Kuparin sulamispiste – Tiedä, että lämpötila alkaa sulaa

Voimme määritellä minkä tahansa metallin sulamispisteen tietyksi pisteeksi, kun se alkaa muuttua kiinteästä nesteeksi. Tässä tarkalleen lämpötilassa metallien kiinteän ja nestefaasin välillä vallitsee tasapaino.

Tämä tarkoittaa, että voit lisätä metalliin lämpöä lisäämättä mitään kokonaislämpötilaa tämän pisteen yli.

Kuparin sulamispiste

Kuparikokoonpano
Kuparikokoonpano

Yllä olevasta kuvauksesta voimme myös sanoa, että kuparin sulamispiste on tasapainopiste, jossa sillä on sekä kiinteää että nestemäistä faasia. Tämä on virtuaalista olemassaoloa lämpötilassa, jossa kiinteä aine muuttuu nesteeksi.

Huomaat, että tämä siirtymä aiheuttaa paljon kemiallisia ja rakenteellisia muutoksia kuparimetalliin. Toinen osoitin, joka sinun tulee ottaa kuparin sulamislämpötilaa analysoitaessa, on spesifisyys.

Tämä johtuu siitä, että kuparia on kahdessa muodossa, nimittäin puhdas kupari ja kupariseos. Sinun tulisi myös olla erittäin kiinnostunut käyttämästäsi mittayksiköstä.

Tarkastellaan nyt puhtaan kuparin ja kupariseosten sulamispisteiden yksityiskohtia:

Puhtaan kuparin sulamislämpötila

Puhdas kupari tarkoittaa kuparia, johon ei ole lisätty mitään. Tämän kuparin sulamispiste on 1085 °C. Muissa yksiköissä se on 1984°F ja 1357K.

Olemme myös väsyneitä puhtaan kuparin olemassaoloon muissa muodoissa, kuten kuparijauheena tai nanohiukkasina. Niiden sulamispisteet ovat kuitenkin edelleen näillä lämpötila-alueilla.

Voit myös törmätä muihin mittauksiin, kuten jouleihin moolia kohden tai Rankinen, joita on käytetty kuparin sulamispisteen määrittämiseen. Tämän ei pitäisi yllättää sinua, ne on yksinkertaisesti johdettu yllä antamistamme tärkeimmistä lämpötilayksiköistä.

Kupariseosten sulamislämpötilat

Kuparilejeeringit ovat pohjimmiltaan puhdasta kuparia lisäaineineen, jotka antavat sille erinomaiset ominaisuudet. Siksi niitä suositaan monissa teknisissä sovelluksissa puhtaassa muodossaan kuparin sijaan.

Tiedämme, että jokaisella metallilla tai ei-metallimateriaalilla on oma sulamispisteensä. Tästä seuraa, että sulamispisteissämme on vaihteluita, kun yhdistämme kuparin johonkin niistä.

Seoskoostumus saa uuden sulamispisteen ja seosyhdistelmiä on hyvin monia. Keskitymme kuitenkin vain niihin metalliseoksiin, joilla on merkitystä monissa teollisissa sovelluksissa.

KupariseosSulamispiste °C
Arseeni kupari685
Berrylliumkupari870-980
Messinki930-940
Pronssi913
Kupari-nikkeli1170-1240
Gunmetal900-1000

 

Voit nyt tehdä selkeän vertailun puhtaan kuparin sulamispisteeseen verrattuna kunkin seoksen sulamispisteeseen

Kuparin sulamispisteeseen vaikuttavat tekijät

Saatat saada tapauksia, joissa kuparin sulamispiste vaihtelee. Tämä johtuu yleensä useista tekijöistä, joista käymme syvällistä keskustelua.

Niihin kuuluvat:

Sula kupari
Sula kupari

· Epäpuhtaudet

Epäpuhtauksien läsnäolo kuparissa pyrkii alentamaan sen sulamispistettä. Vaikutus sen kiehumiseen on kuitenkin erilainen, koska nämä epäpuhtaudet lisäävät sitä.

Tämän taustalla oleva tiede on se, että epäpuhtauksilla on stabiloiva vaikutus kuparimetallien nestefaasiin. Tämä tarkoittaa, että koet alhaisemmat sulamispisteet kaikissa epäpuhtaissa kuparissa tai sen kupariseoksissa.

Monet valmistajat yleensä alentavat puhtaan kuparin sulamispistettä lisäämällä siihen seoksia. Tämä ei ainoastaan ​​paranna sen ominaisuuksia, vaan myös säästää valmistuskustannuksissa.

· Ilmakehän paine

Kuparin sulamispiste on suoraan verrannollinen ilmanpaineeseen. Tämä tarkoittaa, että sinulla on vaihteluita kuparin annostelulämpötilassa vallitsevien ympäristöolosuhteiden mukaan.

Kuparin sulamislämpötila laskee, kun korkeus nousee. Tämä tarkoittaa, että vuoren huipulla käytät enemmän lämpöä kuparin sulattamiseen kuin maanpinnan tasolla.

· Raekoko ja -rakenne

Raekoko ja -rakenne vaikuttavat yleensä kupariin epäpuhtauksien kanssa tai seoksena. Raerakenne, esimerkiksi epäpuhtaalla kuparilla tai messingiseoksella, vaihtelee puhtaan kuparin vastaavasta.

Periaatteessa kaikki, mitä lisäät puhtaaseen kupariin, muuttaa sen raekokoa ja rakennetta, mikä muuttaa sen sulamispistettä. Hall-Patch Relationship sanoo, että mikä tahansa metalli, jolla on pieni kiteinen raerakenne, on yleensä erittäin vahva ja kova, mikä antaa sille alhaisemman sulamispisteen.

Tärkeää tietää kuparin sulamispiste

Meillä on useita syitä, miksi sinun pitäisi tietää kuparin sulamispiste:

  • Se auttaa sinua valitsemaan sopivimman uunin käytettäväksi kuparin valmistuksessa. Tämä määrittää myös energialähteesi ja lämpökäsittelyn, jota käytät prosessissa.
  • Se auttaa sinua määrittämään komponenttien vian tason, jos kuparirakenne altistuu sulamispisteen ylittäville lämpötiloille. Huomaa, että epäonnistumiset, kuten krepin aiheuttamat murtumat, tapahtuvat joskus paljon sulamispisteen alapuolella
  • Se auttaa kaikkia valmistajia arvioimaan kuparimetallinsa soveltuvuutta toteuttamaansa projektiin. Metallit ovat yleensä muovautuvimpia nestemäisessä tilassa.

Kuparin sulatustavat

Induktiouuni kuparin sulatukseen
Induktiouuni kuparin sulatukseen

Voit sulattaa kupariasi useilla tavoilla. Voit käyttää niitä kuparilla missä tahansa muodossa, kuten levyissä, tankoissa tai vain tangoissa.

Katsotaanpa lyhyesti joitain yleisiä menetelmiä, joita voit käyttää.

  •  Induktiolämmitys: voit sulattaa tai lämmittää kupariasi käyttämällä sekä sähkömagneettien että oskillaattorien yhdistelmää. Nämä saavat virtansa vaihtovirrasta, jolla on erittäin korkea taajuus.
  •  Uunin lämmitys: voit käyttää erilaisia ​​uuneja kuparin sulattamiseen. Yleisiä tyyppejä ovat induktiouuni, kaasuuuni ja kupoliuuni
  • Kaaren sulaminen: tämä on erittäin suuren sähkövirran käyttö kuparimetallin saattamiseksi sulamispisteeseensä. Jos virta on riittävän suuri, kupari voi sulaa kokonaan.
  • Mikroaaltosulatus: nämä ovat uuneja, jotka käyttävät mikroaaltoja kuparin lämmittämiseen sulaan tilaan.
  • Lasersulatus: Kuten nimestä voi päätellä, käytämme erittäin tehokasta lasersädettä kuparimetallin sulattamiseen vaadittuun malliin.
  • Infrapunalämmitys: kun on tarve vähentää hapetusnopeutta, käytämme infrapunaa kuparimetallin sulattamiseen tarpeen mukaan.
  • Elektronisuihkusulatus: Tämä menetelmä käyttää elektronisuihkua, joka on tarpeeksi voimakas saamaan kuparin lämpötilan ylittämään sen sulamispisteen.
  • Aurinkouunien sulatus: tämä prosessi käyttää auringosta tulevaa energiaa uunien tehonlähteenä. Tämä on tehokas vihreä teknologia, joka on saavuttanut suosiota nykyaikaisessa metalliteollisuudessa.
  • Isostaattinen kuumapuristus: tämä on sekä paineen että paineen yhdistelmä kuparimetallin saattamiseksi sulamispisteeseensä.
  • Tyhjiösulatus: Kun tarvitset puhdasta kuparia ilman kontaminaatiota, tyhjiösulatus on paras vaihtoehto. Tämä mahdollistaa helposti korkeiden sulamislämpötilojen saavuttamisen.
  • Suora sähkölämmitys: tässä johdat virtaa kuparimetallin läpi. Syntynyt lämpö riittää aiheuttamaan sen sulamisen. Se on erittäin nopea ja tehokas menetelmä, jota yleensä käytetään useimmille kupariseoksille.
  • Kylmäupokkaan sulatus: voit saavuttaa kuparin sulamispisteen kuumentamalla sitä sähkömagneettisen induktion avulla. Tämä prosessi vaatii vesijäähdytetyn upokkaan.
  • Oxy-polttoaine taskulamppu: tämä on liekehtivä taskulamppu, jossa yhdistyvät happi ja propaani, joka on tarpeeksi kuuma sulattamaan kuparimetallin.
  • Imuvalu: Tätä menetelmää käytetään useimmiten valmistettaessa monimutkaisia ​​kuparista valmistettuja osia. Kupari sulatetaan erittäin korkealla lämmöllä.

Kuparin sulamispisteen vaikutus käytännön sovelluksiin

Kun kupari saavuttaa sulamispisteensä, tapahtuu monia muutoksia, kuten muutoksia sen fysikaalisissa ja mekaanisissa ominaisuuksissa. Tämä tarkoittaa, että mikä tahansa kuparista valmistettu komponentti epäonnistuu siinä ympäristössä.

Sen pisteen määrittäminen, jossa kuparikomponenttisi alkaa sulaa, auttaa sinua paljon tämän käytännön sovelluksen strategioissa. Voimme vilkaista joitain näistä sovelluksista:

· Sähkösovellukset

Tunnemme kuparin yhtenä markkinoiden parhaista sähköjohtimista. Sen lisäksi, että sitä käytetään sähköjohdoissa, sitä käytetään myös lämmitysjärjestelmissä ja jäähdytyslevyissä, muuntajan osien valmistuksessa ja monissa muissa.

Kaikkien näiden komponenttien ja niiden suunnittelun on toimittava tehokkaasti omilla käyttöalueillaan. Tämä voi olla mahdollista vain, jos sinulla on tarkka käsitys metallin lämpöominaisuuksista.

· Hitsaus ja juottaminen

Käytämme kuparitankoja monissa juotossovelluksissa, kuten hitsauksessa ja juottamisessa. Tuntemalla kuparin lämpöominaisuudet selvitetään, missä vaiheessa se sulaa hitsauksen aikana auttaakseen lopullista liittämistä.

· Valu ja muovaus

Kuparivalu voi tuottaa sinulle monia upeita tuotteita, kuten veistoksia, hienoja koruja tai jopa ajoneuvon osia. Jotta voit valita sopivimman uunin tähän, sinun on tiedettävä kuparin sulamislämpötila.

Tämä on hyödyllistä myös silloin, kun aiot hankkia käyttämäsi työkalut. Niiden on oltava riittävän joustavia kestämään kuumaa kuparia sen sulamispisteessä.

Yhteenveto

Olemme määrittäneet, että kupari sulaa 1085 °C:ssa tai siten muista tekijöistä, kuten epäpuhtauksista, riippuen. Tämä tieto on erittäin tärkeää metallinvalmistajille ja kaikille kuparimetallia käsitteleville.

Tällaiset tiedot auttavat sinua määrittämään, onko kupari paras materiaali projektiisi.

Metalliseosten sulamispiste – Lähde: Engineering Toolbox

Kupari – Lähde: Science Direct

Metallien sulamispiste – Lähde: Metal Supermarket

Päivitä evästeasetukset
Siirry alkuun