خواص وکاربرد فلزات غير آهني
مس) Cu ) فلز چكش خوار و قابل خم شدن
است و كاركرد در روي آن آسان است . در مقابل حرارت دوام زياد دارد
و در مقابل اسيدها و بازها مقاوم است . در برابر تشكيل نمك
(بجز نوشا در آمونياك و گوگرد) نيز دوام دارد . قابليت لحيم كاري
،اتصالات مطمئن ، در كليدها و بست هاي برقي را دارد . قابليت جوش
دادن و ريختن آن خوب نيست . نسبت به درجه خلوص مس در محصولات غلطكي
، پرسي و بويژه ها قابليت هدايت الكتريكي آن خوب و قابل استفاده مي
باشد.
آلومينيوم (Ae ) قابليت كوره كاري و چكش خواري دارد ،جوش دادن و
قابل ريخته شدن آن ميسر و در برابر زنگ زدگي مقاوم است .
در برابر اسيدها و بازها ، غير مقاوم بوده و با بست هاي پيچي
نامطمئن است . هادي الكتريكي خوبي بوده و براي تهيه ورق هاي بسيار
نازك ،لوله ها ، ميله ها و شاسي راديو ،حفاظت در مقابل نقوذ
امواج و همچنين براي روتورهاي قفسي در الكتروموتورها مناسب است .
سرب (PB ) قابل پرسكاري و چكش خواري و غلطك زدن و لحيم كاري است .
در مقابل اسيد مقاوم بوده وفلز بسيار نرمي است . اتصال هاي سربي
مثل اتصالات مسي، سمي است ودر صفحه هاي باطري و پوشش
سربي كابل ها ،لوله ها ،واشرها ،سرنج ،سفيدآب سرب و دستگاههاي
شيميائي بكار مي رود.
قلع (sn ) قابليت ذوب شدن و خم كردن و غلطك زدن دارد و چكش خوار
است . براي لحيم كاري بسيار با اهميت است . براي قلع اندود كردن
سيم ها و ورق ها بكار مي رود .
روي (zn) بخوبي قابليت ريختن دارد و درحرارت 100 تا 150 درجه
سانتيگراد چكش خوار است ،قابل غلطك زدن ،كشيدن و مقاوم دربرابر
زنگ زدگي بوده ولي در برابر اسيدهاو بازها دوام ندارد . براي
الكترود پيل ها ،پوشش ها و بعنوان تهيه آلياژ برنج ، مفرغ قابل
استفاده است .
نيكل خام ( Ni ) قابليت كش آمدن ،غلطك زدن ،چكش خواري و جوش دادن
دارد . خاصيت مغناطيسي و قابليت صيقلي كردن در درجه گرماي معمولي
، مقاوم در برابر زنگ زدگي و بالا بردن خاصيت قابليت نفوذ
مغناطيسي دارد . در آكومولاتورها و آب نيكل دادن فلزات و تهيه
آلياژهاي نيكلين و كنستانتان و ورق هاي بسيار نازك مورد استفاده
قرار مي گيرد.
آلياژهاي مس – تركيبات مختلف از مس با ساير فلزات ،انواع آلياژ
برنج را تشكيل مي دهد كه بخوبي قابل ريختن ،براده گيري ، لحيم
كردن و قابليت هدايت بسيار خوب ،غير مغناطيسي و مقاوم
در برابر آب سرد و گرم و بخار و حساسيت كم در برابر محلول هاي با
آب و گاز مي باشد. اگر درصد مس آ ن زياد باشد در حالت سردي و با
درصد كم مس و همچنين در حالت گرمي قابليت شكل دادن دارد .
آلياژهاي نيكل –نيكل داراي قوه رنگ دهي زياد است و آلياژ را سفيد
رنگ مي كند . مقدار مقاومت الكتريكي را بالا برده و تغيير مقاومت
را با درجه حرارت كم مي كند (براي مقاومت ثابت مثل كنستانتان
مناسب است ) .
آلياژهاي منيزيم – اين آلياژها ،جرم مخصوص كم با نقطه ذوب پائين
دارند و بخوبي قابل براده گيري با ضريب الاستيسيته خيلي كم و غير
حساس در مقابل بارهاي ضربه اي مي باشند،قابل لحيم كاري
نيستند ولي تحت شرايطي قابل جون دادن هستند ،فقط در حالت گرم قابل
تغيير شكل دادن هستند ، چون براده هاي منيزيم بآساني
قابل سوختن است در موقع براده گيري آن بايد احتياط شود.
فلزات هادي براي خط انتقال انرژي
سيم آلومينيومي
سيم هاي آلومينيومي داراي 5/99 درصد آلومينيوم و 5/0 درصد از فلزات
ديگر مي باشد . مقاومت مخصوص آن در 20 درجه سانتي گراد 828/2 =
P
ميكرو اهم سانتيمتر است كه در حدود 6/1 برابر مقاومت مخصوص مس سخت
مي باشد . در خطوط هوائي استفاده از آلومينيوم از نظر مقاومت
مكانيكي جالب نيست و با انتخاب سيم آلومينيوم در خطوط
هوائي ،ناچا را بايد فواصل پايه ها را كوتاه تر كرد و همين امر
سبب افزايش تعداد پايه و در نتيجه بالا رفتن هزينه مي گردد . لذا
آلومينيوم را همراه با فولاد بكار مي برند . در كابل هاي عايق عيب
عمده استفاده از آلومينيوم در مقايسه با مس در اين است كه در
مقاومت هاي مساوي قطركابل بزرگتر شده و حجم مواد عايق بيشتر مي شود
.
سيم آلمليك Almelec يا آلدراي Aldrey
اين فلز آلياژي است كه 3/98 درصد آلومينيوم و مقدار كمي منيزيم و
سيليسيم دارد كه پس از آب دادن و زدن و دوباره پختن درست شده است و
هدايت ويژه آن 10 درصد از آلومينيوم خالص كمتر است
يعني 10 درصد مقاومت مخصوص بيشتري دارد (15/36=P ميكرواهم سانتيمتر
است ) . ولي اين آلياژ مقاومت مكانيكي درحد گسيختگي 67 درصد
از آلومينيوم خالص بيشتر است يعني اگر مقاومت مكانيكي درحد گسيختگي
براي آلومينيوم 16 تا 19 كيلو گرم بر ميليمتر مربع باشد براي اين
آلياژ بيشتر از 33 كيلو .
گرم بر ميليمتر مربع مي باشد . اين فلز نسبت به (آلومينيوم فولاد )
دو عيب دارد ،يكي اينكه قابليت انبساط آن بيشتر است كه مجبور به
انتخاب پايه هاي بلندتر مي شويم ،دوم اينكه سبكتر از
(آلومينيوم – فولاد ) مي باشد لذا در مقابل باد ،انحراف بيشتري
خواهد داشت .
سيم آلومينيوم – فولاد : اين كابل ها در وسط يك هسته از رشته هاي
فولاد گالوانيزه و در بيرون آن رشته هاي آلومينيومي دارد .
مقاومت مكانيكي آن بستگي به تعداد رشته هاي فولاد و آلومينيوم دارد
. با نسبت هاي معمولي ،مقاومت مخصوص اين كابل ها درحدود 5/3
ميكرو اهم سانتيمتر يعني دو برابر مس و مقاومت مكانيكي آن 45 برابر
مس مي باشد . كابل هائي نيز از آلمليك و فولاد وجود دارد كه درآن
بجاي آلومينيوم ،آلياژ آلمليك بكار رفته است .
سيم مس – فولاد (كاپرولد copper weed )
اين هادي داراي مغز فولادي است كه از فلز مس پوشيده شده است .
مقاومت مكانيكي آن در حد گسيختگي 70 الي 100 كيلوگرم بر ميليمتر
مربع مي باشد.
هدايت مخصوص آن يك چهارم هدايت مخصوص مس و نصف هدايت مخصوص
(آلومينيوم –فولاد ) مي باشد .
اگر شدت جريان باندازه كافي ضعيف باشد انتخاب سطح مقطع از روي
ملاحظات مكانيكي تعيين مي شود . مزاياي اين سيم نسبت به سيم مسي
عبارت است از :
الف – وزن كمتري دارد .
ب- فواصل پايه هاي حامل را مي توان طولاني تر انتخاب كرد .
ج – قيمت هر كيلو گرم آن ارزانتر است .
لذا بيشتر بعنوان كابل زمين در خطوط فشار قوي و يا كابل هاي حمال
بكار برده مي شود.
سيم فولادي – از فولاد اغلب بعنوان كابل زمين استفاده مي شود و دو
نوع دارد يكي فولاد با مقاومت مكانيكي درحد گسيختگي 140 كيلوگرم
بر ميليمتر مربع كه كربن كمتري دارد و ديگري فولاد با كربن بيشتر و
مقاومت مكانيكي درحد گسيختگي 180 كيلو گرم بر ميليمتر مربع كه بهر
حال در كابل هاي آلومينيوم – فولاد و
آلمليك – فولاد يا كابل هاي زميني ،از نوع دوم بطور متداول زياد
مصرف مي شود .
سيم مس سخت – مس از نوع الكتروليتي با درجه خلوص 96/99 درصد هدايت
خوب دارد كه خيلي خالص ولي
( زده شده ) با مقاومت مخصوص 76/1 يعني 98 درصد هدايت مس (دوباره
پخته ) را دارد .
سيم مس نيمه سخت – در شبكه هاي فشار ضعيف از نوعي مس نيمه سخت
استفاده مي شود كه مقاومت مكانيكي آن درحد گسيختگي 32 كيلو
گرم بر ميليمتر مربع مي باشد و فاصله بين پايه ها از 50 متر تجاوز
نمي كند .
سيم برنز تلفونيك – اين سيم مقاومت مكانيكي بيشتر از سيم مسي دارد
ولي هدايت الكتريكي آن ضعيف تر است . برنز آلياژي از مس و قلع است
و هدايت الكتريكي آن 72 درصد هدايت مس و مقاومت مكانيكي آن متغير و
تا 75 كيلو گرم بر ميليمتر مربع مي رسد .
نتيجه – سيم هاي مس و آلومينيوم – فولاد و آلمليك بيشتر لخت و در
خطوط هوائي بكار مي روند ولي مس و آلومينيوم براي سيم هاي عايق
(كابل ) بكار برده مي شوند .
مقايسه مشخصات فلزات و آلياژها
الف – مشخصات الكتريكي : در مقاومت الكتريكي مساوي ،سيم آلومينيوم
و آلمليك و آلومينيوم فولاد خيلي جالب تر از مس يا برنز هستند چون
:
هر 100 كيلوگرم آلومينيوم جانشين 5/199 كيلوگرم مس مي شود .
هر 100 كيلوگرم آلمليك جانشين 181 كيلوگرم مس مي شود .
هر 100 كيلوگرم آلومينيوم – فولاد جانشين 139 كيلو گرم مس مي شود .
چون قيمت هر كيلوگرم كابل (با مقاومت اهمي مساوي در هر كيلومتر )
براي مس بيشتر از آلومينويم و آلمليك مي باشد لذا از نظر اقتصادي
بكار بردن آلومينيوم و بويژه آلمليك و آلومينيوم فولاد مقرون
بصرفه مي باشد