Metale și aliaje utilizate în ingineria electrică

Scopul lucrarii

Cunoasterea principalelor materiale si aliaje feroase utilizate in industria electrotehnica.Studiul principalelor proprietati fizice si tehnologice ale acestora.

2.Notiuni de baza

In industria electrotehnica se folosesc diferite materiale metalice si nemetalice.Materialele metalice se folosesc pure sau sub forma de aliaje(combinatii chimice sau amestecuri abtinute de regula prin topirea impreuna a doua sau mai multe elemente,dintre care cel putin unul este metal).Astfel , otelul este un aliaj al fierului cu carbonul.

Un aliaj este alcatuit dintr-un element de baza ,care predomina din punct de vedere cantitativ si din componenti de aliere introdusi in mod special cu scopul de a imbunatati proprietatile fizico-chimice ,mecanice si tehnologice ale aliajului.

Metalele si aliajele frecvent utilizate in industrie,numite metale tehnice,sunt standardizate.In standardele referitoare la materiale se dau de regula urmatoarele date:

~ denumirea materialului

~ modul de simbolizare

~ calitatile de materiale care fac parte din categoria respectiva

~ compozitia chimica

~ proprietatile fizico-chimice, mecanice,tehnologice

~ forma de livrare

~ dimensiuni

~ modul de marcare.

Prin standard fiecare calitate de material primeste un simbol conventional

alcatuit din litere si/sau cifre.Literele simbolului sugereaza de obicei denumirea metalului, sau pot fi simbolul chimic ,iar cifrele se refera la compozitia chimica , proprietatile materialului sau o ordine din standard.

In industria constructoare de masini si electrotehnica se foloseste o mare varietate de materiale,foarte diferite ca proprietati si intrebuintari.Aceste materiale se impart in doua categorii: - materiale metalice feroase (sunt materiale lacare proportia masiva a fierului este mai mare decat a oricarui alt element al aliajului)

- materiale metalice neferoase.

2.1.Otelurile sunt aliaje ale fierului cu carbonul ,continand carbon sub 2% .Otelurile se caracterizeaza printr-o variatie in limite foarte mari a proprietatilor mecanice si tehnologice ,ceea ce explica folosirea larga a acestor materiale in industrie.In functie de compozitia chimica ,otelurile se impart in doua mari categorii: oteluri nealiate si oteluri aliate.In functie de principalele caracteristici ale materialului si de utilizarea lor , otelurile se impart in urmatoarele clase de calitate principale:

a) oteluri nealiate de uz general sunt oteluri produse prin procedee de elaborare obijnuite ,nu au impuse conditii particulare pentru niciun element de aliere ,cu exceptia manganului si siliciului si nu necesita o tehnologie de fabricare speciala.Acestea servesc la constructia pieselor de uz general putand fi utilizate la confectionarea unor piese destinate unor domenii foarte diferite .Oteluri de uz general pentru constructii (STAS 500/2-80 oteluri de uz general pentru constructii.Marci), cunoscute si sub forma de oteluri carbon obisnuite ,sunt otelurile cele mai ieftine si cele mai utilizate,fiind produse in masa si utilizate in mod frecvent).Notarea marcilor de otel de uz general se face prin simbolul OL urmat de doua cifre care indica valoarea rezistentei minime la rupere la tractiune .Marcile de otel de uz general sunt:OL30,OL32,OL34,OL37,OL42,OL44,OL50,OL52,OL60,OL70. Principalele domenii de utilizare a otelurilor de uz general sunt:suruburi,piulite , flanse,piese ambutisate,arbori,etc.

b) oteluri nealiate de calitate sunt marci de otel care nu au impuse conditii pentru o comportare precisa la tratament termic sau pentru puritate in ceea ce priveste incluziunile nemetalice.Marci si conditii tehnice de calitate sunt:OLC8,OLC10,OLC15,OLC20,OLC25,OLC30,OLC35,OLC40,OLC45,OLC50,OLC55,OLC60.Notarea marcilor de otel carbon de calitate se face prin simbolul OLC urmat de doua cifre , care reprezinta aproximativ continutul mediu de carbon,in sutimi de procent.In cazul OLC de calitate superioara dupa simbolul marcii urmeaza litera “x”,iar pentru oteluri cu continut controlat de sulf se alauga litera “s”.Principalele domenii de utilizare ale acestor oteluri sunt:pene de ghidare,bucse,bolturi,butoane,arbori,flanse,coroane si roti dintate,etc.

c) oteluri nealiate speciale –au o puritate superioara a otelurilor nealiate de calitate prin continutul scazut de incluziuni nemetalice.In majoritatea cazurilor,aceste oteluri sunt destinate tratamentului termic de calire-revenire sau durificarii superficiale.Notarea marcilor se face printr-un simbol format din cifre si litere ,in care litera “o”provine de la “otel” ,litera “s”de la”scule” si litera “c” de la “carbon”;cifrele care urmeaza indica continutul de carbon in zecimi de procente.In cazul otelului cu continut ridicat de mangan se adauga si litera “m”.Standardul STAS 1700-90 prevede urmatoarele marci:OSC7, OSC8 ,OSC 8M ,OSC 10,OSC 11,OSC 12.

Otelurile aliate se impart conform SR EN10020 in:

a)oteluri aliate de calitate ,care se subimpart astfel: - oteluri de canstructie cu granulatie fina sudabile, utilizabile pentru recipiente sub presiune si tevi;

- oteluri pentru electrotehnica continand ca elemente de aliere numai siliciul sau siliciul si aluminiul, in scopul satisfacerii prescriptiilor referitoare la pierderile magnetice sau lavalori minime pentru inductia magnetica ,polarizatie sau permeabilitate.

- oteluri aliate pentru sina,armature in mina;

- oteluri la care singurul element de aliere prescris este cuprul.

d) oteluri aliate speciale sunt caracterizate prin verificarea riguroasaa compozitiei chimice ,prin conditiile speciale de fabricatie si de control.Aceasta clasa include oteluri inoxidabile ,oteluri refractabile,oteluri pentru rulmenti sau scule,oteluri pentru constructii de masini.Marcile si conditiile tehnice generale de calitate prevede marcile: Rp1 , Rp2 , Rp3 , Rp4 , Rp5 , Rp9 , Rp10 , Rp11 utilizate pentru executarea cutitelor pentru freze, burghie,scule pentru decupat, alezoare.Marci si conditii tehnice generale de calitate, prevede 20 de marci utilizate in constructia de scule pentru masini unelte.

Elaborarea otelurilor se poate face in cuptoare electrice cu arc sau cu inductie, in cuptoare Siemens-Martin sau in convertizoare Bessemer. Ca materii prime se utilizeaza: fier vechi, deseuri de otel, fonta de prima fuziune, feroaliaje. Elaborarea otelului cuprinde urmatoarele etape: incarcarea, topirea, afânarea, dezoxidarea si alierea. Incarcarea si topirea sunt doua etape deosebit de importante din punct de vedere economic si metalurgic. Desfasurarea proceselor in cursul acestor etape influenteaza atât calitatea otelului cât si durata de elaborare a sarjei. Afânarea se refera la decarburarea baii metalice, care trebuie sa se desfasoare cu viteza mare pentru a realiza o buna degazificare a metalului. Dezoxidarea baii metalice se face prin difuziune, proces care are la baza reactia de trecere in zgura a oxigenului dizolvat in otel pe baza legii repartitiei.