- износа, вызываемого своеобразием характера работы разрывных контактов,— ударами и трением одного контакта о другой.
Работа большого числа электрических приборов (реле, контакторов, выключателей) основана на использовании разрывных контактов.

Материалы для разрывных контактов, применяемые при больших силах тока и высоких напряжениях, должны обеспечивать высокую надёжность при малом переходном электрическом сопротивлении контактов в замкнутом состоянии, то есть исключать возможность обгорания контактирующих поверхностей и приваривания их друг к другу под действием электрической дуги, возникающей при разрыве контакта. В качестве конструкционных материалов для разрывных контактов, помимо чистых тугоплавких металлов (например, вольфрама), применяются различные сплавы и металлокерамические композиции.Большое применение нашел материал системы серебро - окись кадмия (Ag- CdO). Для разрывных контактов в установках большой мощности применяют композиции серебра (Ag) с кобальтом (Co), никелем (Ni), хромом (Cr), вольфрамом (W), молибденом (Mo), и танталом (Ta); меди(Cu) с вольфрамом и молибденом; золота (Au) с вольфрамом и молибденом.

32.Основы технологии пайки металлов. Классификация припоев. Условные обозначения, свойства и назначения мягких припоев.

Пайка - сложный физико-химический процесс получения соединения в результате взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла (припоя)Паяемый материал- расплав припоя – расплав флюса при температуре ниже плавления паяемых материалов. Технология пайки Получение паяного соединения состоит из нескольких этапов:A. Предварительная подготовка паяемых соединений; B. Нагрев соединяемых деталей до температуры ниже температуры плавления паяемых деталей; C. Удаление окисной плёнки с поверхностей паяемых металлов с помощью флюса; D. Введение в зазор между паяемыми деталями жидкой полоски припоя; E. Взаимодействие между паяемыми деталями и припоем; F. Кристаллизация жидкой формы припоя, находящейся между спаевыми деталями;

Классификация припоев устанавливается по признакам:

степени плавления при пайке;

температуре расплавления;

способу образования;

основному компоненту;

способности к флюсованию;

способу изготовления;

виду полуфабриката.

• По степени плавления при пайке припои подразделяют на припои:

1) расплавляемые; 2) частично расплавляемые, в том числе композиционные (применяемые при металлокерамической пайке).

• По температуре расплавления припои подразделяют на припои:

1) для низкотемпературной (мягкой) пайки с температурой плавления не более 450°С:

особолегкоплавкие (до 145°С),

легкоплавкие (от 145 до 450°С);

2) для высокотемпературной (твердой) пайки с температурой плавления более 450° С:

среднеплавкие (от 450 до 1100°С),

высокоплавкие (от 1100 до 1850°С),

тугоплавкие (от 1850°С).

• По способу образования припои подразделяют на припои:

1) готовые, в том числе электрохимические (гальванические) и термовакуумные;

2) образующиеся при пайке (контактно-реактивные и реактивно-флюсовые).

• По названию основного компонента припои подразделяют на галлиевые, индиевые, висмутовые, оловянно-свинцовые, оловянные и т.д.

• По способности к флюсованию припои подразделяют на припои флюсуемые и самофлюсующие.

• По способу изготовления припои подразделяют на литые, тянутые, катаные, прессованные, измельченные, спеченные, штампованные, плакированные, многослойные.

• По виду полуфабриката припои подразделяют на листовые, ленточные, трубчатые, пастообразные, проволочные, таблетированные, прутковые, фасонные, порошковые, формованные.

Условное обозначение состоит из трех частей. Первая часть содержит букву В (Brasing), означающую припой.
Вторая часть содержит группу символов — химических элементов припоя. Первым в группе символов указывают основной элемент припоя, определяющий его основные свойства. Затем указывают численное значение его массовой доли в процентах. Остальные химические символы указывают в порядке убывания массовой доли элементов.
Третья часть содержит значение температуры начала и конца плавления. Для эвтектических сплавов указывают только температуру плавления.
Примеры условных обозначений:
Эвтектический припой, содержащий 72 % серебра (основной элемент) и 28 % меди, с температурой плавления 780 0С: B Ag72 Cu 780

Пайка мягкими припоями получила широкое распространение, особенно при производстве монтажных работ. Наиболее часто применяемые мягкие припои содержат значительное количество олова.

При выборе типа припоя необходимо учитывать его особенности и применять в зависимости от назначения спаиваемых деталей. При пайке деталей, не допускающих перегрева, используются припои, имеющие низкую температуру плавления.
Наибольшее применение находит припой марки ПОС-40. Он применяется при пайке соединительных проводов, сопротивлений, конденсаторов. Припой ПОС-30 используют для пайки экранирующих покрытий, латунных пластинок и других деталей. Наряду с применением стандартных марок находит применение и припой ПОС-60 (60% олова и 40% свинца).
Мягкие припои изготовляются в виде прутков, болванок, проволоки (диаметром до 3 мм) и трубок, наполненных флюсом. Технология указанных припоев без специальных примесей несложна и вполне осуществима в условиях мастерской: свинец расплавляют в графитовом или металлическом тигле и в него небольшими частями добавляют олово, содержание которого определяют в зависимости от марки припоя. Жидкий сплав перемешивают, снимают нагар с поверхности и расплавленный припой выливают в деревянные или стальные формочки. Добавление висмута, кадмия и других присадок не обязательно.

33. Основы технологии пайки металлов. Флюсы и припои для низкотемпературной пайки.

Любой флюс имеет ограниченный рабочий температурный диапазон. В зависимости от того выше или ниже 450 С он лежит их называют высокотемпературными или низкотемпературными. Основное количество низкотемпературных флюсов делятся на канифольные, кислотные гидразиновые и другие. Для низкотемпературной пайки в качестве флюса применяют канифоль и ее растворы в спирте или в органических растворителях, гидразин, древесные смолы, вазелин, а также их соединения с другими компонентами. Более активны флюсы, содержащие органические кислоты (молочную, лимонную, оленновую и др.), а также их растворы в воде или спирте. Для ослабления коррозионного действия в эту группу флюсов добавляют канифоль или другие компоненты, не вызывающие коррозии.

Низкотемпературные припои имеют температуру плавления ниже 450—400 С (723—673 К). Они обладают небольшой прочностью. Их применяют для пайки почти всех металлов и сплавов в разных их сочетаниях. В большинстве случаев низкотемпературные припои содержат значительный процент олова.
Низкотемпературные оловянно-свинцовые припои (ГОСТ 1499—70) имеют верхнюю критическую точку плавления 209—327° С (482—600 К). Олово имеет точку плавления 232 С (505 К). Его предел прочности при растяжении 1,9 кгс/мм2 (18,6 МН/м2), относительное удлинение 49%, НВ 6.2 кгс/мм2 (60,8 МН/м2). Оловянно-свинцовые припои ПОС-90, ПОС-61, ПОС-40 и др. применяют при пайке медных аппаратов, авиационных радиаторов, изделий из латуни и железа, медных проводов и т. д.

Дата добавления: 2015-09-30; просмотров: 42 | Нарушение авторских прав

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.03 сек.)

<== предыдущая лекция

следующая лекция ==>