इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में कॉपर और एल्युमिनियम

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कॉपर (अव्य। क्यूप्रम) — पुरातनता से ज्ञात सात धातुओं में से एक। तांबे के अयस्क के महत्वपूर्ण भंडार संयुक्त राज्य अमेरिका, चिली, रूस (उरल), कजाकिस्तान (जेज़काज़गन), कनाडा, जाम्बिया और ज़ैरे में पाए जाते हैं।

कॉपर 150 से अधिक खनिजों का हिस्सा है, उनमें से 17 का औद्योगिक उपयोग पाया गया है, जिनमें शामिल हैं: बोर्नाइट (Cu5FeS4), चेलकोपीराइट (कॉपर पाइराइट - CuFeS2), चेल्कोसाइट (कॉपर लस्टर - Cu2S), कोवेलाइट (CuS), मैलाकाइट (Cu2 (OH) ) 2 [CO3])। सल्फाइड अयस्कों का प्रसंस्करण सभी खनन तांबे का लगभग 80% प्रदान करता है।

स्थानीय शहद भी प्रकृति में पाया जाता है।

शुद्ध तांबा - निंदनीय और नरम गुलाबी भंगुर धातु, काफी भारी, गर्मी और बिजली का उत्कृष्ट संवाहक, आसानी से दबाव उपचार के अधीन। यह वे गुण हैं जो इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में तांबे के उत्पादों का उपयोग करना संभव बनाते हैं - वर्तमान में उत्पादित सभी तांबे का 70% से अधिक विद्युत उत्पादों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। अधिकतम विद्युत चालकता वाले उत्पादों के लिए, तथाकथित "ऑक्सीजन मुक्त" तांबे का उपयोग किया जाता है। अन्य मामलों में, 0.02-0.04% ऑक्सीजन युक्त वाणिज्यिक शुद्ध तांबा भी उपयुक्त है।

तांबे की मुख्य विशेषताएं: विशिष्ट गुरुत्व - 8.93 g / cm3, गलनांक - 1083 ° C,विद्युतीय प्रतिरोध तांबा 20 ° C 0.0167 ओम * mm2 / m पर। शुद्ध तांबे में उच्च विद्युत चालकता होती है (चांदी के बाद दूसरा)। तांबे के इस गुण का उपयोग उद्योग में तांबे से विद्युत बसबार बनाने के लिए किया जाता है।

कॉपर बसबार का उत्पादन GOST 434-78 के अनुसार किया जाता है। वह राज्य जिसमें तांबे के बसबार उपभोक्ता को वितरित किए जाते हैं: बिना गरम (मार्किंग-टी-हार्ड), एनीलेल्ड (एम-सॉफ्ट) और ऑक्सीजन-मुक्त तांबे से बने टीवी-हार्ड बसबार।

विकृत अवस्था में, तांबे की ताकत annealed धातु की तुलना में अधिक होती है और विद्युत चालकता मान कम हो जाते हैं।

मिश्र धातु जो ताकत बढ़ाती है और तांबे के अन्य गुणों में सुधार करती है, इसमें जस्ता, टिन, सिलिकॉन, सीसा, एल्यूमीनियम, मैंगनीज और निकल जैसे एडिटिव्स को शामिल करके प्राप्त किया जाता है। मिश्र धातुओं के लिए 30% से अधिक तांबे का उपयोग किया जाता है।

पीतल - जस्ता के साथ तांबे की मिश्र धातु (60 से 90% तक तांबा और 40 से 10% तक जस्ता) - तांबे की तुलना में मजबूत और ऑक्सीकरण के लिए कम संवेदनशील। पीतल में सिलिकॉन और लेड मिलाने से इसके घर्षण-रोधी गुण बढ़ जाते हैं, टिन, एल्युमिनियम, मैंगनीज और निकल के साथ, जंग-रोधी प्रतिरोध बढ़ जाता है। शीट्स और कास्ट उत्पादों का उपयोग मशीन-निर्माण में किया जाता है, विशेष रूप से रासायनिक उद्योग में, प्रकाशिकी और उपकरण बनाने में, लुगदी और कागज उद्योग के लिए जाल के उत्पादन में।

कांस्य... पहले, तांबे (80-94%) और टिन (20-6%) की मिश्र धातुओं को कांस्य कहा जाता था। तांबे के बाद मुख्य घटक के नाम पर लुमेन रहित कांस्य का उत्पादन किया जाता है।

एल्यूमीनियम कांस्य में 5-11% एल्यूमीनियम होता है, संक्षारण प्रतिरोध के साथ संयुक्त उच्च यांत्रिक गुण होते हैं।

25-33% लेड युक्त लेड ब्रॉन्ज का उपयोग मुख्य रूप से उच्च दबाव और उच्च स्लाइडिंग गति पर चलने वाले बीयरिंगों के उत्पादन के लिए किया जाता है।

4-5% सिलिकॉन युक्त सिलिकॉन ब्रॉन्ज का उपयोग टिन ब्रॉन्ज के सस्ते विकल्प के रूप में किया जाता है।

1.8-2.3% बेरिलियम युक्त बेरिलियम कांस्य सख्त और उच्च लोच के बाद कठोरता की विशेषता है। इनसे स्प्रिंग और स्प्रिंग उत्पाद बनाए जाते हैं।

कैडमियम ब्रॉन्ज - कैडमियम की थोड़ी मात्रा (1% तक) के साथ तांबे की मिश्र धातु - ट्रॉलियों के लिए कैरिज के निर्माण में, पानी और गैस पाइप के लिए फिटिंग के निर्माण में और इंजीनियरिंग में उपयोग की जाती है।

सोल्डर - एक अखंड वेल्डेड सीम प्राप्त करने के लिए सोल्डरिंग में उपयोग की जाने वाली अलौह धातुओं की मिश्र धातु। हार्ड सोल्डर के बीच, एक कॉपर-सिल्वर एलॉय (44.5-45.5% Ag; 29-31% Cu; बाकी जिंक है) जाना जाता है।

रूस में, तांबे के टायर कई कारखानों द्वारा उत्पादित किए जाते हैं: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky।

2007 में तांबे का विश्व उत्पादन 2006 की तुलना में 2.5% बढ़कर 17.76 मिलियन टन हो गया। 2007 में तांबे की खपत में 4% की वृद्धि हुई, चीन की तांबे की खपत में साल-दर-साल 25% की वृद्धि हुई, जबकि अमेरिकी तांबे की खपत में 20% की तेजी से गिरावट आई।

एल्यूमीनियम और उसके मिश्र

अच्छी विद्युत चालकता, संक्षारण प्रतिरोध, कम विशिष्ट गुरुत्व और महत्वपूर्ण रूप से तांबे और इसके प्रवाहकीय मिश्र धातुओं की तुलना में कम लागत के कारण एल्युमीनियम और इस पर आधारित कई मिश्र धातुओं का उपयोग इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में किया जाता है।

विद्युत प्रतिरोध के परिमाण के आधार पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को प्रवाहकीय और उच्च विद्युत प्रतिरोध वाले मिश्र धातुओं में विभाजित किया जाता है।

विद्युत एल्यूमीनियम ग्रेड A7E और A5E की विशिष्ट विद्युत चालकता अंतर्राष्ट्रीय मानक के अनुसार एनीलेल्ड तांबे की चालकता का लगभग 60% है। तकनीकी एल्यूमीनियम AD0 और विद्युत एल्यूमीनियम A5E का उपयोग तारों, केबलों और टायरों के उत्पादन के लिए किया जाता है। विद्युत उद्योग में Al-Mg-Si AD31, AD31E सिस्टम के निम्न-मिश्र धातु एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है।

पृथ्वी की पपड़ी में 8.8% एल्यूमीनियम होता है। यह ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद प्रकृति में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है और धातुओं में पहला है। यह क्ले, फेल्डस्पार, माइक का हिस्सा है। कई सौ अल खनिज ज्ञात हैं (एलुमिनोसिलिकेट्स, बॉक्साइट्स, एलुनाइट्स और अन्य)। सबसे महत्वपूर्ण एल्यूमीनियम खनिज - बॉक्साइट में 28-60% एल्यूमीनियम ऑक्साइड - एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 होता है।

अपने शुद्ध रूप में, 1825 में डेनिश भौतिक विज्ञानी एच। ओर्स्टेड द्वारा पहली बार एल्यूमीनियम प्राप्त किया गया था, हालांकि यह प्रकृति में सबसे आम धातु है।

एल्यूमीनियम का उत्पादन 950 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर क्रायोलाइट पिघल NaAlF4 में एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जाता है।

एल्यूमीनियम की मुख्य विशेषताएं: घनत्व - 2.7 × 103 किग्रा / एम 3, 20 डिग्री सेल्सियस पर एल्यूमीनियम की विशिष्ट गर्मी - 0.21 कैलोरी / डिग्री, गलनांक - 658.7 डिग्री सेल्सियस, एल्यूमीनियम का क्वथनांक - 2000 डिग्री सेल्सियस, के रैखिक विस्तार का गुणांक एल्यूमीनियम (लगभग 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर): - 22.9 × 106 (1 / डिग्री)

एल्यूमीनियम मिश्र धातु, जो इसकी ताकत को बढ़ाती है और अन्य गुणों में सुधार करती है, इसमें तांबा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम, जस्ता, मैंगनीज जैसे मिश्र धातु के योजक को शामिल करके प्राप्त किया जाता है।

Duralumin (duralumin, duralumin, जर्मन शहर के नाम से जहां मिश्र धातु का औद्योगिक उत्पादन शुरू हुआ) - तांबा (Cu: 2.2-5.2%), मैग्नीशियम (Mg: 0.2-2.7%) मैंगनीज के साथ एल्यूमीनियम पिघल (आधार) : 0.2-1%)। कठोर और वृद्ध, अक्सर एल्यूमीनियम के साथ पंक्तिबद्ध। यह विमानन और परिवहन इंजीनियरिंग के लिए एक संरचनात्मक सामग्री है।

सिलुमिन - सिलिकॉन (Si: 4-13%) के साथ एल्यूमीनियम (बेस) की हल्की मिश्र धातु, कभी-कभी 23% तक और कुछ अन्य तत्व: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be)। मुख्य रूप से मोटर वाहन और विमानन उद्योगों में जटिल विन्यास के भागों का उत्पादन किया जाता है।

मैग्नेलिया - मैग्नीशियम (मिलीग्राम: 1-13%) के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातु (बेस) और उच्च संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी वेल्डेबिलिटी, उच्च प्लास्टिसिटी वाले अन्य तत्व। उनका उपयोग ढाला कास्टिंग (कास्ट मैग्नेलिया), चादरें, तार, रिवेट्स इत्यादि बनाने के लिए किया जाता है। (विकृत मैग्नेलिया)।

आवेदन के दायरे के संदर्भ में, स्टील और कच्चा लोहा के बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातु दूसरे स्थान पर है।

एल्युमीनियम के बारे में कुछ रोचक तथ्य:

• एक वयस्क के शरीर में 140 मिलीग्राम तक एल्युमिनियम मौजूद होता है,

• एक कार में 1 किलो एल्युमिनियम हर 200 हजार किलोमीटर पर 10 लीटर से ज्यादा पेट्रोल बचाता है,

• यहाँ तक कि सेब में भी एल्युमीनियम होता है - 150 मिलीग्राम / किग्रा तक,

• हमारे ग्रह के ऊपरी खोल को बनाने वाले परमाणुओं का हर 20वां हिस्सा एक एल्यूमीनियम परमाणु है,

• एल्यूमीनियम के लिए एक वयस्क की दैनिक आवश्यकता 2.45 मिलीग्राम होने का अनुमान है।

कम विशिष्ट चालकता (लगभग 56% एनीलेड कॉपर) के साथ, एल्यूमीनियम कंडक्टर मिश्र धातु विद्युत एल्यूमीनियम के समान उद्देश्य की सेवा करते हैं। इस तरह के मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च शक्ति, रेंगना और अन्य विशेष आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए किया जाता है।मिश्र धातु AD31 और AD31T से GOST 15176-89 के अनुसार एल्यूमीनियम टायर का उत्पादन किया जाता है, कम अक्सर AD0।

2007 में प्राथमिक एल्यूमीनियम की विश्व खपत 37.52 मिलियन टन थी, जो 2006 की तुलना में 3.184 मिलियन टन (या 9.3%) अधिक थी। 2007 में प्राथमिक एल्यूमीनियम का विश्व उत्पादन 2006 की तुलना में 4.024 मिलियन टन बढ़ा और 38.02 मिलियन टन तक पहुंच गया।

तांबे के उत्पादों के निर्माता

रूसी बाजार में तांबे का सबसे बड़ा उत्पादक एमएमसी नोरिल्स्क निकेल है

हमारे देश में दूसरा सबसे बड़ा शहद उत्पादक यूएमएमसी होल्डिंग है।

रूसी बाजार में तीसरा प्रमुख खिलाड़ी रूसी कॉपर कंपनी है। CJSC "रूसी कॉपर कंपनी" में रूस के चार क्षेत्रों के साथ-साथ कजाकिस्तान के क्षेत्र में संचालित 11 उद्यम शामिल हैं

कई कारखानों से बाजार में तांबे के टायर हैं: कमेंस्क-उरलस्की ओसीएम, कोल्चुगिंस्की ओसीएम, आर्टेमोव्स्की ओसीएम, किरोवस्की ओसीएम। Kirovsky और Kolchuginsky OCM OJSC UMMC का हिस्सा हैं।

प्रौद्योगिकियां और कीमतें

चूँकि कॉपर बसों के उत्पादन की तकनीक ज्ञात है और व्यावहारिक रूप से सभी कारखानों में समान है, इसलिए उपभोक्ता के लिए मूल्य / गुणवत्ता अनुपात सामने आता है। घरेलू उद्यम - उद्योग के नेता वर्तमान में गुणवत्ता वाले उत्पादों का उत्पादन करते हैं और मुख्य रूप से कीमत पर एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। लेकिन कॉपर बसबार्स की गुणवत्ता के बारे में बोलते हुए, यह ध्यान देने योग्य है कि बहुत कम मात्रा में भी अशुद्धियाँ तांबे की विद्युत चालकता को काफी कम कर देती हैं। इसलिए यहां शादी का कोई स्थान नहीं है।

साथ ही, विदेशी और स्थानीय उद्यम अभिनव समाधान प्रदान करते हैं जो उन्हें स्पष्ट रूप से परिभाषित गुणवत्ता मानकों के साथ उत्पादों का उत्पादन करने की अनुमति देते हैं।इसके अलावा, विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्षणों में, तांबे के टायरों का उत्पादन हमारे अपने, कभी-कभी मूल समाधानों के अनुसार होता है।

उदाहरण के लिए, OJSC «KUZOTSM» कॉपर-सिल्वर एलॉय कलेक्टर टेप का उत्पादन करती है। इस तरह की मिश्र धातु परिचालन विशेषताओं में तांबे से आगे निकल जाती है और कैडमियम के साथ तांबे के मिश्र धातु के विपरीत पर्यावरण के अनुकूल है। संयंत्र कई महत्वपूर्ण विद्युत प्रोफाइल भी बनाता है। विशेष रूप से, ये आयताकार तांबे के विद्युत प्रोफाइल हैं, जैसे कि अर्ध-कठोर टायर, बढ़ी हुई सतह के साथ ठोस टायर: अलग-अलग कठोरता वाले अनुभाग के छोटे पक्षों के पूर्ण गोलाई वाले टायर, आदि।

अर्ध-कठोर टायर ब्रिटिश बीएस1432 सतह की गुणवत्ता की आवश्यकताओं को पूरा करने और अर्ध-कठोर यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए निर्मित किए जाते हैं। इंटरमीडिएट एनीलिंग के साथ दो ड्राइंग पास में एक प्रेस्ड बिलेट से टायर बनाए जाते हैं, और पारंपरिक ठोस टायर निर्माण योजना की तुलना में कम विरूपण के साथ फिनिशिंग की जाती है।

बढ़ी हुई सतह की शुद्धता वाले टायर, चांदी के साथ उनके बाद के इलेक्ट्रोलाइटिक कोटिंग के लिए अभिप्रेत हैं, जो संपर्क के बिंदु पर उच्चतम विद्युत चालकता प्रदान करते हैं, और यह उनकी सतह खुरदरापन (GOST 2789-73 के अनुसार Rz≤0.63 माइक्रोन) के लिए विशेष आवश्यकताओं को निर्धारित करता है। KUZOTsM में ग्राहक द्वारा आवश्यक खुरदरापन संकेतक कई तकनीकी विधियों द्वारा प्राप्त किया गया था - ड्राइंग के दौरान बढ़ी हुई कुल कटौती का उपयोग, ड्राइंग पूरा होने से पहले ड्रा सतह की अतिरिक्त तैयारी और समग्र और मोनोलिथिक डाइस से विशेष रूप से आकार वाले चैनल की संबंधित प्रसंस्करण . खुरदरापन का उपरोक्त गारंटीकृत स्तर (Rz≤0.63 माइक्रॉन) टायर की सतह पर समान मोटाई की परत चढ़ाने की अनुमति देता है।इस तरह, कम संपर्क प्रतिरोध और उच्च विद्युत चालकता के साथ संपर्क सतहों का निर्माण संभव है।

खंड के छोटे पक्षों के पूर्ण गोलाई के साथ टायर, यानी टायर की आधी मोटाई के बराबर वक्रता की त्रिज्या के साथ, पारंपरिक लोगों पर कुछ फायदे हैं: झुकने की अनुपस्थिति के कारण इन्सुलेट कोटिंग का पहनने का प्रतिरोध बढ़ जाता है प्रोफ़ाइल के कोनों में, तांबे की महत्वपूर्ण बचत प्राप्त की जाती है, और अनुभाग पर वर्तमान भार के वितरण के संकेतक बेहतर टायर हैं।

कुछ महीनों में, विद्युत उत्पादों के रूसी निर्माताओं और उनके विदेशी प्रतिस्पर्धियों के बीच संबंधों को एक नए चरण में जाना चाहिए। यह विश्व व्यापार संगठन में प्रवेश के कारण है। एक ओर, विश्व व्यापार संगठन में शामिल होने से रूसी निर्माताओं के लिए एक विदेशी बाजार खुल जाता है। दूसरी ओर, विश्व व्यापार संगठन में प्रवेश का मतलब आयात शुल्क में अनिवार्य कमी है, जिसे 3 4 वर्षों में लगभग डेढ़ गुना कम किया जाना चाहिए। मुख्य प्रतियोगिता उत्पादों की गुणवत्ता में होगी।

एन अलेक्जेंड्रोव। धातु और कीमतें