A táblázat a réz termofizikai tulajdonságait mutatja a hőmérséklet függvényében 50 és 1600 Kelvin fok között.

A réz sűrűsége szobahőmérsékleten 8933 kg/m3 (vagy 8,93 g/cm3). A réz csaknem négyszer nehezebb és . Ezek a fémek lebegnek a folyékony réz felületén. A táblázatban szereplő rézsűrűség értékek kg/m3 egységben vannak megadva.

A réz sűrűségének hőmérsékletétől való függését a táblázat mutatja be. Meg kell jegyezni, hogy a réz sűrűsége hevítéskor csökken, mind szilárd fémként, mind folyékony rézként. Ennek a fémnek a sűrűségének csökkenése annak köszönhető, hogy melegítés közben tágul - a réz térfogata nő. Megjegyzendő A folyékony réz sűrűsége körülbelül 8000 kg/m3 1300°C-ig terjedő hőmérsékleten.

A réz hővezető képessége 401 W/(m fok) szobahőmérsékleten, ami egy meglehetősen magas érték, amely összehasonlítható a .

1357 K (1084 °C) hőmérsékleten a réz folyékony halmazállapotúvá válik, amit a táblázatban a réz hővezető-képességi együtthatója értékének meredek csökkenése tükröz. Ez egyértelmű A folyékony réz hővezető képessége majdnem kétszer alacsonyabb, mint a szilárd fémé.

A réz hővezető képessége hajlamos csökkenni hevítéskor, de 1400 K feletti hőmérsékleten a hővezető képesség értéke ismét növekedni kezd.

A táblázat a réz alábbi termofizikai tulajdonságait tárgyalja különböző hőmérsékleteken:

• rézsűrűség, kg/m3;
• fajlagos hőkapacitás, J/(kg deg);
• termikus diffúzió, m 2 /s;
• a réz hővezető képessége, W/(m K);
• Lorentz-függvény;
• hőkapacitási arány.

A réz termofizikai tulajdonságai: CTE és a réz fajlagos hőkapacitása

A réz olvadási és forráshője viszonylag magas: a réz fajlagos olvadási hője 213 kJ/kg; A réz fajlagos forráshője 4800 kJ/kg.

Az alábbi táblázat a réz néhány termofizikai tulajdonságát mutatja a hőmérséklet függvényében a 83 és 1473 K közötti tartományban. A réz tulajdonságait normál légköri nyomáson adják meg. Megjegyzendő A réz fajlagos hőkapacitása 381 J/(kg fok) szobahőmérsékleten, a réz hővezető képessége pedig 395 W/(m deg) 20°C hőmérsékleten.

A táblázatban szereplő hőtágulási együttható és a réz hőkapacitása értékeiből látható, hogy ennek a fémnek a melegítése ezen értékek növekedéséhez vezet. Például a réz hőkapacitása 900 °C hőmérsékleten 482 J/(kg deg).

A táblázat a réz következő termofizikai tulajdonságait mutatja:

• rézsűrűség, kg/m3;
• a réz fajlagos hőkapacitása, kJ/(kg K);
• a réz hővezetési együtthatója, W/(m deg);
• elektromos ellenállás, Ohm m;
• lineáris hőtágulási együttható (CTE), 1/fok.

Források:
1.
2. .

Mára számos összetett szerkezetet és eszközt fejlesztettek ki, amelyek különböző tulajdonságokkal rendelkező fémeket és ötvözeteiket használják fel. Egy adott szerkezetben a legmegfelelőbb ötvözet használatához a tervezők a szilárdság, a folyékonyság, a rugalmasság stb. követelményei szerint választják ki, valamint ezeknek a jellemzőknek a stabilitását a kívánt hőmérsékleti tartományban. Ezután kiszámítják a szükséges fémmennyiséget, amely szükséges a termékek előállításához. Ehhez számítást kell végeznie a fajsúlya alapján. Ez az érték állandó - ez a fémek és ötvözetek egyik fő jellemzője, gyakorlatilag egybeesik a sűrűséggel. Könnyű kiszámítani: el kell osztani egy darab tömör fém tömegét (P) a térfogatával (V). A kapott értéket γ-val jelöljük, és Newton per köbméterben mérjük.

Fajsúly ​​képlete:

Abból a tényből kiindulva, hogy a tömeg a tömeg és a gravitációs gyorsulás szorzata, a következőket kapjuk:

Most a fajsúly ​​mértékegységeiről. A fenti newtonok köbméterenként az SI rendszerben vannak. Ha a GHS metrikus rendszert használjuk, akkor ezt az értéket dyn per köbcentiméterben mérjük. Az MKSS rendszerben a fajsúly ​​jelzésére a következő mértékegységet használják: kilogramm-erő köbméterenként. Néha elfogadható a gramm-erő köbcentiméterenkénti használata - ez a mértékegység kívül esik minden metrikus rendszeren. Az alapvető kapcsolatok a következők:

1 din/cm3 = 1,02 kg/m3 = 10 n/m3.

Minél nagyobb a fajsúly ​​értéke, annál nehezebb a fém. Könnyű alumínium esetében ez az érték meglehetősen kicsi - SI-egységekben 2,69808 g/cm3 (például acél esetében 7,9 g/cm3). Az alumínium, valamint ötvözetei iránt ma nagy a kereslet, gyártása folyamatosan növekszik. Végül is ez azon kevés fémek egyike, amelyek az iparban szükségesek, és amelynek készlete a földkéregben van. Az alumínium fajsúlyának ismeretében bármilyen belőle készült terméket kiszámíthat. Ehhez van egy kényelmes fémkalkulátor, vagy manuálisan is elvégezheti a számítást úgy, hogy az alábbi táblázatból veszi a kívánt alumíniumötvözet fajsúlyát.

Fontos azonban figyelembe venni, hogy ez a hengerelt termékek elméleti tömege, mivel az ötvözet adalékanyag-tartalma nincs szigorúan meghatározott és kis határok között ingadozhat, akkor az azonos hosszúságú hengerelt termékek tömege, de a különböző gyártóktól vagy a tételek eltérhetnek, persze ez a különbség kicsi, de van.

Íme néhány számítási példa:

1. példa Számítsa ki a 4 mm átmérőjű és 2100 méter hosszú A97 alumíniumhuzal tömegét!

Határozzuk meg a kör keresztmetszeti területét S=πR 2 azt jelenti, hogy S=3,1415 2 2 =12,56 cm 2

Határozzuk meg a hengerelt termékek tömegét úgy, hogy az A97-es fajsúly ​​= 2,71 g/cm 3

M=12,56·2,71·2100=71478,96 gramm = 71,47 kg

Teljes huzal súlya 71,47 kg

2. példa Számítsa ki egy 60 mm átmérőjű és 150 cm hosszú AL8 alumíniumból készült kör tömegét 24 darab mennyiségben!

Határozzuk meg a kör keresztmetszeti területét S=πR 2 azt jelenti, hogy S=3,1415 3 2 =28,26 cm 2

Határozzuk meg a hengerelt termék tömegét úgy, hogy az AL8-as fajsúlya = 2,55 g/cm 3

A táblázat mutatja a fémek és ötvözetek sűrűségét, valamint az együtthatót NAK NEK sűrűségük aránya -hoz. A táblázatban szereplő fémek és ötvözetek sűrűsége g/cm 3 -ben van megadva a 0 és 50°C közötti hőmérséklet-tartományban.

A fémek sűrűsége adott, például: berillium Be, vanádium V, bizmut Bi, gallium Ga, hafnium Hf, germánium Ge, indium In, kadmium Cd, kobalt Co, palládium Pd, platina Pt, rénium Re, ródium Rh, rubídium Rb, ruténium Ru, Ag, stroncium Sr, antimon Sb, tallium Tl, tantál Ta, tellúr Te, króm Cr, cirkónium Zr.

Alumíniumötvözetek és fémforgácsok sűrűsége:: AL1, AL2, AL3, AL4, AL5, AL7, AL8, AL9, AL11, AL13, AL21, AL22, AL24, AL25. Forgácsok térfogatsűrűsége: finom zúzott alumínium forgács, finom acélforgács, nagy acélforgács, öntöttvas forgács. Megjegyzés: a táblázatban a forgácssűrűség t/m3-ben van megadva.

Magnézium és rézötvözetek sűrűsége: kovácsolt magnéziumötvözetek: MA1, MA2, MA2-1, MA8, MA14; magnéziumötvözetek öntése: ML3, ML4, ML6, ML10, ML11, ML12; réz-cink ötvözetek () öntvény: LTs16K4, LTs23A6Zh3Mts2, LTs30A3, LTs38Mts2S2, LTs40Sd, LTs40S, LTs40 MTs3ZH, LTs25S2; nyomással feldolgozott réz-cink ötvözetek: L96, L90, L85, L80, L70, L68, L63, L60, LA77-2, LAZ60-1-1, LAN59-3-2, LZhMts59-1-1, LN65-5, LM-58-2, LM-A57-3-1.

Különböző minőségű bronz sűrűsége:ónmentes, nyomással feldolgozott: BrA5, 7, BrAMts9-2, BrAZh9-4, BrAZhMts10-3-1.5, BrAZhN10-4-4, BrKMts3.1, BrKN1-3, BrMts5; berillium bronzok: BrB2, BrBNT1.9, BrBNT1.7; ónbronz deformálható: Br0F8.0-0.3, Br0F7-0.2, Br0F6.5-0.4, Br0F6.5-0.15, Br0F4-0.25, Br0Ts4-3, Br0TSS4-4-2, 5, Br0TSS4-4-4; ónöntödei bronzok: Br03Ts12S5, Br03Ts7S5N1, Br05Ts5S5; ónmentes öntvénybronzok: BrA9Mts2L, BrA9Zh3L, BrA10Zh4N4L, BrS30.

Nikkel- és cinkötvözetek sűrűsége:, nyomással feldolgozva: NK0.2, NMTs2.5, NMTs5, NMTsAK2-2-1, NH9.5, MNMts43-0.5, NMTs-40-1.5, MNZhMts30-1-1, MNZh5-1, MN19, 16, MNTs15 -20, MNA 13-3, MNA6-1,5, MNMts3-12; súrlódásgátló cinkötvözetek: TsAM9-1,5L, TsAM9-1,5, TsAM10-5L, TsAM10-5.

Acél, öntöttvas és babbit sűrűsége:, öntött acél, gyorsacél volfrámtartalommal 5...18%; súrlódásgátló öntöttvas, temperöntvény és nagy szilárdságú öntöttvas, szürkeöntvény; ón és ólom babbit: B88, 83, 83S, B16, BN, BS6.

Adjunk szemléltető példákat a különböző fémek és ötvözetek sűrűségére. A táblázat alapján egyértelmű, hogy a lítium fém a legkisebb sűrűségű, a legkönnyebb fémnek számít, amelynek a sűrűsége még kisebb - ennek a fémnek a sűrűsége 0,53 g/cm 3 vagy 530 kg/m 3 . Melyik fémnek a legnagyobb a sűrűsége? A legnagyobb sűrűségű fém az ozmium. Ennek a ritka fémnek a sűrűsége 22,59 g/cm3 vagy 22590 kg/m3.

Azt is meg kell jegyezni, hogy a nemesfémek sűrűsége meglehetősen magas. Például az olyan nehézfémek, mint az arany sűrűsége 21,5 és 19,3 g/cm3. A fémek sűrűségéről és olvadáspontjáról további információk találhatók.

Az ötvözetek sűrűségük is széles. A könnyű ötvözetek közé tartoznak a magnéziumötvözetek és az alumíniumötvözetek. Az alumíniumötvözetek sűrűsége nagyobb. A nagy sűrűségű ötvözetek közé tartoznak a rézötvözetek, például a sárgaréz és a bronz, valamint a babbit.

A réz (tiszta) sűrűsége, amelynek felülete vöröses, a törésnél rózsaszínes árnyalatú, nagy. Ennek megfelelően ennek a fémnek is jelentős fajsúlya van. Egyedülálló tulajdonságainak, elsősorban kiváló elektromos tulajdonságainak köszönhetően a rezet aktívan használják elektronikus és elektromos rendszerek elemeinek, valamint egyéb célú termékek előállítására. A tiszta réz mellett ásványai is nagy jelentőséggel bírnak számos iparág számára. Annak ellenére, hogy a természetben több mint 170 féle ilyen ásvány található, közülük csak 17 talált aktív felhasználásra.

Réz sűrűség értéke

Ennek a fémnek a sűrűsége, amely egy speciális táblázatban tekinthető meg, értéke 8,93 * 10 3 kg/m 3. Szintén a táblázatban látható egy másik, a sűrűségnél nem kevésbé fontos, a rézre jellemző: fajsúlya, amely szintén 8,93, de gramm per cm 3 -ben mérik. Mint látható, réz esetében ennek a paraméternek az értéke egybeesik a sűrűség értékével, de ne gondolja, hogy ez minden fémre jellemző.

Ennek és bármely más fémnek a kg/m3-ben mért sűrűsége közvetlenül befolyásolja az ebből az anyagból készült termékek tömegét. De a rézből vagy ötvözeteiből, például sárgarézből készült jövőbeli termék tömegének meghatározásához kényelmesebb a fajsúlyuk értékét használni a sűrűség helyett.

Fajsúly ​​számítása

Napjainkra nemcsak a sűrűség, hanem a fajsúly ​​mérésére és kiszámítására is számos módszert és algoritmust fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik ennek a fontos paraméternek a meghatározását táblázatok segítsége nélkül is. A különböző és tiszta fémek között eltérő fajsúly, valamint a sűrűségérték ismeretében hatékonyan választható anyagok adott paraméterű alkatrészek gyártásához. Nagyon fontos, hogy az ilyen intézkedéseket olyan eszközök tervezési szakaszában hajtsák végre, amelyekben rézből és ötvözeteiből készült alkatrészeket terveznek használni.

A fajsúly, amelynek értéke (valamint a sűrűség) a táblázatban látható, a fémből vagy bármilyen más homogén anyagból készült termék tömegének és térfogatának aránya. Ezt az összefüggést a γ = P/V képlet fejezi ki, ahol a γ betű a fajsúlyt jelöli.

Nem szabad összetéveszteni a fajsúlyt és a sűrűséget, amelyek a fémek eredendően eltérő jellemzői, bár a réz esetében ugyanaz a jelentésük.

A réz fajsúlyának ismeretében és a γ = P/V érték kiszámítására szolgáló képlet segítségével meghatározható egy eltérő keresztmetszetű réztuskó tömege. Ehhez meg kell szorozni a réz fajsúlyát és a szóban forgó munkadarab térfogatát, amit számítással nem különösebben nehéz meghatározni.

A fajsúly ​​mértékegységei

A különböző mérési rendszerekben a réz fajsúlyának kifejezésére különböző mértékegységeket használnak.

• A GHS rendszerben ezt a paramétert 1 dyne/cm3-ben mérik.
• Az SI rendszer 1n/m3 mértékegységet használ.
• Az MKSS rendszer 1 kg/m 3 mértékegységet használ.

Ha különböző mértékegységekkel szembesül a réz vagy ötvözeteinek ezen paraméterére vonatkozóan, akkor nem nehéz ezeket egymásba konvertálni. Ehhez egy egyszerű átalakítási képletet használhat, amely így néz ki: 0,1 dyne/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Számítsa ki a súlyt a fajsúly ​​értékével

A munkadarab súlyának kiszámításához meg kell határoznia a keresztmetszeti területét, majd meg kell szoroznia az alkatrész hosszával és a fajsúlyával.

Számítsuk ki az MNZH5-1 réz-nikkel ötvözetből készült rúd tömegét, amelynek átmérője 30 milliméter, hossza 50 méter.

A keresztmetszeti területet az S = πR 2 képlettel számítjuk ki, ezért: S = 3,1415 15 2 = 706,84 mm 2 = 7,068 cm 2

Ismerve az MNZH5-1 réz-nikkel ötvözet fajsúlyát, amely egyenlő 8,7 g/cm 3 -rel, a következőket kapjuk: M = 7,068 8,7 5000 = 307458 gramm = 307,458 kg

Számítsuk ki 28 db M2 rézötvözet lap súlyát, amelyek vastagsága 6 mm, méretei 1500x2000 mm.

Egy lap térfogata: V = 6 1500 2000 = 18000000 mm 3 = 18000 cm 3

Most, ha tudjuk, hogy 1 cm 3 M3 réz fajsúlya 8,94 g/cm 3, megtudhatjuk egy lap tömegét: M = 8,94 18000 = 160920 g = 160,92 kg

Mind a 28 hengerelt lap tömege: M = 160,92 · 28 = 4505,76 kg

Számítsuk ki a BrNHK rézötvözetből készült négyzet alakú rúd tömegét, amelynek hossza 8 méter, oldalmérete 30 mm.

Határozzuk meg a teljes hengerelt termék térfogatát: V = 3 3 800 = 7200 cm 3

A megadott hőálló ötvözet fajsúlya 8,85 g/cm 3, ezért a hengerelt termék össztömege: M = 7200 · 8,85 = 63720 gramm = 63,72 kg

Minden fém rendelkezik bizonyos fizikai és mechanikai tulajdonságokkal, amelyek valójában meghatározzák a fajsúlyukat. Annak meghatározásához, hogy egy adott vas- vagy rozsdamentes acélötvözet mennyire alkalmas a gyártásra, kiszámítják a hengerelt fém fajsúlyát. Minden fémtermék, amelynek térfogata azonos, de különböző fémekből, például vasból, sárgarézből vagy alumíniumból készül, eltérő tömegű, ami közvetlenül függ a térfogatától. Más szóval, az ötvözet térfogatának és tömegének aránya - fajlagos sűrűsége (kg/m3) egy állandó érték, amely egy adott anyagra jellemző lesz. Az ötvözet sűrűségét egy speciális képlet segítségével számítják ki, és közvetlenül kapcsolódik a fém fajsúlyának kiszámításához.

A fém fajsúlya ennek az anyagnak a homogén testének tömegének a fém térfogatához viszonyított aránya, azaz. ez a sűrűség, a kézikönyvekben kg/m3-ben vagy g/cm3-ben mérik. Innen kiszámolhatja a képletet a fém tömegének meghatározásához. Ennek meghatározásához meg kell szoroznia a referencia sűrűség értékét a térfogattal.

A táblázat a színesfémek és a vasvas sűrűségét mutatja. A táblázat fémek és ötvözetek csoportjaira van osztva, ahol minden név alatt a GOST szerinti minőség és a megfelelő sűrűség g / cm3-ben van feltüntetve, az olvadásponttól függően. A fajlagos sűrűség kg/m3-ben kifejezett fizikai értékének meghatározásához meg kell szoroznia a táblázatban szereplő g/cm3-ben megadott értéket 1000-rel. Például így megtudhatja, mi a vas sűrűsége - 7850 kg/m3.

A legjellemzőbb vasfém a vas. A sűrűségi érték - 7,85 g/cm3 - a vasalapú vasfém fajsúlyának tekinthető. A táblázatban szereplő vasfémek közé tartozik a vas, mangán, titán, nikkel, króm, vanádium, volfrám, molibdén és ezeken alapuló vasötvözetek, például rozsdamentes acél (sűrűség 7,7-8,0 g/cm3), fekete acél (sűrűség 7,85 g) /cm3) öntöttvas (sűrűsége 7,0-7,3 g/cm3) főként. A fennmaradó fémeket színesfémeknek, valamint az ezeken alapuló ötvözeteknek tekintik. A táblázatban szereplő színesfémek a következő típusokat tartalmazzák:

− könnyű - magnézium, alumínium;

− nemesfémek (nemesfémek) – platina, arany, ezüst és féldrézréz;

− alacsony olvadáspontú fémek – cink, ón, ólom.

Színesfémek fajsúlya

Színesfém nyersdarabok hengerelésekor még mindig pontosan tudnia kell őket kémiai összetétel, hiszen fizikai tulajdonságaik attól függnek.
Például, ha az alumínium szilícium vagy vas szennyeződéseket tartalmaz (akár 1%-on belül is), akkor az ilyen fémek műanyag tulajdonságai sokkal rosszabbak lesznek.
A színesfémek meleghengerlésének másik követelménye a fém rendkívül pontos hőmérsékletszabályozása. Például a cink szigorúan 180 fokos hőmérsékletet igényel hengerléskor - ha valamivel magasabb vagy valamivel alacsonyabb, a szeszélyes fém élesen elveszíti rugalmasságát.
A réz „hőmérséklethűbb” (850-900 fokon hengerelhető), de ehhez szükséges, hogy az olvasztókemence oxidáló (magas oxigéntartalmú) atmoszférájú legyen - különben törékennyé válik.

Fémötvözetek fajsúlyának táblázata

A fémek fajsúlyát leggyakrabban laboratóriumi körülmények között határozzák meg, de tiszta formában nagyon ritkán használják őket az építőiparban. Sokkal gyakrabban használják a színesfémek ötvözeteit és a vasfémek ötvözeteit, amelyek fajsúlyuk szerint könnyű- és nehézfémekre oszthatók.

A könnyűötvözeteket a modern ipar aktívan használja nagy szilárdságuk és jó magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságaik miatt. Az ilyen ötvözetek fő fémei a titán, alumínium, magnézium és berillium. A magnézium és alumínium alapú ötvözetek azonban nem használhatók agresszív környezetben és magas hőmérsékleten.

A nehéz ötvözetek réz, ón, cink és ólom alapúak. A nehéz ötvözetek közül a bronzot (réz alumíniummal, réz ötvözete ónnal, mangánnal vagy vassal) és a sárgarezet (cink és réz ötvözete) használják számos iparágban. Ezekből az ötvözetekből építészeti alkatrészeket és szaniter szerelvényeket gyártanak.

Az alábbi referencia táblázat a legelterjedtebb fémötvözetek főbb minőségi jellemzőit és fajsúlyát mutatja be. A lista adatokat szolgáltat a főbb fémötvözetek sűrűségéről 20°C-os környezeti hőmérsékleten.

A táblázatban bemutatott fémek és ötvözetek sűrűsége segít a termék tömegének kiszámításában. Az alkatrész tömegének kiszámításának módszere a térfogat kiszámítása, amelyet azután megszoroznak annak az anyagnak a sűrűségével, amelyből készült. A sűrűség egy köbcentiméter vagy köbméter fém vagy ötvözet tömege. A számológépen képletekkel számított tömegértékek több százalékkal eltérhetnek a valós értékektől. Ez nem azért van így, mert a képletek nem pontosak, hanem azért, mert az életben minden kicsit bonyolultabb, mint a matematikában: a derékszög nem egészen jó, a körök és gömbök nem ideálisak, a munkadarab deformációja hajlítás, domborítás és kalapálás során vastagságának egyenetlenségei , és még egy csomó eltérést felsorolhat az ideálistól. A végső csapást a pontosság iránti vágyunkra a csiszolás és polírozás adja, amelyek a termékben kiszámíthatatlan súlycsökkenéshez vezetnek. Ezért a kapott értékeket tájékoztató jellegűnek kell tekinteni.