Anyagismeret 1.

1. Anyagismeret 1.

2. Felhasznált fémek • Réz ötvözetei • Alumínium ötvözetei • Acél és ötvözetei

3. Réz ötvözetei 1. • A réz ötvözőanyagai: Cink(Zn), ón(Sn), alumínium(Al) – ezeket az anyagokat önállóan is alkalmazzák ötvözésre

4. Réz ötvözetei Sárgaréz (Cu-Zn) ötvözet (kétalkotós ötvözet) Hatása a réz tulajdonságaira: Ha a szilárd oldatban több ötvöző van, a fém kristályrácsa nagyobb mértékben torzul, az ötvözet szakítószilárdsága nagyobb, nyúlása kisebb. A 37…48% Zn-et tartalmazó ötvözetek csak melegítve alakíthatók jól. A 48%-nál több Zn-et tartalmazó ötvözetek igen ridegek, azokat általában már nem alkalmazzák. Tulajdonságai: Előnyei: hátrányai: - jól önthetők - villamos vezetése kicsi - nagyobb a szilárdsága - a réznél kevésbé korrózióálló - jól polírozható - fagypont alatti hőmérsékleten ridegen törik

5. Réz ötvözetei Sárgaréz (Cu-Zn) ötvözet (kétalkotós ötvözet) 2 Felhasználási területei: Egyes szerkezeti elemeket, melyeknél a villamos vezetés mellett megfelelő szilárdság is szükséges, pl.: műszertengelyek csapágyazásához, csőszegecsekhez. Forrcsúcsokat, melyeket galvanikus vagy tűzi ónozással kell bevonni, csatlakozódugókat, hüvelyeket, melyeket sárgítanak, ezüstöznek, vagy más nemesfémmel vonnak be, készülékkapcsolókat és csatlakozók érintkezőit. A sárgaréz féltermékeket – lemezeket, csöveket, szalagokat, huzalokat – főleg az elektromos, az optikai, az órás- és ékszeripar dolgozza fel. Ezen kívül a szerelőipar a víz-, gáz- és a központi fűtésszereléseknél csapok, szelepek alakjában használják fel.

6. Az Alpakka (Cu-Zn-Ni ötvözetek) Tulajdonságai: Ezüstfehér színű, homogén szerkezetű, hidegen jól alakítható, korrózióálló. Nem oxidálódik, fényét megtartja. Alkalmazása:Villamosipari laprugók, pl.: jelfogókban, kapcsolókban, valamint evő és rajzeszközök, huzalok készítésére.

7. A Nikkelin (Cu-Ni ötvözet) Tulajdonságai: A réz, nikkel korlátlanul oldják egymást. Az ötvözet összetételének függvényében a réz diamágneses tulajdonságától paramágneses majd ferromágneses tulajdonságúvá válik. Nagy mértékű ellenállás növekedés kialakuló szilárd oldat következménye. A fajlagos ellenállása annál inkább nő minél nagyobb a különböző fématomok méretei közötti különbség. Alkalmazása: A leggyakrabban használt ellenálláshuzal anyaga.

8. Az ónbronz (Cu-Sn ötvözet) Előnye: Szilárdsági, siklási, korrózióállósági, öntészeti tulajdonságaik jók. Előállítása egyszerű. Hátránya: Villamos vezetőképessége lényegesen rosszabb a rézénél. Felhasználása: - 1-5% ón tartalmú bronzok: csapágyak, perselyek, csavarok, áramvezető alkatrészek. - 5,5-9% ón tartalmú bronzok: rugók, telefontávírók, huzalok, csavar, fogaskerék. - 9,3-13% ón tartalmú bronzok: csapágyak - 13% ón tartalom felett: szoborbronz

9. Az alumínium-bronz (Cu-Al ötvözet) Tulajdonságai: Hidegalakítással szakítószilárdságuk fokozható, azonban nyúlásuk nagymértékben csökken. Az Al-bronzok egyáltalán nem korrodálódnak kénsav oldatokban. Jól ellenállnak a szerves savak és a tengervíz kémiai hatásának. Acélt helyettesíti, ahol fontos, hogy ne legyen mágnesezhető. Villamos vezetőképessége rossz. Felhasználása: Dugattyúgyűrűk, szivattyúalkatrészak, rugólemezek anyaga.

10. Különleges bronzok Ezüstbronz: 1% ezüsttartalom alatt az ötvözet fajlagos vezetőképessége, gyakorlatilag megegyezik a tiszta réz vezetőképességével, de mechanikai tulajdonságai jobbak. Felhasználása: Forgógépek kommunátora, álló és forgógépek tekercsei. Ólombronzok: Az ólom a folyékony rézben 35%-ig, megszilárdult rézben egyáltalán nem oldódik. Az ólom a rézzel nem alkot szilárd oldatot, fémes vegyületet sem képez. Az ólom az ötvözet megszilárdulásakor külön kristályosodik. Felhasználása: Siklócsapágyak Kadmiumbronz (Cu-Cd ötvözet): A kadmium nagy mértékben növeli a réz szakítószilárdságát, a villamos vezetőképességét csak kis mértékben csökkenti. A kadmiumbronzok nagy szilárdságú villamos vezető anyagok.

11. Az alumínium Az oxigén és a szilícium után az alumínium a földkéreg harmadik leggyakoribb eleme. A földkéreg 7,5%-a alumínium és csak 5%-a vas. Annak ellenére, hogy számos fém – köztük a vas is – már az ókorban ismert volt, az alumíniumipar 2000-ben csak 114 éves. Ennek az a magyarázata, hogy az alumíniumnak igen nagy a vegyrokonsága az oxigénhez, ezért a hagyományos kohósító eljárásokkal nem állítható elő. 1886-ban Franciaországban Héroult, tőle függetlenül Amerikában Hall szabadalmaztatta azt az eljárást, mely az alumínium-oxid kriolit olvadékban való oldása révén kapott olvadék elektrolízisén alapszik, és amely napjainkban is az alumínium előállításának alapelve.

12. Az alumínium előállítása Az alumínium előállítása ércéből, a bauxitból, a következő két lépésben valósul meg: 1. A bauxitból tiszta timföldet (Al2O3) állítunk elő. 2. Az Al2O3 -nak nagy az olvadáspontja, 2045˚C. Ezért nem a timföld-olvadékot, hanem a kriolitban (Na2AlF6) oldott Al2O3-at elektrolizáljuk sokkal kisebb, 950˚C körüli hőmérsékleten. A „tűzfolyékony” elektrolízis terméke a fémalumínium.

13. Az alumínium előállítása 2 Az elektrolízissel előállított ún. kohóalumínium nem teljesen tiszta, hanem bizonyos szennyeződéseket, főként vasat, szilíciumot, rezet, cinket és titánt tartalmaz. Így pl. a 99,5% alumíniumot tartalmazó kohóalumínium együttes szilícium- és vastartalma legfeljebb 0,5%, titántartalma kevesebb, mint 0,03%, réz- és cinktartalma együttvéve kevesebb, mint 0,05%.

14. Az alumínium előállítása 3 Az alumínium szakítószilárdsága kicsi, öntött állapotban 9-12 kp/mm2 , hengerelve, lágyítva 7-11 kp/mm2 . Kis szilárdsága miatt szerkezeti elemek anyagaiként, főleg ötvözött állapotban használják. Villamos vezetőképessége igen jó, a tiszta (kb. 99,99%-os) alumíniumé kb. 40 m/ohm mm2 , a 99,5% kohóalumíniumé pedig 36 m/ohm mm2. Ezért a villamos iparban vezetékek anyagául előnyösen használható. Villamos vezetőképességét minden szennyező és ötvöző rontja.

15. Az alumínium ötvözetei A színalumíniumnak, mint általában minden színfémnek mechanikai tulajdonságai gyengék. Kiváló korrózió ellenállása és jó villamos vezetőképessége következtében a villamosipar és az élelmiszeripar ötvözetlen állapotban is felhasználja, de szerkezetek, gépek anyagai gyanánt csak ötvözött alumíniumot célszerű felhasználni. Az ötvözés lényegesen javítja az alumínium mechanikai tulajdonságait.

16. Az színalumínium szerkezete (a) Hidegen alakított állapot (nyújtott krisztallitok, egyenlőtlen diszlokációeloszlás) (b) Félkemény állapot (nyújtott krisztallitok, szubkristályok) (c) Negyedkemény állapot (nyújtott krisz-tallitok, szubkristályok, újrakristályo-sodott szemcsék) (d) Lágy állapot (teljes egészében újrakristályosodott szemcsék)

17. Az ötvözetek csoportosítása Az alumínium ötvözetei két nagy csoportra, az alakítható (sajtolható) és az önthető ötvözetek csoportjára oszthatók. Az alakítható ötvözetek általában kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezeket az ötvözeteket nagyobb méretű tömbökké öntik, és először melegen, majd hidegen alakítják. Az önthető ötvözetek viszonylag alacsony olvadáspontúak. Követelmény velük szemben, hogy töltsék ki jól a formát és legyen kicsi a dermedési zsugorodásuk. Az öntészeti ötvözetek eutektikus, vagy azt megközelítő összetételűek.

18. Alakítható alumínium ötvözetek Az alakítható alumíniumötvözetek a legrégibb, legjobban elterjedt csoportja az Al-Cu-Mg ötvözetek. Főötvözőik a réz (2,5-5%) és a magnézium (0,2-2,5%), melyeken kívül tartalmaznak még mangánt, szilíciumot és vasat. A csoport legjellegzetesebb ötvözete a Duralumínium (márkanév), mely 4,5% Cu-t, 0,5% Mg-t és 0,6%Mn-t tartalmaz. Az Al-Cu-Mg csoportba tartozó ötvözetek nemesíthetők, szilárdságuk edzéssel és az azt követő megeresztéssel növelhető. Az ötvözet csoport nemesíthetőségének alapja az, hogy az alumínium az eutektikus hőmérsékleten 548°C-on 5,7%, szobahőmérsékleten pedig csak néhány század százalék rezet old. Lassú hűtéskor az oldott réz CuAl2 vegyület alakjában válik ki. Gyors hűtéskor, edzés esetén a CuAl2 vegyület kiválása nem következik be, szobahőmérsékleten is szilárd oldatban marad.

19. Az Al-Cu-Ni ötvözetek rézen és magnéziumon kívül még tartalmaznak kb. 2% Ni.-t, ami főleg magasabb hőmérsékleten teszi szilárdabbá az ötvözetet. Az Al-Cu-Mg és az Al-Cu-Ni ötvözetek korrózióállósága nem jó, mivel a finoman kivált réztartalmú fázis kristályközi korrózióra hajlamossá teszik ezeket. A vas szennyezés is erősen rontja a korrózióállóságot. Al-Mg-Si rendszerbe tartozó ötvözetek. Ötvözőik: Mg 0,3-1,5%, Si 0,2-1,55%, Mn 0,01%-1,5%. Nemesíthető ötvözetek. Nemesítéskor a keménység növekedését előidéző fázis Mg2Si vegyület. Megeresztésük hőmérséklete 150-200°C. Korrózióállóságuk jobb, mint a Cu-t tartalmazó ötvözeteké. A kevés, néhány tized % Mg-t, Si-t tartalmazó ötvözetek nemesítése után kisebb szilárdságúak ugyan, de jó a villamos vezetőképességük. Ezzel szemben a több Mg, Si ötvözőt tartalmazók nagyobb szilárdságúak és igen jó korrózióállók is, de villamos vezetőképességük rossz.

20. Öntészeti alumínium A színalumínium szilárdsági, öntészeti tulajdonságai nem megfelelőek, ezért belőle ritkán készítenek alakos öntvényeket. Az ötvözők javítják az alumínium öntészeti tulajdonságait és igen jelentős mértékben növelik szilárdságát. Al-Si ötvözetek, sziluminok. A szilícium nem növeli ugyan jelentősen az alumínium szilárdságát, de igen nagymértékben javítja öntészeti tulajdonságait. Az Al-Si ötvözetek homokba és kokillába (vízzel hűtött kör vagy négyszög keresztmetszetű gyűrű, melyet alulról rendszerint hidraulikusan süllyeszthető dugattyú zár el) kiválóan önthetők.

21. VEZETÉKEK HARMONIZÁLT JELÖLÉSE VDE SZERINT

22. TÁVKÖZLÉSI KÁBELEK és VEZETÉKEK JELÖLÉSE

23. ERŐÁTVITELI- és KÖZÉPFESZÜLTSÉGŰ KÁBELEK JELÖLÉSE VDE SZERINT

24. Vezeték és kábel típusok PVC SZIGETELÉSŰ VEZETÉKEK H07V-U 450/750V (MCu) PVC SZIGETELÉSŰ VEZETÉKEK H07V-K 450/750V (Mkh)

25. Vezeték és kábel típusok • PVC KÖPENYKÁBELEK (N)YM-J 300/500V (MBCu) • PVC TÖMLŐKÁBELEK H05VV-F 300/500V (MT)

26. Vezeték és kábel típusok • GUMIKÁBELEK H07RN-F 450/750V (GT) • GUMIKÁBELEK NSGAFöu 1,8/3kV (1000V-IG ZÁRLATBIZTOS KÁBELENKÉNT)

27. Vezeték és kábel típusok • VEZÉRLŐKÁBELEK YSLY-JZ 300/500V (SODROTT VEZETŐÉRREL, ÁRNYÉKOLÁS NÉLKÜL) • PVC VEZÉRLŐKÁBELEK YSLCY-JZ 300/500V (SODROTT VEZETŐÉRREL, ÁRNYÉKOLT)

28. Vezeték és kábel típusok • ERŐSÁRAMÚ KÁBELEK PVC SZIGETELÉSSEL NYY-J 0,6/1kV Felhasználási terület: szabadban vagy belső térben, szabadon és kábelcsatornában energiakábelként, erőművekben, ipari üzemekben, kapcsolószekrényekben, ha mechanikai sérülésnek nincs kitéve. • ERŐSÁRAMÚ KÁBELEK PVC SZIGETELÉSSEL NYCWY-J 0,6/1kV Felhasználási terület: belső térben, kábelcsatornában és szabadban is. Erőművekben, ipari üzemekben, és kapcsoló berendezésekben, ha a mechanikai védelem nincs előírva, illetve ha a felhasználás során mechanikai sérülésnek nincs kitéve.

29. Vezeték és kábel típusok • MMfal Cu 300/500 V (NYFY 300/500 V) Falba helyezhető vezetékek • NYCY 0,6/1 kV (E-YCY) Kisfeszültségű erőátviteli kábel vezérlőkábel Felhasználási terület: száraz és vizes helyiségekben, szabadban, vízbe vagy földbe fektetve. Erőművekben, ipari üzemekben, ha a mechanikai védelem nincs előírva.