इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये तांबे आणि अॅल्युमिनियम

मार्गदर्शक नाहीत - कुठेही नाही

तांबे (lat. Cuprum) — पुरातन काळापासून ओळखल्या जाणार्‍या सात धातूंपैकी एक. यूएसए, चिली, रशिया (युरल्स), कझाकस्तान (जेझकाझगान), कॅनडा, झांबिया आणि झैरेमध्ये तांबे धातूचे महत्त्वपूर्ण साठे आढळतात.

तांबे हा 150 हून अधिक खनिजांचा भाग आहे, त्यापैकी 17 खनिजांचा औद्योगिक वापर आढळून आला आहे, ज्यात खालील गोष्टींचा समावेश आहे: बोर्नाइट (Cu5FeS4), chalcopyrite (कॉपर पायराइट — CuFeS2), chalcocite (कॉपर लस्टर — Cu2S), कोवेलाइट (CuS), मॅलाकाइट (Cu2 (OH). ) 2 [CO3]). सल्फाइड अयस्कांवर प्रक्रिया केल्याने खणून काढलेल्या तांब्यापैकी 80% तांबे मिळतात.

स्थानिक मधही निसर्गात आढळतो.

शुद्ध तांबे - निंदनीय आणि मऊ गुलाबी ठिसूळ धातू, जोरदार जड, उष्णता आणि विजेचा उत्कृष्ट वाहक, सहजपणे दाब उपचारांच्या अधीन आहे. या गुणांमुळे विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये तांबे उत्पादने वापरणे शक्य होते - सध्या उत्पादित केलेल्या तांब्यापैकी 70% पेक्षा जास्त तांबे विद्युत उत्पादनांच्या उत्पादनासाठी वापरला जातो. जास्तीत जास्त विद्युत चालकता असलेल्या उत्पादनांसाठी, तथाकथित "ऑक्सिजन-मुक्त" तांबे वापरला जातो. इतर बाबतीत, 0.02-0.04% ऑक्सिजन असलेले व्यावसायिक शुद्ध तांबे देखील योग्य आहे.

तांब्याची मुख्य वैशिष्ट्ये: विशिष्ट गुरुत्व - 8.93 ग्रॅम / सेमी 3, वितळण्याचा बिंदू - 1083 ° से,विद्युत प्रतिकार तांबे 20 ° से 0.0167 ओहम * मिमी 2 / मी. शुद्ध तांब्यामध्ये उच्च विद्युत चालकता असते (चांदीनंतर दुसरे). तांब्याच्या या गुणवत्तेचा वापर उद्योगात तांब्यापासून इलेक्ट्रिकल बसबार बनवण्यासाठी केला जातो.

कॉपर बसबार GOST 434-78 नुसार तयार केले जातात. ज्या अवस्थेत तांबे बसबार ग्राहकांना वितरीत केले जातात: गरम न केलेले (मार्किंग-टी-हार्ड), एनील केलेले (एम-सॉफ्ट) आणि ऑक्सिजन-मुक्त तांबे बनलेले टीव्ही-हार्ड बसबार.

विकृत अवस्थेत, तांब्याची ताकद एनीलेड धातूपेक्षा जास्त असते आणि विद्युत चालकता मूल्ये कमी होतात.

तांब्याचे सामर्थ्य वाढवणारे आणि इतर गुणधर्म सुधारणारे मिश्र धातु त्यात समाविष्ट करून मिळवले जातात, जसे की जस्त, कथील, सिलिकॉन, शिसे, अॅल्युमिनियम, मॅंगनीज आणि निकेल. मिश्रधातूसाठी 30% पेक्षा जास्त तांबे वापरले जातात.

पितळ - जस्त असलेले तांबे (60 ते 90% तांबे आणि 40 ते 10% जस्त) - तांब्यापेक्षा मजबूत आणि ऑक्सिडेशनसाठी कमी संवेदनाक्षम. पितळात सिलिकॉन आणि शिसे जोडल्याने, त्याचे घर्षण विरोधी गुणधर्म वाढतात, टिन, अॅल्युमिनियम, मॅंगनीज आणि निकेलच्या जोडणीसह, गंजरोधक प्रतिकार वाढतो. शीट्स आणि कास्ट उत्पादने मशीन-बिल्डिंगमध्ये, विशेषत: रासायनिक उद्योगात, ऑप्टिक्स आणि इन्स्ट्रुमेंट-मेकिंगमध्ये, लगदा आणि कागद उद्योगासाठी जाळी तयार करण्यासाठी वापरली जातात.

कांस्य... पूर्वी, तांबे (80-94%) आणि कथील (20-6%) यांच्या मिश्रधातूंना कांस्य म्हटले जायचे. ल्युमेनलेस कांस्य आता तयार केले जातात, ज्याला तांबे नंतर मुख्य घटकाचे नाव दिले जाते.

अॅल्युमिनियम कांस्यांमध्ये 5-11% अॅल्युमिनियम असते, उच्च यांत्रिक गुणधर्मांसह गंज प्रतिरोधक असतात.

25-33% लीड असलेले लीड कांस्य प्रामुख्याने उच्च दाब आणि उच्च स्लाइडिंग गतीवर चालणार्‍या बियरिंग्जच्या उत्पादनासाठी वापरले जातात.

4-5% सिलिकॉन असलेले सिलिकॉन कांस्य कथील कांस्यांसाठी स्वस्त पर्याय म्हणून वापरले जातात.

1.8-2.3% बेरिलियम असलेले बेरीलियम कांस्य कडक झाल्यानंतर कडकपणा आणि उच्च लवचिकता द्वारे दर्शविले जाते. त्यांच्यापासून स्प्रिंग्स आणि स्प्रिंग उत्पादने तयार केली जातात.

कॅडमियम कांस्य - थोड्या प्रमाणात कॅडमियमसह तांबे मिश्र धातु (1% पर्यंत) - ट्रॉलीसाठी कॅरेज तयार करण्यासाठी, पाणी आणि गॅस पाईप्ससाठी फिटिंग्ज तयार करण्यासाठी आणि अभियांत्रिकीमध्ये वापरली जातात.

सोल्डर - अखंड वेल्डेड सीम मिळविण्यासाठी सोल्डरिंगमध्ये वापरल्या जाणार्‍या नॉन-फेरस धातूंचे मिश्र धातु. कडक सोल्डरमध्ये, तांबे-चांदीचे मिश्र धातु (44.5-45.5% Ag; 29-31% Cu; उर्वरित जस्त) ओळखले जाते.

रशियामध्ये, तांबे टायर्स अनेक कारखान्यांद्वारे तयार केले जातात: ओसीएम कामेंस्क-उराल्स्की, ओसीएम कोल्चुगिन्स्की, ओसीएम किरोव्स्की.

2006 च्या तुलनेत 2007 मध्ये तांब्याचे जागतिक उत्पादन 2.5% वाढले आणि 17.76 दशलक्ष टन झाले. 2007 मध्ये तांब्याच्या वापरात 4% वाढ झाली, चीनच्या तांब्याच्या वापरात वर्षानुवर्षे 25% वाढ झाली, तर यूएस तांब्याच्या वापरात 20% ने झपाट्याने घट झाली.

अॅल्युमिनियम आणि त्याचे मिश्र धातु

उत्तम विद्युत चालकता, गंज प्रतिरोधकता, कमी विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण आणि महत्त्वाचे म्हणजे तांबे आणि त्याच्या प्रवाहकीय मिश्रधातूंच्या तुलनेत कमी किमतीमुळे अॅल्युमिनियम आणि त्यावर आधारित अनेक मिश्रधातूंचा उपयोग विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये केला जातो.

विद्युतीय प्रतिकारशक्तीच्या विशालतेनुसार, अॅल्युमिनियम मिश्र धातुंना प्रवाहकीय आणि उच्च विद्युत प्रतिरोधक मिश्र धातुंमध्ये विभागले जाते.

इलेक्ट्रिकल अॅल्युमिनियम ग्रेड A7E आणि A5E ची विशिष्ट विद्युत चालकता ही आंतरराष्ट्रीय मानकानुसार अॅनिल्ड कॉपरच्या चालकतेच्या सुमारे 60% आहे. तांत्रिक अॅल्युमिनियम AD0 आणि इलेक्ट्रिकल अॅल्युमिनियम A5E तारा, केबल्स आणि टायर्सच्या उत्पादनासाठी वापरले जातात. Al-Mg-Si AD31, AD31E सिस्टीमचे लो-अॅलॉय अॅल्युमिनियम मिश्रधातू इलेक्ट्रिकल उद्योगात वापरले जातात.

पृथ्वीच्या कवचात 8.8% अॅल्युमिनियम असते. ऑक्सिजन आणि सिलिकॉन नंतर हा निसर्गातील तिसरा सर्वात मुबलक घटक आहे आणि धातूंमध्ये पहिला आहे. हे चिकणमाती, फेल्डस्पर्स, मायकाचा भाग आहे. शेकडो अल खनिजे ज्ञात आहेत (अॅल्युमिनोसिलिकेट्स, बॉक्साइट्स, अल्युनाइट्स आणि इतर). सर्वात महत्वाचे अॅल्युमिनियम खनिज - बॉक्साईटमध्ये 28-60% अॅल्युमिनियम ऑक्साईड असते - अॅल्युमिनियम ऑक्साईड Al2O3.

त्याच्या शुद्ध स्वरूपात, 1825 मध्ये डॅनिश भौतिकशास्त्रज्ञ एच. ओरस्टेड यांनी प्रथमच अॅल्युमिनियम प्राप्त केले, जरी ते निसर्गातील सर्वात सामान्य धातू आहे.

अॅल्युमिनियमचे उत्पादन 950 डिग्री सेल्सिअस तापमानात क्रायोलाइट मेल्ट NaAlF4 मध्ये अॅल्युमिनियम ऑक्साईड Al2O3 च्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे केले जाते.

अॅल्युमिनियमची मुख्य वैशिष्ट्ये: घनता — 2.7 × 103 kg/m3, अॅल्युमिनियमची विशिष्ट उष्णता 20 ° C — 0.21 कॅल/डिग्री, वितळण्याचा बिंदू — 658.7 ° C, अॅल्युमिनियमचा उत्कलन बिंदू — 2000 ° C, रेषेचा गुणांक अॅल्युमिनियम (सुमारे 20 डिग्री सेल्सिअस तापमानात): - 22.9 × 106 (1 / डिग्री)

तांबे, सिलिकॉन, मॅग्नेशियम, जस्त, मॅंगनीज यांसारख्या मिश्रधातूंचा समावेश करून अॅल्युमिनियम मिश्र धातु, जे त्याची ताकद वाढवतात आणि इतर गुणधर्म सुधारतात.

ड्युरल्युमिन (ड्युरल्युमिन, ड्युरल्युमिन, जर्मन शहराच्या नावावरून जेथे मिश्रधातूचे औद्योगिक उत्पादन सुरू झाले) - अॅल्युमिनियम वितळणे (बेस) तांबे (Cu: 2.2-5.2%), मॅग्नेशियम (Mg: 0.2-2.7%) मॅंगनीज (Mn) : 0.2-1%). कठोर आणि वृद्ध, बहुतेकदा अॅल्युमिनियमसह अस्तर. हे विमानचालन आणि वाहतूक अभियांत्रिकीसाठी एक संरचनात्मक सामग्री आहे.

सिलुमिन — सिलिकॉन (Si: 4-13%) सह अॅल्युमिनियम (बेस) चे हलके मिश्रधातू, कधीकधी 23% पर्यंत आणि काही इतर घटक: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). जटिल कॉन्फिगरेशनचे भाग प्रामुख्याने ऑटोमोटिव्ह आणि एव्हिएशन उद्योगांमध्ये तयार केले जातात.

मॅग्नेलिया — मॅग्नेशियम (Mg: 1-13%) सह अॅल्युमिनियम मिश्र धातु (बेस) आणि उच्च गंज प्रतिरोधक, चांगली वेल्डेबिलिटी, उच्च प्लॅस्टिकिटी असलेले इतर घटक. ते मोल्डेड कास्टिंग्ज (कास्ट मॅग्नेलिया), शीट्स, वायर, रिवेट्स इत्यादी बनवण्यासाठी वापरले जातात. (विकृत मॅग्नेलिया).

अर्जाच्या व्याप्तीच्या दृष्टीने, स्टील आणि कास्ट लोहानंतर अॅल्युमिनियम मिश्र धातु दुसरे स्थान घेतात.

अॅल्युमिनियमबद्दल काही मनोरंजक तथ्ये:

• प्रौढ व्यक्तीच्या शरीरात 140 मिलीग्राम पर्यंत अॅल्युमिनियम असते,

• कारमधील 1 किलो अॅल्युमिनियम दर 200 हजार किलोमीटरवर 10 लिटरपेक्षा जास्त गॅसोलीन वाचवते,

• अगदी सफरचंदांमध्ये अॅल्युमिनियम असते - 150 मिलीग्राम / किलो पर्यंत,

• आपल्या ग्रहाच्या वरच्या कवचाचा प्रत्येक 20 वा अणू एक अॅल्युमिनियम अणू आहे,

• अॅल्युमिनियमसाठी प्रौढ व्यक्तीची रोजची गरज 2.45 मिग्रॅ आहे.

कमी विशिष्ट चालकता (सुमारे 56% अॅनिल कॉपर) सह, अॅल्युमिनियम कंडक्टर मिश्र धातु इलेक्ट्रिकल अॅल्युमिनियम प्रमाणेच काम करतात. अशा मिश्रधातूंचा वापर उच्च शक्ती, रांगणे आणि इतर विशेष आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी केला जातो.अॅल्युमिनियम टायर्स GOST 15176-89 नुसार मिश्रधातू AD31 आणि AD31T पासून तयार केले जातात, कमी वेळा AD0.

2007 मध्ये प्राथमिक अॅल्युमिनियमचा जागतिक वापर 37.52 दशलक्ष टन होता, जो 2006 च्या तुलनेत 3.184 दशलक्ष टन (किंवा 9.3%) अधिक होता. प्राथमिक अॅल्युमिनियमचे जागतिक उत्पादन 2006 च्या तुलनेत 2007 मध्ये 4.024 दशलक्ष टनांनी वाढले आणि ते 38.02 दशलक्ष टनांवर पोहोचले.

तांबे उत्पादनांचे उत्पादक

रशियन बाजारात तांबेचा सर्वात मोठा उत्पादक - एमएमसी नोरिल्स्क निकेल

आपल्या देशातील दुसरा सर्वात मोठा मध उत्पादक UMMC होल्डिंग आहे.

रशियन बाजारपेठेतील तिसरा मोठा खेळाडू रशियन कॉपर कंपनी आहे. सीजेएससी "रशियन कॉपर कंपनी" मध्ये रशियाच्या चार क्षेत्रांमध्ये तसेच कझाकस्तानच्या प्रदेशात कार्यरत 11 उपक्रमांचा समावेश आहे

बाजारात अनेक कारखान्यांमधून तांबे टायर आहेत: कामेंस्क-उराल्स्की ओसीएम, कोल्चुगिन्स्की ओसीएम, आर्टेमोव्स्की ओसीएम, किरोव्स्की ओसीएम. किरोव्स्की आणि कोल्चुगिन्स्की OCM हे OJSC UMMC चा भाग आहेत.

तंत्रज्ञान आणि किंमती

कॉपर बसेसच्या उत्पादनासाठी तंत्रज्ञान ज्ञात असल्याने आणि सर्व कारखान्यांमध्ये व्यावहारिकदृष्ट्या समान असल्याने, किंमत / गुणवत्तेचे प्रमाण ग्राहकांसाठी समोर येते. देशांतर्गत उद्योग - उद्योगातील नेते सध्या दर्जेदार उत्पादने तयार करतात आणि एकमेकांशी स्पर्धा करतात, प्रामुख्याने किंमतीवर. परंतु तांबे बसबारच्या गुणवत्तेबद्दल बोलताना, हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की अशुद्धता, अगदी कमी प्रमाणात, तांब्याची विद्युत चालकता लक्षणीयरीत्या कमी करते. त्यामुळे येथे लग्नाला स्थान नाही.

त्याच वेळी, परदेशी आणि स्थानिक उपक्रम नाविन्यपूर्ण उपाय देतात जे त्यांना स्पष्टपणे परिभाषित गुणवत्ता पॅरामीटर्ससह उत्पादने तयार करण्यास अनुमती देतात.शिवाय, विशेषतः गंभीर क्षणांमध्ये, तांब्याच्या टायर्सचे उत्पादन आपल्या स्वतःच्या, कधीकधी मूळ उपायांनुसार होते.

उदाहरणार्थ, OJSC «KUZOTSM» तांबे-चांदी मिश्र धातु कलेक्टर टेप तयार करते. अशा मिश्रधातूने ऑपरेशनल वैशिष्ट्यांमध्ये तांब्याला मागे टाकले आहे आणि कॅडमियमसह तांब्याच्या मिश्रधातूच्या विपरीत, पर्यावरणास अनुकूल आहे. वनस्पती अनेक गंभीर विद्युत प्रोफाइल देखील तयार करते. विशेषतः, हे आयताकृती तांबे इलेक्ट्रिकल प्रोफाइल आहेत, जसे की अर्ध-कठोर टायर, पृष्ठभागाच्या वाढीव कव्हरेजसह घन टायर्स: वेगवेगळ्या कडकपणासह विभागाच्या लहान बाजूंना पूर्ण गोलाकार असलेले टायर इ.

अर्ध-कडक टायर्स ब्रिटीश BS1432 पृष्ठभाग गुणवत्ता आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी आणि अर्ध-कडक यांत्रिक गुणधर्म प्राप्त करण्यासाठी तयार केले जातात. इंटरमीडिएट एनीलिंगसह दोन ड्रॉइंग पासमध्ये दाबलेल्या बिलेटपासून टायर बनवले जातात आणि पारंपारिक सॉलिड टायर उत्पादन योजनेच्या तुलनेत कमी प्रमाणात विकृतीसह फिनिशिंग केले जाते.

वाढीव पृष्ठभागाची शुद्धता असलेले टायर्स, त्यांच्या नंतरच्या चांदीच्या इलेक्ट्रोलाइटिक लेपच्या उद्देशाने, संपर्काच्या ठिकाणी सर्वोच्च विद्युत चालकता प्रदान करतात आणि हे त्यांच्या पृष्ठभागाच्या खडबडीसाठी विशेष आवश्यकता ठरवते (GOST 2789-73 नुसार Rz≤0.63 मायक्रॉन). KUZOTsM वर ग्राहकाला आवश्यक असलेला उग्रपणाचा सूचक अनेक तांत्रिक पद्धतींद्वारे प्राप्त केला गेला - ड्रॉइंग दरम्यान वाढीव एकूण कपात, ड्रॉईंग पूर्ण होण्यापूर्वी ड्रॉ पृष्ठभागाची अतिरिक्त तयारी आणि संमिश्र आणि मोनोलिथिक डायजपासून विशेष आकाराच्या चॅनेलची संबंधित प्रक्रिया. . उग्रपणाची वरील हमी पातळी (Rz≤0.63 मायक्रॉन) टायरच्या पृष्ठभागावर एकसमानपणे दिलेल्या जाडीचे कोटिंग्ज लागू करण्यास अनुमती देते.अशा प्रकारे, कमी संपर्क प्रतिकार आणि उच्च विद्युत चालकता असलेल्या संपर्क पृष्ठभाग तयार करणे शक्य आहे.

विभागाच्या लहान बाजूंना पूर्ण गोलाकार असलेले टायर्स, म्हणजेच टायरच्या अर्ध्या जाडीच्या वक्रतेच्या त्रिज्यासह, पारंपारिक लोकांपेक्षा काही फायदे आहेत: वाक्यांच्या अनुपस्थितीमुळे इन्सुलेटिंग कोटिंगचा पोशाख प्रतिरोध वाढतो. प्रोफाइलच्या कोपऱ्यात, तांबेची लक्षणीय बचत केली जाते आणि विभागावरील वर्तमान भार वितरणाचे निर्देशक सुधारित टायर आहेत.

काही महिन्यांत, इलेक्ट्रिकल उत्पादनांचे रशियन उत्पादक आणि त्यांचे परदेशी प्रतिस्पर्धी यांच्यातील संबंध नवीन टप्प्यावर गेले पाहिजेत. हे WTO मध्ये प्रवेशामुळे झाले आहे. एकीकडे, डब्ल्यूटीओमध्ये सामील झाल्याने रशियन उत्पादकांसाठी परदेशी बाजारपेठ उघडते. दुसरीकडे, डब्ल्यूटीओमध्ये प्रवेश करणे म्हणजे आयात शुल्कात अनिवार्य कपात करणे, जे 3 4 वर्षांत जवळजवळ दीड पट कमी केले जावे. मुख्य स्पर्धा उत्पादनांच्या गुणवत्तेत असेल.

एन अलेक्झांड्रोव्ह. धातू आणि किंमती