L21 zespół w składzie

Tomasz Misztal

Piotr Kotaś

Janusz Kuta

Witold Skrzypek

LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA ELEKTRYCZNEGO

TEMAT: Miedź, aluminium i ich stopy.

I. CEL ĆWICZENIA:

a) Zapoznanie się z próbkami z aluminium i stopów aluminium oraz miedzi i jej stopów - zwrócić uwagę na oznakowanie oraz cechy niektórych próbek.

b) Dokonanie podziału próbek na próbki wykonane metodą obróbki plastycznej i próbki wykonanie przez odlewanie

- zwrócić uwagę na powierzchnię próbek ,

- zwrócić uwagę na cechy wyróżniające odlewy, np. ”szwy”, sposób oznakowania części wyrobów.

c) Scharakteryzować dane próbki i materiały z jakich zostały wykonane (wykorzystać do tego celu normy oraz inne źródła wskazane przez prowadzącego ćwiczenia ).

II. PRZEBIEG ĆWICZENIA :

1. ALUMINIUM I STOPY ALUMINIUM.

1. Wirnik silnika zwartego.

Składniki stopowe:

Al - 99,5%; Fe - 0,4%; Si- 0,3%; Cu - 0,05%; inne: Mg, Mn, Cr, V, Pb,

Ni - maksymalnie 0,03%.

Oglądaliśmy wirnik silnika zwartego oznaczony cechą A1-LC. Po wstępnych oględzinach stwierdziliśmy, że górna jego cześć została wykonana metodą odlewania ze względu na skomplikowane kształty. Tezę naszą potwierdziła Polska Norma PN - 71/H -01706. Z normy tej dowiedzieliśmy się między innymi, że:

- próbka ta została wykonana metodą odlewania pod ciśnieniem,

- próbka ta zawiera 99.5% aluminium oraz zanieczyszczenia: Fe do 0.4%, Si do 0.3 % , a po-nad to: Cu -0.05%, Zn - 0.07% , i inne.

- z tego materiału wykonywane są : blachy, pręty , rury , druty , kształtowniki, taśmy, itp.

- własności technologiczne: bardzo podatny do przeróbki plastycznej na gorąco i na zimno; dobrze spawalny.

Przy doborze materiału do wykonania opisywanego elementu wirnika silnika zwartego kierowano się różnymi kryteriami doboru. Ponieważ kształt jego jest skomplikowany należało go odlać. Ze względu na zastosowanie element ten powinien charakteryzować się dobrą przewodnością i wytrzymałością. Należało więc wypośrodkować między tymi właściwościami. Część ta została wykonana z aluminium ze względu na dobrą przewodność, mimo iż aluminium źle się odlewa. Zastosowano metodę odlewania pod ciśnieniem aby zwiększyć wytrzymałość mechaniczną.

b) Korpus licznika.

Oglądaliśmy korpus licznika oznaczonego cechą AK-11 .Po wstępnej analizie stwierdziliśmy ,że został wykonany metodą odlewania ze względu na złożone kształty. Tezę naszą potwierdziła Polska Norma PN-76/H-88027. Z normy tej dowiedzieliśmy się między innymi ,że:

- próbka ta została wykonana metodą odlewniczą,

- jest stopem aluminium z krzemem (10 - 13 %) oraz żelaza (1.4%); porównywalna próbka niemiecka zawiera: 10 - 12 % Si, 3 -4 %Cu, 1.2 %Zn.

- właściwości mechaniczne badanej próbki są bardzo dobre, odlewnicze dostateczne; charakteryzuje się ona także wysoką odpornością na korozję, szczególnie w środowisku wody morskiej, posiada również dobre właściwości wytrzymałościowe po obróbce cieplnej.

- stosuje się ja w odlewach o skomplikowanym kształcie oraz jako średnio obciążone mechanicznie części przemysłu elektrycznego i okrętowego jak np. armatura, silniki, pompy pracujące w podwyższonych temperaturach poddane działaniu wody morskiej.

AlSi11 231 S GD AlSil2

Si 10÷13% 11÷13%

Fe 1,0% 0,8%

Zn 0,3% 0,5%

Mn 0,5% 0,5%

Cu 0,8% 0,4÷0,8%

Mg 0,3% 0,3÷0,5%

Ni 0,5% 0,2%

Ti 0,2% 0,15%

Pb 0,0% 0,1%

Al reszta reszta

Zestawiając własności próbki AK-11 z niemiecką GDAlSiCu3 zauważamy, że gęstość oraz całkowite wydłużenie przy zerwaniu są porównywalne. Natomiast wytrzymałość na ściąganie, granica plastyczności oraz twardość są większe w próbce niemieckiej. Porównując skład chemiczny obu próbek stwierdzamy, że miedź wpływa bardzo korzystnie na materiał. Wytrzymałość na rozciąganie wzrasta niemal dwukrotnie, granica plastyczności - trzykrotnie, zaś twardość dwukrotnie.

c) Przewód stalowo aluminiowy AFL-6

Liczba drutów stalowych - 1 - średnica ∅=3,2mm

Liczba drutów aluminiowych - 6 - średnica ∅=3,2mm.

Jest to linka siedmiodrutowa, przekrój znamionowy części aluminiowej

50mm². Zastosowano tutaj aluminium twarde.

2. MIEDŹ I STOPY MIEDZI.

a) Tuleja mosiężna z komory wyłącznika wysokonapięciowego niskoolejowego.

Badana tuleja została wykonana poprzez głębokie wtłaczanie. Można to stwierdzić po obecności rys na tulei i jej kształcie. Mosiądz odpowiedni do wykonania tego detalu powinien charakteryzować się przede wszystkim podatnością na głębokie wtłaczanie. Na Polskiej Normy ( PN- 92 /H - 87025 ) odpowiednim materiałem okazał się mosiądz oznaczony symbolem M60, którego ogólny wzór chemiczny jest postaci :CuZn40. Jak widać ze wzoru jest to mosiądz cynkowy, zawiera on 59 - 62 % miedzi. Dopuszczalne wartości zanieczyszczeń: Fe - 0,2%; Pb - 0,3%; Sn - 0,1%; Al - 0,03%; Ni - 0,3%; pozostałe - 0,1%.

b) Próbka ucięta z wałka - cecha BA - 1044

Materiał oznaczony tym symbolem jest brązem aluminiowym. Zawiera 3.5 - 5.5 % Ni , 9.5 - 11 % Al , 3.5 - 5.5 % Fe. Stosuje się go do wykonywania części narażonych szczególnie na ścieranie jak np. koła zębate śruby. Oprócz tego charakteryzuje się dobrą obrabialnością na ciepło , gorąco i na zimno oraz dobrymi właściwościami przeciwkorozyjnymi i mechanicznymi. Powyższe dane znaleźliśmy w normie PN - 92/H - 87050 .

c) Próbka - BK 31

Zawiera 2.7 - 3.5 % krzemu oraz 1 - 1.5 % manganu , dlatego nazywa się ją brązem krzemowym. Służy do wyrobu siatek , sprężyn , elementów narażonych na ścieranie , konstrukcji spawalnych oraz różnych elementów używanych w przemyśle chemicznym. Charakteryzuje się następującymi właściwościami : dobrą wytrzymałością mechaniczną , niezłą odpornością na korozję , dość dobrą spawalnością i obrabialnością na ciepło i gorąco ; jest materiałem żaroodpornym. Przy opisie tej próbki korzystaliśmy z normy PN - 92/ H - 87050.

d) Próbka - MO 59.

Na podstawie normy PN - 92/H - 87025 określiliśmy jej skład chemiczny następująco: Cu 58.5 - 60 % , Pb 1.5 - 2.5 % , Zn - reszta . Główne właściwości cechujące tą próbkę to: dobra skrawalność, ograniczona podatność do obróbki plastycznej na zimno.

III. PODSUMOWANIE.

Miedź oraz aluminium ze względu na dobre przewodnictwo prądu elektrycznego , znakomitą przewodność cieplną, dobrą odporność na czynniki środowiskowe (korozja) i chemiczne (zwłaszcza aluminium) znajdują szerokie zastosowanie we współczesnej gospodarce i technice. Z metali tych i ich stopów wykonuje się wiele części urządzeń począwszy od przewodów elektrycznych na urządzeniach gospodarstwa domowego skończywszy. Stopy tych metali nadają się do wykonywania odlewów o skomplikowanych kształtach. Z aluminium i jego stopów wykonuje się wirniki silników asynchronicznych (klatkowych) oraz niektóre elementy konstrukcyjne. Niewątpliwą zaletą aluminium jest jego niska cena przy dużej przewodności co predysponuje je do wytwarzania przewodów elektrycznych. Wadą w tym przypadku jest jego mała wytrzymałość mechaniczna co powoduje konieczność stosowania stalowych linek nośnych (napowietrzne linie elektroenergetyczne). Miedz znalazła szerokie zastosowanie w elektronice do wyrobu płytek drukowanych. Miedź w tym przypadku nanoszona jest metodą galwanizacji.

---