در این صفحه
بله. کار سرد حفظ شده معمولاً رسانایی الکتریکی مس با رسانایی بالا را کاهش می‌دهد در حالی که استحکام و سختی آن را افزایش می‌دهد. اندازه تغییر به درجه مس، تغییر شکل و عملیات حرارتی بعدی بستگی دارد. برای شینه‌ها، مشخص کنید تمپر نهایی و رسانایی, نه صرفاً “نورد گرم” یا “نورد سرد”. تفاوت رسانایی کاهش رتبه‌بندی جریان جهانی نیست.
توسط تیم تحریریه VIOX. این یک توضیح مواد مبتنی بر منبع است؛ اندازه‌گیری‌های تاریخی، تصاویر مفهومی و محاسبه توضیحی زیر نتایج آزمایش محصول VIOX نیستند.
چرا کار سرد رسانایی مس را تغییر می‌دهد
نورد سرد، کشش و شکل‌دهی به طور دائم مس را در زیر شرایط مورد نیاز برای بازبلور شدن قابل توجه تغییر شکل می‌دهند. “سرد” فرآیند متالورژیکی را توصیف می‌کند، نه لزوماً دمای محیطی به طور غیرمعمولی پایین. تغییر شکل ساختار دانه را تغییر می‌دهد و نقص‌هایی از جمله نابجایی‌ها را معرفی می‌کند. این تغییرات می‌توانند انتقال الکترون را مختل کرده و تغییر شکل پلاستیک بیشتر را دشوارتر کنند.
توازن عملی، افزایش استحکام تسلیم و سختی با مقداری از دست دادن رسانایی است. افزایش استحکام نباید با افزایش متناسب در مدول الاستیک اشتباه گرفته شود: یک میله مسی قوی‌تر می‌تواند بهتر در برابر تغییر شکل دائمی مقاومت کند بدون اینکه از نظر الاستیک متناسباً سفت‌تر شود.
The راهنمای تمپر نورد سرد انجمن توسعه مس افزایش استحکام کششی و تسلیم را توضیح می‌دهد. این بحث هدایت الکتریکی همچنین کاهش جزئی هدایت را که با کار سرد باقی‌مانده مرتبط است، شناسایی می‌کند.
ریزساختار مفهومی، نه تصویر میکروسکوپ یا مقایسه اندازه‌ی دانه اندازه‌گیری شده. نمودار تغییر شکل را نشان می‌دهد؛ تغییر هدایت را کمی نمی‌کند.
چرا کاهش درصد ثابتی نیست
این اثر به ترکیب، ریزساختار اولیه، میزان و جهت تغییر شکل، و هرگونه عملیات حرارتی بعدی بستگی دارد. یک عملیات پرداخت سبک و یک سیم به شدت کشیده شده لزوماً همان حالت را حفظ نمی‌کنند.
همچنین تضمین نمی‌شود که هدایت الکتریکی در هر برنامه تغییر شکل ممکن به طور یکنواخت کاهش یابد. یک مطالعه اولیه ۲۰۲۱ سیم‌های مسی کم‌اکسیژن کاهشی را گزارش کرد که با افزایش تنش در شرایط مورد بررسی، به دنبال آن افزایش یافت. مرز دانه‌ها، بافت و تبلور مجدد در این پاسخ نقش داشتند. این آزمایش هشداری در برابر یک قانون جهانی است، نه یک برنامه پردازش شینه توصیه‌شده.
برای خرید، حداقل رسانایی اعلام‌شده برای درجه مشخص‌شده و تمپر نهایی، مفیدتر از کسر فرض‌شده از یک مقدار عمومی “مس خالص” است. برای واحدها و مبنای مرجع، به رسانایی، مقاومت ویژه و %IACS توضیح داده شده است.
مس نورد گرم در مقابل مس نورد سرد: وضعیت نهایی را مقایسه کنید
نورد گرم و نورد سرد مسیرهای پردازش را توصیف می‌کنند. آنیل‌شده، نیمه‌سخت و سخت شرایط مواد را توصیف می‌کنند. این برچسب‌ها به سؤالات متفاوتی پاسخ می‌دهند و یک محصول مسی می‌تواند قبل از تحویل از بیش از یک مسیر عبور کند.
کار گرم اجازه بازیابی یا تبلور مجدد را تحت شرایط پردازش مناسب می‌دهد. این می‌تواند اثر سخت‌کاری باقی‌مانده را کاهش دهد، اما نورد گرم مترادف با کاملاً آنیل‌شده نیست. پردازش نهایی بعدی، تغییر شکل و تاریخچه حرارتی همچنان مهم هستند. برعکس، یک محصول نورد سرد ممکن است بعداً آنیل شود. راهنمایی انجمن توسعه مس در مورد عملیات بازپخت به صراحت بازپخت پس از کار سرد را توصیف می‌کند.
مقایسه زیر فرض می‌کند که درجه و ترکیب مس یکسان است و رسانایی در همان دمای مرجع ارزیابی می‌شود. این مقایسه انتظارات کیفی را ارائه می‌دهد، نه حدود پذیرش.
| وضعیت تحویل داده شده | آنچه برچسب فرآیند تعیین می‌کند | تفسیر الکتریکی | تفسیر مکانیکی |
|---|---|---|---|
| مس نورد گرم | نورد در دمای بالا رخ داد | برچسب به تنهایی رسانایی را مشخص نمی‌کند یا برتری آن را نسبت به محصول تحویل داده شده دیگر اثبات نمی‌کند | دمای و استحکام تحویل داده شده را تأیید کنید؛ وضعیت کاملاً بازپخت شده را فرض نکنید |
| مس نورد سرد با کار سرد باقی‌مانده | تغییر شکل نورد بدون بازپخت کافی بعدی برای حذف اثر آن باقی می‌ماند | رسانایی ممکن است کمتر از همان ماده در حالت بازپخت شده مناسب باشد | استحکام تسلیم و سختی به طور کلی افزایش می‌یابد؛ شکل‌پذیری می‌تواند کاهش یابد |
| مس نورد سرد، سپس به اندازه کافی بازپخت شده | نورد سرد با عملیات حرارتی که حالت باقی‌مانده را تغییر داد، دنبال شد. | رسانایی می‌تواند به سمت مقدار بازپخت شده درجه بازیابی شود؛ نتیجه واقعی را تأیید کنید. | استحکام کارسختی می‌تواند کاهش یافته و انعطاف‌پذیری بازیابی شود. |
فقط نقشه حالت فرآیند. پیکان‌ها توالی ساخت را توصیف می‌کنند، نه سیم‌کشی الکتریکی، رسانایی اندازه‌گیری شده یا دستورالعمل تولید دقیق را.
برای مقایسه شینه، بپرسید: آیا محصولات از یک درجه هستند؟ آیا در دمای یکسان آزمایش شده‌اند؟ دمای نهایی چیست؟ حداقل رسانایی و خواص مکانیکی که هر تامین‌کننده تضمین می‌کند چیست؟
ظاهر سطح پاسخی به این سوالات نیست. یک میله نورد سرد صاف و براق به طور خودکار رسانایی کمتری ندارد و سطح کار شده گرم اثباتی بر رسانایی بالاتر نیست. وضعیت سطح در اتصال مهم است، اما از خاصیت ماده حجمی متمایز است.
داده‌های تاریخی آنیل شده و مفتول سخت چه چیزی را نشان می‌دهند
مقاله ۱۹۱۱ ولف و دلینگر،, رسانایی الکتریکی مس تجاری, ، سیم‌های مسی تجاری آنیل شده و سخت کشیده شده را مقایسه می‌کند.
این جدول II به معنی استفاده از اولین گروه نمونه سازنده, ، با میانگین‌گیری سه قرائت برای هر اندازه سیم به جای استفاده از میانگین آنیل شده تجمیعی چاپ شده. تفاوت‌ها قبل از گرد کردن محاسبه می‌شوند.
| اندازه سیم B&S | میانگین آنیل شده، بر اساس درصد هدایت اصلی | میانگین سخت کشیده شده، بر اساس درصد هدایت اصلی | تفاوت، امتیاز درصدی |
|---|---|---|---|
| شماره ۶ | 100.18% | 97.78% | 2.40 |
| شماره ۱۲ | 100.32% | 97.48% | 2.84 |
| شماره ۱۸ | 100.19% | 97.10% | 3.09 |
این مقاله قرائت‌ها را از یک دسته مواد یکسان جفت می‌کند. هشدار می‌دهد که شواهد شماره ۶ و شماره ۱۸ محدود بود و شیوه‌های ترسیم بر روند اندازه تأثیر گذاشتند. این یک قانون ذاتی برای قطر سیم ایجاد نمی‌کند.
دو حد تفسیر ضروری هستند. اول، تفریق دو قرائت رسانایی درصدی تولید می‌کند نقاط درصدی, ، نه به طور خودکار درصد اتلاف نسبی. دوم، جدول از مرجع مقاومت جرمی تاریخی کاغذ در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌کند. این پیش از مرجع IACS که در سال ۱۹۱۳ تأسیس شد, بنابراین این مقادیر نباید به سادگی به عنوان %IACS مدرن برچسب‌گذاری شوند. این یک مقایسه سیم آنیل شده در مقابل سیم کشیده شده سخت است، نه یک تست شینه نورد گرم در مقابل نورد سرد.
تغییر رسانایی برای تلفات شین چه معنایی دارد
رسانایی از طریق طول و سطح مقطع هادی بر مقاومت حجمی تأثیر می‌گذارد:
R = L / (sigma x A)
P = I^2 x Rدر اینجا،, R مقاومت بر حسب اهم است،, ل طول بر حسب متر است،, سیگما رسانایی الکتریکی حجمی بر حسب زیمنس بر متر است،, الف و سطح مقطع بر حسب متر مربع است. پ تلفات توان مقاومتی بر حسب وات در جریان من بر حسب آمپر.
مثال گویا برای جریان مستقیم (DC): 100% در مقابل 97% IACS
فرض کنید دو رسانای مسی مستقیم و یکنواخت با هندسه یکسان وجود داشته باشند که هر دو در دمای ۲۰ درجه سلسیوس:
- طول: ۱ متر.
- سطح مقطع: ۱۰۰ میلی‌متر مربع، یا
۰.۰۰۰۰۱ متر مربع. - Current: 200 A DC.
- رسانا A: یک فرض شده
58 MS/m, ، تقریباً 100% IACS. - رسانا B: یک فرض شده
0.97 x 58 = 56.26 MS/m, ، تقریباً 97% IACS.
اینها ورودی‌های محاسباتی اعلام شده هستند، نه مقادیر اندازه‌گیری شده VIOX یا بازسازی جدول تاریخی. آنها مقیاس تفاوت رسانایی مورد بحث در مستقل را نشان می‌دهند راهنمای مس برای شینه, بخش ۱.۲.۲.۱.۲.
R_A = 1 / (58,000,000 x 0.0001)
= 0.000172414 اهم
R_B = 1 / (56,260,000 x 0.0001)
= 0.000177746 اهم
R_B / R_A = 100 / 97 = 1.03093| مقدار محاسبه شده | هادی A | هادی B |
|---|---|---|
| مقاومت حجمی | ۱۷۲.۴۱ میکرو اهم | ۱۷۷.۷۵ میکرو اهم |
| اتلاف توان در 200 A | 6.90 وات | 7.11 وات |
| افت ولتاژ در 200 A | 34.48 میلی‌ولت | 35.55 میلی‌ولت |
تحت این مفروضات، هادی B تقریباً 3.091 درصد مقاومت و افت مقاومتی بیشتری دارد, ، افزایشی در حدود 0.21 وات در بخش یک متری. رسانایی و مقاومت ویژه مقادیر معکوس هستند، بنابراین افزایش مقاومت دقیقاً برابر با اختلاف سه درصدی رسانایی نیست.
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.
چرا این موضوع باعث کاهش ظرفیت مجاز جریان نمی‌شود
جریان مجاز یک شینه به تولید گرما و دفع گرما، محدودیت‌های دمای عملیاتی، ابعاد، شرایط محفظه و اتصالات بستگی دارد. رسانایی مواد یکی از ورودی‌ها است. تغییر سه درصدی رسانایی را نمی‌توان به کاهش جهانی سه درصدی رتبه‌بندی جریان تبدیل کرد.
استحکام مکانیکی نیز مهم است. یک وضعیت نرم که صرفاً به دلیل رسانایی انتخاب شده است ممکن است مقاومت طراحی در برابر تغییر شکل دائمی یا محدودیت‌های شکل‌دهی را برآورده نکند. یک وضعیت سخت‌تر ممکن است مفید باشد، به شرطی که شواهد الکتریکی و مکانیکی آن از مونتاژ پشتیبانی کند. عملکرد اتصال کوتاه نیازمند ارزیابی چیدمان کامل است، نه یک برچسب دما.
برای توزیع مدولار، راهنمای انتخاب شین (Busbar) برای کلیدهای مینیاتوری (MCB) سازگاری و رتبه‌بندی دستگاه را پوشش می‌دهد. این بررسی‌ها حتی زمانی که رسانایی مس مشخص است نیز ضروری باقی می‌مانند.
وضعیت ماده را مشخص کرده و سپس شینه را تأیید کنید.
برای شینه‌های مسی، میله‌های ارت یا نول مسی و قطعات ترمینال مسی، شواهدی را درخواست کنید که وضعیت تحویل شده را شناسایی کند. یک سابقه مواد مفید باید شامل موارد زیر باشد:
| مستندات مورد نیاز برای درخواست | پرسشی که پاسخ می‌دهد |
|---|---|
| درجه مس و مشخصات مواد قابل اجرا | آیا قطعات مقایسه‌شده واقعاً از یک ماده هستند، به جای اینکه صرفاً هر دو مس توصیف شوند؟ |
| وضعیت نهایی یا توافق‌شده در زمان تحویل | آیا کار سرد حفظ شده، تا حدی تسکین یافته یا با بازپخت دنبال شده است؟ |
| حداقل رسانایی یا حداکثر مقاومت ویژه، با دمای مرجع | چه خاصیت الکتریکی برای این درجه و وضعیت تضمین شده است؟ |
| خواص مکانیکی مناسب قطعه | آیا وضعیت ارائه‌شده الزامات استحکام و شکل‌دهی مربوطه را برآورده می‌کند؟ |
| ابعاد نهایی و تلرانس‌های مربوطه | آیا سطح مقطع رسانای واقعی با محاسبه مقاومت مطابقت دارد؟ |
| روش تست، مبنای نمونه‌برداری و قابلیت ردیابی بچ | آیا خاصیت اعلام شده می‌تواند به ماده تحویل شده مرتبط شود؟ |
یک سطح صیقلی یا خوانش سختی به تنهایی رسانایی الکتریکی را برقرار نمی‌کند. به همین ترتیب، گواهی مواد خام به تنهایی نمی‌تواند افزایش دمای شینه نهایی، سازگاری ترمینال یا عملکرد اتصال کوتاه مونتاژ را تأیید کند.
مقاومت توده‌ای و اتصالی را جدا نگه دارید. اگر گرمایش در یک اتصال متمرکز شده است، تغییر سختی مس جایگزینی برای بررسی آن رابط نیست. توضیح گرم شدن بیش از حد اتصال شینه مسی فشار تماس، تخریب و اثرات دما را بررسی می‌کند؛ این مکانیزم‌ها با تغییر رسانایی در یک میله سالم متفاوت هستند.
برای بازیابی رسانایی، شینه نصب شده را حرارت ندهید. عملیات حرارتی مواد می‌تواند خواص مکانیکی، ابعاد، آبکاری و عایق مجاور را تغییر دهد. هرگونه بازپخت مورد نیاز باید در مشخصات تولید کنترل شده انجام شود و پس از آن قطعه نهایی تأیید گردد.
برای زمینه وسیع‌تر سیستم، از مرور کلی شینه. استفاده کنید. هنگام ارزیابی شینه‌های MCB VIOX, ، اسناد دقیق مواد و محصول مدل مورد نظر را درخواست کنید تا اینکه رسانایی یا جریان نامی را از این مثال تعیین کنید.
مشخصات باید آنچه تحویل داده می‌شود را توصیف کند: درجه مس، تمپر نهایی، خواص الکتریکی و الزامات مکانیکی. “نورد گرم” و “نورد سرد” اطلاعات فرآیند مفیدی هستند، اما هیچ‌کدام جایگزین این شواهد نمی‌شوند.
منابع
- ولف، اف. ا. و دلینگر، جی. اچ. (۱۹۱۱)،, رسانایی الکتریکی مس تجاری, جدول II و بحث در مورد جفت‌سازی نمونه، روش ترسیم و درصد رسانایی.
- انجمن توسعه مس / موسسه اروپایی مس (۲۰۱۴)،, مس برای شین‌ها: راهنمای طراحی و نصب, اصول رسانایی، خواص مکانیکی و ظرفیت حمل جریان. این نسخه پیش‌زمینه فنی است، نه بیانیه‌ای از الزامات فعلی اجباری پروژه.
- یانگ و همکاران (۲۰۲۱)،, تأثیر کرنش کشش سرد بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رسانایی الکتریکی سیم‌های مسی کم‌اکسیژن, تحقیق اولیه در مورد شرایط پردازش سیم مورد بررسی.
- انجمن توسعه مس،, آنيل شده, نورد سرد شده، و بحث در مورد رسانایی.
- انجمن توسعه مس (۲۰۰۶)،, آلیاژهای مس بالا, ، بخش رسانایی/مقاومت الکتریکی، فقط برای تاریخ مرجع IACS و مبنای ۵۸ MS/m.
