Laboratorul de Metode si Procedee Tehnologice II
-Materiale Utilizate in ingineria electrica-
Notiuni de baza
In industria electrotehnica pentru fabricarea masinilor si aparatelor electrice se folosesc diferite materiale metalice si nemetalice sau metalele se folosesc in stare pura sau sub forma de aliaje.
Aliajele sunt amestecuri obtinute prin topirea a 2 sau mai multe metale si este alcatuit dintr-un component de baza care predomina din punct de vedere al cantntatii si din componenti de aliere care se introduc in scopul inbunatatirii proprietatilor fizice, electrice, mecanice, termice etc.
Metalele si aliajele utilizate in industrie sunt numite si metale tehnice si sunt standardizate in STAS: se gasesc urmatoarele etape -> modul de prelucrare
->proprietati fizico-chimice
->forma de livrare
->dimensiuni
Aliaje utilizate des in domeniul ingineriei electrice sunt :
- FONTA
Este un aliaj feros construit din fier la care se adauga carbon in proportie de maxim 6%.
-Este un material durabil , maleabil , ductibil, usor prelucrabil, sudabil, forjabil.
-Acesta poate fii de mai multe feluri:
- Categoria 1-Fonte Brute-SREN 10001/1993-Definitia si clasificarea fontelor brute-Sunt utilizate pentru turnarea carcaselor de masini si de aparate electrice.
- Categoria 2-Fonta cenusie SREN1561/1999-Fonta cu grafit lamelar.Aceste tipuri de fonta se utilizeaza in constructia pieselor turnate.
- Categoria 3-Fonta cu grafit nodular SREN 1563/1999-Fonta cu grafit nodular-Se utilizeaza in constructia pieselor turnate
- Categoria 4-Fonta maleabila SREN 1562/1999-Fonta maleabila-Se utilizeaza in constructia pieselor turnate
- Categoria 5-Fonta refractara-STAS 6706/1979-Fonta refractara-Se utilizeaza in constructia pieselor turnate
Este utilizata in constructia carcaselor si masinilor electrice datorita prelucrabilitatii usoare si a unui cost mai scazut de obtinere. Ca dezavantaj putem mentiona ca este casanta.
2)OTELUL
Reprezinta combinatii ale fierului carbonic ( carbon in cantitate de maxim 2%)
Tipuri de otel:
- Otelul de uz general: OL (otel laminat)
SREN 10027-1:2006 - OL30,OL32,OL34, OL37, OL42,OL44, OL50(numarul insemnand rezistenta minima la rupere prin tractiune)
Se utilizeaza in constructia de suruburi, piulite, flanse
- Oteluri nealiate
STAS 880-88: OLC8, OLC10, ...OLC25 (numarul insemnand continutul mediu de carbon)
Se utilizeaza in constructia bucselor ,arbori, flanse
- Oteluri nealiate speciale
STAS 1700-90: OSC7, OSC8, OSC10, OSC11, OSC12
Se utilizeaza in foarfece, burghie, matrite
- Oteluri aliate
SREN10020:2003
Se utilizeaza pentru cutite pentru freze , burghie etc.
Metale neferoase utilizate in ingineria electrica:
1)CUPRU
Atât cuprul, cât și aliajele sale, au o maleabilitate foarte ridicată (pot fi trase în foi subțiri), fiind și foarte ușor de prelucrat. Totodată, ductilitatea cuprului este extraordinar de favorabilă, astfel, putându-se obține fire foarte subțiri de cupru, numite lițe (se foloseau, în trecut, la siguranțele fuzibile).
Aliaje cupru:
- Alama - Cupru+Zinc - este utilizata in constructia bornelor de masini electrice si transformatoare
- Bronz - Cupru+Staniu -utilizata in constructia pieselor turnate
- Cupru+Nichel+Zinc
- Cupru+zinc
2)ALUMINIU
Metal de culoare alb metalic- densitate mica 2,7 g/cm cub- bun conductor electric si termic- putere de reflexie mare
Spre deosebire de cele mai multe clase de oteluri, aluminiul nu devine casant la temperaturi joase; in schimb rezistenta sa creste. La temperaturi ridicate, rezistenta aluminiului scade. Atunci când este expus in timp indelungat la temperaturi de peste 100 grade Celsius, rezistenta sa este afectata pana la limita inmuierii.
Aliaje aluminiu:
- Siluminiu - Aluminiu+Siliciu(13.5%) - utilizata datorita rezistentei mecanice ridicate
- Duraluminiu - Aluminiu+Cupru(5%) - utilizate datorita rezistentei mecanice, de exemlu in aviatie
Activitate de laborator
Activitatea de laborator a constat in prezentarea metalelor , nemetalelor si aliajelor folosite in domeniul ingineriei electrice , cat si aplicatiile lor:
1. Fonta
Este un aliaj feros construit din fier la care se adauga carbon in proportie de maxim 6%.
-Este un material durabil , maleabil , ductibil, usor prelucrabil, sudabil, forjabil.
2.Otelul
Oțelul este un aliaj ce conține ca elemente principale fierul și carbonul, având un conținut de carbon sub 2,11%. Aliajele fier-carbon cu mai mult de 2,11% carbon se numesc fonte. Oțelurile sunt materialele cu cea mai largă utilizare în industrie. Proprietățile lor pot să varieze în limite foarte largi, în funcție de conținutul de carbon și de alte elemente de aliere.
3.Cuprul
Acesta este un metal de culoare roșcată, foarte bun conducător de electricitate și căldură.
Cuprul care are o puritate de peste 99% este folosit la fabricarea conductelor de gaz și de apă, a materialelor pentru acoperișuri, a ustensilelor și a unor obiecte ornamentale. Deoarece cuprul este un bun conducător de căldură, se utilizează la boilere și alte dispozitive ce implică transferul de căldură. Sub formă de folie de cupru laminată, pe un strat izolator, se folosește la fabricarea circuitelor imprimate. Acestea pot fi simplu strat, cu folie pe o singură față, sau dublu strat, cu folie pe ambele fețe.
4.Aluminiul
După fier, acesta a devenit metalul cu cea mai largă întrebuințare. Aluminiul a fost remarcat pentru faptul că este un metal ușor, cu o densitate de 2.7 g/cm3. Această calitate îl face să fie utilizat în cantități mari în industria navală și aeronautică. Capacitatea mare de reflexie este folosită în construirea oglinzilor metalice. Este un bun conducător electric și termic, fiind folosit în industria electrochimică sub formă de sârmă, înlocuind conductoarele electrice din cupru, care sunt mai scumpe.
Este un metal ductil și maleabil, fiind posibilă obținerea unei foițe subțiri de 0.005 mm grosime.
Un aliaj este amestecul omogen cu proprietăți metalice a două sau mai multe materiale (elemente chimice), din care cel puțin unul este metal și de obicei se află în cantitate mai mare. Proprietățile fizice și chimice ale aliajelor sunt în general diferite de cele ale substanțelor componente, uneori semnificativ. Majoritatea metalelor de folosință zilnică sunt de fapt aliaje.
Metalele prezintă proprietatea de a forma soluţii solide , numite aliaje. Aliajele se obţin :
– Prin topirea amestecului celor două sau mai multe metale ;
– Prin adăugarea unuia dintre componenţii la topirea celuilalt (de regulă în procesul tehnologic de obţinere a topiturii metalului care se găseşte în cantitatea mai mare ) şi răcirea topiturii.
Cele mai importante proprietăţi:
1)Temperatura de topire – la majoritatea aliajelor este mai scăzută decât temperatura de topire a metalelor componente. Exemplu: Aliajul compus din 35 părți de staniu (cositor) și 65 părți de plumb se topește la 190 °C, pe când staniul, cu punctul de topire cel mai scăzut dintre cele două, se topește la 232 °C.
2)Densitatea aliajului – are o valoare intermediară față de densitățile metalelor componente.
3)Duritatea aliajului – este mai mare decat a fiecărui metal luat separat. Exemplu: Aliajul wolframului cu carbonul, împreună cu mici cantități de cobalt si alte metale, are duritatea diamantului și îl înlocuiește pe acesta într-o serie de lucrări tehnice.
4)Rezistența mecanică a metalelor crește prin aliere.
5)Rezistența la coroziune se măreste.
Concluzie
In conluzie metalele, nemetalele si aliajele folosite in domeniul ingineriei electrice trebuie sa fie maleabile , usor prelucribile , bune conductoare, durabile si usor forjabile.
Importanţa aliajelor:
Aliajele au o importanţă majoră în economie.Faptul ca au temperatura de topire mai mica decat cea a componentelor face ca aliajele sa fie mai usor prelucrabile (mai ieftin ).Aliajele prezintă o importanţă practică mai mare decât a metalelor pure deoarece au proprietăţi îmbunătăţite în comparaţie cu cele ale metalului de bază (în practică rare sunt metalele utilizate în stare pură ).Aliajele au o largă şi foarte diversă utilizare în tehnică.
Faptul că au temperatura de topire mai mică decat cea a componentelor face ca aliajele să fie mai ușor prelucrabile (mai ieftin).
O importanță economică deosebită o au aliajele feroase numite oțeluri și fonte; acestea sunt aliaje ale fierului cu carbonul (un nemetal):
- oțelurile conțin 2,14 % carbon
- fontele au 2,14/4,5 % carbon
Aliajele care conțin o cantitate mai mare de cupru sunt:
- alamele, aliaje ale cuprului cu zincul
- bronzurile, care pot fi aliaje cupru-staniu, cupru-plumb, cupru-aluminiu etc.
Un aliaj des utilizat, pe bază de aluminiu, este duraluminiul, care conține cupru, magneziu, sau și siliciu în cantități mici.
Aliajele au duritate mai mare decat duritatile metalelor componente.
Bilbliografie
Notite
SREN 10027-1:2006
SREN 1412:1996
https://ro.wikipedia.org/wiki/O%C8%9Bel
https://ro.wikipedia.org/wiki/Cupru
https://ro.wikipedia.org/wiki/Aluminiu
https://ro.wikipedia.org/wiki/Font%C4%83
https://podmazcoclaudia.wordpress.com/2014/05/13/aliajele-si-importanta-lor/
