Пруток копель: технические характеристики и применение
Пруток копель калиброванный сортовой прокат из медно-никелевого сплава марки МНМцАК 40-1,5 (ТУ 48-21-508-91). Материал относится к группе прецизионных термоэлектродных сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. Копель применяется в качестве отрицательного электрода в термопарах типа ТХК (хромель-копель) и для изготовления компенсационных проводов, работающих в цепях измерительных приборов.
Химический состав и структура
Основу сплава составляет медь (Cu) с содержанием никеля (Ni) от 39% до 41%, марганца (Mn) от 0,1% до 1,0%, алюминия (Al) от 1,0% до 2,0% и кремния (Si) от 0,1% до 0,5%. Легирующие компоненты обеспечивают стабильность термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) в диапазоне рабочих температур. Структура однофазный твердый раствор, не претерпевающий фазовых превращений при нагреве, что гарантирует воспроизводимость метрологических характеристик.
Физико-механические параметры
Пруток копель поставляется в горячекатаном или холоднокатаном состоянии, диаметром от 1,2 до 12,0 мм. Предел прочности при растяжении составляет от 390 до 490 МПа, относительное удлинение не менее 20%. Твердость по Бринеллю от 120 до 160 HB. Плотность сплава 8,9 г/см.
Удельное электрическое сопротивление при температуре 20C находится в пределах от 0,45 до 0,55 Оммм/м. Температурный коэффициент электрического сопротивления в интервале от 20 до 100C не превышает 0,005 1/C. Термоэлектродвижущая сила в паре с хромелем при разности температур спаев 100C составляет от 4,1 до 4,3 мВ.
Эксплуатационные свойства
Сплав сохраняет работоспособность при температурах от 200 до +600C (кратковременно до +800C). Материал устойчив к коррозионному растрескиванию в атмосферных условиях и в средах с повышенной влажностью. Копель не подвержен окислению при нагреве до рабочих температур, что исключает дрейф показаний термопары в процессе длительной эксплуатации.
Обрабатываемость резанием соответствует группе обрабатываемости Г (по ГОСТ 19086). Пруток хорошо поддается пайке твердыми и мягкими припоями, сварке в среде аргона. Допускается гибка на оправках радиусом не менее двух диаметров прутка.
Применение в промышленности
Пруток копель востребован в следующих отраслях и узлах:
- термопарные датчики типа ТХК для печей термической обработки, цементных вращающихся печей, стекловаренных ванн;
- компенсационные провода для линий связи между первичными преобразователями и вторичными приборами в системах автоматизации технологических процессов;
- токопроводящие элементы резисторов и реостатов в лабораторном и промышленном электрооборудовании;
- нагревательные элементы низкотемпературных электрических печей сопротивления;
- чувствительные элементы пирометрических устройств в энергетическом машиностроении и металлургии.
Сортамент и условия поставки
Прутки поставляются мерной длины от 1 до 4 м, немерной от 0,5 до 4 м. Допуск на диаметр для калиброванного проката h9, для горячекатаного h11. Кривизна прутка не превышает 2 мм на 1 м длины. Поверхность не должна иметь трещин, плен, закатов и раковин.
| Диаметр, мм | Состояние поставки | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Применение |
|---|---|---|---|---|
| 1,23,0 | холоднокатаный | от 440 до 490 | от 20 до 25 | компенсационные провода |
| 3,06,0 | холоднокатаный | от 410 до 460 | от 22 до 28 | термопарные электроды |
| 6,012,0 | горячекатаный | от 390 до 430 | от 25 до 30 | резисторы, нагреватели |
Контроль качества и испытания
Каждая партия прутка проходит входной контроль химического состава методом спектрального анализа. Термоэлектрические характеристики проверяются на эталонных установках с погрешностью не более 0,1 мВ. Механические испытания проводятся на образцах, отобранных от каждого мотка или прутка партии. На поверхности не допускаются дефекты, выводящие размеры за предельные отклонения.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем копель отличается от константана?
Копель содержит алюминий и кремний, что повышает термоэлектрическую стабильность при температурах до 600C. Константан (МНМц 40-1,5) не имеет этих добавок и применяется в паре с медью и железом. Копель обеспечивает более высокую ТЭДС в паре с хромелем.
Какой допуск на диаметр прутка копель?
Для калиброванного проката действует допуск h9, для горячекатаного h11. Фактический диаметр измеряется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, овальность не превышает половины поля допуска.
При какой температуре эксплуатируется пруток копель?
Длительная рабочая температура составляет от 200 до +600C. Кратковременный нагрев до +800C допускается без необратимой деградации термоэлектрических свойств. Выше +800C начинается интенсивное окисление поверхности.
Какие методы сварки применимы для копеля?
Рекомендуется аргонодуговая сварка неплавящимся электродом и контактная точечная сварка. Пайка производится серебряными припоями с флюсами на основе буры. Соединения сохраняют герметичность при рабочих температурах.
