рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ЭЛЕКТРОМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ЭЛЕКТРОМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ - раздел Энергетика, Среднее Профессиональное Образование    ...

Среднее профессиональное образование

 

 

ЭЛЕКТРОМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

 

Г.Усть-Каменогорск 2011

Составила: Каракатова Нина Федоровна- преподаватель Усть-Каменогорского политехнического колледжа.

Введение

Разработка новых материалов необходима для решения той или иной электротехнической задачи и непрерывное совершенствование уже известных материалов шла одновременно с общим развитием электротехники и расширение требований электропромышленности к качеству материалов.

Первым случаем практического применения материалов для создания сравнительно мощного источника электрической энергии можно считать изготовление большой батареи, электродвижущая сила которой создавалась за счет контактной разности потенциалов между дисками из разных металлов. Эта батарея была собрана в 1802г академиком В.В. Петровым.

В батарее Петрова было использовано 8400 медных и цинковых дисков с прокладками из бумаги, пропитанной электролитом. С помощью этой батареи он впервые в мире получил электрическую дугу.

В 1832г в своих опытах по созданию электромагнитного телеграфа русский деятель науки и техники П.А. Шиллинг использовал в качестве изоляции пленку, пропитанную воском, невулканизированный каучук и шелковую пряжу.

В 1873г изобретатель А.Н. Лодыгин создал первую лампу накаливания; инженер П.Н. Яблочков в 1876г изобрел электрическую «свечу», положившую начало широкому применению электрического освещения.

В этих изобретениях наших соотечественников были использованы основные классы электротехнических материалов: проводники, магнитные материалы и электрическая изоляция.

По мере развития электротехники все большее значение приобретал правильный выбор материалов, помогавший электрикам успешно разрешать возникающие перед ними задачи.

Быстрый рост электропромышленности во всем мире и во всех ее многочисленных отраслях сопровождается непрерывным увеличением номенклатуры применяемых материалов, совершенствованием технологии их изготовления и все более широким использованием новых, ранее не применявшихся в техники видов сырья.

В свое время Владимир Ильич Ленин дал замечательное определение: «Коммунизм - это есть Советская власть плюс электрификация всей страны»,тем самым подчеркнул особую важность развития электротехники.И сегодня энергетика играет важнейшую роль в развитии любого государства.

Рост электротехники и отечественной электропромышленности выдвинул на одно из первых мест проблему быстрейшего развития промышленности электротехнических материалов высокого качества, полностью отвечающих новейшим техническим требованиям и изготовляемых из отечественного сырья по самой совершенной технологии.

В наше время новые электротехнические материалы редко могут появляться в результате удачного опыта. Необходимо предварительное глубокое изучение физических, механических и химических характеристик таких веществ, которые могли бы быть использованы в качестве технических материалов.

Для понимания электрических и магнитных свойств, механической прочности, старения материалов и других их особенностей необходимо исследовать структуру и химический состав материалов.

Изучение и дальнейшая разработка нужных промышленности электрических материалов входят в тематику наших специализированных научно-исследовательских институтов.

Новейшая технология изготовления материалов разрабатывается в опытных цехах институтов и заводов.

Сочетание научно обоснованных требований с реальными возможностями производства создало в нашей стране те благоприятные условия, при которых промышленность электроматериалов в последние годы сумела достигнуть больших успехов.

Серьезное значение качества материалов для современной электротехники потребовало включение в программу подготовки энергетиков специального курса «Электротехнические материалы». Этот курс ставит перед собой следующие основные задачи:

1 Рассмотрение теоретических основ, из которых надо исходить при изучении и испытании материалов, применяемых в электротехнике.

2 Установление классификации электротехнических материалов по их назначению, составу и свойствам.

3 Изучение основных характеристик, служащих для оценки пригодности материалов при их использовании в электротехнике.

4 Изложение основных особенностей технологии электротехнических материалов.

5 Показ наиболее характерных, технически и экономически обоснованных случаев применения электротехнических материалов в практике.

Для дальнейшего развития электрификации и автоматизации промышленности требуются многие виды электротехнических материалов, а в первую очередь новейшие гибкие высокомолекулярные диэлектрики с нагревостойкостью до 600-650°С,надежные в эксплуатации полупроводниковые элементы, материалы с высокими магнитными характеристиками.

 

 

Обозначение основных

Величин, принятые в книге.

  Соотношения между единицами некоторых физических величин.

Раздел I.

Основы металловедения.

Павел Петрович Аносов (1797-1851) Сведения о металлах и их сплавах были известны в глубокой древности и… систематизированы, не носили научного характера. Подлинное развитие науки о металлах (металло­ведение) началось в XIX…

Строение и свойство металлов.

  Разнообразные свойства металлов, благодаря которым они широко используются и… Находясь в узлах кристаллической решетки, атомы (положительно заряженные ионы) совершают колебания относительно своего…

Железо и его сплавы.

Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом. Сплавы железа с углеродом подразделяются на стали, содержащие до 2,14% углерода, и чугуны,… Диаграмма состояния сплавов железа с углеродом дает возможность определить… При взаимодействии железа с углеродом образуется цементит - устойчивое химическое соединение Fe3C содержащее 6,67%…

Классификация и маркировка углеродистой стали и чугунов.

Сталь является основным материалом, широко используемом в машино- и приборостроении, строительстве и для изготовления инструментов. Стали классифицируют по следующим признакам: химическому составу, назначению, качеству и степени раскисления.

По химическому составу различают: стали углеродистые и легированные. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоуглеродистые (до 0.25 % С), среднеуглеродистые (0.25…0.6% С) и высокоуглеродистые (более 0.6 % С).

Легированной называют сталь, в состав которой кроме углерода дополнительно вводят элементы для придания стали тех или иных свойств.

По назначению стали делят на конструкционные, инструментальные и с особыми физическими и химическими свойствами – специальные. К последним относят нержавеющие, жаропрочные, жаростойкие, теплоустойчивые, электротехнические и др.

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо-высококачественные. Различие между ними – в количестве вредных примесей (серы и фосфора) и неметаллических включений. Стали обыкновенного качества содержат до 0.06 % S и 0.07 % P, качественные – до 0.035 % S и 0.035 % Р; высококачественные – не более 0.025 % S и 0.025 % Р, а особо высококачественные – не более 0.015 % S и 0.015% Р.

Марки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются буквами и цифрами, например Ст0÷Ст6. Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем больше число, тем больше содержание углерода в стали, выше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от гарантируемых химического состава и свойств углеродистые стали обыкновенного качества делятся на три группы:А, Б, В (группа А в марке стали не указывается).Сталь группы А имеет гарантированные механические свойства и не подвергается горячей обработке. Для стали группы Б гарантируется химический состав; сталь подвергается обработке давлением; для стали группы В – химический состав и механические свойства; используется для сварных конструкций.

Степень раскисления обозначается индексами, стоящими справа от номера марки: кп – кипящая, пс - полуспокойная, сп – спокойная. Например, сталь Ст1кп – сталь группы А, кипящая;БСт3сп – сталь группы Б, спокойная; ВСт5пс – сталь группы В, полуспокойная и др.

К углеродистым качественным конструкционным сталям предъявляются повышенные требования по химическому составу и механическим свойствам. В зависимости от степени раскисления стали могут быть спокойными (сп) или кипящими (кп). Цифры в марке стали указывают на содержание углерода в стали в сотых долях процента.

Все углеродистые качественные конструкционные стали можно условно разделить на несколько групп.

Углеродистые качественные стали 05кп, 08, 08кп, 10, 10кп (без термической обработки) хорошо штампуются в следствие их высокой пластичности, а так же хорошо свариваются из-за малого содержания углерода. Они используются для производства малонагруженных деталей машин (крепежные изделия и др.) и сварных конструкций.

Стали 15, 20, 25, составляющие вторую группу низкоуглеродистых сталей, хорошо свариваются и обрабатываются резанием. Они используются для изготавления неответственных деталей машины (без термической обработки или в нормализованном состоянии), а также деталей с повышенной износостойкостью (после цементации и соответствующей термической обработки), но не подвергающихся высоким нагрузкам. Примерами цементированных деталей машин являются кулачковые валики, кронштейны, пальцы рессор и др.

Самой значительной является группа среднеуглеродистых сталей 30, 35, 40, 45, 50, подвергающихся термической обработке. Следует отметить их малую прокаливаемость. Эти стали хорошо обрабатываются на металлорежущих станках в отожженном состоянии. Благоприятные сочетания прочностных и пластических свойств позволяют применять эти стали при изготовлении ответственных деталей машин (шпиндели, распределительные валы и др.).

Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80,85, подвергаются различным видам термической обработки, в результате чего они получают высокую прочность, износостойкость и упругие свойства. Из них делают детали типа пружин, рессор, прокатных валов, замковых шайб и др.

Углеродистые инструментальные стали маркируют следующим образом: впереди ставят букву У, затем цифру, указывающую среднее содержание углерода в десятых долях процента, например сталь марки У12 содержит в среднем 1,2 % С. Для обозначения высококачественных сталей в конце марки ставится буква А, а особовысококачественных сталей (выплавленных, например, методом электрошлакового переплава с вакуумированием) – буква Ш. В марках некоторых специальных сталей буква впереди обозначения указывает на назначение: А – автоматная сталь (А30), Р – быстрорежущая сталь (Р12), Ш – шарикоподшипниковая (ШХ15), Э – электротехническая и тд.

Для улучшения обработки резанием применяют углеродистые так называемые автоматные стали с повышенным содержанием серы (0,08…0,3 %) и фосфора (0,06 %). Автоматные стали маркируют буквой А и цифрами, указывающими на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Наибольшее применение получили стали А12, А20, А30. Так из стали А12 изготавливают винты, болты, гайки и различные мелкие детали сложной конфигурации, а стали А20, А30 используют для изготовления ответственных деталей, работающих в условиях повышенных напряжений. На обработке автоматических сталей при повышенных и средних скоростях резание положительно сказывается микролегирование, свинцом, кальцием, селеном и теллуром. Легирование стали свинцом (0,15…0,3 %) повышает скорость резания в 1,5…2 раза.

В зависимости от состояния углерода чугуны делятся на белые, серые, высокопрочные и ковкие.

В белых чугунах весь углерод находится в химически связанном состоянии в виде карбида железа поэтому они отличаются высокой твердостью, хрупкостью и практически не поддаются обработке резанием. Белый чугун не находит применение в качестве конструкционного материала. Обычно доэвтектические белые чугуны после специальной термической обработки превращаются в ковкие чугуны, а заэвтектические идут в переплавку. Для изготовления трущихся изделий (прокатные валки, колеса, шары для мельниц и т.д.) применяют так называемые отбеленные чугуны, в которых поверхностные слои имеют структуру белого чугуна. Высокая твердость поверхности отбеленного чугуна (НВ 400…500) обеспечивает сопротивляемость износу.

В машиностроении используются главным образом серые, высокопрочные и ковкие чугуны. В серых чугунах весь углерод находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита. Эти чугуны могут иметь структуру, состоящую из ферритной основы и включений графита (рис. 8,а). Такие чугуны содержат кроме углерода примеси кремния, марганца и фосфора. С уменьшением содержания кремния цементит, находящийся в составе перлита, частично распадается, при этом образуется так называемая ферритно – перлитная структура,с включениями графита (рис.8,б). При дальнейшем снижении содержания кремния образуется чугун с перлитной основой и с включениями графита.

 

 

Рис. 8. Структуры серых чугунов:

а – ферритных (Х100); б – ферритно – перлитных (Х300)

 

Серый чугун маркируется буквами СЧ с добавлением цифры, которая указывает предел прочности чугуна при растяжении. Например, марка СЧ15 показывает, что чугун имеет σв = 150 МПа. Путем модифицирования (в расплавленный чугун вводят до 0,6 % модификаторов – ферросилиция или силикокальция) повышают прочностные характеристики серых чугунов за счет образования более мелких графитных включений.

Из серых чугунов изготавливают детали простой конструкции (крышки, стойки, кожухи, шкивы, кронштейны, корпусы, коленчатые валы и др.)

Высокопрочный чугун получается присадкой в жидкий серый чугун добавок магния, церия и некоторых других элементов. Под влиянием добавок в чугуне образуется шаровидный графит. Такие имеют более высокие механические свойства, и они могут быть использованы вместо поковок и отливок из углеродистой стали для деталей машин, работающих в тяжелых условиях.

Обозначают высокопрочный чугун буквами ВЧ, затем следуют цифры, первые указывают предел прочности чугуна при растяжении, а вторые – относительное удлинение при растяжении.

Например, ВЧ45-5 высокопрочный чугун с σв = 450 МПа и δ = 5 %. На (рис.9, а) показана микроструктура высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

 

 

 

 

а) б)

 

Рис. 9.Структура чугунов:

а – высокопрочного (Х200); б – ковкого (Х100)

 

Из высокопрочного чугуна изготавливают коленчатые валы и поршни автомобильных и тракторных двигателей, шестерни, тормозные диски, детали прокатных станов, корпуса насосов, вентили т.д. Некоторые высокопрочные чугуны используются в качестве антифрикционного материала в узлах трения с высокими окружными скоростями.

Ковкий чугун получают из белого чугуна путем длительного нагрева при высоких температурах (отжиг, томление). В результате получается графит хлопьевидной формы (рис. 9,б).

Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами. Первые две цифры указывают предел прочности чугуна при растяжении, a вторые – относительное удлинение.

Ковкий чугун широко используется в автомобильной, сельскохозяйственной, текстильной и других отраслях машиностроения. Из него изготовляют детали, работающие при средних и высоких статических и динамических нагрузках (подшипники, кронштейны, картеры редукторов, поршни, ступицы). Широкое применение ковкого чугуна в машиностроении связано с тем, что он дешевле стали и обладает высокой стойкостью против коррозии.

 

Классификация чугунов.

В зависимости от химического состава и назначения доменные чугуны делятся на передельные, специальные (ферросплавы) и литейные.

Передельный чугун (ГОСТ 805-69) предназначается для переработки на сталь в плавильных агрегатах, называемых конверторами, а также мартеновских и электрических печах. В зависимости от способа переработки он называется мартеновским (М), бессемеровским (Б), томасовским (Т).

Специальные чугуны (ферросплавы) (ГОСТ 4834-49) выплавляют с высоким процентом кремния или марганца, применяют в качестве специальных добавок при выплавлении стали.

Литейный чугун (ГОСТ 4832-58) предназначается главным образом для производства литых заготовок (литья). Он поступает в литейные цехи в виде не больших слитков (чушек) весом до 25кг.

В зависимости от того, в каком состоянии и форме находится углерод, чугуны разделяются на белые, серые, ковкие и высокопрочные.

Белые чугуны характеризуются тем, что у них весь углерод находится в химически связанном состоянии – в виде цементита. Излом такого чугуна имеет матово-белый цвет. Наличие большого количества цементита придает белому чугуну высокую твердость, хрупкость и очень плохую обрабатываемость режущим инструментом. Белый чугун применяют главным образом для отливки деталей с последующим отжигом на ковкий чугун.

Серый чугун. В сером чугуне весь углерод или большая его часть содержится в свободном состоянии – в виде отдельных включений графита различной формы. Наличие углерода в свободном состоянии придает излому чугуна серый цвет и крупнозернистое строение.

Серый чугун маркируется буквенно-цифровой системой. Например, серый чугун марки СЧ 18-36 расшифровывается так: СЧ – серый чугун, первые две цифры 18 указывают на придел прочности при растяжении в кг/мм2, следующие две цифры – предел прочности при изгибе в кг/мм2.

Серый чугун хорошо обрабатывается режущим инструментом, обладает высокой износоустойчивостью. Недостатком серого чугуна является значительная хрупкость и малая пластичность.

Прочность серого чугуна можно увеличить, вводя в его состав специальные присадки (модификаторы). Полученный таким образом чугун называется модифицированным или высокопрочным. В качестве модификаторов используют магний, церий, ферросилиций, силикокальций, алюминий и др. Модифицирование магнием, а затем ферросилицием позволяет получить магниевый чугун, обладающий прочностью литой стали и высокими литейными свойствами.

Из магниевого чугуна изготовляют детали, подвергаемые ударам, воздействию переменных напряжений и интенсивному износу, например коленчатые валы легковых автомобилей.

Модифицированный чугун обозначается буквами СМЧ, к которым добавляется два числа, указывающий предел прочности при растяжении и изгибе.

Высокопрочный чугун является важным конструкционным материалом в котором сочетаются многие ценные свойства стали и чугуна. Этот чугун получают из серого чугуна модифицированием: перед разливкой в жидкий металл добавляют специальные присадки – модификаторы в количестве 0,01-0,03% от веса жидкого метала. Модификаторы раскисляют чугун и создают искусственные центры кристаллизации.

Высокопрочный чугун маркируется буквами ВЧ – высокопрочный чугун, за которыми следует два числа. Первые из них указывают предел прочности при растяжении (кг/мм2), а второе (цифра) удлинение (%).

Ковкий чугун. Название «ковкий» условное, практически чугуны не куются. Ковкие чугуны получаются из отливок белого чугуна путем длительного отжига (томления) при высоких температурах.

Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении, не высокой пластичностью и высоким сопротивлением удару. По механическим свойствам он занимает промежуточное положение между сталью и серым чугуном.

Марки ковких чугунов: КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12 и др. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первые две цифры указывают предел прочности при растяжении, последние цифры относительное удлинение при растяжении.

Из ковкого чугуна изготавливаются детали сложной формы: картеры заднего моста, чашки дифференциала, ступицы колес грузовых автомобилей, тормозные колодки и др.

Легированный чугун обладает улучшенными свойствами. Его получают, добавляя к серому или модифицированному чугуну небольшое количество никеля, хрома, молибдена и других элементов. Эти чугуны обладают повышенной механической прочностью, вязкостью и обрабатываемостью.

Чугуны со специальными свойствами обозначаются буквами СЧ, к которым добавляются два числа, указывающих предел прочности при растяжении и предел прочности при изгибе. Чугуны СЧ 32–52, СЧ 35–56, СЧ 38-60 применяются для изготовления деталей с высокой износоустойчивостью и твердостью (ковочные штампы, зубчатые колеса, тормозные барабаны, матрицы и др.).

 

Легированные стали.

Легирование стали получают путем введения различных элементов, в результате чего существенно изменяются механические, физические и химические свойства. Элементы, специально вводимые в сталь для получения требуемых свойств, называются легирующими.

Влияние легирующих элементов на свойства стали.

Никель (Ni)повышает прочность, вязкость, коррозионную стойкость, увеличивает прокаливаемость, повышает сопротивление удару, уменьшает коэффициент… Вольфрам (W)повышает твердость, прочность, красностойкость, не снижая… Кремний (Si)при содержании в стали более 0,4 – 0,6% повышает упругие свойства стали. Этот элемент увеличивает также…

Классификация и маркировка легированных сталей.

По назначению легированные стали делят на три группы:

Конструкционная-это сталь для изготовлению деталей машин и различных конструкций;

Инструментальная-это сталь для режущего измерительного, поверочного и ударно-штамповочного и другого инструмента;

Сталь с особыми физическими и механическими свойствами – для деталей специального назначения.

По содержанию легирующих элементов,легированные стали делят также на три группы:

низколегированные стали(ГОСТ 5058 – 65 ), содержащие легирующих элементов до 2,5%. По механическим свойствам эти стали превосходят углеродистую сталь, хорошо свариваются, лучше сопротивляются коррозии, широко применяются в машиностроении, судостроении, в строительстве гражданских и промышленных сооружений;

среднелегированные, содержащие легирующих элементов от 2,5 до 10%;

высоколегированные, содержащие легирующих элементов более 10%.

По химическому составу и механическим свойствам легированные стали делятся на качественные и высококачественные.

Принято обозначение легирующих элементов, входящих в состав стали, буквами русского алфавита:

 

А – азот Б – ниобий

В – вольфрам П - фосфор

Г – марганец Е - селен

Х – хром Р - бор

Н – никель Ф - ванадий

Т – титан Ю - алюминий

К – кобальт С - кремний

Д - медь Ц - цирконий

М - молибден

Если перед буквами стоит одна цифра, то она выражает содержание углерода свыше 1%, цифру перед буквами не ставят. За цифрами следуют буквы,… Для стали инструментальной легированный порядок маркировки по легирующим… Для обозначения высококачественной стали в конце маркировки добавляют букву А. Высококачественная сталь содержит…

Конструкционные легированные стали

Хромистые стали. Наиболее широко применяется стали 15Х и 20Х, изделия из которых подвергаются поверхностному науглероживанию (цементации), в… Марганцовистые стали хорошо обрабатываются давлением (ковкой, штамповкой),… Из сталей 15Г и 20Г делают сварные конструкции, а также мелкие крепежные детали (гайки, болты), а из сталей 50Г и 50Г2…

Инструментальные легированные стали

хромистая сталь марки Х, содержащая 0,95 – 1,10% углерода и 0,8 – 1,6% хрома; хромокремнистая сталь 9ХС, содержащая 0,85 – 0,95% углерода, 1,2 – 1,6 кремния… Из указанных сталей изготовляют сверла, развертки, метчики, плашки и др.

Стали с особыми свойствами.

Нержавеющие (коррозионностойкие) стали (ГОСТ 5949 – 61) обладают высокой стойкостью против ржавления при работе в различных средах (в пресной и… Стойкость против коррозии обеспечивается введением в сталь наиболее… Жаростойкие стали (ГОСТ 5632 – 61) сопротивляются окислению (образованию окалины) при высокой температуре. Для…

Термическая и химико-термическая обработка металлов.

Термической обработкой металлов и сплавов называется процесс изменения внутреннего строения (структуры) металлов и сплавов путем нагрева, выдержки и… Термической обработке подвергают заготовки (кованые, штампованные, литые и… Термическая обработка применялась с давних времен, но сущность изменений, происходящих при нагреве и охлаждении…

Отжиг и нормализация.

Отжигом называют такую операцию, при которой сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и затем медленно… Целью отжига является: уменьшение внутренних напряжений в деталях после…  

Закалка, скорость нагрева, закалочные среды, способы закалки.

Цель закалки – получение стали с высокими твёрдостью, прочностью, износоустойчивостью и другими важными свойствами, повышающими эксплуатационную… Температуры нагрева. При закалке конструкционные стали нагревают на… Быстрорежущие, нержавеющие и другие высоколегированные стали закаливают при более высоких температурах нагрева:…

Поверхностная закалка.

Из существующих способов поверхностной закалки наибольшее промышленное применение имеют: пламенная закалка, закалка токами высокой частоты (ТВЧ), а… Пламенная закалка. Поверхность стального или чугунного изделия подвергается… Сущность процесса пламенной закалки состоит в том, что тепло, проводимое газовым пламенем от горелки к закаливаемой…

Обработка холодом.

Обработку холодом проводят сразу после остывания закалённых изделий до комнатной температуры путём их погружения в среду, имеющую температуру ниже…

Отпуск и старение закаленной стали.

Отпуск заключается в нагреве стали до температуры ниже линии PSK (точки ), выдержке при этой температуре с последующим охлаждением в воде, масле… Низкий отпуск применяют для обработки режущего и измерительного инструмента,… В результате низкого отпуска сталь сохраняет высокую твёрдость HRC 60, устраняется хрупкость, снимаются внутренние…

Химико-термическая обработка стали.

Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоёв стальных деталей. Такой обработке часто подвергают детали с целью повышения твёрдости, износоустойчивости и коррозионной стойкости поверхностного слоя при сохранении вязкой и достаточно прочной сердцевины.

Наиболее распространёнными видами химико-термической обработки являются цементация, азотирование, цианирование, а также диффузионная металлизация.

Кроме указанных видов обработки, также применяют хромирование (насыщение поверхности слоя хромом), силицирование (насыщение кремнием), борирование (насыщение бором).

Цементация.

Цементации подвергают детали из углеродистой (иногда и легированной) стали, содержащей углерода от 0,01 до 0,25%. Богатые углеродом смеси, применяемые для цементации, называются… Твёрдая цементация (в твёрдом карбюризаторе) является наиболее старым процессом химико-термической обработки.…

Азотирование, цианирование.

Азотирование производится в герметизированных муфельных камерных или шахтных печах путём нагревания деталей в атмосфере подаваемого под давлением… Для повышения коррозионной стойкости деталей из углеродистой и конструкционной… Азотированию обычно подвергают детали, предварительно подвергнутые закалке, отпуску и механической обработке, включая…

Диффузионная металлизация.

Диффузионной металлизацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стальных изделий алюминием, хромом, кремнием, бором и другими элементами… В производство внедрены процессы насыщения поверхностного слоя алюминием –… Алитированием называется процесс насыщения поверхности стальных и чугунных деталей алюминием, он основан на диффузии…

Коррозии металлов и сплавов. Понятие о коррозии, ее виды.

Коррозией (латинское — «разъедание») металлов и сплавов называют разрушение их под действием внешней среды. Почти все металлы (за исключением так называемых благородных— золото, платина,… Примерами коррозии может служить разъедание подводных частей судов водой, порча химической аппаратуры от воздействия…

Предохранение металлов от коррозии.

К основным методам защиты металлических изделий от кор­розии относятся: металлическое покрытие; неметаллическое покрытие;

Цветные металлы и сплавы.

Общие понятия о цветных металлах и сплавах.

Медь и ее сплавы.

Из цветных металлов в чистом виде и в виде сплавов широко используют медь, свинец, алюминии, магнии, цинк. Медь по своему значению в машиностроении является наиболее ценным техническим… Медь хорошо проводит электричество и тепло, уступая в этом отношении только серебру, ее используют для изготовления…

Алюминий и его сплавы.

Алюминиевый (ГОСТ 11069-64) сплав характеризуется высокой пластичностью, хорошо штампуется, легко прокатывается и прессуется, хорошо сваривается… Важнейшим свойством алюминия является устойчивость против коррозии благодаря… Алюминий обладает высокой электропроводимость и теплопроводностью (но несколько худшей, чем медь), поэтому наибольшее…

Магниевые и титановые сплавы.

В связи с малой прочностью и слабой стойкостью против коррозии магний в качестве конструкционного материала не применяется, в основном он… Магниевые сплавы являются весьма легкими конструкционными материалами, поэтому… По технологическому признаку магниевые сплавы делятся на деформируемые и литейные.

Раздел ІІ.

Проводниковые материалы и изделия.

Классификация проводниковых материалов.

 

В качестве проводниковых материалов используют чистые металлы, а также сплавы металлов. Наибольшей проводимостью обладают чистые металлы.

Чистые металлы составляют группу проводниковых материалов с малым удельным сопротивлением (ρ=0,0150÷0,0296 Ом·мм2/м). Из этих материалов изготовляют обмоточные, монтажные и установочные провода и кабели.

Кроме материалов с малым удельным сопротивлением, в электротехнике применяются материалы с большим удельным сопротивлением. Это преимущественно сплавы на основе меди, никеля, железа, хрома и других металлов. Эти сплавы называют проводниковыми материалами высокого удельного сопротивление. Изделия из этих сплавов применяются в реостатах, добавочных и эталонных сопротивлениях. Изготовлять эти приборы из медной или алюминиевой проволоки, обладающей малым удельным сопротивлением, было бы не рационально, так как получились бы очень большие по размерам реостаты и добавочные сопротивления. Кроме того, медь, алюминий и другие чистые металлы имеют сравнительно большой температурный коэффициент сопротивления (α=+0,0040÷0,00429 1/°С), вследствие чего реостаты резко изменили бы свое сопротивление при колебаниях температуры. Проводниковые же сплавы высокого электрического сопротивления(ρ=0,42÷2,0 Ом·мм2/м) обладают малыми значениями температурного коэффициента сопротивления (α=+0,00004÷0,00018 1/°С). Это обеспечивает большую стабильность электрического сопротивления изготовленных из них реостатов и других приборов при колебаниях температуры.

По сравнению с чистыми металлами сплавы отличаются повышенной твердостью, большей механической прочностью при растяжений (σρ), меньшим относительным удлинением (еρ). Кроме того, сплавы в меньшей степени окисляются на воздухе.

Большинство проводниковых сплавов могут длительно работать при температурах до 400 °С. В то же время отдельные области электротехники (электротермия) нуждаются в сплавах высокого электрического сопротивления, которые могли бы длительно работать при 900-1200°С. Такие сплавы называются жаростойкими сплавами. Изготовляемые из жаростойких сплавов проволока и ленты применяются в электронагревательных приборах, печах сопротивления и термостатах. К жаростойким проводниковым сплавам относятся: нихром, фехраль, хромаль и др.

На электропроводность всех металлических проводников оказывает влияние их механическая обработка (прокатка, волочение и др.), вызывающая остаточную деформация кристаллов. Это затрудняет перемещение электронов в металле и вызывает увеличение электрического сопротивления проводников. Чтобы возвратить деформированным кристаллам металла прежнюю форму, металл нагревают (отжигают) при оптимальной температуре, при которой происходит перекристаллизация в металле. В результате отжига проводимость металла повышается, а механическая прочность его снижается. Чтобы повысить его механическую прочность и твердость металлических проводников, прибегают к холодной прокатке их или к волочению металла без нагревания его.

Так, шины для электрических аппаратов изготавливают холодной прокаткой меди или алюминия. С целью повышения механической прочности проводов для линий электропередачи их изготавливают волочением проводниковой меди или алюминия в холодном состояний.

У твердых сортов проводниковых изделий (проводов, шины) удельное электрическое сопротивление, естественно, больше, чем у мягких (отожженных).

 

Проводниковая медь и ее свойства.

Медь является одним из главных проводниковых материалов вследствие своей высокой электропроводности, механической прочности и стойкости к… Проводниковая медь получается из слитков путем очистки ее от примесей… Для очистки медных слитков их подвешивают в освинцованной ванне, заполненной водным раствором медного купороса…

Проводниковые сплавы на основе меди (бронзы и латуни).

Из сплавов на основе меди наибольшее применение в электротехнике получили бронзы и латуни. Бронзами называются сплавы меди с оловом, алюминием и другими металлами,… Характерной особенностью бронз является их малая объемная усадка при литье (0,6—0,8%) по сравнению с чугуном и…

Проводниковый алюминий и его свойства.

Алюминий относится к группе легких металлов. Плотность алюминия равна 2,7 г/см 3, т.е. алюминий в 3,3 раза легче меди. Доступность, сравнительно высокая проводимость и стойкость к атмосферной… Алюминий — металл серебристо-белого цвета. Температура плавления алюминия 658°С, а температурный коэффициент…

Проводниковые железо и сталь.

Основными примесями в железе являются углерод (С), сера (S), фосфор (Р), кремний (Si), марганец (Мп) и некоторые другие. Кремний и марганец… Важнейшей примесью, резко снижающей электропроводность железа, является… Техническими сортами железа являются малоуглеродистые, стали, содержание углерода в которых составляет от 0,01 до…

Свинец и его свойства.

Свинец — очень мягкий металл светло-серого цвета, обладающий высокой пластичностью и коррозионной стойкостью к многим реагентам (серной, соляной и… Благодаря большой пластичности, гибкости и сравнительно невысокой температуре… Свинец используется также для получения мягких оловянно-свинцовых припоев (марки ПОС-30, ПОС-40, ПОС- 61 и др.), а…

Благородные металлы, применяемые в электротехнике.

Платина - металл серебристо-белого цвета, значительно тяжелее меди. Основные характеристики мягкой (отожженной) платины следующие: удельный вес… Благодаря высокой пластичности платины из нее изготавливают фольгу толщиной до… Платина является металлом весьма устойчивым к воздействию различных химических реагентов. Она не растворяется в…

Тугоплавкие металлы применяемые в электротехнике.

Из тугоплавких металлов наибольшее применений в электротехнике получили вольфрам и молибден. Вольфрам — металл серого цвета с очень высокий температурой плавления 3370°С и… Для получения механически прочного металла стержни подвергают многократной ковке и волочению с перемежающимися…

Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением.

В ряде случаев от проводниковых материалов требуется высокое удельное сопротивление p, малый температурный коэффициент сопротивления и стойкость к…  

Проводниковые сплавы высокого сопротивления на основе меди и никеля.

Из манганина изготовляют мягкие и твердые сорта проволоки. Основные характеристики мягкой (отожженной) проволоки: предел прочности при разрыве… Манганиновая проволока выпускается диаметром от 0,02 до 1,0 мм и по величине… Эти данные показывают, что манганин имеет весьма малую зависимость электрического сопротивление от температуры, что…

Жаростойкие проводниковые сплавы.

Для электронагревательных приборов нужны жаростойкие проводниковые сплавы высокого сопротивления, т.е. стойкие к окислению при высоких температурах.… Все перечисленные сплавы представляют собой твердые растворы металлов… В табл.4.приведены основной состав и свойства жаростойких сплавов высокого электрического сопротивления.

Свойства сверхпроводников.

Аналогичный результат наблюдается при определенным значении магнитного поля ( критической напряженности Н или критической индукции В ), которое…   Н = 11(1-Т/Т),

Высокотемпературные сверхпроводники.

В 1986 г. Было обнаружено, что такие вещества, как La M С и О ( М = Ва, Sr), переходят и сверхпроводящее состояние при температуре, близкой к температуре жидкого азота. Позже в сплавах YBa С и О переход сверхпроводящее состояние происходил при температуре - 173 С и выше. Такие вещества, названные высокотемпературными сверхпроводниками, обладают структурой типа перовскита ( природный минерал СаTiО ) и представляет собой керамику с характерным расположением атомов. Одна фаза изумрудно - зеленого цвета, прозрачная и содержит ионы иттрия, бария и мели в соотношении 2:1:1. Другая фаза черного цвета, непрозрачная, содержит боль количество мели. Соотношения иттрия, бария и мели и ней 1:2:3. Именно это фаза и обладает сверхпроводящими свойствами.

Сверхпроводящее свойства системы Y-Ba-Cu-О зависят от соотношения двухвалентной и трехвалентной мели, изменяя это отношения.

 

Электроугольные материалы и изделия.

К электроугольным изделиям относятся щетки для электрических машин, электроды для электрических печей, контактные детали, высокоомные угольные… Электроугольные изделия изготавливают из смеси углеродистых материалов. К… Кроме перечисленных порошкообразных материалов, в производстве электроугольных изделий применяют также связующие и…

Основные свойства электроугольных изделий.

Из электроугольных изделий наибольшее применение имеют электрощетки, которые чаще всего называют просто щетками. Их мы рассмотрим более подробно. … Применяемые в настоящее время угольные электрощетки делятся на четыре основные… Графитовые щетки (марки 611М, Г3, Г6, ГМ, высокоомные и др.) изготавливают из натурального графита без применения…

Экранные материалы.

Э=U/U'=1/1'=E/E'=H/H'. Экранирование постоянного и медленно изменяющегося магнитного поля: Этот вид экранирования часто называют магнитостатическим. Экраны изготовляют из ферромагнитных материалов с большой…

Проводниковые изделия.

Обмоточные провода.

Медные и алюминиевые обмоточные провода применяют для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов. Обмоточные провода выпускают с… Эмалевая изоляция имеет наименьшую толщину (0,0074-0,065 мм) по сравнению с… Время пребывания провода в печи составляет 2-50 сек. Воздействие высокой температуры на слой нанесённого лака…

Монтажные провода.

Монтажные провода применяют для соединения различных приборов и частей в электрических аппаратах и машинах. Токопроводящие жилы монтажных проводов… В табл. 13 приводится основной сортамент монтажных проводов с медными…

УСТАНОВОЧНЫЕ ПРОВОДА

б) Рис. 19 . Установочные провода с резиновой изоляцией: а — марки ПР, б — марки ПРГ ; 1 — однопроволочная жила. 2 — изоляция из вулканизированной резины, 3 — оплетка из…

1 2 3

 

Рис. 21. Шнур марки ШР: 1 — многопроволочная жила, 2 — изоляция из вулканизированное 3 — оплетка in хлопчатобумажной крученой пряжи

Провод марки ПР-500 состоит из медной жилы с резиновой изоляцией и может быть использован в установках с номинальным напряжением, не превышающим 500 В переменного тока. Провод марки АПР-500 отличаемся от провода ПР-500 только наличием алюминиевой жилы.

Высокая водостойкость, маслостойкость и негорючесть полихлорвинила обеспечили широкое применение проводов с полихлорвиниловой изоляцией. Они используются для открытой прокладки, а также для прокладки под штукатуркой и трубах.Провода с полихлорвиниловой изоляцией широко применяются для проводок к станкам и машинам, где возможно попадание на них смазочных масел и масляных эмульсий. Провода с полихлорвиниловой изоляцией могут работать при напряжении до 500 В переменного тока и 1000 В постоянного тока.

Основной сортамент установочных проводов и шнуров с резиновой изоляцией .

Таблица 14.

 

Марка провода Число жил и сечение, мм2 Характеристика провода или шнура Область применения
ПР   0,75-400 Провод медный с резиновой изоляцией в оплетке из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом Силовые и осветительные сети внутри помещений и вне зданий при напряжении до 500В переменного тока (ПР-500) и до 300В переменного тока (ПР-3000)
АПР   2,5-400 То же, но жила из алюминия То же, но в установках с номинальным напряжением 500В переменного тока (АПР-500)
ПРГ   0,75-400 Провод медный гибкий с резиново изоляцией в оплетке из хлопчатобумажной пряжи, пропитано противогнилостным составом Соединения электрических машин и аппаратов внутри и вне зданий в установках с номинальным напряжением до 500В (ПРГ-500) и до 300В переменного тока (ПРГ-300)
ПРД   0,5-6,0 Провод гибкий медный с резиновой изоляцией в непропитанной оплетке из хлопчатобумажной пряжи Осветительные сети в сухих и отапливаемых помещениях – в установках с номинальным напряжением до 220в
ПРТО от 1 до 3     1-2,5 Провод, состоящий из медных жил с резиновой изоляцией, находящихся в общей оплетке из хлопчатобумажной пряжи, пропитано противогнилостным составом Силовые и осветительные сети (прокладки в стальных трубках и металлических рукавах) при напряжении до 500В переменного тока
АПРТО   2,5-400 То же, но с одиночной жилой из алюминия То же, но до 380В
РКГМ   1 (жила из тонких проволок) 0,75-95   Провод медный гибкий, жила изолирована нагревостойкой кремнийорганической резиной, поверх которой имеется обмотки, а затем оплетки из стекловолокна, пропитанные кремнийорганическим лаком   Выводы электродвигателей и аппаратов напряжением до 380Вс повышенным рабочими температурами (до 180° С)
ШР 0,75-1,5 (жила из тонких проволок) Шнур из двух гибких медных жил с резиновой изоляцией, поверх которой имеется непропитанная оплетка из хлопчатобумажной пряжи Осветительные сети и для присоединения переносных токоприемников с номинальным напряжением до 220 В
ШРП     0,75 То же, но поверх скрученных изолированных жил имеется общая оплетка из лощено хлопчатобумажной нитки или капронового шелка Блочные повесы в осветительных установках с номинальным напряжением до 220 В

Основной сортамент установочных проводов с полихлорвиниловой изоляцией

Таблица 15.

Марка проводов Число жил и сечение, мм2 Характеристика провода или шнура Область применения
ПВ   0,75-95 Провод с медной жилой, изолированный полихлорвиниловым пластикатом Осветительные и силовые сети внутри помещений при температуре не выше 40° С в сырых и особо сырых помещениях и для вторичных цепей
АПВ   0,75-95 То же, но с алюминиевой жилой То же
ППВ 2-30   75-2,5 Провод ленточный с медными жилами, уложенными параллельно и заключенными в полихлорвиниловую изоляцию Осветительные сети внутри помещений
АППВ 2-30   75-2,5 То же, но с алюминиевыми жилами То же
ПГВ   Провод с гибкой медной жилой, состоящей из тонких проволок. Жила изолирована полихлорвиниловым пластикам Осветительным и силовые сети, а также для вторичных цепей станков и механизмов
ППГВ 2-3 То же, но с многопроволочным жилами высокой гибкости Осветительным и силовые сети, а также для вторичных цепей станков и механизмов

 

 

Контрольные кабели.

Контрольные кабели предназначены для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных… Кабели изготавливаются для эксплуатации в районах с умеренным, холодным и… Конструкция контрольных кабелей состоит из следующих основных элементов:

Конструкция

1. Медная однопроволочная жила (класс 1) *;

2. Изоляция из ПВХ пластиката, цветовая маркировка жил;

3. Оболочка из ПВХ пластиката.

по требованию потребителей кабели марки КВВГ могут поставляться с медной луженой и/или многопроволочной жилой.

Область применения

Контрольные кабели предназначены для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 Вольт частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 Вольт.

Применяются для прокладки на открытом воздухе, в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабели, так же допускается прокладка кабелей в земле (траншеях) при обеспечении защиты кабелей в местах выхода на поверхность. Не распространяет горение при одиночной прокладке(нормы МЭК 60332-1). Стойки к монтажным изгибам. В тропическом климатическом исполнении устойчивы к воздействию плесневых грибов.

Срок службы при прокладке в земле и открытой прокладке – 15 лет, при прокладке в помещениях, каналах и туннелях – 25лет.

 

Технические характеристики

Номинальное напряжение U, [кв.] 0,66

Испытательное переменное напряжение 50Гц, 5 мин., 2,5

Макс, рабочая температура жилы, [°С] 70

Температура окружающей среды, [°С] -50/+50

Влажность воздуха при 35°С, [%] 98

Монтаж при температуре, не ниже [°С] -15

Строительная длина, не менее [м] 150

Гарантийный срок эксплуатации, [год] 3

 

 

Рис.26

Стандарт: ГОСТ 1508-78

КодОКП: 35 6344 0100

Конструкция

1. Алюминиевая однопроволочная жила (класс 1);

2. Изоляция из ПВХ пластиката, цветовая маркировка жил;

3. Оболочка из ПВХ пластиката.

 

Кабели АКВВГ применяются для прокладки на открытом воздухе, в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабели, а так же допускается прокладка кабелей в земле (траншеях) при обеспечении защиты кабелей в местах выхода на поверхность. Не распространяют горение при прокладке в пучках (нормы МЭК 60332-3 категории А и В). Стойки к монтажным изгибам. В тропическом климатическом исполнении устойчивы к воздействию плесневых грибов.

Срок службы при прокладке в земле и открытой прокладке – 15 лет, при прокладке в помещениях, каналах и туннелях – 25лет.

 

Технические характеристики

Номинальное напряжение U, [кв.] 0,66

Испытательное переменное напряжение 50Гц, 5 мин., [кВ.] 2,5

Макс, рабочая температура жилы, [°С] 70

Температура окружающей среды, [°С] -50/+50

Влажность воздуха при 35°С, [%] 98

Монтаж при температуре, не ниже [°С] -15

Строительная длина, не менее [м] 150

Гарантийный срок эксплуатации, [год] 3

Таблица 16

         
Количество и сечение жил, шт. кв.мм   Масса алюминия, кг/км   Масса кабеля. кг/км     Наружный диаметр, мм     Сопротивление изоляции, не менее МОм х км
4x2,5   28,1     10,2   9,0
5x2,5   35.1     11,1   9,0
7x2,5   49,2     12,0   9,0
10x2,5   68,3     15,0   9,0
14x2,5   95,6     16,2   9,0
19x2,5   129,7     18,4   9,0
27x2,5   184,3     21,8   9,0
37x2,5   252,5     24,7   9,0
4x4,0   44.8     11,8   9,0
7x4,0   78,4     14,0   9,0
10x4,0   108,8     17,6   9,0
4x6,0   65,4     13,0   6,0
7x6,0   114,4     15,4   6,0
10x6,0   158,8     19,9   6,0
4x10   107,4     15,8   6,0
7x10   188,0     19,3   6,0

 

 

Рис.27

Стандарт: ГОСТ 1508-78

КодОКП: 35 6345 0400

 

Конструкция

1.Алюминиевая однопроволочная жила (класс 1);

2. Изоляция из резины, цветовая маркировка жил;

3. Оболочка из ПВХ пластиката;

4. Броня из двух стальных лент.

Область применения

Кабель АКРВБГП предназначен для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 Вольт, частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 Вольт.

Применяются для прокладки на открытом воздухе, в помещениях, каналах, туннелях, если кабели не подвергаются значительным растягивающим усилиям и при наличии опасности механических воздействий на кабели. Не распространяют горение при одиночной прокладке (нормы МЭК 60332-1). Стойки к монтажным изгибам. В тропическом климатическом исполнении устойчивы к воздействию плесневых грибов.

Срок службы при открытой прокладке - 15 лет, при прокладке в помещениях, каналах и туннелях - 25лет.

 

Технические характеристики

Номинальное напряжение U, [кв.] 0,66

Испытательное переменное напряжение 50Гц, 5 мин., [кВ.] 2,5

Макс, рабочая температура жилы, [°С] 70

Температура окружающей среды, [°С] -50/+50

Влажность воздуха при 35°С, [%] 98

Монтаж при температуре, не ниже [°С] -15

Строительная длина, не менее [м] 150

Гарантийный срок эксплуатации, [год] 3

Стандарт: ТУ 16-505.944-76

Код ОКП: 35 6744 6100, 35 6745 6100

 

Конструкция

1.Токопроводящая жила скрученная из проволок:

хромель и алюмель - "-ХА",

хромель и копель - "-ХК";

2. Изоляция:

обмотка из стеклонити,

обмотка из фторопластовых лент,

3. Обмотка из стеклонити, пропитанная кремнийорганическим лаком, расцветка в наружной обмотке стеклонитью: хромель - фиолетовая или черная; алюмель - серая или белая; копель -желтая или оранжевая;

4. Оплетка из стеклонити, пропитанная кремнийорганическим лаком;

5. Экран из медных луженых проволок.

Технические характеристики

Испытательное переменное напряжение частоты 50 Гц, [В] 1000

Электрическое сопротивление изоляции, [МОмхм]:

в нормальных климатических 5*103

Максимальная рабочая температура, [°С] 175

Температура окружающей среды, [°С] 60/+175

Влажность воздуха при температуре 35°С, [%] 98

Радиус изгиба, [наружных диаметров] 15

Строительная длина, не менее [м] 20

Таблица 17

Количество и сечение жил, шт*кв.мм Число и диаметр проволок в жиле, шт*мм Наружный диаметр, не более мм Масса провода, кг/км
2*0,50 7*0,32 5,2*3,0 40,0
2*1,50 7*0,52 6,6*4,1 63,0

 

 

Рис.28

Стандарт: ГОСТ 1508-78

Код ОКП: 35 6344 0200

 

Конструкция

1.Медная однопроволочная жила (класс 1);

2. Изоляция из ПВХ пластиката, цветовая маркировка жил;

3. Разделительный слой из ПВХ пластиката;

4. Экран из алюминиевой или медной ленты;

5. Обмотка из полотна нетканого;

6. Оболочка из ПВХ пластиката.

 

Область применения

Кабель КВВГЭ предназначен для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 В.

Применяются для прокладки на открытом воздухе, в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабели и необходимости защиты электрических цепей от влияния внешних электрических полей. Не распространяют горение при одиночной прокладке (нормы МЭК 60332-1). Стойки к монтажным изгибам. В тропическом климатическом исполнении устойчивы к воздействию плесневых грибов.

Срок службы при открытой прокладке - 15 лет, при прокладке в помещениях, каналах и туннелях - 25лет.

 

Технические характеристики

Номинальное напряжение U, [кв.] 0,66

Испытательное переменное напряжение 50Гц, 5 мин., [кВ.] 2,5

Макс, рабочая температура жилы, [°С] 70

Температура окружающей среды, [°С] 50/+50

Влажность воздуха при 35°С, [%] 98

Монтаж при температуре, не ниже [°С] -15

Строительная длина, не менее [м] 150

Гарантийный срок эксплуатации, [год] 3

 

 

Рис. 29

Стандарт: ГОСТ 1508-78

Код ОКП: 35 6344 0200

Конструкция

1. Алюминиевая однопроволочная жила (класс 1);

2. Изоляция из ПВХ пластиката, цветовая маркировка жил;

3. Разделительный слой из ПВХ пластиката;

4. Экран из алюминиевой или медной ленты;

5. Обмотка из полотна нетканого;

6. Оболочка из ПВХ пластиката.

 

Область применения

Предназначены для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств с номинальным переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 В.

Применяются для прокладки на открытом воздухе, в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды, при отсутствии механических воздействий на кабели и необходимости защиты электрических цепей от влияния внешних электрических полей. Не распространяют горение при одиночной прокладке (нормы МЭК 60332-1). Стойки к монтажным изгибам. В тропическом климатическом исполнении устойчивы к воздействию плесневых грибов.

Срок службы при открытой прокладке - 15 лет, при прокладке в помещениях, каналах и туннелях - 25лет.

Технические характеристики

Номинальное напряжение U, [кв.] 0,66

Испытательное переменное напряжение 50Гц, 5 мин., [кВ.] 2,5

Макс, рабочая температура жилы, [°С] 70

Температура окружающей среды, [°С] -50/+50

Влажность воздуха при 35°С, [%] 98

Монтаж при температуре, не ниже [°С] -15

Строительная длина, не менее [м] 150

Гарантийный срок эксплуатации, [год] 3

 

 

Таблица 18

Количество и сечение жил, шт. кв.мм Масса алюминия, кг/км     .   Масса кабеля кг/км   й     Наружный диаметр, мм     Сопротивление изоляции, не менее МОм · км
4x2,5 28,1     10,2   9,0
5x2,5 35.1     11,1   9,0
7x2,5 49,2     12,0   9,0
10x2,5 68,3     15,0   9,0
14x2,5 95,6     16,2   9,0
19x2,5 129,7     18,4   9,0
27x2,5 184,3     21,8   9,0
37x2,5 252,5     24,7   9,0
4x4,0 44.8     11,8   9,0
7x4,0 78,4     14,0   9,0
10x4,0 108,8     17,6   9,0
4x6,0 65,4     13,0   6,0
7x6,0 114,4     15,4   6,0
10x6,0 158,8     19,9   6,0
4x10 107,4     15,8   6,0
7x10 188,0     19,3   6,0

 

 

Силовые кабели с резиновой изоляцией.

Силовые кабели с резиновой изоляцией применяются для передачи и распределения электрической энергии в установках с напряжением 500,3000 и 6000 В…    

Кабели с бумажной изоляцией.

Силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией выпускают напряжение 1,3,6,10,20,35 кВ и выше. Здесь рассматривают широко применяемые кабели на…    

Раздел III

Электроизоляционные материалы.

Рис. 36. Пути токов объемной и поверхностной утечки через диэлектрик: 1- диэлектрик, 2- электроды  

Поляризация диэлектриков.

Поляризацией диэлектриков называется процесс упорядочения связанных электрических зарядов внутри диэлектрика под действием напряжения. Процесс…   Рис.37. Диэлектрик между электродами конденсатора.

Потери энергии в диэлектриках.

Когда в диэлектрике происходят процессы поляризации, через него протекает электрический ток, вызванный этими процессами, поскольку при поляризации…   Изменение этого тока в зависимости от времени протекания в диэлектрике (с момента приложения постоянного…

Пробой диэлектриков.

Диэлектрики применяют в качестве электроизоляционных материалов в электрических установках, машинах и аппаратах, где они подвергаются действию… кв/мм Величина напряженности электрического поля (Епр), при которой произошел пробой диэлектрика, называется его…

Способы измерения электрических характеристик диэлектриков.

Удельное сопротивление является основной электрической характеристикой всякого электротехнического материала (проводникового, электроизоляционного и…   У проводниковых материалов (металлических проводников) удельное сопротивление определяется наиболее просто. Для этого…

Тепловые характеристики и способы их измерения.

Температуру паров определяют по термометру 5, шарик которого погру­жен в жидкость. Испытуемую жидкость и образующиеся над ней пары все время… Когда испытуемая жидкость нагрета до температуры на 10 С ниже пред­полагаемой… Рис.68. Прибор ПВНО для

Физико-химические характеристики электроизоляционных материалов.

Рис.73 Капиллярный вискозиметр. Кислоты могут разрушать электроизоляционные волокнистые материалы(бумагу,… Искомую кинематическую вязкость (n) жидкого диэлектрика вычисляют по формуле h=С t ссm С — постоянная вискозиметра,…

Влажностные свойства диэлектриков.

Нормальное использование изделия в большей степени зависит от механических свойств материалов: их прочность на растяжение, сжатие, изгиб, удар,…   Рис.76. Зависимость абсолютной

Гигроскопичность электроизоляционных материалов.

Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара. Абсолютную влажность воздуха оценивают массой (m) водяного пара, содержащейся… На рисунке приведена абсолютная влажность при насыщении (m )в зависимости от температуры. Большего количества воды…

Газообразные диэлектрики. Значение газообразных диэлектриков.

Многие газы (воздух, азот и др.) используют в качестве диэлектриков в газонаполненных конденсаторах, воздушных выключателях высокого напряжения и в… Электрическая корона возникает при ухудшении электроизоляционных свойств… В особенно невыгодных условиях работы оказываются газовые включения внутри твердой изоляции. Как указывалось ранее,…

Электропроводность газов.

Образование электрически заряженных частиц в газообразных диэлектриках вызывается ионизацией газа внешними источниками энергии (внешними… Процесс ионизации газа внешними ионизаторами заключает в том, что они сообщают… Находясь в беспорядочном тепловом движении, некоторая часть противоположно заряженных частиц (электронов и…

Пробой газов.

Явление пробоя газообразных диэлектриков в однородном электрическом1 поле выражается формулой по Закону Пашена: Uпр=Aph где Uпр — пробивное напряжение;

Пробои газов на границе с твердыми диэлектриками.

В этом опыте твердые диэлектрики представляли собой сплошные цилиндры, которые своими торцовыми поверхностями плотно соприкасались с поверхностью… Понижение пробивного напряжения газа при наличии в нем твердого диэлектрика…  

Жидкие диэлектрики. Классификация и назначение жидких диэлектриков.

 

В качестве жидких электроизоляционных материалов в электротехнических устройствах применяют электроизоляционные минеральные масла и синтетические жидкие диэлектрики: совол и кремнийорганические жидкости. Наибольшее применение имеют минеральные масла. По характеру использования в качестве жидких диэлектриков нефтяные масла могут быть разделены на три группы.

1) масла для высоковольтных трансформаторов и высоковольтных выключателей;

2) кабельные масла, используемые для пропитки бумажной изоляции высоковольтных кабелей;

3) конденсаторные масла, применяемые для пропитки бумажной изоляции конденсаторов. Для этой же цели в бумажно-масляных конденсаторах используют искусственную жидкость – совол.

Характерной особенностью всех жидкостей является то, что их молекулы обладают большей подвижностью по сравнению с молекулами твердого тела. Чем выше температура жидкостей, тем подвижность их молекул больше. Это свойство жидкостей определяется их вязкостью. Большая подвижность молекул жидкостей обеспечивает им возможность заполнять различные пустоты в твердой изоляции. Минеральные масла хорошо пропитывают такие пористые электроизоляционные материалы, как картоны, бумаги, дерево и др. Будучи хорошими диэлектриками, минеральные масла, проникнув в поры такой изоляции, улучшают их электрические характеристики. Так, например, у пропитанной минеральным маслом бумаги, резко возрастает по сравнению с непропитанной электрическая прочность Епр. Минеральные масла при температурах около 70-80оС обладают небольшой вязкостью, поэтому частицы масла приобретают большую подвижность. Это позволяет использовать нефтяные масла в трансформаторах для охлаждения обмоток.

Масло в трансформаторах нагревается у обмоток и, притекая к холодным частям бака трансформатора, отдает им полученное тепло. Масло, имеющее большую вязкость, не обеспечивает необходимого охлаждения трансформатора. На рис 93. приведена кривая вязкости трансформаторного масла в зависимости от температуры.

В высоковольтных трансформаторах нефтяное масло является не только теплопроводящей средой, но и главным электроизоляционным материалом. Оно заполняет пространство между обмотками трансформатора и тем самым усиливает изоляцию трансформатора.

Выполняя эту роль, масло должно обладать в первую очередь высокой электрической прочностью и малой величиной тангенса угла диэлектрических потерь.

В высоковольтных выключателях применяется то же самое масло, что и в трансформаторах. Здесь масло выполняет не только функцию диэлектрика, изолирующего части выключателя с высоким напряжением от стенок бака, но средой, гасящей электрическую дугу, возникающую дугу, между контактами выключателя при отключении им высоковольтных сетей.

Процесс гашения электрической дуги состоит в следующем: при высокой температуре электрической дуги масло разлагается с выделением газов (водорода, ацетилена, этилена и др.). Газы вытесняют масло из части объема около контактов выключателя и образует газовое пространство. Давление в этом газовом пространстве повышается, в результате чего дуга прекращает свое горение.

Рис.93. Вязкость трансформаторного масла в зависимости от температуры.

В электрических кабелях минеральное масло применяется в чистом виде без каких-либо растворенных в нем веществ или в виде пропиточного состава для пропитки бумажной изоляции. В последнем случае в минеральное масло вводят канифоль, которая растворяется в масле.

В результате этого вязкость масла повышается, что обеспечивает не перетекание масла в бумажной изоляции внутри кабеля.

Для масел, применяемых в бумажно-масляных конденсаторах, основными характеристиками являются: электрическая прочность, тангенс угла потерь и высокое удельное объемное сопротивление.

Минеральные электроизоляционные масла.

  Н Н Н Н | | | |

Влияние примесей и физико-химических факторов на свойства электроизоляционных масел.

Рис. 94. Зависимость Епр трансфор- Рис. 95. Зависимость Епр транс-

Очистка и сушка электроизоляционных масел.

Воду и масло можно удалить путем испарения, нагревая масло до температуры кипения воды. Однако следует учесть, что всякое нагревание масла при… На рис.98 показана схема сушки масла при его распылении в вакууме. Масло…  

Регенирация электроизоляционных масел.

Очистку масла адсорбентами производят двум способами: контактным и перколяцией. Контактный способ состоит в том, что в нагретое масло вводится… В случае сильно устаревшего масла регенерацию природными отбеливающими глинами… Более полное химическое восстановление масла осуществляется по кислотно-щелочноземельному методу. В этом случае в…

Растительные масла.

Скорость высыхания масел увеличивается с повышение температуры, при действии света, а также в присутствии катализаторов химических реакций высыхания… Технологически удобно вводить в масло эти металлы в виде способных… Для иллюстрации действия сиккативов приведем следующие ориентировочные данные: добавка 0,5% свинца уменьшает время…

Синтетические жидкие диэлектрики.

Совол - жидкий синтетический диэлектрик. Исходным материалом для изготовления служат кристаллическое вещество -дифенил, представляющий собой…   Н5С6- С6 Н5

Твердые органические диэлектрики . Основные понятия о высокополимерных материалах.

 

Почти все твёрдые органические диэлектрики являются высокополимерными материалами. Название «высокополимерные материалы» или «полимеры» происходит от двух греческих слов: «поли» - много и «мерос» - часть. Действительно, молекулы полимеров состоят из большого количества частиц – десятков и сотен тысяч молекул исходных веществ – мономеров. Название «мономер» происходит от греческого слова «монос», что означает один.

Мономеры являются простыми химически активными веществами, легко вступающими в химические реакции. В результате этого образуется новое вещество – полимер с большим молекулярным весом. В молекулах полимера молекулы мономера прочно связаны друг с другом силами химической связи. Это условно изображают чёрточками, например молекулы исходного вещества А соединяются друг с другом, образуя большую молекулу нового полимерного вещества:

- А - А - А - А - А - А - А - А - А - .

Большие молекулы полимеров могут иметь форму вытянутых в длину нитей (как, например, приведенная), т.е. иметь линейное строение, или могут быть развиты по всем трем направлениям в пространстве (объемное) строение.

Высокополимерные материалы, состоящие из линейных молекул, называются линейными полимерами.Они, как правило, обладают гибкостью (каучуки, полиэтилен и др.) и способны размягчаться при нагреве. Пространственные полимеры, состоящие из молекул, развитых в пространстве, такими свойствами, как правило, не обладают.

К линейным полимерам относятся натуральный и синтетический каучуки, синтетические диэлектрики: полиэтилен, полистирол и др. К пространственным полимерам относятся синтетические смолы: бакелит, глифталь и др.

Написать полностью химические формулы больших молекул полимеров довольно трудно, поэтому прибегают к их сокращенному написанию. Так, химическую формулу приведенной ранее молекулы записывают сокращенно так:

- А - А - А - А - А - А - А - А - А - А - → (А)n.

В скобках записано одно звено молекулы полимера, повторяющееся n раз. Величина n называется степенью полимеризации. Она показывает, из скольких молекул исходного вещества (мономера) состоит молекула нового вещества (полимера). Чем больше молекул исходного вещества (мономера) содержит молекула полимера, тем выше его молекулярный вес.

Высокополимерные вещества могут быть природными (янтарь, натуральный каучук и др.) и синтетическими (полистирол, поливинилхлорид и многие другие). Большая часть полимеров является аморфными веществами, и их поэтому называют смолами. Некоторые из полимеров (фторопласт-4 и др.) имеют кристаллическое строение и не являются смолами.

Ввиду ограниченности свойств природных полимеров современная электротехника использует главным образом синтетические высокополимерные диэлектрики. Они могут быть получены в результате реакций полимеризации или поликонденсации.

Полимеризация - это процесс соединения молекул исходного (мономерного) вещества в большие молекулы высокополимерного вещества без изменения его элементарного состава.

Рассмотрим в качестве примера процесс получения синтетического диэлектрика - полистирола. Он получается в результате реакции полимеризации исходного вещества - стирола. Это прозрачная бесцветная жидкость, кипящая при температуре 145°C. Если в нее ввести перекисный катализатор, например перекись бензоила (0,1 - 0,5% от веса стирола), то при температуре 95°C - 110°C начинает протекать реакция полимеризации. При этом двойная химическая связь (обозначается двумя черточками) в молекулах стирола Н2С=СН-С6Н5 разрывается и переходит на соседнюю такую же молекулу. В результате этого молекулы стирола соединяются друг с другом, образуя большую молекулу высокополимерного вещества - полистирола.

Этот процесс полимеризации записывают в виде следующей схемы:

- СН2 - СН - СН2 - СН - → (СН2 - СН)n

| | |

С6Н5 С6Н5 С6Н5

Степень полимеризации полистирола n = 6000, а молекулярный вес его равен 300000-600000. Молекулярный же вес исходного вещества - стирола равен 104.

В начальной стадии полистирол представляет собой густую прозрачную жидкость. Ее разливают в стеклянные формы, в которых процесс полимеризации заканчивается. Из форм получают твердый прозрачный материал в виде пластин и стержней, т.е. изделия так называемого блочного полистирола, обладающего высокими электрическими характеристиками. Блочный полистирол получают также в гранулах, которые представляют собой частицы цилиндрической формы диаметром 3 - 5 мм и длиной 8 - 10 мм.

Поликонденсация- процесс соединения молекул исходных (мономерных) веществ в большие молекулы высокополимерного вещества с выделением побочных веществ: воды, кислот, газов и др. Часто реакция поликонденсации протекает в несколько этапов.

Диэлектрики, полученные в результате реакции поликонденсации, как правило, обладают несколько пониженными электроизоляционными свойствами по сравнению с диэлектриками, полученными в результате полимеризации. Основными причинами этого является наличие в поликонденсационных диэлектриках побочных веществ - воды, кислот, которые, разлагаясь на ионы увеличивают электропроводность материала.

Все высокополимерные материалы делят на две группы по их поведению при нагреве. При этом различают материалы термореактивные и термопластичные.

Термореактивными называются такие материалы, которые в своей конечной стадии производства, т.е. в готовом виде, не способны размягчаться при нагревании. К термореактивным диэлектрикам относятся бакелитовые смолы и пластмассы на их основе (гетинакс, текстолит), глифтали и другие материалы.

Термопластичныминазываются такие материалы, которые не могут быть переведены в неплавкое состояние. Все термопластичные материалы при нагревании размягчаются и постепенно превращаются в густые жидкости. Этим свойством термопластичных материалов пользуются при изготовлении из них гибких изделий: пленок, нитей, а также для производства деталей методом литья под давлением.

К термопластичным диэлектрикам относятся: полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид и др.

Полимеризационные органические диэлектрики.

К полимеризационным диэлектрикам, широко применяемым в электротехнике, относится полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид и др. Полистирол- твердый прозрачный материал. Он обладает высокими… Из блочного полистирола изоляционные изделия получают методом механической обработки, требующим большой затраты труда.…

Поликонденсационные органические диэлектрики.

Резольные смолы являются термореактивными веществами, которые в своей конечной стадии не размягчаются при нагреве. Переход в неплавкое и… Из резольных смол наибольшее применение в электротехни­ке имеет бакелитовая… При этой температуре начинается реакция поликонденсации, в результате которой в нижней части варочного котла…

Природные электроизоляционные смолы.

Канифоль представляет собой хрупкое стеклообразное веще­ство в виде кусков неправильной формы. Получают канифоль в результате термической обработки… В электротехнике применяют канифоль марок I и II темно-желтой окраски. В… Характеристики канифоли: удельный вес 1,07÷1,10 г/см3; температура размягчения (по Кремер — Сарнову)…

Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики.

Рассмотренные ранее высокополимерные органические диэлектрики могут длительно использоваться при температурах до 90—105°С и только некоторые из них,… Высокой нагревостойкостью обладают электроизоляционные материалы… При нагревании диэлектриков в процессе их использования до температуры, при которой тепловая энергия будет выше…

Электроизоляционные пластмассы.

   

Свойства и области применения пластмассы.

Для возможности изготовления изделий из пластических масс последние должны обладать основной характеристикой — текучестью при нагревании, чтобы при… Рис.108. Пресс-форма для Рис.109. Форма и максимальная

Пленочные электроизоляционные материалы.

Полистирольные пленки получают методом выдавливания размягченного (при 140—160°С) полистирола через узкую щель — фильеру в металлической плашке. При… Характеристики полистирольных пленок: удельный вес 1,05 г/см3; σр = 5-8… Полистирольные пленки и ленты применяют для изоляции жил высокочастотных кабелей, а также в производстве…

Слоистые электроизоляционные пластмассы.

Из слоистых пластмасс наиболее широкое применение получили гетинакс, текстолит и стеклотекстолит. Гетинакс — листовой слоистый материал, в котором наполнителем являются листы… Листы пропитанной лаком бумаги сушат, а затем собирают в пакеты определенного веса, соответственно толщине прессуемого…

Воскообразные диэлектрики

Из воскообразных диэлектриков в электротехнике находят применение парафин, церезин и галовакс. Все воскообразные диэлектрики имеют… Парафин представляет собой неполярный воскообразный диэлектрик, получаемый в… Характеристики парафинов: удельный вес 0,85÷0,90 г/см³; температура плавления 50÷58ºC;…

Электроизоляционные резины.

Резины широко применяют в производстве электрических про­водов и кабелей, где они выполняют роль электроизоляционных материалов (электроизоляционные… Основным сырьем для изготовления всех резин являются на­туральные и… Каучук состоит из молекул изопрена С5Н8. Эти молекулы объединяются и образуют длинные молекулярные цепочки:

Электроизоляционные лаки.

Эмали, компаунды.

Лаки представляют собой коллоидные растворы различных пленкообразующих веществ в специально подобранных органических растворителях. Пленкообразующими называются такие вещества, которые в результате испарения… К пленкообразующим веществам относятся смолы (природные и синтетические), растительные высыхающие масла, эфиры…

Электроизоляционные эмали.

Электроизоляционные эмали являются покровными материалами. Ими покрывают лобовые части обмоток электрических машин и аппаратов с целью защиты их от… Основой многих электроизоляционных эмалей являются масляно-глифталевые лаки,…  

Термопластичны компаунды.

В отличие от лаков и эмалей компаунды не содержат летучих растворителей. Это обеспечивает монолитность компаунда после его отвердевания. Согласно… Компаунды могут быть термореактивными материалами, не способными размягчаться… Широкое применение в электротехнике получили термопластичные компаунды на основе битумов, так как последние являются…

Термореактивные компаунды.

  Рис. 115. Электрические сопротивления, залитые термореактивным компаундом…  

Основные сведения о волокнистых

Электроизоляционных материалах.

Группу искусственных волокон составляют ацетатный и медно-аммиачный шелка. Эти волокна получают химической обработкой целлюлозы и вытягиванием из… Большое распространение в электрической изоляции получили волокна,… Волокна растительного происхождения (древесные, хлопковые и др.) внутри имеют канал весьма малого диаметра, называемый…

Древесина и ее свойства.

Древесина обладает очень высокой гигроскопичностью, поэтому электроизоляционные свойства ее очень низки. Свежесрубленные лиственные деревья (дуб,… Учитывая горючесть древесины, ее применяют преимущественно в устройствах… Механические и диэлектрические свойства древесины неодинаковы по различным направлениям. Вдоль ствола древесина…

Волокнистые диэлектрики.

Из дерева путем его химической обработки поучают целлюлозу, или клетчатку, которая является сырьем для изготовления различных электроизоляционных… Перед химической обработкой из древесины удаляют сучки и поврежденные гнилью… Полученная целлюлоза промывается водой, сушится, а затем подвергается мокрому размолу в специальных ваннах, снабженных…

Текстильные электроизоляционные материалы.

В качестве электроизоляционных материалов широко применяются текстильные материалы: пряжа, ткани, ленты и другие виды текстильных изделий. В таких… Из натуральных текстильных изделий в основном применяют хлопчатобумажные и… Из искусственных органических волокон следует отметить вискозные волокна, которые вырабатываются в виде непрерывных…

Электроизоляционные лакоткани и лакированные трубки Таблица 37

  Волокно Предел прочности при растяжении кг/см2
  Стеклянное Капроновое Хлопковое Из натурального шелка   200-400 55-60 40-60 35-45

Лакоткани представляют собой гибкие материалы, состоящие из какой-либо основы, пропитанной электроизоляционном лаком.

В качестве тканевых основприменяют хлопчатобумажные, шелковые, капроновые и стеклянные (из стеклянного волокна) ткани.

Лак, которым пропитываются тканевые основы, после отвердения образует на лакоткани гибкую пленку, которая обеспечивает материалу высокие электроизоляционные свойства. Тканевые же основы обеспечивает лакоткани высокую механическую прочность. Лакоткани находят широкое применение в качестве пазовой и межвитковой изоляции, в электрических машинах низкого напряжения, а также в трансформаторах. Кроме того, лакоткани применяют для наружной изоляции катушек и отдельных групп проводов (жгуты) в электрических аппаратах и приборах. В большинстве случаев лакоткани используются в виде лент, вырезаемых из лакоткани под углом 45° по отношению к ее основе. Такие лакотканевые ленты обеспечивают наибольшую эластичность.

В соответствие с примененной тканевой лакоткани делят на хлопчатобумажные, шелковые, капроновые и стеклянные (стеклокаоткани).

В качестве основ хлопчатобумажных лакотканей применяются тонкие прочные ткани (перкаль и др.). Основами шелковых лакотканей тонкие ткани (0,04-0,08 мм) из натурального шелка (эксцельсиора и др.). Для некоторых сортов ластичных лакотканей с повышенной механической прочностью используют капроновые ткани. Для лакотканей с повышенной нагревостойкостью применяют стеклянные ткани, изготовленные из электроизоляционных (бесщелочных) стекол. Нагревостойкие стеклянные ткани пропитывают кремнийорганическими лаками, пленки которых могут работать при температуре до180°С.

Хлопчатобумажные, шелковые и капроновые ткани пропитывают светлыми масляными лаками или (реже) черными маслянобитумными лаками.

Хлопчатобумажные, шелковые и капроновые лакоткани на масляных лаках по нагревостойкости относятся к классу А, т.е. они могут применяться при рабочих температурах, не превышающих 105°С. Стеклолакоткань марки ЛСЭ-1, пропитанная эскапоновым лаком, отличается лучшими электрическими характеристиками по сравнению с хлопчатобумажными лакотканями. По нагревостойкости эскапоновая лакоткань относится тоже к классу А. Стеклолакоткани на кремнийорганических лаках (марки ЛСК-1,ЛСК-2, ЛСК-7) по нагревостойкости относятся к классу Н (180°С) и обладают высокой влагостойкостью.

Различают еще резиностеклоткани марки РСК-1. изготовленные пропиткой бесщелочной стеклоткани раствором кремнийорганического каучука. Эти материалы отличаются повышенной эластичностью, водостойкостью и нагревостойкостью до 180°С. Они применяются для изоляции монтажных проводов.

Следует отметить еще одни высокоэластичный и нагревостойкий материал-резиностеклолакоткань марки РСЛК-1. Эта лакоткань получается в результате пропитки бесщелочной стеклоткани раствором кремнийорганического каучука, а затем кремнийорганическим лаком. Резиностеклолакоткань применяется в электрических машинах и аппаратах нагревостойкого и тропического исполнения.

Перед пропиткой лаками волокнистые тканевые основы проглаживают. Для этого ткань пропускают между нагретыми стальными валками (каландрами), чтобы все ворсинки пригладить к поверхности ткани. После каландрирования ткань подвергают пропитке электроизоляционным лаком в многоэтажной пропиточной машине. Готовую лакоткань из пропиточной машины получают в рулонах шириной от 700 до 1000 мм. Стеклолакоткани выпускают шириной от 200 до 700 мм. В рулоне лакоткани должно быть не мене 40 м.

В табл.38 приводится основные характеристики широко применяемых электроизоляционных лакотканей.

Липкие электроизоляционные ленты изготавливают на основе хлопчатобумажных или стеклянных (стекловолокнистых) лент, а также на основе полихлорвиниловых лент.

Основные характеристики лакотканей.

Таблица 38

Лакоткани марка Толщина лакоткани Предел прочности при растяжении,σр,кг/см2 Удельное объемное сопротивление ρυ. Ом*см Электрическая пробивная прочность, Епр, кВ/мм
Хлопчатобумажные на масляных лаках ЛХС ЛХСС ЛХСМ 0,15 -0,30 0,17-0,20 0,17-0,24   2,5-5,0 3-5 3-5 10-10   10-10 24-35   32-40
Хлопчатобумажные на масляно-битумных лаках ЛХЧ 0,17-0,24 3,0-5,0 10-10 31,6-45
Шелковые на масляных лаках ЛШС ЛШСС 0,08-0,15 0,04-0,15 2,0-3,5 10-10 38-55 51-72
Капроновые на масляных лаках ЛК1 0,12-0,15 4-5 10-10 30-50
Стеклянные на кремнийорганических лаках ЛСК-1 ЛСК-2 ЛСК-7 РСК-1 РСК-2 РСЛК-1 0,12-0,20   0,06-0,15 0,10-0,23   0,10-0,20 3,5-8,0     4,0-10   4,0-10 10-10     10-10   10-10 20-45     12-30   18-40
Стеклянная на эскапоновом лаке ЛСЭ-1 0,13-0,24 3,8-8,6 10-10 35-50

 

Прорезиненная лента представляет собой хлопчатобумажную (миткалевую) ленту, пропитанную вязким резиновым составом. Лента должна сохранять липкость после нагрева до 70°С (в течение одних суток).

Изоляционная прорезиненная лента выпускается в кругах диаметром 150± 25 мм, шириной10, 15, 20, и 50мм. Круги изоляционной прорезиненной ленты должны храниться при температуре не ниже +5°С и не выше +25°С, в противном случае лента теряет липкость. Прорезиненная липкая лента применяется при монтажных работах для изоляции мест соединений проводов в сетях и устройствах низкого напряжения.

Следует также отменить значительное применение в устройствах низкого напряжения липкой поливинилхлоридной ленты. Эта лента выпускается в кругах диаметром 175±25 мм, шириной 15, 20, 25 и 50 мм. Толщина ленты лежит в пределах от0,2 до 0,5 мм. Полихлорвиниловая лента может применяться до температур 60-65°С; при более высоких температурах она начинает размягчается.

Стеклолента липкая нагревостойкая выпускается в кругах диаметром 150±25 мм. Липкая стеклолента изготавливается из стеклянной ленты (из бесщелочного стекла), пропитанной нагревостойким кремнийорганическим лаком. Применяется она для изоляции лобовых частей обмоток электрических машин и аппаратов с высокими рабочими температурами (до 180°С). Пробивное напряжение стеклоленты толщиной 0,12 мм составляет 600-700 В, а для ленты толщиной 0,15 мм оно равно 750-850 В.

Линоксиновые трубки хлопчатобумажные представляют собой трубки (чулки) из хлопчатобумажной пряжи, пропитанные масляным лаком. Линоксиновые трубки имеют внутренний диаметр от 1 до 12 мм и толщину стенки от 0,7 до 1 мм. Длина трубки колеблется в пределах от 250 до 1000 мм.

Линоксиновые трубки могут работать при температуре до 105° С. Они применяются в электрических аппаратах, приборах а также в трансформаторах (сухих и с масляной изоляции).

Лакированные трубки стекловолокнистые представляют собой трубки (чулки), изготовленные из стекловолокнистой пряжи и пропитанные нагревостойким кремнийорганическим лаком. Стекловолокнистые лакированные трубки имеют внутренний диаметр от 1 до 8 мм, и толщину стенки 0,25- 0,50 мм.

Они менее эластичны по сравнению с линоксиновым трубками, но обладают высокой нагревостойкостью и применяются в электрических машинах и аппаратах с рабочей температурой 180°С.

Естественно, лакоткани обладают наибольшим пределом прочность при растяжении в направлении основы и меньшей прочностью в направлении утка. Водопоглощение хлопчатобумажных лакотканей находится в пределах 4,5-7,0%; шелковых – 3,5-6,0%, а у стеклянных оно равно 1-3%.

Намотанные электроизоляционные изделия.

Намотанные изделия в виде цилиндров и трубок изготавливают намоткой лакированной бумаги на стальную оправку, диаметр которой соответствует… Цилиндры и трубки, содержащие бумагу в качестве наполнителя, называются… Фасонные изделия- стержни, гасильные камеры для высоковольтных выключателей и др. – изготовляют методом…

Электроизоляционная слюда и материалы на ее основе.

Слюда представляет собой природный минерал с характер­ным слоистым строением, позволяющим расщеплять кристаллы слюды на тонкие листочки толщиной до… Тонкие листочки слюды обладают гибкостью, они упруги и имеют высокий предел… Природные слюды имеют сложный химический состав, в ко­торый входят кремний (Si), калий (К), магний (Mg), алюминий…

Миканиты.

Миканиты.

Рис.120. Раскладка щипаной слюды в один слой при получении миканитов Для этого листочки щипаной слюды раскладывают (на столах) в один слой… В настоящее время процесс получения листовых заготовок миканитов механизирован с по­мощью башенной машины (башни).…

Микафолий, микалента.

Микафолий — рулонный или листовой материал, состоящий из двух или трех слоев щипаной слюды (мусковит или флого­пит), наклеенных на плотную… Микафолий выпускают в рулонах шириной не менее 400 мм, толщиной 0,15; 0,20 и… Микафолий изготовляется следующих марок: ММГ, МФГ, МММ, МФМ, ММШ, МФШ. В марках буквы обозначают: М — микафолий, М (на…

Слюдинитовые электроизоляционные материалы.

При разработке природной слюды и изготовлении из нее электроизоляционных материалов образуется около 90% различ­ных отходов. Среди них большой… Для получения слюдинитовой бумаги чистые отходы слюды подвергают равномерному… Для улучшения электрических и механических свойств,слюдинитовых бумаг в слюдяную пульпу вводят различные связующие…

Электрокерамические материалы.

Электрокерамические материалы представляют собой твёрдые камнеподобные вещества, которые можно обрабатывать только абразивами (карборунд, алмаз). К… Все электрокерамические материалы по их назначению обычно делят на три группы:… К первой группе электрокерамических материалов относятся электрофарфор и стеатит. Из этих материалов изготовляют…

Изоляторная керамика.

Одним из широко применяемых керамических материалов является электротехнический фарфор. Из него изготовляют многочисленные конструкции изоляторов… Каменистые материалы (кварц, полевой шпат или пегматит, фарфоровый череп)…

Фарфоровые изоляторы.

Из электротехнического фарфора изготовляют изоляторы установок низкого напряжения и для линий связи, а также различные электроустановочные изделия…   Рис.128. Высоковольтные штыревые изоляторы: а- изолятор на 6 кВ, б- изолятор на 35кВ; 1- верхняя часть изолятора, 2-…

Стекло и стеклянные изоляторы.

Неорганическое стекло является деше­вым материалом, так как оно изготовляется из очень доступных веществ: кварцевого песка (SiО2), соды (Na2CO3),… Главным стеклообразующим веществом является кварцевый песок, который содер­жит… Некоторые термостойкие электроизоляционные изделия (не­большие изоляторы) изготовляют из чистого кварцевого стекла. …

Основные характеристики изоляторов.

  Основными электрическими характеристиками изоляторов являются сухоразрядное,… Сухоразрядным напряжением называется напряжение, приложенное к металлическим электродам изолятора, при котором…

Конденсаторные керамические материалы.

Конденсаторные керамические материалы отличаются от обычных керамических материалов большей величиной диэлек­трической проницаемости (e). Кроме… Основным компонентом большинства исходных керамических масс для конденсаторной… Конденсаторные керамические материалы на основе двуокиси титана (рутила) с небольшими добавками глинистых веществ и…

Сегнетокерамика.

Минеральные диэлектрики.

Из минеральных диэлектриков наибольшее применение полу­чили кварц, мрамор, асбест и асбестоцемент. Кварц представляет собой естественный минеральный диэлектрик, обладающий…  

Раздел IV

Полупроводниковые материалы.

Электропроводность полупроводников

Полупроводниковые материалы имеют удельные электриче­ские сопротивления 10-2—1010 Ом * см. Электрический ток в полупроводниках обусловлен движе­нием сравнительно… Для многих полупроводников достаточно невысокой темпера­туры (например, комнатной), чтобы перевести некоторое…

Основные характеристики и свойства

Полупроводниковых материалов.

Подвижность χ носителей зарядов указывает, какой путь проходит за одну секунду внутри полупроводника электрон или дырка при напряженности… Если обозначить количество электронов в одном кубическом сантиметре… γ=е(nэ χэ+ рД χд),

Раздел V

Магнитные материалы.

Основные характеристики магнитных материалов.

Отличительной чертой всех ферромагнитных материалов яв­ляется их способность намагничиваться в магнитных полях. Обычно говорят, что они… Состояние намагниченности магнитных материалов принято определять магнитным… В = μаН Тл, (формула №12) где μа = μ0 μ - абсолютная магнитная проницаемость ферро­магнитного

Классификация магнитных материалов.

 

Описанные выше магнитные величины μа, μм, Нс, Вг и В3 являются основными магнитными характеристиками ферромаг­нитных материалов. Они позволяют оценить способность мате­риалов намагничиваться. Согласно их значениям можно распре­делить все ферромагнитные материалы на две главные группы.

Первую группу магнитных материалов составляют магнитно-мягкие материалы, т. е. такие ферромагнетики, которые пред­назначаются для работы в качестве магнитопроводов для пере­менного магнитного поля, создаваемого переменным электриче­ским током. Такие материалы должны иметь весьма малые по­тери на гистерезис и вихревые токи. Они должны обладать боль­шими величинами магнитной проницаемости μп и μм и в то же время иметь малую коэрцитивную силу Нс и большую индукцию насыщения В$. Наличие в них малой коэрцитивной силы Нс и высокой индукции насыщения В$ обусловливает узкую и высо­кую петлю гистерезиса. Эта петля и является характерным при­знаком всех материалов, входящих в данную группу. Магнитно-мягкие материалы легко перемагничиваются в переменном магнитном поле, поэтому из них изготовляют сердечники и магнитопроводы для электрических машин, трансформаторов и электромагнитов.

Вторую группу магнитных материалов составляют магнитно-твердые материалы. Они применяются для изготовления постоян­ных магнитов. Постоянные магниты будучи один раз намагни­чены, сохраняют состояние намагниченности в течение ряда лет. Для этих материалов характерными являются большая коэрци­тивная сила Нс и большая остаточная индукция Вг. Петля гисте­резиса у таких материалов (рис. 172 ) очень широкая по сравне­нию с магнитно-мягкими материалами. Магнитно-твердые мате­риалы поэтому трудно перемагничиваются.

Физические процессы, протекающие в ферромагнитных ма­териалах при их намагничивании, весьма сложны. В упрощен­ном виде их можно описать следующим образом. Известно, что атомы состоят из электронов и ядер. Движение электронов по орбитам и вращение их вокруг своей оси может быть уподобле­но электрическому току. Электрический же ток, как известно, создает магнитное поле. Таким образом, движущиеся электроны атомов являются элементарными «магнитиками», которые, складываясь, создают общий магнитный момент атома, но магнит­ные моменты атомов направлены в материале хаотично и поэто­му их суммарный момент равен нулю.

 

 

Рис. 172. Верхняя часть петли гистерезиса для магнитно-твердого

материала альнико (В – Гс, Н – а/см)

 

Рис. 173. Верхние части петель гистерезиса:

1 – для пермаллоя, 2 – для чистого железа (В – Гс, Н – а/см)

Под действием же внешнего магнитного поля магнитные мо­менты атомов ориентируются в направлении этого поля. Чем выше напряженность Н внешнего магнитного поля, тем на больший угол повертываются магнитные моменты атомов. Такой по­ворот с повышением напряженности внешнего поля совершается непрерывно, пока все магнитные моменты атомов не выстроятся по полю. Это магнитное состояние ферромагнетика получило на­звание магнитного насыщения.

Магнитные свойства ферромагнитных материалов изменя­ются с изменением температуры. Обычно эти изменения изобра­жают в виде кривых, показывающих зависимость величин от­дельных магнитных характеристик от температуры. На рис.174. и приведены кривые зависимости магнитных характеристик $, Вг, Нс и μм) технически чистого железа от температуры.

 

Рис.174..Изменение остаточной индукции и индукции насыщения

технически чистого железа (и —Гс) в зависимости от температуры.

 

На этих рисунках видно, что величины всех указанных харак­теристик около температуры 770°С резко падают до нуля.

 

Рис.175. Изменение максимальной магнитной проницаемости

и коэрцитивной силы технически чистого железа

в зависимости от температуры.

 

Это свидетельствует о том, что железо при температуре 770°С пере­стает быть ферромагнитным материалом. Эта температура назы­вается температурой Кюри1 и обозначается . Каждый ферро­магнитный материал имеет свою температуру Кюри.

Так как магнитные характеристики ферромагнетиков при температуре Кюри имеют весьма малые значения, то при этой температуре и выше ее ферромагнетики не могут быть использованы в электротехнических устройствах. Зависимости разных магнитных характеристик ферромагнитных материалов от тем­пературы отличаются друг от друга по форме. На рис.175 и видно, что кривая магнитной индукции отлична от кривой коэр­цитивной силы. Кривая же зависимости для резко отличается от них тем, что с повышением температуры магнитная проницае­мость не падает, а нарастает, достигая вблизи температуры Кю­ри наибольшего значения, после чего она резко снижается.

Итак, магнитные свойства ферромагнитных материалов ко­личественно выражаются числовыми значениями их магнитных характеристик.

В табл.46. приведены характеристики основных ферромагне­тиков: железа, кобальта, никеля.

Таблица 46.

Магнитные характеристики основных ферромагнитных материалов

 

Материалы   ,а/см , гс , гс , °С
Железо Кобальт Никель 10 000 200 000 0,04 8,0 0,56 13 000 21 500 17 000

 

Влияние химического состава и технологии на

Свойства магнитных материалов.

На свойства магнитных материалов оказывают заметное влияние их химический состав, способ изготовления и виды теп­ловой обработки их после… Влияние состава на магнитные свойства ферромагнитных сплавов можно видеть на… В качестве второго примера можно привести изменение ин­дукции насыщения В$ и температуры Кюри θк в сплаве желе­за…

Магнитно -мягкие материалы.

Наиболее широко применяемыми магнитно-мягкими мате­риалами являются технически чистое железо, листовая электро­техническая сталь, сплавы железа и… Технически чистое железо называется армко-железо. Оно со­держит небольшое… Другим видом технически чистого железа является элект­ролитическое железо. Его получают методом электролитического…

Основные магнитные характеристики технически чистого железа

Наименование Примеси, % Характеристики
углерод кислород     , а/см , гс
Армко-железо Электролитическое железо Карбонильное железо Железо, обработанное в водородной среде 0,025 0,02 0,008   0,005 — 0,01 —   0,003   15 000 21 000   200 000 0,64 0,28 0,064   0,024   —

 

 

Наиболее применение электротехнике получила листоваяэлектротехническая сталь. Эта сталь является сплавом же­леза с кремнием, содержание которого в ней 0,8—4,8%

Такие стали, в которые вводятся в малом количестве какие-либо вещества для улучшения их свойства называются легированными. Кремний вводится в железо в виде ферросилиция и находится в нем в растворенном состоянии. Кремний реагирует с наиболее вредной (для магнитных свойств железа) примесью — кис­лородом, восстанавливая железо из окислов его FеО и образуя кремнезем SiO2, который переходит в шлак. Кремний также способствует выделению углерода из соединения Fе3С (цементит) с обра­зованием графита. Таким образом, кремний устра­няет химические соедине­ния железа (FеО и Fе3С), которые вызывают увели­чение коэрцитивной силы и увеличивают потери на гистерезис. Кроме того, наличие кремния в желе­зе в количестве 4% увеличивает удельное элект­рическое сопротивление по сравнению с чистым железом, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи. Не­смотря на то, что индук­ция насыщения желе­за с увеличением крем­ния в нем значительно повышается и достигает при 6,4% кремния большой величины ( =2800 Гс), все же кремния вводят не более 4,8%. Увеличение содержания кремния более 4,8% приводит к тому, что стали приобретают повышенную хруп­кость, т. е. механические свойства их ухудшаются.

Выплавляется электротехническая сталь в мартеновских пе­чах. Листы изготовляют прокаткой стального слитка в холод­ном состоянии или в горячем. Поэтому различают холодноката­ную и горячекатаную электротехническую сталь.

Так как железо имеет кубическую кристаллическую струк­туру, то намагничивание может быть неодинаково по различ­ным направлениям этого куба. Наибольшим намагничиванием кристалл обладает в направлении ребра куба, меньше — по диа­гонали грани и самым малым — по диагонали куба. Поэтому важно, чтобы все кристаллики железа в листе выстроились в процессе прокатки в ряды по направлению ребер куба.

Это достигается повторными прокатками с сильным обжа­тием (до 70%) и последующим отжигом в атмосфере водорода, что способствует очищению стали от кислорода и углерода, а также укрупнению кристаллов и ориентировке их таким об­разом, что ребра кристаллов совпадают с направлением про­катки. Такие стали называются текстурованными. У них маг­нитные свойства по направлению прокатки выше, чем у обычной горячекатаной стали. Листы текстурованной стали изготовля­ются холодной прокаткой. Магнитная проницаемость их выше, а потери на гистерезис меньше, чем у горячекатаных листов.

Кроме того, у холоднокатаной стали индукция в слабых маг­нитных полях возрастает сильнее, чем у горячекатаной, т. е. кривая намагничивания в слабых полях располагается значи­тельно выше кривой горячекатаной стали. Следует, однако, отме­тить, что в результате ориентировки зерен текстурованной стали по направлению прокатки магнитная проницаемость по другим направлениям меньше, чем у горячекатаных. Так, при индукции = 10 000 Гс в направлении прокатки магнитная проницаемость μм = 50 000, а в направлении перпендикулярно прокатки μн = 5500. В связи с этим при сборке Ш-образных сердечников трансформа­торов применяют отдельные полосы стали, вырезанные вдоль прокатки, которые затем шихтуют так, чтобы направление маг­нитного потока совпадало с направлением прокатки стали или составляло бы с ним угол в 180°.

На рис.149 приведены кривые намагничивания электротехни­ческих сталей ЭЗЗОА и Э41 для трех диапазонов напряженностей магнитного поля 0—2,4 А/см; 0—24 А/см и 0—240 А/см.

Электротехническая листовая сталь обладает хорошими маг­нитными характеристиками — высокой индукцией, малой коэр­цитивной силой и малыми потерями на гистерезис. Благодаря этим свойствам она широко используется в электротехнике для изготовления сердечников статоров и роторов электрических машин, сердечников силовых трансформаторов, трансформато­ров тока и магнитопроводов различных электрических аппара­тов.

Отечественная электротехническая сталь различается по со­держанию в ней кремния, по способу изготовления листов, а так­же по магнитным и электрическим свойствам.

Выпускается сталь следующих марок шести групп: 1) Э11, Э12,Э13; 2) Э21, Э22; 3) Э31, Э32; 4) Э41, Э42, Э43А, Э44, Э45, Э46, Э47, Э48; 5) Э310, Э320, ЭЗЗОА, Э340, Э370, Э380; 6) Э1100, Э1200, Э1300, Э3100, Э3200.

 

Буква Э означает «электротехническая сталь», первая за буквой цифра (1, 2, 3 и 4) означает степень леги­рования стали крем­нием, причем содержа­ние кремния находится в следующих преде­лах:

для слаболегиро­ванной стали (Э1) от 0,8 до 1,8%;

для среднелегированной стали (Э2) от 1,8 до 2,8%;

для повышеннолегированной стали (ЭЗ) от 2,8 до 3,8%;

для высоколегиро­ванной стали (Э4) от 3,8 до 4,8%.

 

 

 

Рис.179.Кривые намагничивания электротехнических сталей:

а — сталь Э330А (текстурованная),

б — сталь Э41 (В –Гс; Н – А/см)

 

Средняя величина удельного электриче­ского сопротивления электротехнической стали тоже зависит от количества кремния. Оно тем вы­ше, чем больше содержание кремния в стали. Стали марки Э1 имеют сопротивление р = 0,25 Ом-мм2/м; марки Э2 — р = 0,40 Ом-мм2/м; марки ЭЗ — р = 0,5 Ом-мм2и марки Э4 — р = 0,6 Ом -мм2.

Вторые цифры после буквы Э характеризуют удельные по­тери при перемагничивании (Вт/кг). Эти потери тем меньше, чем больше эта цифра, т. е. больше степень легирования. Нули означают, что сталь холоднокатаная текстурованная (0) и холоднокатаная малотекстурованная (00). Буква А указы­вает на особо низкие удельные потери при перемагничивании стали.

Электротехническая сталь выпускается в виде листов шири­ной от 240 до 1000 мм, длиной от 720 до 2000 мм и толщиной 0,1; 0,2; 0,35; 0,5 и 1,0 мм.

 

Магнитно-мягкие сплавы

Хорошими магнитными свойствами обладает тройной сплав на основе железа, содержащий алюминия 5,4%, кремния 9,6%, железа 85%. Такой сплав называется… Существенным недостатком таких сплавов является то, что они хрупки, тверды и… В технических сплавах химический состав несколько отли­чается от приведенного выше, в результате чего и магнитные…

Ферриты.

За последние годы были разработаны и приобрели широкое применение в электротехнике новые магнитные материалы, по­лучившие название ферритов. Эти… Если обозначить любую окись двухвалентного металла, вхо­дящую в состав… МеО + Fе2О3 МеFе2О4.

Магнитные характеристики некоторых ферритов

Основные свойства магнитно-твердых материалов.

Магнитно-твердые материалы используются для изготовле­ния постоянных магнитов, применяемых в различных электротех­нических устройствах, где…    

Состав и магнитные характеристики кобальтовых сталей

Как видно из приведенной таблицы, кобальтовые стали, осо­бенно с большим содержанием Со, имеют высокие маг­нитные характеристики Нс и .… Старению кобальтовые стали подвержены в меньшей степени по сравнению с,…  

Магнитно-твердые сплавы.

Магнитно-твердые сплавы, из которых изготовляют посто­янные магниты, носят название альни, альниси, альнико и магнико. Альни — тройной сплав, состоящий из алюминия, никеля и железа. Установлено,… Разновидностью сплава альни является сплав, содержащий кремний и поэтому называемый альниси. Положительная роль…

Магнитно-твердые ферриты.

Постоянные магниты изготовляют также из магнитно-твер­дых ферритов. В настоящее время выпускают магнитно-твердые материалы на основе феррита бария.… Эти окислы тщательно смешивают в количестве, соответ­ствующем химической… Такой материал получил название ферроксдюра. По своей структуре он поликристаллический, т. е. состоит из разных…

Магнитные характеристики бариевых магнитов

Бариевые магниты отличаются от металлических низкой стоимостью, так как в своем составе не содержат каких-либо доро­гих дефицитных материалов.…    

Раздел VI.

Способы обработки материалов.

Сварка металлов.

Классификация способов сварки.

 

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения металлических частей путем местного нагревания их до тестообразного или расплавленного состояния. Сварка может осуществляться с применения давления для сжатия свариваемых деталей или без применения его.

 

 

Рис.185. Виды сварных соединений и швов: а - стыковые, б – угловые, в – с накладками, г – тавровые, д – электрозаклепками

 

Сварку применяют при изготовлением железнодорожных вагонов, котлов, ответственных частей морских и речных судов, подъемно-транспортных сооружениях, мостов, сельскохозяйственных машин и др. Очень широко сварка и резка металла используется в ремонтных и восстановительных работах, где они позволяют быстро и с наименьшими затратами восстановить изношенное или вышед­шее из строя оборудование и сооружения (доменные печи, мосты, морские суда, газопроводные линии и т. д.).

Сварка применяется для соединений и наплавки разнообразных металлов: чугуна, стали и, меди, бронзы, алюминия и др., для сое­динения металлов с неметаллами. Но не все металлы свариваются хорошо. Хорошо свариваются углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,12 до 0,22%, низколегированные стали 20ХГС, 2ХМА и др. Ограниченно свариваются стали с содержанием углерода от 0,42 до 0,55%, низколегированные 30ХМА, 30ХГС и д.р. Плохо свариваются углеродистые стали с содержанием углерода 0,55%, низколегированные 35ХГС:,4ОХГС и др.

Сварочным соединением называется соединение двух металлических частей, осуществленное сваркой. На (рис.185) изображены основные типы сварочных соединений(швов). При сварке электрозаклепками верхний лист просверливается и отверстие заваривается так чтобы сварка захватывала поверхность нижнего листа.

Та часть сварочного соединения, которая образуется расплавленным в процессе сварки, а затем затвердевшим металлом, называется сварочным швом.

В зависимости от расположения шва на свариваемом изделии различают швы нижние (обыкновенные), верхние (потолочные), горизонтальные и вертикальные. Наиболее труден процесс сварки потолочных швов.

 

Классификация способов сварки.

 

Одним из признаков классификации способов сварки является применение давления для сжатия деталей в процессе сварки. Сварка может осуществляться:

-без приложения давления, путем расплавления металла свариваемых частей и слияния его; после затвердевания образуется шов (сварка плавлением);

-с применением давления, способствующего плотному контакту и взаимной диффузии металла в место соприкосновения свариваемых частей (сварка давлением).

Сварка плавлением применяется шире вследствие меньшей стоимости, простоты оборудования и универсальности.

По виду используемой для сварки, энергии подразделяют на химическую, при которой для нагревания используется тепло химической реакции (например, горения твердого или газообразного топлива); к ней относят газовая, кузнечная и термитная сварка; электрическую, при которой для нагревания используется электрический ток (электродуговая, электромашинная, электроконтактная); механическую (сварка трением, холодная сварка); ультразвуковую; сварку электронным лучом, а также диффузионную сварку в вакууме. Наиболее распространенные является электродуговая, электромашинная, электроконтактная и газовая сварка.

Кузнечная сварка применяется для низкоуглеродистых сталей. Она осуществляется при температуре, близкой к точке плавления стали (1350-1450*С), при проковки наложенных свариваемых концов. Этот старинный способ сварки трудоемкий и малопроизводительный, поэтому применяется редко.

Термитная сварка производится при помощи порошковой смеси одной части алюминия с тремя-четырьмя частями окиси железа. Термит легко зажигается и при бурном горении достигается температура 3000*С. Наплавленным железом заполняют стыки соединений. Этот способ удобен для сварки рельс и др.

 

Рис. 186. Сварка по способу Н.Г.Славянова

Сварка трением применяется для соединения стержней встык. В сварочной машине один стержень закрепляется неподвижно, другой вращается, касаясь торцом неподвижного. От трения температура повышается. По достижении пластического состояния вращение прекращается, стержни сдавливаются, и он свариваются. Сварка трениям соединяют однородные и разнородные металлы.

Холодная сварка производится без подогрева, но при больших удельных давлениях. Она применяется для меди, алюминия, свинца, никеля, серебра и их сплавов. Холодная сварка делиться на стыковую, точечную и шовную.

Ультразвуковая сварка основана на преобразовании ультразвуковых колебаний в механические, сто приводит к пластической деформации поверхностей свариваемых деталей и срастанию кристаллов. Этот способ применяется для соединения металлов внахлестку, а также для сварки пластмасс.

Сварка электронным лучом производится путем помещения в вакуумную камеру изделий из тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена и др.). На место, подлежащей сварки, направляют фокусированный электронный луч, под действием которого металл расплавляется и сваривается.

Электрическая сварка.

Русский ученый Василий Владимирович Петров в 1802 году открыл явление электрической сварки и показал возможность плавления металлов в дуге. В 1882… Электросварка подразделяется на дуговую и контактную. При дуговой сварке… При электродуговой сварке электрический ток по одному проводу подводится к свариваемому металлу, а по другому – к…

Газовая сварка и резка.

    Рис.188 . Газовая сварка:

Обработка давлением.

Обработка металлов давлением подразделяется на горячую и холодную. Холодная обработка проводится при температуре ниже, а горячая - при температуре… В результате ОМД физико-механические свойства металла, как правило,…  

Литье и литейное производство.

Сведения о литейных сплава:. Чтобы определить возможность использования сплавов в литейном производстве,… Жидкотекучестью – называется способность сплавов течь и заполнять литейную форму. Для измерения жидкотекучести…

Общая схема литья. Элементы литейной формы.

Виды литья.

1) Изготовление литейной формы. 2) Плавка металла. 3) Заливка металла в форму.

Специальные виды литья.

1). При литье в металлические формы – кокили – форма изготавливается из чугуна или стали. Основными преимуществами являются высокая точность… 2). Центробежное литье – литье в быстровращающиеся металлические формы (рис.… 3). При литье под давлением жидкий металл вводится в замкнутую металлическую пресс-форму под значительным давлением и…

Паяние.

Паяние (пайка) широко применяется в разных отраслях про­мышленности. В машиностроении паяние применяется при изготов­лении лопаток и дисков турбин,… К преимуществам паяния относятся: незначительный нагрев соединяемых частей,… Современные способы позволяют паять углеродистые, легиро­ванные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.

Флюсы.

 

С повышением температуры скорость окисления поверхности спаиваемых деталей значительно возрастает, в результате чего припой не пристает к детали. Для удаления окисла применяют химические вещества, называемые флюсами. Флюсы улучшают условия смачивания поверхности паяемого металла расплавленным припоем, предохраняют поверхность паяного металла и расплав­ленного припоя от окисления при нагреве и в процессе пайки, растворяют имевшиеся на поверхности паяемого металла и припоя окисные пленки.

Различают флюсы для мягких и твердых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.

Флюсы для мягких припоев — это хлористый цинк, на­шатырь, канифоль, пасты и др.

Хлористый цинк, называемый также травленой кислотой, является очень хорошим флюсующим средством при паянии чер­ных и цветных металлов (кроме цинковых и оцинкованных дета­лей, алюминия и его сплавов). Получают хлористый цинк раство­рением одной части мелко раздробленного цинка в пяти частях соляной кислоты.

Для того чтобы хлористый цинк в меньшей степени способство­вал коррозии паяного шва, к раствору добавляют нашатырный спирт, вливая в хлористый цинк тонкой струей до исчезновения молочного цвета.

Нашатырь (хлористый аммоний) — белая горько-соленая на вкус соль. Применяется в виде порошка и кристаллов. При нагре­вании нашатырь разлагается с выделением вредного для здоровья белого газа, поэтому при паянии рекомендуется пользоваться не чистым нашатырем, а раствором из 0,5 л воды, 100 г нашатыря и небольшого количества хлористого цинка.

Довольно энергичным является следующий флюс (%): хлори­стого цинка — 25—20, нашатыря — 5—20, воды — 70—30.

Канифоль — желтовато-коричневое смолистое вещество, по­лучающееся в виде палочек или порошка при перегонке сосновой смолы. Флюсующие свойства канифоли значительно слабее этих свойств других веществ, но она обладает тем преимуществом, что не вызывает коррозии паяного шва. Благодаря этому канифоль преимущественно применяется для пайки электро- и радиоаппара­туры.

Канифоль применяется в виде порошка или раствора в спирте, а также палочками.

Пасты паяльные — жидкость, приготовленная из хлористо­го цинка и аммония или хлористого цинка и крахмала.

Для приготовления паяльной пасты крахмал растворяют в воде, затем раствор кипятят до тех пор, пока не получится клейстер. Крахмальный клейстер в холодном виде прибавляют к раствору хлористого цинка или хлористого аммония, перемешивая до тех пор, пока не получится слегка липкая жидкость.

При паянии нержавеющих и жаропрочных сталей применяют смесь, составленную из 50% плавленой буры и 50% борной кисло­ты, разведенных в растворе хлористого цинка до густоты пасты. При паянии серого чугуна к буре добавляют хлористый калий, пе­рекись марганца или окись железа.

При паянии паяльную пасту наносят на спаиваемые поверхности ровным слоем. После паяния остатки пасты смывают водой с по­мощью волосяной щетки или тряпок.

Флюсы для твердых припоев — это бура, борная кис­лота и некоторые другие вещества.

Буру применяют в виде порошка, для чего ее толкут в ступе и просеивают. Чтобы при нагревании бура не пенилась, перед применением ее прокаливают. Бура легко впитывает влагу из воздуха, поэтому ее хранят в банке с притертой пробкой. Рекомендуется применять безводную буру, так как иначе флюс при нагреве теряет воду, набухает, трескается и вследствие этого затрудняется про­цесс пайки.

Недостатком буры является то, что после остывания она ос­тавляет на шве весьма прочную пленку. Для понижения темпера­туры плавления в буру иногда добавляют хлористый цинк.

Борная кислота представляет собой белые, на ощупь жир­ные чешуйки. По своим флюсующим свойствам борная кислота лучше буры, но применяется реже, так как стоимость ее выше.

Флюсы для пайки алюминиевых сплавов. В качест­ве флюсов при пайке алюминиевых сплавов применяют сложные по химическому составу смеси, состоящие из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др. Хло­ристые соли обладают способностью растворять окислы алюминия, поэтому их роль во флюсах является основной. Хлористый литий и хлористый калий вводят в состав флюсов с целью понижения темпе­ратуры плавления.

При пайке алюминия мягкими припоями можно применять один из трех следующих флюсов (%):

хлористого цинка —85, хлористого аммония — 10, фтористого натрия — 5;

хлористого цинка—-90, хлористого аммония — 8, фтористого натрия — 0,2;

хлористого цинка — 95, фтористого натрия — 5. При пайке алюминиевых сплавов твердыми припоями применяют следующий флюс (%): фтористого калия или фтористого натрия — 10±1, хлористого цинка — 8±2, хлористого лития 32±3, хлористого калия — остальное.

Приготовляют этот флюс в следующем порядке. Компоненты флюса вначале прокаливают для удаления из них влаги. Затем после взвешивания все компоненты, кроме хлористого цинка, тщательно перемешивают, помещают в фарфоровую посуду и нагревают в печи до 700°С. В расплавившуюся смесь вводят предварительно нагретый до жидкого состояния хлористый цинк.

Полученную смесь тщательно размешивают и выливают на стальную или чугунную поверхность. Флюс затвердевает, после его дробят, превращая в пудру. Этот флюс очень гигроскопичен, по­этому его хранят в герметически закрывающихся сосудах.

Для паяния алюминия и его сплавов широко используется так­же флюс 34А, состоящий из 10% фтористого натрия, 8% хлористого цинка, 32% хлористого лития, 50% хлористого калия.

Флюсы для пайки нержавеющей стали. Одним из таких флюсов является пастообразная смесь буры и борной кисло­ты (поровну), замешанная в насыщенном растворе хлористого цин­ка. Применяют также флюс 200, состоящий из 70% борной кислоты, 21% буры, 9% фтористого калия. Этот флюс пригоден для паяния конструкционных и нержавеющих сталей, а также жаропрочных сплавов латунью и твердыми припоями.

Флюсом для паяния чугуна (серого или ковкого) слу­жит бура (60%) с добавкой хлористого цинка (38%) и марганцовокислого калия (2%). Во флюс, кроме того, входит перекись марганца или хлорат калия, способствующие выгоранию графита с поверхности металла и тем самым обеспечивающие получение чистой, хорошо смачиваемой припоем поверхности.

Для паяния свинцовых сплавов флюсом может служить стеарин.

 

Паяльные лампы.

Паяльными лампами нагревают спаиваемые детали и расплав­ляют припой. Ими пользуются чаще всего при пайке легкоплавки­ми припоями, но иногда…

Инструменты для паяния. Виды паянных соединений.

Особую группу составляют паяльники специального назначе­ния: ультразвуковые с генератором ультразвуковой частоты (УП-21); с дуговым обогревом; с… Рис.210. Периодически подогреваемый паяльник: а-угловой; б-прямой: 1-рукоятка;… Паяльники периодического подогрева подразде­ляются на угловые (молотковые) (рис: 210, а) и прямые (торцовые) (рис.…

Паяние мягкими припоями.

Пайка мягкими припоями де­лится на кислотную и бескислот­ную. При кислотной пайке в каче­стве флюса употребляют хлори­стый цинк или техническую… Пайка мягкими припоями включает подготовку изделий к пайке, подготовку… Подготовка изделий к паянию. Прочное паяное со­единение, может быть получено только в том случае, если место пайки…

Лужение.

Покрытие поверхностей металлических изделий тонким слоем соответствующего назначению изделий сплава (олова, сплава оло­ва со свинцом и др.)… Лужение, как правило, применяется при подготовке деталей к паянию, а также для… Лужение — подготовительная операция при заливке подшипни­ков баббитом.

Паяние твердыми припоями.

Паяние твердыми припоями применяют для получения прочных и термостойких швов. Паяние твердыми припоями осуществляют, соблюдая следую­щие основные правила: … как и при паянии мягкими припоями, поверхности подгоняют друг к другу припиливанием, тщательно очищают от грязи,…

Особенности пайки некоторых металлов и сплавов.

Низкоуглеродистые стали хорошо подвергаются пайке как мягкими, так и твердыми припоями. В качестве мягких припоев применяют оловянно-свинцовистые… Паяние чугунных деталей выполняют латунями и сереб­ряными припоями. Перед… После окончания пайки чугунные детали отжигают: нагревают до температуры 700—750° С, выдерживают при этой температуре…

Дефекты пайки и техника безопасности.

припой не смачивает поверхность паяемого металла вследствие недостаточной активности флюса, наличия окисной пленки, жира и других загрязнений. Для… наплывы или натеки припоя вследствие недостаточного прогре­ва детали, припой… припой (при хорошем смачивании) не затекает в зазор, который мал или велик. Надо подобрать оптимальный зазор;

– Конец работы –

Используемые теги: Электроматериаловедение0.043

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭЛЕКТРОМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Электроматериаловедение
В аморфном веществе атомы расположены беспорядочно. Все металлы и их сплавы имеют кристаллическое строение. К аморфным веществам относятся стекло,… Такую решетку имеет Алюминий, Медь, Свинец, Никель. З. Гексагональная… Параметр решеток это сторона куба или шестигранника, у всех металлов находится в пределах от 0,2 до 0,4 нанометра -…

0.034
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам