Проволока константановая что это такое

1888 год. Америка.Перед инженером Эдвардом Вестоном стоял вопрос об увеличении точности измерения температуры. Принцип работы термопар основывался на термоэлектрическом эффекте. Два соединённых проводника имеют между собой контактную разность потенциалов. Если температура на концах проводников одинакова, то разность потенциалов равно нулю. Если нет, то разность потенциалов зависит от разности температур на концах. Трудность заключалась в том, что при нагревании проводник менял свою электропроводимость, тем самым увеличивая погрешность измерения. Константан – сплав, который решил эту проблему.

Долгие эксперименты Вестона с медными сплавами не прошли даром. Новый материал отличался стабильностью сопротивления при нагреве проводника. Изобретатель дал ему довольно лаконичное название «сплав №2». Уже потом немецкие производители проволоки переименовали его в константан, что в переводе с латинского означает «постоянный».

Так что включает в свой состав констант? Почему цены на него продолжают расти?

Характеристика, свойства и особенности

Константан относится к электротехнической группе медноникелевых сплавов. Процент содержания никеля колеблется от 39 до 41% в зависимости от марки. Для увеличения механических свойств дополнительно легируется 1-2%-ом марганца. Помимо основных элементов включает небольшое количество примесей: меньше 1%. Сюда входит сера, фосфор, алюминий, магний и свинец. Причина их содержания – несовершенство технологии выплавки и неточность химического состава лигатур. Всего насчитывается более 30 марок константа, но самой распространённой в производстве является МНМц 40-1,5.

Сплавы константана имеют характерный для них желтоватый оттенок.

Плотность варьируется в пределах 8800-8900 кг\м2. Температура плавления 1350 ºС. Не магнитен.

Константан отличается низким значением удельного электрического сопротивления 0,5 Ом*мм2\м. Для сравнения аналогичный показатель меди составляет 0,2 Ом*мм2\м. Константан обладает минимальным температурным коэффициентом электросопротивления 0,06*10-6 1\С, т.е. при повышении температуры проводимость проводника изменяется незначительно.

Среди достоинств константана отмечают его способность аккумулировать термоэлектродвижущую силу. Особенно при работе в паре с такими металлами как медь и железо.

Касаемо механических свойств, константан выделяется своей высокой пластичностью. Модуль упругости равен 16 600 кгс\мм2. Относительное удлинение доходит до 30%, а относительное сужение до 71%.

Предел прочности на разрыв «сырого» сплава имеет довольно низкое значение 400 МПа. Термическая обработка, которая включает в себя низкотемпературный отжиг, позволяет повысить данный показатель в 2 раза 700-800 МПа. А это уже сравнимо с прочностью стали 45.

Дополнительного упрочнения сплава достигают проведением наклепа: прокаткой стальными роликами поверхность константана. В результате возникающие пластические деформации увеличивают предел прочности до 850 МПа, а твердость до 75-90 единиц шкалы Бринелля. Стоит отметить, что термическое и механическое упрочнения уменьшают пластичность сплава. Относительное удлинение падает до 4%, относительное сужение до 21%.

Константан хорошо проявляет себя при работе в условиях переменных нагрузок. Так, предел выносливости горячекатаных прутков составляет 243 МПа. Для сравнения аналогичный параметр стали 45 является немногим больше – 245 МПа.

Содержание константаном таких элементов как медь и никель делают его устойчивым к образованию коррозии. Сплав не вступает в реакцию с кислородом при температурах до 800 ºС. Не реагирует на большинство соляных растворов и органических кислот.

Константан отличается высокими технологическими свойствами. Поддается всем способам обработки давлением: штамповка, чеканка, ковка и прочее. Обрабатывается резанием, правда перед этим требуется проведение термического отжига. Легко паяется.

Область применения

Константан поставляется в производство в виде 2-х основных сортаментов:

Вышеперечисленные свойства позволили константановой проволоке получить массовое применение в электротехнике. В первую очередь при изготовлении особо точных приборов для измерения температуры. Именно из нее делают проводники, передающие термоэлектродвижущую силу от контактора к приемнику. Помимо это константан служит материалом для изготовления компенсационных проводов термопар.

Также константный сплав применяется в электронагревателях. Стоит заметить, что температура нагрева данных устройств составляет 500 ºС. Ими оборудуются промышленные печи для выплавки металлов с относительно низкой температурой плавления.

Константан является сырьем для производства резисторов и реостатов. Электроники по этой причине называет его резистивным сплавом. Также он употребляется при изготовлении тензометрических датчиков – устройств, трансформирующих величину деформации в электрический сигнал.

Ценообразование

Стоимость константана складывается из цены никеля и меди на мировых биржах цветных металлов. За основу большинство российских промышленников принимают значение котировок Лондонской биржы. Сразу отметим, что цена никеля является основополагающей при расчете стоимости сплава.

На октябрь 2017 года средняя стоимость лома константана равна 5 000 рублей за килограмм.

При сдаче лома цена может варьироваться. На ее значение влияют следующие факторы:

Источник

Медно-никелевый сплав константан

Основные сведения

История создания

Свойства константана

Еще одним важным свойством указанного сплава является ТЭДС (термоэлектродвижущая сила). Он в паре с хромелем, а также с медью и железом развивает достаточно высокую ТЭДС.

Константан хорошо поддается механической обработке, что говорит о его высоких технологических свойствах.

Марки константана

59%, далее следует никель (Ni) 39-41% и марганец (Mn) 1-2%.

Достоинства / недостатки

Области применения константана

Области применения медно-никелевого сплава константан обусловлены его свойствами. Первым практически полезным свойством является высокое электрическое сопротивление. Оно позволяет использовать данный материал для изготовления нагревателей электрических печей. Поскольку температура плавления относительно невелика, то максимальная рабочая температура нагревателей составляет 500 °C. Также указанное свойство позволяет производить из константана реостаты (элементы сопротивления).

Вторым важным с практической точки зрения свойством является низкая зависимость электрического сопротивления от температуры. Данная особенность позволяет использовать указанный сплав в тех случаях, когда важно обеспечить стабильность электросопротивления.

Константан в паре с медью, сплавом хромель и железом развивает достаточно высокую термо-электродвижущую силу, которая может быть учтена измерительным прибором. Указанное свойство позволяет использовать данный медно-никелевый сплав для изготовления термопар хромель-константан, медь-константан, железо-константан. Также из него производят удлиняющие провода.

Продукция из константана

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник

Константан сплав. Свойства, производство, применение и цена константана

Химические и физические свойства константана

Постоянство константана связано, в первую очередь, с его термостабильностью. Внутреннее строение сплава остается неизменным до температуры в 1260 градусов. Это планка плавления, при которой атомы константана меняют положение.

В каком бы состоянии не находился константан, его цвет остается неизменным. Примесь меди придает серебристому никелю желтизну. Хотя, купрум добавляют не столько ради цвета, сколько для упрочнения никеля.

Коррозия, как известно, — ржавление металла. Самопроизвольное разрушение со временем стирает с лица земли изделия из манганина. Поэтому, сплав константан долговечнее него и ценится выше.

Внимание промышленников привлекает, так же, удельное сопротивление константана. Сплав препятствует прохождению через него тока. В цифрах сопротивление константана равно 0,5 мкОм*м.

При этом, температурный коэффициент противостояния тока у сплава минимален. Говоря иначе, удельное сопротивление константана почти не зависит от температуры, что тоже является выражением постоянства материала.

Плотность – еще один параметрам, по которому можно отличить константан. Свойство сплава – внушительный вес. Он больше, чем у стали и вызван, соответственно, большей плотностью.

Она равна почти 9-ти граммам на кубический сантиметр. У стали планка не достигает 8-ми. Так что, плотность константана больше плотности прочих никелевых сплавов. Играет роль внушительное содержание меди. Плотность в 9 граммов на кубический сантиметр типична именно для нее.

Применение константана

Константан в виде проволоки идет на резисторы и реостаты. Последние приборы регулируют напряжение. Резисторы же выполняют функцию сопротивления току. Кстати, константан часто именуют резистивным сплавом, что указывает на основную сферу его применения.

Проволока из константана нужна и для термопар. Иначе говоря, это температурные датчики. Ими измеряют жар, или холод. Пригождаются термопары в медицинских приборах, к примеру, градусниках. В системах автоматики датчики тоже нужны, как и в промышленном оборудовании и, конечно, научных исследованиях.

Соединительная пайка деталей идет с трудом, контакт получается непрочным. Поэтому, важно запрашивать сертификаты качества константана, проверять его соответствие ГОСТам, работать лишь с проверенными поставщиками. Как они изготавливают сплав, расскажем в следующей главе.

Производство константана

Электроизоляционными свойствами обладает не сам константан, а пленка из окислов на его поверхности. Покрытие образуется лишь при прокаливании сплава. Поэтому, провод из константана и прочие детали, предназначенные для электроприборов, обязательно нагревают еще в заводских условиях.

В остальном, производство сплава меди, никеля и марганца не отличается от изготовления прочих металлических смесей. Сначала, закупаются, или выделяются из руд, необходимые компоненты.

Потом, они сплавляются воедино, попутно очищаясь от примесей. Ненужные компоненты нейтрализуют, захватывают и связывают химическими реагентами. Порой, для этого нужна безвоздушная среда, порой – высокие температуры. А вот высоки ли цены на итоговый продукт?

Цена константана

Если брать чистый константан в проволоке, за тонну можно заплатить и 4 000 000 рублей. При реализации по килограммам, за 1 000 граммов просят около 5 000 рублей.

Кстати, цена проволоки из константана тоже во многом зависит от ее диаметра. За тонну 0,6-миллиметровой, к примеру, могут просить около 2 300 000 рублей. Более толстые образцы, как правило, дешевле. Так тонна проволоки в 1,2 миллиметра диаметром обходится в 800 000 рублей. Иногда, продавцы просят 1 000 000. Данные цены актуальны на декабрь 2016 года.

Источник

Что такое проволока константан

В последнее время в металлопрокате важную роль играют различные металлические сплавы, в которые входят самые разнообразные компоненты. Из этих сплавов изготовляется различная продукция, которая на сегодня достаточно востребована. Такой является и проволока константан. Она имеет уникальные технические характеристики. Отсюда и ее востребованность на мировом рынке. Происходит это, прежде всего благодаря просто уникальным техническим характеристикам сплава константан, из которого данная проволока изготовлена.

Химический состав

Кто изобрел сплав константан

Разработал данное вещество в 1888 году американский ученый Эдвард Вестан. Первоначальное его предназначение – разработка проволоки. Использовали ее в электрических катушках. Назвал его американский изобретатель «Сплав №2». Позже немецкие промышленники дали ему известное на сегодня имя константан.

Где применяется

Чаще всего ленту константан используют в качестве электропроводов и электротехнике. Так, к примеру, она идеально подходит для изготовления реостатов. Для компенсационных проводов и термоэлектрических преобразователей это просто идеальный материал.

Фото: термопара ТХК

Термопары ТКХ производят именно из этой проволоки. Используется в них она как термоэлектронный элемент. Некоторые элементы измерительных приборов высокого качества изготовляются из вышеупомянутого сплава.

Технические характеристики и свойства

Модельный ряд

Поскольку существуют различные подвиды константана, то соответственно есть разные модификации одноименной проволоки. Основные их отличия – физические и химические свойства. Они не являются значимыми. Но в науке нет мелочей и быть не может. Каждая на первый взгляд мелочь может иметь достаточно весомое значение. Проволоку констант изготовляют согласно ГОСТ1790-77. Диаметр дано изделия находится в диапазоне 0,1-10.0 мм. Наиболее популярная проволока из константа марки МНМц 40-1,5.

Преимущества проволоки константан

Главное и наиболее весомое преимущество проволоки константан – устойчивость к нагрузкам и температурам. Легко поддается всем видам механической обработки, сварке, пайке и штамповке. Еще один важный плюс – устойчивость к коррозии. Свободно переносит высокие температуры. В нормальном состоянии не боится влияния низко концентрированной кислотной среды, пары аммиака. А вот пар, нагретый до 200-500 0 С способен изменить форму вышеупомянутой проволоки. А в целом проволока константан является прекрасным рабочим материалом, который к тому же долговечен, практичен и имеет прекрасные производительные свойства. Отсюда и высокий спрос на нее на мировом рынке. Следует отметить, что благодаря названным свойствам вышеупомянутого сплава, сфера его применения постоянно расширяется.

Источник

Константан — термостабильный сплав

К настоящему времени разработано множество сплавов. Одни ориентированы на обширное применение, другие отличаются специфическим свойствами, важными для конкретных условий. К последним относится сплав константан. Далее приведены особенности, характеристики, применение.

Параметры и особенности

Данное название носит сплав медно-никелевого состава, характеризующийся термостабильностью, электрическим сопротивлением, обрабатываемостью, используется в электротехнической промышленности.

Последнее обеспечивает стабильность сопротивления при различной температуре. Благодаря параметрам сопротивления константан называют резистивным сплавом. К тому же данный материал характеризуется значительной термоэлектродвижущей силой. Наконец, константан обладает хорошим технологическими свойствами, обуславливающими обрабатываемость его механическими методами. Так, для него применимы паяние, чеканка, штамповка, ковка и т. д. После отжига возможно использовать резание. Загрязнение цинком существенно затрудняет обработку.

Ввиду невысокой прочности константан нередко подвергают дополнительной обработке. После отжига предел прочности возрастает до 700-800 МПа, что приравнивает сплав по данному показателю к стали 45. Для еще большего упрочнения рассматриваемого материала применяют наклеп, подразумевающий поверхностную прокатку стальными роликами, вызывающую пластические деформации. В результате такой обработки константан обретает показатели предела прочности в 850 МПа и твердости в 75-90 НВ. Однако нужно учитывать, что как механическая, так и термическая обработка константана МНМц 40-1,5 сокращает пластичность: относительное удлинение снижается до 4%, сужение – до 21%.

Следует отметить, что электроизоляционные параметры характерны не для материала, а для поверхностной окисной пленки.

Данное покрытие формируется в результате прокаливания, поэтому изделия, рассчитанные на применение в электрооборудовании, подвергают данной обработке при производстве.

Стоимость константана формируется, прежде всего, под влиянием цены Ni. Например, стоимость рассматриваемого материала в октябре 2017 г. составляла в среднем 5 тыс. рублей за 1 кг. Во многом она зависит от формы и ее особенностей. Так, лента немного дороже в сравнении с проволокой. А для проволоки имеет значение толщина: варианты с большим диаметром дешевле. Например, на декабрь 2016 г. тонна 0,6 мм проволоки стоила около 2,3 млн., а материала диаметром 1,2 мм – 0,8-1 млн. К тому же, как видно из приведенных данных, при массовой реализации цена значительно снижается. Цена покупки также определяется несколькими факторами. Во-первых, большое значение имеет состояние лома, определяемое, прежде всего, наличием следов коррозии. Во-вторых, для проволоки имеет значение диаметр. Тонкие материалы ценятся выше.

В-третьих, важен объем поставок. Пункты приема лома предпочитают принимать крупные партии (более 100 кг) ввиду ускоренной реализации. В таких случаях они наценивают лом на 10–15%.

Применение

Сфера применения рассматриваемого материала определяется его параметрами. Так, большая термоэлектродвижущая сила обуславливает возможность использования константана в качестве исходного материала для, термопар. Значительное электрическое сопротивление позволяет создавать из него элементы сопротивления, представленные реостатами, и нагревательные элементы. Так как электрическое сопротивление константана слабо связано с температурой, он подходит для тех случаев, когда необходима стабильность электрического сопротивления. Помимо этого, рассматриваемый сплав применяется в измерительном оборудовании низкого класса точности и в качестве материала удлиняющих проводов.

Константановая проволока служит для изготовления проводников между приемником и контактором высокоточных температурных измерителей. Также из нее делают компенсационные провода термопар. Из проволоки и лент создают резистивные, ленточные и проволочные нагревательные элементы промышленных печей по выплавке металлов с небольшой температурой плавления. Наконец, из константана производят реостаты, резисторы, тензометрические датчики.

Отдельно следует рассмотреть применение материала для нагревательных элементов. Возможность использования его для данных целей обеспечена приведенными выше свойствами сплава.

Во-первых, высокое электрическое сопротивление, способствует быстрому и сильному нагреву. Во-вторых, малый температурный коэффициент сопротивления позволяет значительно упростить конструкцию нагревателя. Так, он избавляет от необходимости понижения напряжения при запуске, следовательно, не требуется трансформатор. В-третьих, хорошие технологические особенности позволяют создавать детали сложной конфигурации.

Таким образом, благодаря названным свойствам константана в совокупности возможно изготовление из него коротких нагревательных элементов большой площади поперечного сечения. Это считают существенным преимуществом по следующим причинам. Во-первых, печи многих типов, например, лабораторные, рассчитаны на короткие нагревательные элементы. Во-вторых, детали большого диаметра характеризуются большим сроком службы.

Константан применяют как для открытых, так и для закрытых нагревателей. В первом случае его используют в виде ленты и толстой проволоки. Это объясняется сгоранием тонкой проволоки на открытом воздухе при высоких температурах (более 400-450 °C). Однако материал в такой форме актуален для печей с инертным газом, вакуумных печей, закрытых нагревателей. В последнем случае в устройствах типа ТЭН, ориентированных на нагрев жидкости, воздуха, полов и т. д., константан не контактирует с окружающей средой. В большинстве таких нагревателей он в виде спирали из нити помещен в герметичную трубку. Для высокомощных моделей применяют толстую проволоку и ленту.

Также относительно формы константана следует отметить, что проволоку считают более предпочтительной по техническим и экономическим особенностям для нагревательного оборудования в сравнении с лентой. Так, для крупных промышленных печей применяют материал диаметром 3-7 мм, для меньших аналогов – 0,03-2,5 мм проволоку. К преимуществам проволоки перед лентой относят меньшую стоимость и простоту изготовления нагревательных элементов. Так, спиральные детали создают путем станковой навивки. К тому же проволочную спираль, благодаря компактности и высокой пластичности, можно разместить в оборудовании различными способами: на сводах и стенках зигзагами и лабиринтом, подвесить на керамических изоляторах, навить на трубчатое основание. Второй способ применяют на низкотемпературных печах, а третий считают наиболее эффективным. Вследствие больших трудоемкости и затратности создания нагревательных элементов из ленты обычно ее применяют в основном в специфических случаях. В любом случае константановые нагревательные элементы близки по параметрам эффективности, независимо от формы.

Состав

Константан представлен во множестве марок (более 30). Наиболее распространенной среди них является марка МНМц 40-1,5. Состав сплава константан данной марки включает около 59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn, менее 1% примесей. Последние представлены S, P, Al, Mg. Их наличие обусловлено неточностью состава лигатур и несовершенством выплавочных технологий. Из основных компонентов константана медь обеспечивает прочность, никель придает пластические свойства, марганец служит для легирования.

Достоинства и недостатки

К положительным качествам материала относят большинство его свойств: большие электрическое сопротивление и термоэлектродвижущую силу, низкий температурный коэффициент электрического сопротивления, хорошие технологические параметры, сопротивление коррозии. Например, последняя особенность выгодно отличает его от близкого аналога по термостабильности – манганина. Ввиду этого константан считается более долговечным и в целом ценится выше.

Основным отрицательным свойством считают относительно низкую температуру плавления.

История

Констанатан был создан в США в 1888 г. Э. Вестоном. Изначально он был ориентирован на применение в электроизмерительных приборах и в качестве исходного материала для катушек. Его представили как Сплав №2. Современное название рассматриваемый материал получил чуть позже от немецких производителей проволоки, выполнявших заказ создателя.

Источник