ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОБМОТОЧНЫЕ ПРОВОДА С ЭМАЛЕВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
Глава первая
ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОБМОТОЧНЫХ И МОНТАЖНЫХ ПРОВОДОВ
1-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ — МЕДИ И АЛЮМИНИИ
Обмоточные и монтажные провода изготовляются преимущественно с медными токопроводящими жилами. Реже применяется проволока из алюминия и сплавов высокого сопротивления (манганин, константан, нихром).
Медная проволока изготовляется из слитков, которые в нагретом состоянии прокатываются в катанку диаметром около 8 мм. Часть катанки изготовляется диаметром 10 мм и используется вместе с подкатом фасонного сечения для изготовления прямоугольной проволоки. После травления из катанки на волочильных машинах изготовляется проволока нужных размеров.
Медные слитки в соответствии с ГОСТ 193-67 изготовляются следующих типов: CH-I и СН-II — слитки горизонтальной отливки с неудаленной верхней поверхностью (слитки СΗ-Ι имеют массу 85—95, 97—107 и 119—131 кг, а слитки СН-II 93—103, 107—120 и 136— 140 кг); CC-I и СС-II — слитки горизонтальной отливки с удаленной (строганой) верхней поверхностью (масса слитков ОС-1 78—86, 97—97 и 108—122 кг, а слитков СС-II 85—95, 96—105 и 117—128 кг); СВ-I и СВ-II — слитки вертикальной непрерывной отливки (масса слитков СВ-I 93—99, 115—128 кг и т. д., а слитков СВ-II 80—86, 102—107 кг и т. д.).
Слитки СН и СС изготовляются из электролитической меди М-1 (ГОСТ 859-66, содержание меди не менее 99,9%). В ГОСТ 859-66 дана маркировка меди в зависимости от степени ее чистоты (марки МОО, МО, МОБ, М-1 и др.) и нормировано предельное содержание примесей (для меди различных марок в пределах 0,01 — 1,0%), наличие которых существенно влияет на электропроводность и механические свойства меди.
В соответствии с ГОСТ 193-67 содержание кислорода в слитках CH-I и СН-II должно быть не более 0,06%, в слитках CC-I и CC-II не более 0,045% и в слитках СВ-I и СВ-II не более 0,0035% (бескислородная медь).
Рис. 1-1. Микроструктуры медных слитков. а — обычная медь, б — бескислородная медь.
Кислород внутри слитков образует закись меди Сu2О. Влияние последней заключается в том, что при этом образуется эвтектика Сu—Сu2О, которая при застывании металла располагается по границам кристаллитов, образуя своего рода пленку (рис. 1-1), что отрицательно сказывается при волочении медной проволоки малых сечений.
Дело в том, что в литой меди эвтектика Сu—С2О располагается по границам кристаллитов, а после обработки давлением эвтектика разрушается и в деформированной меди кислород присутствует в виде обособленных включений Сu2О.
Формы медных слитков различных марок приведены на рис. 1-2.
При отливке меди в горизонтальные изложницы под верхней поверхностью образуется значительное количество мелких пустот; кроме того, верхний слой богат Сu2О. Поэтому у слитков CC-I и CC-II строгают верхнюю поверхность на глубину до 10 мм.
Высококачественно изготовленные слитки из бескислородной меди имеют значительно лучшую структуру, отсутствуют мелкие пустоты и прочие дефектные места как на поверхности, так и внутри слитков. Это подтверждается и более высокой плотностью меди указанной марки по сравнению с обычной.
Рис. 1-2. Формы медных слитков.
Проволока из бескислородной меди имеет меньшее удельное сопротивление в сравнении с обычной медью марки М-1 (0,'01694—0,01710 вместо 0,01724 ом·мм21м). Это объясняется в первую очередь отсутствием кислорода, так как окислы различных примесей более интенсивно снижают электропроводность меди, чем неокислившиеся примеси.
Благодаря наличию более правильной и однородной кристаллической структуры и отсутствию по границам кристаллитов эвтектики Сu—Сu2О бескислородная медь обладает высокой пластичностью и тягучестью, что дает возможность изготовлять проволоку диаметром до 0,01 мм с повышенной стойкостью при испытаниях па изгиб и кручение.
Бескислородная медь является более стойкой при кратковременных воздействиях повышенных температур. В этом, например, убеждают результаты опытов, проведенных на заводе в Светозарово (Югославия). На рис. 1-3 и 1-4 даны микрошлифы образцов проволоки из обычной и бескислородной меди, отожженных в течение 30 мин в среде водорода при 850 °C. У обычной меди структура разрушилась, и проволока из нее совершенно не выдерживает изгибов, в то время как у бескислородной меди границы между кристаллами сохранились, по существу, неповрежденными (эта проволока выдерживает более 10 двусторонних изгибов).
Первичный алюминий (ГОСТ 11069-64) разделяется на три группы: алюминий особой чистоты (А1≥99,999), высокой чистоты (четыре марки с содержанием А1≥99,995-99,95%) и технической чистоты (восемь марок, А15>99,85-99,0%).
Для электротехнических целей, в том числе и для изготовления обмоточных проводов, применяется алюминий марки АЕ (А15≥99,5%).
ГОСТ 11069-64 предусматривает выпуск алюминия марки А5 (А1≥99,5%). Алюминий этой марки для кабельных изделий непригоден вследствие иного характера состава примесей.
Рис. 1-3. Микроструктура проволоки из обычной меди после отжига в течение 30 мин в среде водорода при 850 °C.
Рис. 1-4. Микроструктура проволоки из бескислородной меди после отжига в течение 30 мин в среде водорода при 850 °C.
Основными примесями в алюминии являются Fe и Si. Примеси Si резко снижают электропроводность алюминия, так как они образуют с алюминием твердый раствор А1—Si. Железо с алюминием твердого раствора не образует, поэтому его влияние на электропроводность проволоки невелико. ГОСТ 11069-64 ограничивает содержание Si в алюминии марки АЕ (до 0,12%) и допускает содержание Fe в пределах 0,18—0,35%. В алюминии марки А5 содержание Si, а также Fe допускается в пределах до 0,3%.
Форма алюминиевых слитков, применяемых при изготовлении проволоки для электротехнических целей, приведена на рис. 1-5. Такие слитки в соответствии с ГОСТ 4004-64 могут быть длиной 1 200—1 400 мм (масса 29—36 кг), 1 400—1 500 мм (масса 36—42 кг) и 2 500—2 700 мм (масса 62—76 кг). На отечественных заводах обычно применялись слитки первой и второй групп, из которых горячей прокаткой изготовляется катанка диаметром около 9 мм.
Рис. 1-5. Форма алюминиевых слитков.
Все большее применение начинает находить метод изготовления алюминиевой катанки путем непрерывного литья, охлаждения и застывания алюминия на медленно вращающемся кристаллизаторе и последующей прокатки образующегося слитка в катанку, которую можно получить в больших бухтах массой до 500—700 кг. В этом случае значительно облегчается последующий процесс волочения алюминиевой проволоки, так как исключается необходимость сварки отдельных бухт обычной катанки. Успешно ведутся работы по применению непрерывного литья и последующей прокатки для изготовления медной катанки.
