metale si aliaje folosite in constructia de echipamente electrice

Notiuni Generale

Metalele tehnic pure sunt utilizate in practica datorita unor proprietati speciale, cum sunt conductibilitatea termica si electrica,rezistenta buna la coroziune, stabilitatea la temperaturi inalte, ca de pilda cuprul, aluminiul si argintul pentru conductibilitatea lor termica si electrica mari, staniul, molibdenul si wolframul pentru stabilitatea la temperaturi inalte. In practica cele mai multe metale sunt folositoare sub forma de aliaje, adica materiale metalice rezultate din topirea impreuna a unor metale cu metale sau metale cu nemetale(metaloide).

Pentru ca un aliaj sa posede proprietati metalice, este necesar sa predomine legatura metalica. Pentru ca prin topire sa rezulte un aliaj, elementele trebuie sa se dizolve complet in stare lichida, formand o topitura omogena care, prin solidificare, sa dea nastere unui material metalic omogen din punct de vedere macroscopic. La scara atomica, toate aliajele sunt eterogene, intrucat sunt alcatuite din cel putin doua feluri(specii) de atomi. Metalele (elementele) care alcatuiesc aliajul poarta numele de componenti, iar totalitatea aliajelor formate de catre aceiasi componenti, formeaza un sistem de aliaje.

Daca se considera sistemele fizico-chimice(corp sau ansamblu de corpuri) in interactiune, izolate imaginar de mediul inconjurator, ele pot fi: omogene-cu aceleasi caracteristici in toata masa- si eterogene- formate din parti omogene separabile prin procedee mecanice. Partile omogene ale unui sistem eterogen difera intre ele prin proprietatile lor fizico-chimice.

Clasificarea sistemelor de aliaje se face in functie de solubilitatea reciproca a componentilor in stare lichida si in stare solida. Dupa solubilitatea in stare lichida se disting trei grupe mari, si anume:

sisteme de aliaje in care componentii sunt total sunt total solubili unul in altul in stare lichida;

sisteme de aliaje in care componentii sunt partial solubili unul in altul in stare lichida;

sisteme de aliaje in care componentii sunt total insolubili unul in altul in stare lichida.

In cazul cand componentii sunt total solubili in stare lichida, in stare solida pot fi: total solubili, partial solubili sau total insolubili.

Daca componentii sunt partial solubili in stare lichida, in stare solida pot fi: partial solubili sau total insolubili.

Cand componentii sunt total insolubili in stare lichida, in stare solida nu pot fi decat total insolubili.

Proprietati fizice ale aliajelor

Densitatea aliajelor este de cele mai multe ori intermediara intre densitatile metalelor constituente.

Dutitatea aliajelor este mai mare decat a metalelor pure care la compun. Astfel, otelurile(aliaje ale fierului cu carbonul ) au duritatea mult mai mare decat a fierului pur.

Un adaos de carbon si wolfram dubleaza duritatea fierului.

Marirea duritatii prin aliere este unul din motivele pentru care se elaboreaza aliajele.

Temperatura de topire este mai mica in cazul aliajelor, decat temperaturile de topire ale metalelor respective; proprietatea se foloseste in procesele de prelucrare la cald.

Conductibilitatea electrica a aliajului este mai mica decat conductibilitatea componentelor; pe aceasta proprietate se bazeaza obtinerea unor aliaje(nichel, constantan) cu rezistenta electrica mare, folosite in electrotehnica.

Rezistenta mecanica a metalelor creste prin aliere: de exemplu, alama, aliaj de cupru si zinc este de aproape doua ori mai rezistenta decat cuprul pur si de patru ori mai rezistenta decat zincul.

Rezistenta la coroziune se mareste daca metalele se aliaza; aliajele sunt rezistente la aztiunea agenntilor fizici si chimici din atmosfera.

Aliaje cu importanta industriala

Fonta este un aliaj al fierului cu carbonul in procent de 1,7-5% C.

Exista trei categorii de fonte:

Fonta de turnatorie, in care carbonul este continut sub forma de grafit, are in compozitie siliciu, mangan si procente mici de fosfor si sulf. Este folosita pentru confectionarea de radiatoare, plite,calorifere etc.

Fonta de afinare, care contine carbonul sub forma de cementina(Fe3C), are duritatea mai mare si constituie materia prima pentru prepararea otelurilor.

Feroaliajele contin procente mai mari de mangan(feromangan), de crom(ferocrom), de molibden(feromolibden), de vanadiu(ferovanadiu)

Ele servesc la fabricarea otelurilor speciale.

Otelurile contin fier si un procent mai mic de carbon decat fontele(0.3-2%C); de asemenea, elementele siliciu, mangan, sulf si fosfor sunt in procente foarte reduse (urme).

Otelurile-carbon, aliaje ale fierului cu carbonul, care mai pot contine mangan, siliciu, sulf si fosfor, sunt intrebuintate in constructii mecanice si pentru unele piese metalice.

Otelurile speciale contin si alte metale care le imbunatatesc calitatile: nichel, crom, vanadiu, wolfram etc.

Otelurile cu nichel sunt rezistente la solicitari mecanice si de aceea se utilizeaza in constructiile de masini.

Otelurile cu crom au o duritate mare si se folosesc la fabricarea de unelte, bile, roti dintate, piese inoxidabile etc.

Otelurile rapide care contin pe langa fier si carbon elemente ca: wolfram, crom, vanadiu, cobalt, mangan, siliciu sunt folosite la fabricarea cutitelor pentru masini aschietoare si a burghielor rezistente la viteze mari de taiere.

Alamele sunt aliaje ale cuprului cu zincul; ele se prelucreaza la strung, dar nu pot fi turnate. Se folosesc la confectionarea de ventile, piulite, inele, bucse etc.

Bronzurile sunt constituite din cupru si staniu; se pot turna foarte bine, sunt dure si rezistente. Din ele se confectioneaza lagare, armaturi speciale, table, sarme, statui etc.

Bronzuri de plumb se folosesc pentru fabricarea lagarelor care trebuie sa reziste la viteze si presiuni mari, este mai potrivit bronzul fosforos de plumb. Acesta se obtine prin includerea a 3.5% plumb in bronzul fosforos.

Plumbul este folsit si pentru obtinerea bronzurilor de plumb cu staniu.Tipurile cu continut redus de plumb, doar0.5% plumb, sunt folosite pentru folosirea garniturilor pentru conducte de aburi si de apa si pentru lucrari ornamentale.Bronzurile cu staniu cu continut ridicat, pana 20%plumb,se folosesc pentru lagare de inalta performanta.

Bronzul rosu este o forma debronz care contine zinc Bronzurile rosii traditionale contin aproximativ 88%cupru, 8-10%staniu si 2-4%zinc. Bronzurile rosii cu nichel contin cu pana la 5%    nichel. Initial folosit la fabricarea tevilor de pusti, bronzul rosueste utilizat la componente pentru constructii de masini, inclusiv rulmenti.

Bronzul cu aluminiu este un aliaj de cupru si aluminiu, adesea cu cantitati mici de metale, precum nichel, fier sau mangan. Desi se numeste bronz, adesea nu contine deloc staniu.Bronzul de aluminiu este la fel de rezistent ca si otelul moale si are o buna rezistenta la coroziune, inclusiv la actiunea acizilor diluati. Este folosit la fabricarea elicelor navelor, a unor piese pentru utilaje hidraulice grele si a utlajelor de tehnologie chimica, precum rezervoare si pompe rezistente la acizi.

Aliajele de lipit sunt aliajele ale plumbului cu staniul.

Aliajele tipografice contin plumb, stibiu si staniu.

Alama este un aliaj de cupru si zinc, combinanate intr-o varietate larga de proportii. Ea este adesea aliata cu alte metale, inclusiv staniu, plumb si aluminiu.

Alama de cartuse contine circa 70% cupru si 30% zinc.Este foarte ductila, dar are rezistenta mica la intindere. Acest aliaj a fost initial dezvoltat pentru fabricarea tuburilor de cartuse si este folosit si in prezent in acest scop.Alte articole fabricate in prezent din alama de cartuse sunt valvele si garniturile pentru tevarie, precum si soclurile becurilor electrice.

Alama speciala, mai dura si mai rezistenta decat alama de cartuse, se obtine prin alierea cuprului si zincului cu mangan, fier si staniu, plumb si aluminiu.Alama speciala este usor de prelucrat sipotrivita pentru scopuri de turnatorie (elicele unor nave).

Multe alte tipuri de alama sunt facte pentru o gama larga de aplicatii, inclusiv pentru componente pentru constructii de masini, roti dintate, ornamente, prize si dulii electrice.

Aplaca este strans inrudita cu alama. Ea este alcatuita din cupru aliat cu zinc si nichel. Argentanul de fapt nu contine deloc argint, dar are aspect de argint.El este mai bine cunoscut pentru utilizarea sa pentru tacamuri. De obicei este placat cu argint si este cunoscut sub numele de argentan galvanizat, sau EPNS.

Aluminiu Producerea aliajelor de aluminiu este relativ recenta, majoritatea materialelor fiind introduse in anii 1900. Aliajele de aluminiu care sunt potrivite pentru turnatorie contin pana la15% siliciu ,plus cantitati mai mici de metale precum cuprul,fierul nichelul sizincul. Printre articolele turnate din asemenea aliaje usoare se numara blocurile de cilindri de motor si componentele pentru motoare si fuzelaje de aeronave.

Aliajele de aluminiu potrivite pentru alte procese de modelare, precum forjarea,laminarea si trefilarea, contin pana la 7% magneziu si circa 1% mangan.Aliajele foarte puternice de acest tip, cu o utilizare larga in aviatie, se obtin cu circa 5% zinc si cantitati mai mici de cupru, magneziu si mangan.

Duraluminiu Una dintre cele mai importante descoperiri in evolutia aliajelor de aluminiu a fost un efect cunoscut sub numele de duritate prin imbatranire. Acesta a fost observat de metalurgul dr. Alfred Wilm.In 1909, Wilm experimenta cu un aliaj de aluminiu ce continea 3.5% cupru si 0.5% magneziu.El a incercat sa faca aliajul sa devina mai dur prin forme variate de tratare termica, inclusiv incalzirea la aproximativ 500ºC si aruncarea ulterioara in apa pentru a se raci repede.

Efectul imediat al acestui tratament a fost redus, dar dupa cateva zile Wilm a descoperit ca metalul devenise mult ai dur, desi nu fusese supus unui tratament ulterior. Motivele nu au fost imediat intelese,dar aliajul care a devenit cunoscut sub numele de duraluminiu a fost curand folosit curand la dirijabile si avioane. In prezent aceste aliaje sunt folosite si pentru navele spatiale. Compozitia lor variaza dar in mod obisnuit aliajele constau dintr-o baza de aluminiu cu 3.5%-4.5% cupru, cate 0.4%-0.7%magneziu si mangan si pana la 0.7% siliciu.

Amalgamele sunt aliaje ale mercurului cu diferite metale; se folosesc in tehnica dentara si in procese electrolitice.

Cupru si aliaje din cupru

Sistem european de simbolizare numerica

A fost aprobat de Directorul General al IRS - Institutul Roman de Standardizare, la 22 mai 1997. iar standardul European EN 1412:1995 are statutul unui standard roman.

Prezentul standard este identic cu Standardul European En 1412:1995, Cupru si aliaje din cupru. Sistem european de simbolizare numerica.

Prezentul standard reprezinta versiunea romana a standardului European En 1412:1995. el a fost tradus de IRS si are acelesi statut ca si versiunile oficiale si a fost publicat cu permisiunea CEN - Comitetul European de Standardizare.

Prezentul standard European a fost adoptat de CEN l a1995-11-11. membrii CEN sunt obligati sa respecte Regulamentul Intern CEN/CENELEC, care stipuleaza conditiile in care prezentul standard European i se atribuie statutul de standard national, fara nici o modificare.

Listele actualizate si referintele bibliografice referitoare la astfel de standarde nationale pot fi obtinute pe baza de cerere catre Secretariatul Central sau catre orice membru CEN.

Prezentul standard exista in trei versiuni oficiale (engleza, franceza si germana). O versiune in oricare alta limba, realizate prin traducerea sub responsabilitatea unui membru CEN, in limba sa notionala si notificata Secretariatului Central, are acelasi statut ca si versiunile oficiale.

Membrii CEN sunt organizatiile nationale de standardizare din: Austria, Belgia, Danemarca, Elvetia, Filanda, Franta, Germania, Grecia, Irlanda, Italia, Luxemburg, Marea Britanie, Norvegia, Olanda, Portugalia, Spania si Suedia.

introducere

Sistemul de simbolizare numerica descris in prezentul Standard European are la baza Anexa A din ISO/TR 7003, in care se atribuie un singur simbol unui material de cupru (sau un aliaj al acestuia, pentru clasificarea lui. Acest sistem de simbolizare numerica se poate utiliza ca o alternativa la sistemul de simbolizare prin simboluri chimice ale materialeleo indicate in ISO 1190-1.

domeniu de aplicare

Prezentul Standard European stabileste un sistem numeric care permite simbolizarea cuprului sau aliajelor de cupru fabricate si/sau utilizate in Europa, si responsabilitatea atribuiri, inregistrarii si gestionarii simbolurilor corespunzatoare fiecarui material de cupru.

referinte normative

acest standard european cuprinde prin referinte datate sau nedatate prevederi din alte publicatii. Aceste referinte normative sunt citate in locul corespunzator in text. Pentru referintele datate, modificarile sunt reviziile ulteriore ale acestor bublicatii se aplica prezentul Standard European numai daca au fost incluse in acesta ca modificari sau revizuire.

definitii

in prezentul standard se aplica uramtoarele definitii:

material de cupru - termen general pentru cupru si aliaje de cupru;

Material de cupru standardizat - material de cupru indiact intr-un standard european;

Material de cupru nestandardizat - material de cupru neindicat intr-un standard europea dar fabricat si/sau utilizat in Europa.

detalii privitore la sistem

Generalitati

Numarul se compune din semne alfabetice (litere latine majuscule) si numere (cifre arabe).

Sistemul prevede doar un simbol pentru fiecare material. Un simbol atribuit unui material special nu trebuie sa fie atribuit altuia, chiar daca primul material mentionst a fost eliminat.

STRUCTURA SIMBOLULUI

Simbol complet

Simbolul se compune din sase caractere

Pozitiile caracterelor

Pozitia carcterelor este urmatoarea:

5.2.2.1 Pozitia 1

In conformitate cu ISO/TR 7003, prima pozitie trebuie sa contina litera "C" care indica ca materialul de cupru.

5.2.2.2 Pozitia 2

Caracterul corespunzator acestei pozitii trebuie sa fie o litera a carui semnificatie este urmatoarea:

B - materiale sub forma de lingou pentru retopire in vederea fabricarii produselor turnste;

C - materiale sub forma de produse turnate;

F - materiale de adous pentru lipire si sudare;

M - prealiaje;    

R - cupru brut rafinat;

S - materiale sub forma de materiale prime recirculabile;

W - materiale sub forma de produse obtinute prin deformare plastica;

X - materiale nestandardizate.

5.2.2.3 Pozitiile de la 3 la 5

Caractere destinate pentru a treia, a patra si a cincia pozitie trebuie sa fie cifre, care formeaza un numar cuprins intre 000 si 999, a se avea in vedere tabelul 1. nu se atribiue nici o semnificatie speciala vreunuia dintre aceste caractere.

5.2.2.4 Pozitia 6

Caracterul destinat pozitiei sase este o litera care precizeaza unul din materialele indicate in tabelul 1.

5.2.2.5 Exemple

atribuirea, inregistrarea si gestionarea simbolurilor de material

CEN/TC 133 este responsabil cu atribuirea, inregistrarea si gestionatrea simbolurilor de materiale.

Activitatea de laborator

In cadru laboratorului Tehno 2 de la Metode si Procedee Tehnologice s-a discutat despre 'Metale si aliaje utilizate in industria constructoare de echipamente electrice'.

Laboratorula fost structurat pe cinci puncte:

1 Notiuni de baza

2 Proprietatile tehnologice, fizice, mecanice ale metalelor si aliajelor standard

3 Studiul principalelor metode utilizate in realizarea aliajelor din industria de echipamente electrice

4 Domeniul de utilizare

5 Mijloace de identificare a metalelor si aliajelor

1 Notiuni generale

Aliajele sunt combinatii chimice, amestecuri,obtinute de regula prin topirea a doua sau a mai multor materiale din care celputin unul este metal.

Metalele care se folosec in industria tehnica se numesc metale tehnice.

Prin standard fiecare calitate de metal sau aliaj primeste un simbol conventional format din litere si cifre.

Aceste simbolizari s-au putut evidentia prin punerea la dispozitie de catre cadrul didactic a standardelor:

- STAS 500/2-80 - Otelul de uz general pentru rezistenta la rupere de 60 KgF/mmp (OL60)

- SR CR 10260:2000 - Sisteme de simbolizare a otelurilor - Simboluri suplimentare

Standardardul SR CR 10260:2000 care afost aprobat de DirectorulGeneral al ASRO la 07 decembrie 1999. Raportul CEN CR 10260:1998 are statutul unui standard roman.

Acest standard Simbolizare a otelurilor.Simboluri suplimentare este inpartit in sase puncte principale:

1. Domeniu de aplicare

Prezentul Raport CEN este o completare a EN 10027-1 si EN 10027-2.

Acesta defineste simbolurile suplimentare care pot completa simbolizarea alfanumerica a otelurilor definita de EN 10027-1 si unele simboluri suplimentare care pot completa simbolizarea numerica definita in EN 10027-2 astfel incat sa se realizeze oidentificare completa a marcilor de otel sau a unui produs din otel.

2. Referinte normative

Prezentul Raport CEN cuprinde prin referinte datate sau nedatate,prevederidin alte publicatii. Pentru refeintele nedatate se aplica ultima editie a publicatiei respective.

3. Definitii

In cadrul Raportului CEN se aplica definitiile din EN 10020 si EN 10079.

4. Atribuirea de simboluri suplimentare

Simbolurile suplimentare trebuie atribuite de catre comitetele tehnice corespunzatoare.

5. Consultare

In caz de dificultate sau litigiu in stabilirea simbolurilor suplimentare trebuie consultat ECISS/TC 7.

6. Simbolizari suplimentare

6.1 Simbolizarea alfanumerica

Simbolizarea alfanumerica, conform EN 10027-1, poate avea simboluri suplimentare conform 6.3 si 6.4.

Pentru usurarea utilizatorului, simbolurile principale ale notarii otelurilor conform EN 10027-1 sunt incluse doar sub o forma comprimata.

6.2 Simbolizarea numerica

Se face comform EN 10027-2 si sunt valori tabelare.

2 Proprietatile tehnologice, fizice, mecanice ale metalelor si aliajelor standard

La acest punct am discutat despre:

- Fonte si tipuri de fonte; conform standardului SR EN 10001:1993 - Definirea si clasificarea fontelor brute

- fonta cu grafit nodular; conform SR EN 1563:1999

- fonta cenusie; conform SR EN 1561:1999

- fonta nemaleabila; conform SR EN 1862:1992

- Oteluri si tipuri de oteluri;

-Sisteme de simbolizare al otelurilor; conform SR EN 10027-1:1996

-Oteluri de uz general; conform STAS 500/2-86, STAS 500/2-78

(OL 30, OL 32, OL 34, OL 37, OL 42 si altele)

- Oteluri de calitate; conform STAS 880-80

(OLC 8, OLC 10, OLC 15, OLC 20 . . . OLC 55 si OLC 60)

2.2 Metale si aliaje neferoase

-Cupru; conform STAS 270/3-80 - Cupru de inalta propitate folosite in electrotehnica si electronica.

- aliaje de cupru; conform SR ISO 430:1995 - Aliaje cupru-nichel-zinc

- cupru si aliaje din cupru; conform SR ISO 197-13:1997

-Bronzuri; conform STAS 94/2-89 - Table si benzi din bronz

-Aluminiu;

- Aluminiu si aliaje din aluminiu. Termeni generali; conform SR EN 12258-1:2002

- Table,benzi, table groase pentru electrotehnica; conform SR EN 14121:2003

- Argint; conform SR 3321:1998

- Aurul; conform STAS 4389-71

- Platina, termocuple; conform STAS 10067-77

OBSERVTIE: Toate standardele mentionate mai sus au fost prezente pe mesele de lucru ale studentilor. Ele au fost puse la dispozitie de catre cadrul didactic in varianta fotocopie.

Concluzii

Aliajele folosite in domeniul constructiei de echipamente electrice au un mare grad de utilizare datorita propietatilor pe care le poseda acestea. Aceste proprietati provin din materialele de baza (de regula metale) dar si din proprietatile aliajelor (fiind in numar mai restrans).

Aliajele sunt preferate in constructia de echipamente electrice datorita faptului ca sunt mai usor de folosit, un unele cazuri mai usoare decat materialul de baza, cu proprietati ridicate si nu in ultimul rand pentru ca sunt mai usor de format din punct de vedere chimic decat metalele pure.

In conformitate cu cele amintite in acest referat simbolizarea si cunoastera cat mai buna a aliajelor poarta un rol important in alegera materialului cel mai economic si cel mai eficient la tipul de aparat, masina sau chiar sisteme complexe de aparate, in realizarea celor mai bune performante.

bibliografie

site-urile:

www.asro.ro

www.iso.ch

www.icse.ch

Notitele de la laborator

Standardul: SR EN 1412:1994 Cupru si Aliaje de cupru

Standardul: SR CR 10260:2000 Sisteme de simbolizare a otelurilor

Studiul Metalelor - Maria Radulescu

-Editura Didactica si Pedagogica

-Bucuresti 1982