Trên trang này
Có. Gia công nguội thường làm giảm độ dẫn điện của đồng có độ dẫn điện cao, đồng thời tăng độ bền và độ cứng của nó. Mức độ thay đổi phụ thuộc vào mác đồng, biến dạng và xử lý nhiệt sau đó. Đối với thanh cái, hãy chỉ định trạng thái ủ cuối cùng và độ dẫn điện, không chỉ đơn thuần là “cán nóng” hoặc “cán nguội”. Sự khác biệt về độ dẫn điện không phải là nguyên nhân làm giảm định mức dòng điện phổ biến.
Bởi Ban Biên tập VIOX. Đây là một giải thích vật liệu dựa trên nguồn; các phép đo lịch sử, hình minh họa khái niệm và phép tính minh họa dưới đây không phải là kết quả thử nghiệm sản phẩm của VIOX.
Tại sao gia công nguội làm thay đổi độ dẫn điện của đồng
Cán nguội, kéo và định hình làm biến dạng vĩnh viễn đồng dưới các điều kiện cần thiết cho sự tái kết tinh đáng kể. “Nguội” mô tả quy trình luyện kim, không nhất thiết là nhiệt độ môi trường xung quanh thấp bất thường. Biến dạng làm thay đổi cấu trúc hạt và tạo ra các khuyết tật, bao gồm cả sự lệch vị trí. Những thay đổi này có thể cản trở sự vận chuyển electron đồng thời làm cho biến dạng dẻo tiếp theo trở nên khó khăn hơn.
Sự đánh đổi thực tế là tăng giới hạn chảy và độ cứng với một số tổn thất về độ dẫn điện. Tăng độ bền không nên nhầm lẫn với sự gia tăng tương ứng về mô đun đàn hồi: thanh đồng bền hơn có thể chống biến dạng vĩnh viễn tốt hơn mà không trở nên cứng hơn tương ứng về mặt đàn hồi.
Những Hướng dẫn về trạng thái ủ cán nguội của Hiệp hội Phát triển Đồng giải thích sự gia tăng độ bền kéo và độ bền chảy. Nó thảo luận về độ dẫn điện cũng xác định sự giảm nhẹ độ dẫn điện liên quan đến biến dạng nguội còn lại.
Cấu trúc vi mô khái niệm, không phải hình ảnh kính hiển vi hoặc so sánh kích thước hạt đo được. Sơ đồ minh họa biến dạng; nó không định lượng sự thay đổi độ dẫn điện.
Tại sao sự suy giảm không phải là một tỷ lệ phần trăm cố định
Ảnh hưởng phụ thuộc vào thành phần, cấu trúc vi mô ban đầu, lượng và hướng biến dạng, và bất kỳ xử lý nhiệt nào sau đó. Một thao tác hoàn thiện nhẹ và một dây được kéo mạnh không nhất thiết giữ nguyên trạng thái.
Độ dẫn điện cũng không đảm bảo giảm đơn điệu qua mọi lịch trình biến dạng có thể. Một nghiên cứu chính năm 2021 về dây đồng ít oxy báo cáo sự sụt giảm sau đó là sự gia tăng với sự căng thẳng trong các điều kiện được điều tra. Ranh giới hạt, cấu trúc và sự tái kết tinh đã góp phần vào phản ứng. Thí nghiệm đó là một lời cảnh báo chống lại một quy tắc phổ quát, không phải là một lịch trình xử lý thanh cái được khuyến nghị.
Đối với việc mua sắm, độ dẫn điện tối thiểu được khai báo cho cấp và trạng thái cuối cùng được chỉ định hữu ích hơn là suy ra một cách giả định từ giá trị “đồng nguyên chất” chung. Đối với các đơn vị và cơ sở tham chiếu, xem độ dẫn điện, điện trở suất và %IACS được giải thích.
Đồng cán nóng so với đồng cán nguội: So sánh trạng thái cuối cùng
Cán nóng và cán nguội mô tả các quy trình xử lý. Ủ, nửa cứng và cứng mô tả các trạng thái vật liệu. Các nhãn trả lời các câu hỏi khác nhau và một sản phẩm đồng có thể trải qua nhiều hơn một quy trình trước khi giao hàng.
Gia công nóng cho phép phục hồi hoặc tái kết tinh trong các điều kiện xử lý phù hợp. Điều này có thể làm giảm hiệu ứng hóa cứng do biến dạng còn lại, nhưng cán nóng không đồng nghĩa với ủ hoàn toàn. Việc hoàn thiện, biến dạng và lịch sử nhiệt sau đó vẫn quan trọng. Ngược lại, một sản phẩm cán nguội có thể được ủ sau đó. Các hướng dẫn trạng thái ủ của Hiệp hội Phát triển Đồng mô tả rõ ràng quá trình ủ sau khi gia công nguội.
So sánh sau đây giả định cùng loại và thành phần đồng, với độ dẫn điện được đánh giá ở cùng nhiệt độ tham chiếu. Nó đưa ra các kỳ vọng định tính, không phải giới hạn chấp nhận.
| Tình trạng cung cấp | Nhãn quy trình thiết lập điều gì | Diễn giải điện | Diễn giải cơ học |
|---|---|---|---|
| Đồng cán nóng | Quá trình cán ở nhiệt độ cao đã xảy ra | Nhãn mác đơn thuần không xác định tính dẫn điện hoặc chứng minh sự vượt trội so với sản phẩm được giao khác. | Kiểm tra độ ủ và độ bền của vật liệu được giao; không giả định tình trạng ủ hoàn toàn. |
| Đồng cán nguội với ứng suất nguội còn lại. | Biến dạng cán còn tồn tại mà không có quá trình ủ đủ sau đó để loại bỏ ảnh hưởng của nó. | Tính dẫn điện có thể thấp hơn so với cùng vật liệu ở trạng thái ủ phù hợp. | Độ bền chảy và độ cứng thường tăng lên; khả năng tạo hình có thể giảm. |
| Đồng cán nguội, sau đó được ủ đầy đủ. | Quá trình cán nguội được theo sau bởi xử lý nhiệt làm thay đổi trạng thái còn lại. | Độ dẫn điện có thể phục hồi về giá trị ủ của cấp; xác minh kết quả thực tế | Độ bền do biến cứng có thể giảm và độ dẻo có thể được phục hồi |
Chỉ bản đồ trạng thái quy trình. Các mũi tên mô tả trình tự sản xuất, không phải dây dẫn điện, độ dẫn điện đo được hoặc công thức sản xuất chính xác.
Để so sánh thanh cái, hãy hỏi: Các sản phẩm có cùng cấp không? Chúng có được kiểm tra ở cùng nhiệt độ không? Nhiệt độ cuối cùng là gì? Độ dẫn điện tối thiểu và các đặc tính cơ học mà mỗi nhà cung cấp đảm bảo là gì?
Vẻ ngoài bề mặt không phải là câu trả lời cho những câu hỏi đó. Một thanh cán nguội nhẵn, sáng không tự động dẫn điện kém hơn, và một bề mặt được gia công nóng không phải là bằng chứng về độ dẫn điện cao hơn. Tình trạng bề mặt quan trọng tại mối nối, nhưng nó khác với đặc tính vật liệu khối.
Dữ liệu ủ nhiệt và kéo nguội lịch sử cho thấy điều gì
Bài báo năm 1911 của Wolff và Dellinger, Độ dẫn điện của đồng thương mại, so sánh dây đồng thương mại đã ủ và kéo nguội.
Bảng II này có nghĩa là sử dụng nhóm mẫu của nhà sản xuất đầu tiên, lấy trung bình ba kết quả đo cho mỗi kích thước dây thay vì sử dụng giá trị trung bình ủ được in sẵn. Các sai biệt được tính toán trước khi làm tròn.
| Kích thước dây B&S | Giá trị trung bình ủ, dựa trên cơ sở phần trăm độ dẫn điện gốc | Giá trị trung bình kéo cứng, dựa trên cơ sở phần trăm độ dẫn điện gốc | Sai biệt, điểm phần trăm |
|---|---|---|---|
| Số 6 | 100.18% | 97.78% | 2.40 |
| Số 12 | 100.32% | 97.48% | 2.84 |
| Số 18 | 100.19% | 97.10% | 3.09 |
Bài báo ghép các số đọc từ cùng một lô vật liệu. Bài báo cảnh báo rằng bằng chứng từ Số 6 và Số 18 còn hạn chế và các phương pháp rút dây đã ảnh hưởng đến xu hướng kích thước. Điều này không thiết lập một quy tắc nội tại về đường kính dây.
Hai giới hạn diễn giải là cần thiết. Thứ nhất, trừ hai giá trị phần trăm độ dẫn điện sẽ cho ra điểm phần trăm, không tự động là tỷ lệ phần trăm tổn thất tương đối. Thứ hai, bảng sử dụng tham chiếu điện trở suất khối lịch sử của bài báo ở 20 độ C. Nó có trước tham chiếu IACS được thiết lập vào năm 1913, vì vậy các số đọc này không được đơn giản dán nhãn lại thành %IACS hiện đại. Đây là so sánh dây ủ so với dây kéo cứng, không phải là thử nghiệm thanh cái cán nóng so với cán nguội.
Sự thay đổi độ dẫn điện có ý nghĩa gì đối với tổn thất trên thanh cái
Độ dẫn điện ảnh hưởng đến điện trở khối qua chiều dài và tiết diện của dây dẫn:
R = L / (sigma x A)
P = I^2 x RỞ đây, R là điện trở tính bằng ohm, L là chiều dài tính bằng mét, sigma là độ dẫn điện khối tính bằng siemens trên mét, Một là tiết diện tính bằng mét vuông, và P là tổn thất công suất điện trở tính bằng watt ở dòng điện Tôi tính bằng ampe.
Ví dụ Minh họa DC: 100% so với 97% IACS
Giả sử hai dây dẫn đồng thẳng, đồng nhất có hình học giống hệt nhau, cả hai đều được đánh giá ở 20 độ C:
- Chiều dài: 1 mét.
- Tiết diện: 100 mm vuông, hoặc
0,0001 m^2. - Dòng điện: 200 A DC.
- Dây dẫn A: một giả định
58 MS/m, xấp xỉ 100% IACS. - Dây dẫn B: một giả định
0,97 x 58 = 56,26 MS/m, xấp xỉ 97% IACS.
Đây là các giá trị đầu vào tính toán đã khai báo, không phải giá trị VIOX đo được hoặc tái tạo từ bảng lịch sử. Chúng thể hiện quy mô của sự khác biệt về độ dẫn điện được thảo luận trong tài liệu độc lập Đồng cho thanh cái, mục 1.2.2.1.2.
R_A = 1 / (58,000,000 x 0.0001)
= 0.000172414 ohm
R_B = 1 / (56,260,000 x 0.0001)
= 0.000177746 ohm
R_B / R_A = 100 / 97 = 1.03093| Đại lượng tính toán | Dây dẫn A | Dây dẫn B |
|---|---|---|
| Điện trở khối | 172.41 micro-ohm | 177.75 micro-ohm |
| Tổn hao công suất ở 200 A | 6,90 W | 7,11 W |
| Sụt áp tại 200 A | 34,48 mV | 35,55 mV |
Với những giả định đó, Dây dẫn B có điện trở và tổn thất điện trở cao hơn xấp xỉ 3,09%, tăng khoảng 0,21 W trên đoạn một mét. Độ dẫn điện và điện trở suất là các đại lượng nghịch đảo, do đó mức tăng điện trở không hoàn toàn tương ứng với sự khác biệt ba phần trăm về độ dẫn điện.
Ví dụ này cô lập hành vi của vật liệu khối. Nó loại trừ các mối nối, lỗ, tiết diện thay đổi, hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng lân cận AC, cũng như sự gia tăng điện trở khi dây dẫn nóng lên. Đây không phải là dự đoán nhiệt độ hoạt động, tính toán mức tăng nhiệt độ cho phép hoặc xếp hạng 200 A đã được xác nhận.
Tại sao điều này không thiết lập việc giảm định mức dòng điện
Dòng điện cho phép của thanh cái phụ thuộc vào sự sinh nhiệt và tản nhiệt, giới hạn nhiệt độ hoạt động, kích thước, điều kiện vỏ bao và các kết nối. Độ dẫn điện của vật liệu là một yếu tố đầu vào. Sự thay đổi độ dẫn điện ba điểm không thể biến thành việc giảm định mức dòng điện ba phần trăm phổ quát.
Độ bền cơ học cũng quan trọng. Một điều kiện mềm được chọn chỉ vì độ dẫn điện có thể không đáp ứng khả năng chống biến dạng vĩnh viễn hoặc các ràng buộc về hình dạng của thiết kế. Một điều kiện cứng hơn có thể hữu ích, miễn là bằng chứng về điện và cơ học của nó hỗ trợ cho bộ phận lắp ráp. Hiệu suất ngắn mạch đòi hỏi phải đánh giá toàn bộ bố trí, không phải là nhãn nhiệt độ.
Đối với phân phối dạng mô-đun, Hướng dẫn lựa chọn thanh cái cho MCB bao gồm khả năng tương thích và định mức của thiết bị. Các kiểm tra đó vẫn cần thiết ngay cả khi biết độ dẫn điện của đồng.
Chỉ định trạng thái vật liệu, sau đó xác minh thanh cái
Đối với thanh cái đồng, thanh nối đất hoặc trung tính bằng đồng và các bộ phận đầu nối bằng đồng, hãy yêu cầu bằng chứng xác định tình trạng vật liệu được cung cấp. Hồ sơ vật liệu hữu ích nên bao gồm:
| Bằng chứng cần yêu cầu | Câu hỏi mà nó giải đáp |
|---|---|
| Loại đồng và đặc điểm kỹ thuật vật liệu áp dụng | Các bộ phận được so sánh có thực sự cùng một vật liệu, thay vì chỉ được mô tả là đồng? |
| Trạng thái cuối cùng hoặc chỉ định điều kiện giao hàng đã thỏa thuận | Có giữ nguyên trạng thái gia công nguội, giảm một phần hay ủ sau đó không? |
| Độ dẫn điện tối thiểu hoặc điện trở suất tối đa, với nhiệt độ tham chiếu | Thuộc tính điện nào được đảm bảo cho mác và trạng thái này? |
| Các đặc tính cơ học phù hợp với bộ phận | Trạng thái cung cấp có đáp ứng các yêu cầu về độ bền và định hình liên quan không? |
| Kích thước hoàn thiện và dung sai liên quan | Tiết diện dẫn thực tế có khớp với tính toán điện trở không? |
| Phương pháp thử nghiệm, cơ sở lấy mẫu và khả năng truy xuất nguồn gốc lô hàng | Thuộc tính đã công bố có thể được kết nối với vật liệu được giao hay không? |
Bề mặt được đánh bóng hoặc chỉ số độ cứng đơn thuần không xác định được độ dẫn điện. Tương tự, chứng nhận nguyên liệu thô không thể tự mình xác minh sự tăng nhiệt độ của thanh cái hoàn thiện, khả năng tương thích của đầu nối hoặc hiệu suất ngắn mạch khi lắp ráp.
Giữ riêng điện trở khối và điện trở mối nối. Nếu sự gia nhiệt tập trung tại một kết nối, việc thay đổi độ cứng của đồng không thể thay thế cho việc kiểm tra giao diện đó. Giải thích về sự quá nhiệt mối nối thanh cái bằng đồng giải quyết áp lực tiếp xúc, sự suy giảm và các hiệu ứng nhiệt độ; các cơ chế đó khác với sự thay đổi độ dẫn điện trong một thanh cái nguyên vẹn.
Không gia nhiệt thanh cái đã lắp đặt để cố gắng phục hồi độ dẫn điện. Việc xử lý nhiệt vật liệu có thể làm thay đổi các đặc tính cơ học, kích thước, lớp mạ và lớp cách điện liền kề. Bất kỳ quá trình ủ nào cần thiết đều thuộc về một quy cách sản xuất được kiểm soát, theo sau là việc xác minh bộ phận hoàn thiện.
Để có ngữ cảnh hệ thống rộng hơn, hãy sử dụng tổng quan thanh cái. Khi đánh giá thanh cái MCB VIOX, hãy yêu cầu tài liệu vật liệu và sản phẩm của mẫu chính xác thay vì gán xếp hạng độ dẫn điện hoặc dòng điện từ ví dụ này.
Thông số kỹ thuật nên mô tả những gì được cung cấp: loại đồng, độ cứng cuối cùng, đặc tính điện và yêu cầu cơ học. “Cán nóng” và “cán nguội” là thông tin quy trình hữu ích, nhưng không thay thế được bằng chứng đó.
Nguồn tham khảo
- Wolff, F. A., và Dellinger, J. H. (1911), Độ dẫn điện của đồng thương mại, Bảng II và thảo luận về việc ghép mẫu, quy trình vẽ và độ dẫn phần trăm.
- , Copper Development Association / European Copper Institute (2014), Đồng cho thanh cái: Hướng dẫn thiết kế và lắp đặt, độ dẫn, đặc tính cơ học và các nguyên tắc về khả năng mang dòng điện. Ấn bản này là tài liệu nền kỹ thuật, không phải là tuyên bố về các yêu cầu dự án bắt buộc hiện hành.
- , Yang và cộng sự (2021), Ảnh hưởng của biến dạng kéo nguội đến vi cấu trúc, đặc tính cơ học và độ dẫn điện của dây đồng ít oxy, nghiên cứu sơ cấp về các điều kiện xử lý dây đã điều tra.
- , Copper Development Association, Trạng thái ủ mềm, Trạng thái cán nguội, Và Thảo luận về Độ dẫn điện.
- Copper Development Association (2006), Hợp kim Đồng cao, mục Độ dẫn điện/Điện trở suất, chỉ dành cho ngày tham chiếu IACS và cơ sở 58 MS/m.
