D. Aplicare în industria transporturilor
※ Nave
Datorită rezistenței lor bune la coroziunea apei de mare, multe aliaje de cupru, cum ar fi bronzul de aluminiu, bronzul de mangan, alama de aluminiu, metalul de bronz (bronz staniu-zinc), nichel-argint și aliajul de nichel-cupru (aliajul monel), au devenit materiale standard pentru construcțiile navale. . În general, cuprul și aliajele de cupru reprezintă 2-3% din greutatea proprie a navelor de război și a navelor comerciale.
Elicele navelor de război și ale majorității navelor comerciale mari sunt realizate din bronz aluminiu sau alamă. Fiecare elice a unei nave mari cântărește 20-25 tone. Elicele portavioanelor Queen Elizabeth și Queen Mary cântăresc 35 de tone fiecare. Arborele de coadă grele ale navelor mari folosesc adesea metalul „Admiral”, iar șuruburile conice ale cârmei și ale elicei sunt, de asemenea, realizate din același material. Cuprul și aliajele de cupru sunt, de asemenea, utilizate în cantități mari în motoare și în încăperile cazanelor. Prima navă comercială cu propulsie nucleară din lume a folosit 30 de tone de tuburi condensatoare de nichel-argint. Recent, tuburile din alamă de aluminiu au fost folosite ca serpentine mari de încălzire pentru rezervoarele de ulei. Există 12 astfel de rezervoare de stocare a uleiului pe o navă de 100,000-tone, iar sistemul de încălzire corespunzător este destul de mare. Echipamentul electric de la bord este, de asemenea, foarte complex. Motoarele, motoarele, sistemele de comunicații etc. se bazează aproape în totalitate pe cupru și aliaje de cupru pentru a funcționa. Cabinele navelor mari și mici sunt adesea decorate cu cupru și aliaje de cupru. Chiar și pentru bărcile din lemn, cel mai bine este să folosiți șuruburi și cuie din aliaj de cupru (de obicei bronz siliconic) pentru a fixa structura din lemn. Astfel de șuruburi pot fi produse în masă prin rulare.
Pentru a preveni contaminarea corpului cu organisme marine și afectarea navigației, acoperirea de cupru a fost adesea folosită pentru a o proteja în trecut; acum, se rezolvă în general prin perierea vopselei cu conținut de cupru.
În cel de-al Doilea Război Mondial, pentru a se apăra împotriva minelor magnetice germane împotriva navelor, au fost dezvoltate dispozitive de mine antimagnetice. În jurul carcasei de oțel a fost atașat un cerc de curele de cupru și a fost trecut un curent electric pentru a neutraliza câmpul magnetic al navei, astfel încât minele să nu fie detonate.
※ Mașini
Mașinile folosesc 10 până la 21 de kilograme de cupru per mașină, în funcție de tipul și dimensiunea mașinii, iar pentru mașini, acesta reprezintă aproximativ 6 până la 9% din greutate. Cuprul și aliajele de cupru sunt utilizate în principal în radiatoare, conducte ale sistemului de frânare, dispozitive hidraulice, angrenaje, rulmenți, plăcuțe de frecare de frână, sisteme de distribuție și alimentare, garnituri și diverse îmbinări, accesorii și accesorii. Printre acestea, caloriferele folosesc o cantitate relativ mare de cupru. Radiatoarele moderne cu centură tubulară folosesc benzi de alamă pentru a suda în tuburile radiatorului și benzi subțiri de cupru pentru a se îndoi în aripioarele radiatorului.
În ultimii ani, s-au făcut multe îmbunătățiri pentru a îmbunătăți și mai mult performanța radiatoarelor de cupru și a spori competitivitatea acestora față de radiatoarele din aluminiu. În ceea ce privește materialele, la cupru se adaugă oligoelemente pentru a-și crește rezistența și punctul de înmuiere fără a pierde conductivitatea termică, reducând astfel grosimea benzii și economisind oțel; în ceea ce privește tehnologia de fabricație, se folosește sudarea de înaltă frecvență sau cu laser a tuburilor de cupru, iar lipirea moale de cupru este utilizată în loc de lipirea moale care este susceptibilă de contaminare cu plumb pentru a asambla miezul radiatorului. În comparație cu caloriferele din aluminiu lipit, în aceleași condiții de disipare a căldurii, adică sub aceeași scădere de presiune a aerului și a lichidului de răcire, noul calorifer din cupru este mai ușor și semnificativ mai mic ca dimensiuni; împreună cu rezistența bună la coroziune și durata lungă de viață a oțelului, avantajele radiatoarelor de cupru sunt mai evidente.
※ Căile ferate
Electrificarea căilor ferate necesită o cantitate mare de cupru și aliaje de cupru. Fiecare kilometru de sârmă aeriană necesită mai mult de 2 tone de sârmă de cupru cu formă specială. Pentru a-și îmbunătăți rezistența, se adaugă adesea o cantitate mică de cupru (aproximativ 1%) sau argint (aproximativ %). În plus, motoarele, redresoarele și sistemele de control, frânare, electrice și de semnal din tren se bazează pe cupru și aliaje de cupru pentru a funcționa.
※ Aeronavă
Navigația aeronavelor este, de asemenea, inseparabilă de cupru. De exemplu: sistemele de cablare, hidraulice, de răcire și pneumatice din aeronave necesită materiale de cupru, suporturile de rulment și rulmenții trenului de aterizare folosesc țevi din bronz aluminiu, instrumentele de navigație folosesc aliaje de oțel antimagnetice, iar multe instrumente folosesc elemente elastice din cupru sparte.
E. Aplicaţii în industria de maşini şi metalurgie
※ Inginerie mecanică
Piesele din cupru pot fi găsite în aproape toate mașinile. Pe lângă cantitatea mare de oțel folosită în motoare, circuite, sisteme hidraulice, sisteme pneumatice și sisteme de control, există o mare varietate de piese de transmisie și piese de fixare din alamă și bronz, cum ar fi roți dințate, angrenaje melcate, melcate, cuplaje. , elemente de fixare, piese de răsucire, șuruburi, piulițe etc. Aproape toate piesele care se mișcă una față de alta în mașină trebuie să utilizeze rulmenți sau manșoane din aliaje de cupru anti-fricțiune. În special, manșoanele cilindrilor și glisierele extruderelor mari și preselor de forjare de 10,000 tone sunt aproape toate realizate din bronz, iar greutatea pieselor turnate poate ajunge la câteva tone. Multe elemente elastice sunt aproape toate realizate din bronz silicon și bronz staniu. Uneltele de sudură, matrițele de turnare sub presiune etc. sunt și mai inseparabile de aliajele de cupru și așa mai departe.
※ Echipamente metalurgice
Industria metalurgică este un mare consumator de energie electrică și este cunoscută drept „tigrul electric”. În construcția fabricilor metalurgice, trebuie să existe de obicei un sistem uriaș de transport și distribuție și echipamente de operare a energiei care se bazează pe cupru pentru a funcționa. În plus, în pirometalurgie, tehnologia de turnare continuă a ocupat o poziție dominantă, iar componenta cheie, cristalizatorul, este fabricată în mare parte din aliaje de cupru de înaltă rezistență și conductivitate termică ridicată, cum ar fi cuprul crom și cuprul argint. Crezetele răcite cu apă ale cuptoarelor cu arc de vid și ale cuptoarelor electrice cu zgură în electrometalurgie sunt realizate din țevi de oțel, iar diferite bobine de inducție de încălzire prin inducție sunt înfășurate cu țevi de cupru sau țevi de cupru cu formă specială, iar apa este trecută prin ele pentru răcire.
※ Aditivi din aliaj
Cuprul este un element aditiv important în aliaje precum oțelul și aluminiul. O cantitate mică de cupru (0.2-0,5%) adăugată oțelului de structură slab aliat poate îmbunătăți rezistența oțelului și rezistența acestuia la coroziunea atmosferică și marină. Adăugarea de cupru la fonta rezistentă la coroziune și la oțel inoxidabil poate îmbunătăți și mai mult rezistența la coroziune. Aliajele cu conținut ridicat de nichel care conțin aproximativ 30% cupru sunt renumitele „aliaje monel” rezistente la coroziune de înaltă rezistență, care sunt utilizate pe scară largă în industria nucleară.
Multe aliaje de aluminiu de înaltă rezistență conțin cupru. Prin tratarea termică de călire și îmbătrânire, particulele fine dispersate sunt precipitate în aliaj, ceea ce îi îmbunătățește semnificativ rezistența, numite aliaje de aluminiu întărite la îmbătrânire. Printre acestea, cel faimos este duraluminiul sau aluminiul dur, care este un aliaj de aluminiu care conține cupru, mangan și magneziu și este un material structural important pentru fabricarea avioanelor și a rachetelor.
