Министерство образования и науки Украины

Одесская национальная морская академия

мореходный колледж технического флота

Методические указания

для выполнения практических работ

по дисциплине:

,,Электротехнические материалы,,

для курсантов ІІ курса

специальность:

5.07010407 ,,Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов,,

Рассмотрено и утверждено

на заседании цикловой комиссии ,,ЭЭ и АС,,

председатель цикловой комиссии

________________Янишкевич В.С

протокол №___от________2010 года

Одесса 2010 год

Аннотация

к методическим указаниям.

Представленные практические работы составлены в соответствии с типовой учебной программой курса ,,Электротехнические материалы,, для курсантов специальности: ,,Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов,,

В методических указаниях содержится описание трех практических работ. В каждой работе приведены относящиеся к ней краткие теоретические сведения, содержание и порядок работы.

Представленные работы помогут курсантам глубже изучить свойства проводниковых материалов, научиться определять тип и область применения электрических кабелей используемых в судовом электрооборудовании, а также выполнять пайку металлов.

Объем практических работ рассчитан на выполнение каждой в течении двух учебных часов.

В связи со сложностью перевода многих технических терминов на украинский язык методические указания разработаны на русском языке.

Практическая работа №1

Тема: ,,Определение Основных свойств ПРОВОДНИКОВЫх МЕТАЛЛИЧЕСКИх МАТЕРИАЛов,,

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Научиться определять основные свойства металлических проводниковых материалов.

Теоретическая часть.

Важнейшим электрическим свойством проводниковых материалов является способность оказывать сопротивление прохождению по ним электрического тока. Это свойство характеризуется удельным объемным электрическим сопротивлением, т. е. величиной сопротивления проводника из данного вещества длиной 1 м и сечением 1 м².

ρ =  R·S  =  1 Ом·1 м2  = 1 Ом·м l 1 м

• , где

• ρ — удельное сопротивление,

• l — длина,

• S — площадь поперечного сечения проводника,

• R — сопротивление проводника.

Металлические проводниковые материалы (табл. 1) могут быть разделены на материалы высокой проводимости (медь, алюминий, золото, серебро и т. п.) и материалы высокого сопротивления (таб. 2 )

Таблица 1. Технические данные металлических проводниковых материалов
Материал	Плотность, Мг/м3	Температура плавления, °C	Удельное объемное сопротивление, мкОм·м
Алюминий	2,70	657,0	0,028
Бронза[1]	7,5-8,9	900	0,01-0,28
Вольфрам	19,30	3380,0	0,055
Золото	19,30	1063,0	0,024
Кадмий	8,65	321,0	0,076
Латунь[2]	8,3-8,8	960	0,01-0,07
Медь	8,94	1083,0	0,017
Магний	1,74	651,0	0,045
Молибден	10,20	2620,0	0,057
Никель	8,90	1455,0	0,073
Ниобий	8,57	2410,0	0,140
Олово	7,31	232,0	0,120
Платина	21,40	1770,0	0,105
Ртуть	13,6	-38,7	0,958
Свинец	11,40	327	0,210
Серебро	10,50	961,0	0,016
Титан	4,50	1725,0	0,480
Цинк	7,14	420,0	0,06

^[1] Бронза - сплав меди с оловом, кадмием, бериллием, фосфором и др. элементами.

^[2] Латунь - сплав меди и цинка.

Таблица 2.   Технические данные сплавов высокого сопротивления
Материал	Плотность, кг/м3	Температура плавления, °C	Удельное объемное сопротивление, мкОм·м
Константан	8900	1260	0,4-0,5
Манганин	8400	960	0,42-0,5
Нейзильбер	8700	1080	0,3-0,45
Никелин	11200	1060	0,4-0,44
Нихром	8200	1400	1,0-1,2
Фехраль	7300	1490	1,26-1,35
Хромель	7100	1500	1,45

 

Пример: Спираль электроплитки (220 В) изготовлена из нихромовой проволоки длиной 13,75 м и площадью поперечного сечения 0,1 мм².

Определить сопротивление нихрома.

Решение:

R= ρ	l	=1,1	13,75	= 151,25 Ом
	S		0,1

Контрольные вопросы:

1. Спираль электрообогревателя (220 В) изготовлена из нихромовой проволоки длиной 22,6 метра и площадью поперечного сечения 0,7 мм². Определить сопротивление проводника.

2. Спираль лампы накаливания (220 В) изготовлена из фехралевой проволоки длиной 0,15 метра и площадью поперечного сечения 0,1 мм². Определить сопротивление проводника .Определить потребляемую электрическую мощность.

3. Спираль электрообогревателя (220 В) изготовлена из фехралевой проволоки длиной 33,7 метра и площадью поперечного сечения 0,9 мм². Определить сопротивление проводника.

Практическая работа №2 тема: ,,техника выполнения пайки металлов,,

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Научиться выполнять пайку металлов.

Теоретическая часть.

Если сравним пайку со сваркой, то различие заключается в том, что при сварке плавятся соединяемые кромки металла, а при пайке расплавляется только припой, температура плавления которого намного ниже, чем у свариваемых частей металла. Сразу надо отметить, что пайка предусматривает применение преимущественно швов внахлестку, а это предполагает повышенный расход металла и применение довольно дорогих припоев. Поэтому пайка не находит такого широкого распространения, как сварка.

Существуют два вида пайки: низкотемпературная и высокотемпературная. Низкотемпературная пайка предусматривает применение припоев с температурой плавления ниже 550°С, а высокотемпературная — выше 550°С. Для низкотемпературной пайки используются электропаяльники и газовоздушные горелки, а для высокотемпературной — горелки, работающие на смеси ацетилена, бутана или пропана с кислородом. Если производится работа с крупногабаритным изделием, могут использоваться многопламенные горелки.

Для низкотемпературной пайки лучше всего применять оловянисто-свинцовые припои, а для высокотемпературной — медно-фосфористые, медно-цинковые и серебряные припои. Медно-фосфористые припои довольно хрупки и их нельзя применять в конструкциях, испытывающих нагрузки. А так припой широко используется при пайке металлов медной группы (меди, латуни, бронзы). Этот припой при пайке меди вообще не требует флюса. Медно-цинковые припои используются для пайки стали, никеля, чугуна. Могут использоваться и для пайки металлов медной группы. Самый широкий спектр применения имеют серебряные припои. Они обеспечивают высокое качество соединений практически всех черных и цветных металлов (исключение — алюминий, цинк).

Марка	Область применения
Оловянисто-цинковые
Олово 45% Цинк 50% Алюминий 5%	Пайка алюминия
Оловянисто-свинцовые
ПОС-10	Пайка контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов, реле
ПОСС-4-6	Пайка белой жести, железа, латуни, меди, свинца
ПОС-90	Пайка внутренних швов пищевой и медицинской аппаратуры
ПОС-61	Пайка электро- и радиоаппаратуры, печатных схем точных приборов
ПОС-40	Пайка деталей из оцинкованного железа, латуни и медных проводов

 

Таблица припоев высокотемпературной пайки
Марка	Область применения
Медно-фосфористые
ПМФОПрб-4-0,03	Пайка меди и сплавов на основе меди
Медно-цинковые
МЦН 48-10 ЛОК 59-1-03 ЛК 62-50	Пайка серого чугуна
ПМц-36	Пайка латуней марки Л 58-1 и Л 59
Л 63 Л 68	Пайка меди и углеродистых сталей
ПМц-48	Пайка латуни марки Л 62
ЛОК 62-06-04	Пайка чугуна и стали
ПМц-54, Л 62	Пайка стали, меди и бронзы
Серебряные
ПСр-45	Пайка меди и бронзы
ПСр-65 ПСр-70	Пайка токоведущей арматуры
ПСр-10	Пайка участков, где рабочая тем­пература достигает 800°С
ПСр-12	Пайка деталей медной группы (со­держание меди до 58%)

 

Особенности паяных швов. Уже упоминалось, что при пайке применяются главным образом нахлестанные швы. Прочность соединения при этом напрямую зависит от величины нахлеста. Для улучшения механических свойств стыкового соединения практикуется увеличение рабочего сечения за счет применения косого или зубчатого стыка. Последний вид стыка часто используют при пайке полотен циркулярных ленточных пил. Однако такая конструкция паяного шва требует механической обработки и усложняет сборку соединяемых деталей. Типы паяных соединений показаны на рис.

Тавровые соединения при пайке применяют очень редко. Пайка широко применяется при получении трубчатых соединений. Соединения типов 1 и 2 используют, когда допускается увеличение наружного диаметра трубы, а соединения 3 и 4 — при необходимости его сохранения.

Практически любая пайка предполагает применение флюсов. Флюсы предохраняют металл и припой от окисления, растворяют оксиды, которые образуются при пайке, флюсы способствуют смачиванию металла припоем.

При низкотемпературной пайке наиболее распространенным флюсом является канифоль. Используются также флюсы, содержащие хлориды металлов, чаще других хлористый цинк и хлористый аммоний.

При высокотемпературной пайке черных и цветных металлов обычно применяют флюсы на основе буры. Иногда добавляют борную кислоту, когда необходимо повысить рабочую температуру пайки (при использовании более тугоплавких припоев). В случае применения легкоплавких припоев в флюс вводят хлористый цинк, фтористый калий и другие щелочные металлы. Для пайки алюминиевых и магниевых сплавов применяют системы солей, состоящие из хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов. Если ведется газопламенная пайка, то лучше всего применять порошкообразные флюсы или флюсы в виде паст.

Предлагаются две таблицы по применению флюсов при низкотемпературной и высокотемпературной пайке.

Флюсы при низкотемпературной пайке

Состав	Применение
Хлористый цинк 85% Хлористый аммоний 10% Фтористый натрий 5%	Пайка алюминия
Канифоль	Пайка меди и ее сплавов
Насыщенный раствор хлористого цинка в соляной кислоте	Пайка нержавеющей стали
Хлористый цинк 25—30% Хлористый аммоний 5—20% Вода 50-70%	Пайка стали, меди, медных сплавов

При высокотемпературной пайке черных и цветных металлов обычно применяют флюсы на основе буры. Иногда добавляют борную кислоту, когда необходимо повысить рабочую температуру пайки (при использовании более тугоплавких припоев). В случае применения легкоплавких припоев в флюс вводят хлористый цинк, фтористый калий и другие щелочные металлы. Для пайки алюминиевых и магниевых сплавов применяют системы солей, состоящие из хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов. Если ведется газопламенная пайка, то лучше всего применять порошкообразные флюсы или флюсы в виде паст.

Флюсы при высокотемпературной пайке

Состав	Применение
Борная кислота 40% Бура 40% Сода 20%	Латунь, медь
Углекислый литий 20%, Борная кислота 50—60%	Чугун
Борная кислота 50% Плавленая бура 50%	Нержавеющая сталь
Фтористый литий 1,5% Фтор-борат калия 2—8% Фтористый калий 4—10% Борная кислота 60—80%	Пайка нержавеющей стали с медью
Борная кислота 55—45%, Калий фтористо-водородный 45—55%	Пайка высокоуглеродистой инструментальной стали и сверхтвердых сплавов
Флюс марки № 34	Алюминий
Бура 100 (кристаллическая или плавленая)	Пайка меди, латуни, бронзы, стали, чугуна
Марка № 7	Тоже
Марка № 209	Пайка конструкционных не­ржавеющих и жаропрочных сталей
Марка № 284	Пайка стали, никелевых и медных сплавов

Технология процесса пайки.

Сначала соединяемые детали надо хорошо очистить. Затем эти детали надо подвергнуть процессу лужения. После этого детали соединяются вместе, но с тем расчетом, чтобы между ними оставался небольшой зазор — 1—2 мм. На поверхность в месте будущего соединения наносится флюс. Затем горелкой расплавляется припой, который должен затекать в зазор и заполнить поверхность деталей вокруг зазора.

Последовательность операций при высокотемпера­турной пайке имеет свои особенности. Очистка деталей и их лужение происходят по той же схеме. Затем детали обязательно закрепляются с соблюдением требуемого зазора и нахлеста. Затем детали нагреваются факелом пламени. Нагревание происходит в зоне 25—30 мм от центра спайки. Больше нагревать всегда надо детали, имеющие большую (по сравнению с другой соединяемой деталью) толщину и теплопроводность. Когда место спая нагрето факелом горелки до температуры растекания припоя, нанести флюс. Припой после этого разогреть и тоже окунуть во флюс. Когда флюс на припое расплавился, ввести припой в место спая и расплавлять его путем касания разогретых ранее деталей, но ни в коем случае не плавить припой в пламени горелки.

Высокотемпературная пайка производится газовым пламенем нормального состава. Возможен небольшой избыток горючего. Удельная мощность пламени (по ацетилену) принимается [л/(ч • мм)]: для углеродистой ста­ли — 100—200, нержавеющей стали не более 70, меди— 150—200, латуни—100—120.

Закончив пайку, пламя надо отвести в сторону и дать соединенным деталям остыть естественным путем, не пытаясь ускорить процесс охлаждения. Затем надо очистить шов от флюса ветошью с использованием теплой воды.

Контрольные вопросы:

1.Перечислить припои, применяемые для высокотемпературной пайки металлов.

2.Перечислить припои, применяемые для низкотемпературной пайки металлов.

3.Указать отличие между пайкой и сваркой металлов.

4.Указать назначение флюсов.

5.Кратко описать технологический процесс пайки металлов.