Без кейворда

Твёрдый металл медь люди научились плавить еще до нашей эры. Наименование элемента по таблице Менделеева – Cuprum, в честь первого массового расположения производства меди. Собственно на острове Кипр в третьем тысячелетии до н.э. начали добывать руду. Металл проявил себя как прекрасное оружие и привлекательный, блестящий материал для производства посуды и прочих приборов.

Изготовление предметов требовало много усилий при отсутствии технологий. В первые шагах развития цивилизации и поиску новых металлов, люди научились добывать и плавить медную руду. Получение руды было в малахитовом, а не в сульфидном состоянии. Получение на выходе свободной меди, из которой можно делать детали, требовало обжига. Чтобы исключить окислов, металл с древесным углем размещалась в сосуд из глины. Поджигался металл в собственно подготовленной яме, появляющийся в процессе монооксид углерода способствовал процессу возникновения свободной меди.

Для правильных расчетов применялся график плавления меди. В то время производился правильный расчет времени и приблизительная температура, при которой происходит плавка меди.

Медь и ее сплавы

Металл имеет красновато-жёлтый оттенок благодаря оксидной пленке, которая образуется при первом взаимном действии металла с кислородом. Пленка придаёт изысканный вид и обладает противокорозийными качествами.

В настоящий момент доступно несколько вариантов добычи металла. Популярными являются медный колчедан и блеск, которые встречаются в виде сульфидных руд. Любая из технологий получения меди просит особенного подхода и движения процессу.

Добыча в условиях природы происходит в виде поиска медных сланцев и самородков. Объемные месторождения в виде осадочных пород находятся в Чили, а медные песчаники и сланцы разместились на территории Казахстана. Применение металла вызвано низкой температурой плавления. Фактически все металлы плавятся путем разрушения кристаллической решётки.

Ключевой порядок плавления и свойства:

• на температурных порогах от 20 до 100° материал полностью хранит собственные свойства и внешний вид, верхний оксидный слой остается на месте;
• кристаллическая решётка распадается на отметке 1082°, физическое состояние становится жидким, а цвет белым. Температурный уровень задерживается на какое то время, а потом продолжает рост;
• температура кипения меди начинается на отметке 2595°, выделяется углерод, происходит отличительное бурление;
• при отключении теплового источника происходит уменьшение температуры, происходит переход в твёрдую стадию.

Плавка меди возможна дома, при воплощении конкретных условий. Этапы и сложность задачи зависят от выбора оборудования.

Физические свойства

Главные характеристики металла:

• в чистом виде плотность металла составляет 8.93 г/см 3 ;
• хорошая проводимость электричества с критерием 55,5S, при температуре примерно 20?;
• передача тепла 390 Дж/кг;
• кипение происходит на отметке 2600°, после этого начинает выделение углерода;
• удельное электрическое сопротивление примерно диапазоне температур – 1.78?10 Ом/м.

Ключевыми направлениями эксплуатации меди считается электротехнические цели. Высокая отдача тепла и эластичность предоставляют возможность использования к разным задачам. Сплавы меди с никелем, латунью, бронзой, делаю более подходящей отпускная цена и совершенствуют характеристики.

Состав меди

В природе она не однородна по собственному составу, так как имеет ряд кристаллических компонентов, образующих с ней устойчивую структуру, говоря иначе растворы, которые можно подразделить на 3 группы:

1. Твёрдые растворы. Появляются, если в составе содержаться примеси железа, цинка, сурьмы, олова, никеля и множества прочих веществ. Такие вхождения значительно уменьшают ее электрическую и тепловую проводимость. Они затрудняют горячий вид обработки под давлением.
2. Примеси, растворяющиеся в медной решётке. К ним можно отнести висмут, свинец и прочие элементы. Не ухудшают качества электропроводимости, но осложняют обработку под давлением.
3. Примеси, образовывающие хрупкие химические соединения. Сюда входят кислород и сера, а еще иные элементы. Они ухудшают качества прочности, в том числе уменьшают проводимость электричества.

Масса меди с примесями намного больше, чем в чистом виде. Плюс ко всему, детали примесей значительно оказывают влияние на конечные характеристики уже готового продукта. По этому их суммарный состав, в том числе количественный, отдельно должен меняться еще на шаге производства. Будем детально рассматривать воздействие любого элемента на характеристики конечных изделий из меди.

1. Кислород. Один из очень ненужных компонентов для любого материала, не только медного. С его ростом ухудшается подобное качество, как эластичность и стойкость к процессам ржавления. Его содержание не должно быть больше 0,008%. В ходе термообработки в результате процессов окисления количественное содержание данного компонента уменьшается.
2. Никель. Образовывает стабильный раствор и значительно уменьшает критерии проводимости.
3. Сера или селен. Оба компонента одинаково оказывают влияние на качество готовой продукции. Большая концентрация подобных вхождений уменьшает пластичные свойства изделий из меди. Содержание подобных элементов не должно быть больше 0,001% от всей массы.
4. Висмут. Плохо оказывает влияние на механичные и технологичные характеристики готовой продукции. Максимальное содержание не должно быть больше 0,001%.
5. Мышьяк. Он не меняет параметров, но образовывает стабильный раствор, считается своего рода защитником от плохого воздействия иных элементов, как кислород, сурьма или висмут.

Состав меди

1. Марганец. Он может окончательно раствориться в меди фактически при температуре 20 градусов. Оказывает влияние на проводимость тока.
2. Сурьма. Элемент лучше всех растворятся в меди, наносит ей самый маленький вред. Содержание его не должно быть больше 0,05% от массы меди.
3. Олово. Образовывает стабильный раствор с медью и увеличивает ее свойства по проведению тепла.
4. Цинк. Его содержание всегда минимально, по этому такого плохого воздействия он не оказывает.

Фосфор. Ключевой раскислитель меди, максимальное содержание которого при температуре 714°С составляет 1,7%.

Сплав на основе меди с добавкой цинка именуется латунь. В определенных ситуациях добавляется олово в меньших пропорциях. Джеймс Эмерсон в первой половине 80-ых годов восемнадцатого века решил запатентовать комбинацию. Содержание цинка в сплаве может изменяться от 5 до 45%. Латуни отличают в зависимости от назначения и спецификации:

• обычные, которые состоят из 2-ух элементов – меди и цинка. Маркировка подобных сплавов отмечается буквой «Л», напрямую значащая содержание меди в сплаве в процентах;
• многокомпонентные латуни – содержат очень много остальных металлов в зависимости от назначения к применению. Такие сплавы увеличивают свойства эксплуатации изделий, обозначаются также буквой «Л», но с добавлением цифр.

Физические свойства латуни относительно высокие, устойчивость к коррозии на среднем уровне. Большинство сплавов не страшно к пониженным температурам, возможно использовать металл в самых разнообразных условиях.
Технологии получения латуни взаимодействует с процессами медной и цинковой промышленности, отделке вторсырья. Прекрасным способом плавки считается применение электропечи индукционного типа с магнитным отводом и температурной регулировкой. После получения равномерной массы, она разливается в формы и подвергается процессам деформации.

Использование материала в самых разнообразных ветвях, увеличивает на него интерес из года в год. Сплав используется в суд строительстве и производстве боеприпасов, самых разных втулок, переходников, болтов, гаек и сантехнических материалов.

Цветмет для изготовки изделий различных типов стали применять с древности. Этот факт подтверждается найденными материалами при археологических раскопках. Состав бронзы с самого начала был богат оловом.

Промышленностью выпускается различное количество самых разных видов бронзы. Специалист способен по оттенку металла определить его назначение. Однако не пюбой сможет определить точную марку бронзы, для этого применяется маркировка. Производственные способы бронзы делятся на литейные, когда происходит плавление и козырек и деформируемые.

Состав металла зависит от назначения к применению. Главным показателем считается наличие бериллия. Очень высокая концентрация элемента в сплаве, подвергнутая процедуре закаливания, может состязаться с очень прочными сталями. Наличие в составе олова забирает у металла гибкость и эластичность.

Производство бронзовых сплавов поменялось с древности практически внедрением нового оборудования. Технология с применением в качестве флюса в виде кокса применяется даже в наше время. Очередность получения бронзы:

• печь разогревается для необходимой температуры, после чего в нее ставится тигель;
• после плавки металл может окислится, чтобы этого не допустить добавляют флюс в качестве кокса;
• кислотным катализатором служит фосфорная медь, добавление происходит после полного прогрева сплава.

Старые бронзовые изделия склонны к нормальным процессам – патинирование. Зеленоватый цвет с оттенком белого вырисовывается из-за образования пленки, обволакивающей изделие. Искусственные методы патинирования в себя включают методы с применением серы и параллельным нагреванием до конкретной температуры.

Температура плавления меди

Плавится материал при конкретной температуре, которая зависит от наличия и количества сплавов в составе.

Во многих случаях, процесс происходит при температуре от 1085°. Наличие олова в сплаве даёт разбег, плавление меди может начаться при 950°. Цинк в составе также уменьшает нижнюю границу до 900°.

Для правильных расчетов времени понадобится график плавления меди. На самом обыкновенном листке бумаги применяется график, где в горизонтальном положении отмечается время, а в вертикальном положении градусы. График должен указывать, на каких моментах поддерживается температура при нагревании для полнейшего процесса кристаллизации.

Печь для плавки меди

Плавление меди дома

Дома сплавы меди возможно плавить несколькими вариантами. Во время использования каждого из способов, потребуются необходимые материалы:

• тигель – посуда, сделанная из закаленной меди или иного жаростойкого металла;
• кокс, понадобится в роли флюса;
• крючек железный;
• форма грядущего изделия.

Самым легким вариантом для плавления считается муфельная печь. В емкость опускаются куски материала. После того как произошла установка температуры плавления процесс можно смотреть через специализированное окно. Поставленная створка позволяет удалять образованную в процессе оксидную пленку, для этого понадобиться заблаговременно подготовленный железный крючек.

Вторым способом плавления дома считается применение горелки или резака. Пропан – кислородное пламя прекрасно подойдет для работ с цинком или оловом. Куски материалов для грядущего сплава помещаются в тигель, и греются мастером произвольными движениями. Самая большая температура плавления меди будет достигнута при взаимном действии с пламенем синего цвета.

Плавка меди дома предполагает работу с очень высокими температурами. Преимуществом служит соблюдение техники безопасности. Перед любой процедурой следует надеть защитные жаропрочный перчатки и плотную, полностью закрывающую тело одежду.

Значение плотности меди

Плотность — это отношение массы к объему. Выражается она в килограммах на метр кубический всего объема. В виду неоднородности состава, значение плотности может изменяться в необходимости процентного содержания примесей. Потому как есть разнообразные марки медных прокатов с самым разнообразным содержанием элементов, то и значение плотности у них будет различное. Плотность меди можно найти в специальных технических таблицах, которая равна 8,93х10 3 кг/м 3 . Это справочная величина. В данных же таблицах показан удельный вес меди, который равён 8,93 г/см 3 . Таким совпадением значений плотности и его весовых критериев отличаются не все металлы.

Главные показатели меди

Это не является секретом, что от плотности зависит остаточная масса изготовленного изделия. Но для расчетов намного наиболее целесообразно применять удельный вес. Данный показатель немаловажен для изготовления изделий из меди или любых остальных металлов, но используем больше к сплавам. Он выражается отношением массы меди к объему всего сплава.

Расчет удельного веса

Сейчас учеными разработано большое количество вармантов, помогающих отыскать характеристики удельного веса меди, которые дают возможность даже без обращения к специальным таблицам вычислять этот очень важный критерий. Зная его, можно очень легко выбрать сопутствующие материалы, посредством которых по завершению можно получить необходимую деталь с требуемыми показателям. Это выполняется еще на стадии подготовки, когда предполагается создать нужную деталь из меди или ее содержащих сплавов.

Рассмотрим, как можно вычислить удельный вес, если известна масса и объем медного изделия.

Например, имеем чистый медный лист толщиной 5 мм, шириной 2 м и длиной 1 м. Для начала посчитаем его объем: 5 мм * 1000 мм (1 м = 1000 мм) * 2000 мм, что составляет 10 000 000 мм 3 или 10 000 см 3 . Для удобства расчетов будем считать, что масса листа составляет 89 кг 300 грамм или 89300 грамм. Делим рассчитанный результат на объем и получаем 8,93 г/см 3 . Зная этот показатель, мы всегда с легкостью можем вычислить весовое содержание в меди того или иного сплава. Это удобно, например, для обработки металла.

Единицы измерения удельного веса

В разных системах измерения используются разные единицы для обозначения удельного веса меди:

1. В системе измерения СГС или сантиметр-грамм-секунда используется дин/см 3 .
2. В Международной СИ используются единицы н/м 3 .
3. В системе МКСС или метр-килограмм-секунда-свеча применяется кг/м 3 .

Первые два показателя равны между собой, а третий при конвертации равен 0,102 кг/м 3 .

Расчет веса с использованием значений удельного веса

Не будем уходить далеко и воспользуемся примером, описанным выше. Вычислим общее содержание меди в 25 листах. Поменяем условие и будем считать, что листы изготовлены из медного сплава. Таким образом, берем удельный вес меди из таблицы и он равен 8.93 г/см 3 . Толщина листа 5 мм, площадь (1000 мм * 2000 мм) составляет 2 000 000 мм, соответственно объем будет равняться 10 000 000 мм 3 или 10 000 см 3 . Теперь умножаем удельный вес на объем и получаем 89 кг и 300 гр. Мы вычислили общий объем меди, который содержится в этих листах без учета веса самих примесей, то есть общее весовое значение может быть больше.

Теперь умножаем рассчитанный результат на 25 листов и получаем 2 235 кг. Такие расчеты уместно использовать при обработке медных деталей, так как позволяют узнать, сколько меди всего содержится в изначальных объектах. Аналогичным образом можно рассчитать медные прутки. Площадь сечения провода умножается на его длину, где получим объем прутка, а далее по аналогии с вышеописанным примером.

Как определяется плотность

Плотность меди, как и плотность любого другого вещества, является справочной величиной. Она выражается соотношением массы к объему. Самостоятельно вычислить этот показатель весьма сложно, так как без специальных приборов состав проверить невозможно.

Пример расчета плотности меди

Выражается показатель в килограммах на кубический метр или в граммах на кубический сантиметр. Показатель плотности более полезен для производителей, которые на основе имеющихся данных могут скомпоновать ту или иную деталь с требуемыми свойствами и характеристиками.

Области использования меди

Благодаря физико-механическим свойствам, она широко используется для различных отраслей промышленности. Наиболее часто ее можно встретить в электротехнической области в качестве составляющей части электрического провода. Не меньшей популярностью она пользуется также в производстве систем отопления и охлаждения, электроники и системах теплового обмена.

В строительной отрасли она используется, прежде всего, для создания разного рода конструкций, которые получаются гораздо меньше по массе, чем из любых других аналогичным материалов. Часто ее используют для кровли, так как такие изделия обладают легкостью и пластичностью. Такой материал легко обрабатывается и позволяет менять геометрии профиля, что очень удобно.

Как уже говорилось выше, основное свое применение она находит в изготовлении электрических и иных токопроводящих кабелей, где она используется для изготовления жил проводов и кабелей. Обладая хорошей электропроводностью, она дает достаточное сопротивление электронам тока.

Широко используются также сплавы меди, например, сплав меди и золота повышает прочность последнего в разы.

На стенках медных прокатов никогда не образуются соляные отложения. Такое качество полезно для транспортировки жидкостей и паров.

На основе оксидов меди получают сверхпроводники, а в чистом виде она идет на изготовление гальванических источников питания.

Схема гальванического источника питания

Она входит в состав бронзы, которая обладает стойкостью к агрессивным средам, как морская вода. Поэтому часто ее используют в навигации. Также бронзовые продукты можно увидеть на фасадах домов, как элемент декора, так как такой сплав обрабатывается легко, так как очень пластичен.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.