في هذه الصفحة
نعم. عادةً ما يقلل العمل البارد المحفوظ الموصلية الكهربائية للنحاس عالي الموصلية مع زيادة قوته وصلابته. يعتمد حجم التغيير على درجة النحاس والتشوه والمعالجة الحرارية اللاحقة. بالنسبة لقضبان التوصيل، حدد المزاج النهائي والموصلية, ، وليس ببساطة “مدرفل على الساخن” أو “مدرفل على البارد”. فرق الموصلية ليس تخفيضًا عالميًا لتصنيف التيار.
بواسطة فريق تحرير VIOX. هذا شرح للمواد يعتمد على المصدر؛ القياسات التاريخية والرسوم التوضيحية المفاهيمية والحساب التوضيحي أدناه ليست نتائج اختبار منتجات VIOX.
لماذا يغير التشغيل على البارد موصلية النحاس
اللف على البارد والسحب والتشكيل يشوه النحاس بشكل دائم تحت الظروف اللازمة لإعادة التبلور بشكل كبير. “بارد” يصف العملية المعدنية، وليس بالضرورة درجة حرارة محيطة منخفضة بشكل غير عادي. يغير التشوه بنية الحبيبات ويحدث عيوبًا، بما في ذلك الانخلاعات. يمكن لهذه التغييرات أن تعيق نقل الإلكترون بينما تجعل التشوه اللدن الإضافي أكثر صعوبة.
المفاضلة العملية هي زيادة مقاومة الخضوع والصلابة مع بعض الخسارة في الموصلية. لا ينبغي الخلط بين زيادة القوة وزيادة متناسبة في معامل المرونة: يمكن لقضيب نحاسي أقوى أن يقاوم التشوه الدائم بشكل أفضل دون أن يصبح أكثر صلابة بشكل متناسب من الناحية المرنة.
إن إرشادات المزاج المدرفل على البارد من جمعية تطوير النحاس يشرح الزيادة في قوة الشد وقوة الخضوع. إن مناقشة الموصلية تحدد أيضًا انخفاضًا طفيفًا في الموصلية مرتبطًا بالتشغيل البارد المتبقي.
بنية مجهرية مفاهيمية، وليست صورة مجهرية أو مقارنة مقاسة لحجم الحبيبات. يوضح الرسم التشوه؛ لا يقيس التغيير في الموصلية.
لماذا الانخفاض ليس نسبة مئوية ثابتة
يعتمد التأثير على التركيب، والبنية المجهرية الأولية، وكمية واتجاه التشوه، وأي معالجة حرارية لاحقة. لا تحتفظ عملية تشطيب خفيفة وسلك مسحوب بكثافة بنفس الحالة بالضرورة.
ولا تضمن الموصلية الانخفاض بشكل رتيب عبر كل جدول تشوه ممكن. دراسة أولية أجريت عام 2021 على أسلاك النحاس منخفض الأكسجين تم الإبلاغ عن انخفاض متبوعًا بزيادة مع ظهور إجهاد في ظروفه التي تم فحصها. ساهمت حدود الحبيبات والنسيج وإعادة التبلور في الاستجابة. هذه التجربة هي تحذير ضد قاعدة عالمية، وليست جدولًا موصى به لمعالجة قضبان التوصيل.
للشراء، فإن الحد الأدنى المعلن للتوصيل للدرجة المحددة والحالة النهائية أكثر فائدة من استنتاج مفترض من قيمة عامة لـ “النحاس النقي”. بالنسبة للوحدات وأساس المرجع، انظر التوصيل والمقاومة و %IACS مشروحة.
النحاس المدرفل على الساخن مقابل النحاس المدرفل على البارد: مقارنة الحالة النهائية
التقويم على الساخن والتقويم على البارد يصفان مسارات المعالجة. الملدن، نصف صلب، وصلب تصف حالات المواد. تجيب الملصقات على أسئلة مختلفة، ويمكن لمنتج النحاس أن يمر عبر أكثر من مسار واحد قبل التسليم.
التشكيل على الساخن يسمح بالاستعادة أو إعادة التبلور في ظل ظروف معالجة مناسبة. هذا يمكن أن يقلل من تأثير تصلب العمل المتبقي، ولكن المدرفل على الساخن ليس مرادفًا للملدن بالكامل. التشطيب اللاحق والتشوه والتاريخ الحراري لا يزالان مهمين. على العكس من ذلك، قد يتم تلدين المنتج المدرفل على البارد لاحقًا. الـ إرشادات جمعية تطوير النحاس بشأن حالات التلدين يصف بوضوح التلدين بعد التشغيل على البارد.
يفترضت المقارنة التالية نفس درجة النحاس وتركيبته، مع تقييم الموصلية عند نفس درجة الحرارة المرجعية. إنها تعطي توقعات نوعية، وليس حدود قبول.
| الحالة المزودة | ما يحدده ملصق العملية | التفسير الكهربائي | التفسير الميكانيكي |
|---|---|---|---|
| النحاس المدرفل على الساخن | حدثت الدرفلة عند درجة حرارة مرتفعة | الملصق وحده لا يثبت الموصلية أو يثبت التفوق على منتج آخر تم تسليمه | تحقق من درجة الحرارة والقوة للمادة المسلمة؛ لا تفترض حالة تلدين كاملة |
| نحاس مدرفل على البارد مع احتفاظه بالتشوه البارد | يبقى تشوه الدرفلة دون تلدين لاحق كافٍ لإزالة تأثيره | قد تكون الموصلية أقل من نفس المادة في حالة ملدنة بشكل مناسب | تزداد مقاومة الخضوع والصلابة بشكل عام؛ يمكن أن تنخفض قابلية التشكيل |
| نحاس مدرفل على البارد، ثم ملدن بشكل كافٍ | تبع الدرفلة على البارد معالجة حرارية غيرت الحالة المحتفظ بها | يمكن أن تستعيد الموصلية نحو قيمة التلدين للدرجة؛ تحقق من النتيجة الفعلية | يمكن تقليل قوة التصلد بالتشغيل واستعادة المطيلية |
خريطة حالة العملية فقط. الأسهم تصف تسلسل التصنيع، وليس التوصيلات الكهربائية، أو الموصلية المقاسة، أو وصفة إنتاج دقيقة.
لمقارنة قضبان التوصيل، اسأل: هل المنتجات من نفس الدرجة؟ هل تم اختبارها عند نفس درجة الحرارة؟ ما هي حالة التلدين النهائية؟ ما هي الموصلية الدنيا والخصائص الميكانيكية التي يضمنها كل مورد؟
المظهر السطحي ليس إجابة لهذه الأسئلة. القضيب المدرفل على البارد الأملس واللامع ليس تلقائيًا أقل موصلية، والسطح المشكل بالتشغيل على الساخن ليس دليلاً على موصلية أعلى. حالة السطح مهمة عند الوصلة، لكنها منفصلة عن خاصية المادة السائبة.
ماذا تظهر بيانات التلدين والسحب على البارد التاريخية
ورقة وولف وديلينجر لعام 1911،, الموصلية الكهربائية للنحاس التجاري, ، قارنت أسلاك النحاس التجارية الملدنة والمسحوبة على البارد.
هذه الجدول الثاني تعني استخدام مجموعة العينة الأولى للمصنع, بمتوسط ثلاث قراءات لكل مقاس سلك بدلاً من استخدام المتوسط المجمع المطبوع بعد التلدين. يتم حساب الفروقات قبل التقريب.
| مقاس سلك B&S | متوسط التلدين، على أساس النسبة المئوية الأصلية للتوصيل | متوسط السحب على البارد، على أساس النسبة المئوية الأصلية للتوصيل | الفرق، نقاط مئوية |
|---|---|---|---|
| رقم 6 | 100.18% | 97.78% | 2.40 |
| رقم 12 | 100.32% | 97.48% | 2.84 |
| رقم 18 | 100.19% | 97.10% | 3.09 |
تقارن الورقة قراءات من نفس دفعة المواد. وتحذر من أن الأدلة رقم 6 ورقم 18 كانت محدودة وأن ممارسات السحب أثرت على اتجاه الحجم. هذا لا يضع قاعدة جوهرية لقطر السلك.
حدان تفسيران ضروريان. أولاً، طرح قراءتين لنسبة الموصلية ينتج عنه نقاط مئوية, ، وليس تلقائيًا نسبة الخسارة النسبية. ثانيًا، تستخدم الجداول مرجع المقاومة النوعية التاريخي للورقة عند 20 درجة مئوية. وهي تسبق مرجع IACS الذي تم إنشاؤه في عام 1913, ، لذلك لا يجب ببساطة إعادة تسمية هذه القراءات على أنها %IACS حديثة. إنها مقارنة بين سلك مصقول وسلك مسحوب على البارد، وليست اختبارًا لقضبان النحاس المدرفلة على الساخن مقابل المدرفلة على البارد.
ماذا يعني تغير الموصلية لخسائر قضبان التوصيل
تؤثر الموصلية على المقاومة الكلية من خلال طول الموصل ومساحة مقطعه العرضي:
R = L / (sigma x A)
P = I^2 x Rهنا،, R هي المقاومة بالأوم،, L هي الطول بالأمتار،, sigma هي الموصلية الكهربائية الحجمية بالسيمنز لكل متر،, A هي مساحة المقطع العرضي بالأمتار المربعة، و P هي خسارة الطاقة المقاومة بالواط عند التيار I بالأمبير.
Illustrative DC Example: 100% vs 97% IACS
نفترض موصلين نحاسيين مستقيمين ومنتظمين بنفس الهندسة، وكلاهما مقيم عند 20 درجة مئوية:
- الطول: 1 متر.
- المقطع العرضي: 100 ملم مربع، أو
0.0001 م^2. - Current: 200 A DC.
- الموصل أ: مفترض
58 MS/m, ، ما يقرب من 100% IACS. - الموصل B: افتراضي
0.97 × 58 = 56.26 MS/m, ، ما يقرب من 97% IACS.
هذه مدخلات حسابية معلنة، وليست قيم VIOX مقاسة أو إعادة بناء للجدول التاريخي. إنها تمثل حجم اختلاف الموصلية الذي تمت مناقشته في المستند المستقل إرشادات النحاس لقضبان التوصيل, ، القسم 1.2.2.1.2.
R_A = 1 / (58,000,000 x 0.0001)
= 0.000172414 أوم
R_B = 1 / (56,260,000 x 0.0001)
= 0.000177746 أوم
R_B / R_A = 100 / 97 = 1.03093| الكمية المحسوبة | الموصل A | الموصل B |
|---|---|---|
| مقاومة الكتلة | 172.41 ميكرو أوم | 177.75 ميكرو أوم |
| فقد الطاقة عند 200 A | 6.90 واط | 7.11 واط |
| انخفاض الجهد عند 200 A | 34.48 ملي فولت | 35.55 ملي فولت |
في ظل هذه الافتراضات، يمتلك الموصل B تقريبًا مقاومة أعلى وفقد مقاومي بنسبة 3.091%, ، بزيادة تبلغ حوالي 0.21 واط على طول المقطع البالغ متر واحد. الموصلية والمقاومية هما كميتان متبادلتان، لذا فإن زيادة المقاومة ليست بالضبط فرق الموصلية البالغ ثلاثة بالمائة.
This example isolates bulk material behavior. It excludes joints, holes, changing cross-sections, AC skin and proximity effects, and the resistance increase as the conductors warm up. It is not an operating-temperature prediction, an allowable temperature-rise calculation or a validated 200 A rating.
لماذا لا يحدد هذا تخفيضًا في سعة التيار
يعتمد التيار المسموح به لقضيب التوصيل على توليد الحرارة وإزالة الحرارة، وحدود درجة حرارة التشغيل، والأبعاد، وظروف التغليف، والتوصيلات. الموصلية هي أحد المدخلات. لا يمكن تحويل تغيير موصلية بثلاث نقاط إلى تخفيض عالمي بنسبة ثلاثة بالمائة في تصنيف التيار.
القوة الميكانيكية مهمة أيضًا. قد لا يلبي الشرط اللين المختار فقط للموصلية متطلبات التصميم لمقاومة التشوه الدائم أو قيود التشكيل. قد يكون الشرط الأكثر صلابة مفيدًا، شريطة أن تدعم الأدلة الكهربائية والميكانيكية التجميع. يتطلب أداء قصر الدائرة تقييم الترتيب الكامل، وليس مجرد علامة على المعالجة الحرارية.
للتوزيع المعياري، دليل اختيار قضبان التوزيع (Busbar) لقواطع الدائرة المصغرة (MCB) يغطي توافق الأجهزة وتصنيفاتها. تظل هذه الفحوصات ضرورية حتى عند معرفة موصلية النحاس.
حدد حالة المادة، ثم تحقق من قضيب التوصيل
بالنسبة لقضبان التوصيل النحاسية، أو قضبان التأريض أو المحايد النحاسية، أو أجزاء طرف التوصيل النحاسية، اطلب دليلًا يحدد الحالة التي تم تسليمها بها. يجب أن يتضمن سجل المواد المفيد:
| الأدلة المطلوبة | السؤال الذي تجيب عليه |
|---|---|
| درجة النحاس والمواصفات المادية المطبقة | هل الأجزاء المقارنة هي في الواقع من نفس المادة، بدلاً من مجرد وصف كليهما بالنحاس؟ |
| الحالة النهائية أو تعيين حالة التسليم المتفق عليها | هل تم الاحتفاظ بالتشغيل على البارد، أو تخفيفه جزئيًا، أو تبعه تلدين؟ |
| الحد الأدنى للتوصيلية أو الحد الأقصى للمقاومة النوعية، مع درجة الحرارة المرجعية | ما هي الخاصية الكهربائية المكفولة لهذه الدرجة والحالة؟ |
| الخصائص الميكانيكية المناسبة للجزء | هل الحالة المقدمة تلبي متطلبات القوة والتشكيل ذات الصلة؟ |
| الأبعاد النهائية والتفاوتات ذات الصلة | هل يتطابق المقطع العرضي الموصل الفعلي مع حساب المقاومة؟ |
| طريقة الاختبار، أساس أخذ العينات وإمكانية تتبع الدفعة | هل يمكن ربط الخاصية المعلنة بالمواد المسلمة؟ |
السطح المصقول أو قراءة الصلابة وحدها لا تثبت الموصلية الكهربائية. وبالمثل، فإن شهادة المواد الخام لا يمكنها بمفردها التحقق من ارتفاع درجة حرارة قضيب التوصيل النهائي، أو توافق طرف التوصيل، أو أداء قصر الدائرة للتجميع.
حافظ على فصل مقاومة الكتلة ومقاومة الوصلة. إذا تركز التسخين عند نقطة توصيل، فإن تغيير ليونة النحاس ليس بديلاً عن فحص هذه الواجهة. الـ تفسير ارتفاع درجة حرارة وصلة قضيب التوصيل النحاسي يتناول ضغط التلامس، والتدهور، وتأثيرات درجة الحرارة؛ هذه الآليات تختلف عن تغيير الموصلية في قضيب سليم.
لا تقم بتسخين قضيب توصيل مُركب لمحاولة استعادة الموصلية. يمكن أن يؤدي المعالجة الحرارية للمواد إلى تغيير الخصائص الميكانيكية، والأبعاد، والطلاء، والعزل المجاور. أي تلدين مطلوب ينتمي إلى مواصفات تصنيع خاضعة للرقابة، يتبعها التحقق من الجزء النهائي.
للحصول على سياق أوسع للنظام، استخدم نظرة عامة على قضبان التوصيل. عند التقييم قضبان توصيل VIOX MCB, اطلب المواد والوثائق الخاصة بالمنتج للطراز المحدد بدلاً من تعيين موصلية أو تصنيف تيار من هذا المثال.
يجب أن يصف المواصفات ما يتم تسليمه: درجة النحاس، الحالة النهائية، الخصائص الكهربائية والمتطلبات الميكانيكية. “المُدرفل على الساخن” و “المُدرفل على البارد” هي معلومات عملية مفيدة، لكن أياً منهما لا يحل محل هذا الدليل.
المصادر
- Wolff, F. A., and Dellinger, J. H. (1911), الموصلية الكهربائية للنحاس التجاري, ، الجدول الثاني ومناقشة الاقتران النموذجي، وممارسة الرسم، والنسبة المئوية للتوصيلية.
- جمعية تطوير النحاس / المعهد الأوروبي للنحاس (2014)،, النحاس لقضبان التوصيل: إرشادات للتصميم والتركيب, ، التوصيلية، الخصائص الميكانيكية ومبادئ سعة حمل التيار. هذه الطبعة هي خلفية فنية، وليست بيانًا للمتطلبات الإلزامية الحالية للمشروع.
- يانغ وزملاؤه (2021)،, تأثير إجهاد السحب على البارد على البنية المجهرية والخصائص الميكانيكية والتوصيلية الكهربائية لأسلاك النحاس منخفض الأكسجين, ، بحث أساسي حول ظروف معالجة الأسلاك التي تم فحصها.
- جمعية تطوير النحاس،, معالجات التلدين, معالجات الدرفلة على الباردو مناقشة الموصلية.
- جمعية تطوير النحاس (2006)،, سبائك النحاس العالية, ، قسم الموصلية/المقاومة الكهربائية، لتاريخ مرجع IACS وأساس 58 MS/m فقط.
