1. Puhta vase soojuspaisumise koefitsient
Puhtal vasel (hapnikuvaba -vaba vask või kaubanduslik puhas vask, nt T2, C11000) on suhteliselt kõrge lineaarne soojuspaisumistegur, mis on üks selle olulisi füüsikalisi omadusi insenerirakendustes.
20 kraadist 100 kraadini: ligikaudu 16,5 × 10⁻⁶ / kraad
20 kraadist 200 kraadini: ligikaudu 17,3 × 10⁻⁶ / kraad
20 kraadist 300 kraadini: ligikaudu 17,7 × 10⁻⁶ / kraad
See tähendab, et kui temperatuur tõuseb, paisub puhas vask märgatavalt, mida tuleb arvestada termilise projekteerimise, montaaži sobivuse ja kõrgel{0}}temperatuuriliste konstruktsioonikomponentide puhul.
2. Kas puhas vask sobib pikaajaliseks-kõrgtemperatuuri{2}}teenuseks?
2.1 Järeldus
Puhas vask EI sobi pikaajaliseks{0}}kasutamiseks kõrgel temperatuuril, eriti üle 250 kraadi.
See suudab säilitada stabiilse jõudluse ainult pikaajaliseks{0}}kasutamiseks temperatuuril alla 150 kraadi mittesöövitavas keskkonnas. Sellest kõrgemal temperatuuril muutub oksüdeerumine, pehmenemine, tugevuse kadu ja struktuurne lagunemine tõsiseks ning piirab selle kasutusiga.
2.2 Puhta vase toimivuse halvenemine kõrgel temperatuuril
(1) Kiirendatud oksüdatsioon
Alla 300 kraadi moodustab vask õhukese oksiidkile (Cu₂O ja CuO), mis pakub piiratud kaitset.
Üle 300 kraadi kiireneb oksüdatsioon märkimisväärselt. Oksiidkiht muutub paksuks, lahtiseks ja mittekaitsevaks, tungides pidevalt sissepoole. Üle 500 kraadi on oksüdatsioon ülikiire, mis põhjustab materjali kulu, pinna rabedust ja pragunemist.
Väävlit, kloori või muid söövitavaid elemente sisaldavates keskkondades kiireneb kõrgtemperatuuriline{0}}korrosioon veelgi, põhjustades varajase rikke.
(2) Märkimisväärne mehaanilise tugevuse kaotus
Puhtal vasel on madal tugevus kõrgel temperatuuril ning see kaldub pehmenema ja roomama.
100–200 kraadi juures väheneb tugevus umbes 10–20%. 300–400 kraadi juures langeb tugevus 30–50% ja plastne deformatsioon koormuse all muutub vältimatuks.
Üle 500 kraadi on jääktugevus väiksem kui üks kolmandik toatemperatuuril kasutatavast tugevusest, mistõttu see ei sobi ühegi kandekonstruktsiooni jaoks.
(3) Elektri- ja soojusjuhtivuse halvenemine
Kuigi vask jääb kõrgel temperatuuril väga juhtivaks, suureneb selle elektritakistus temperatuuri tõustes (umbes +0.4% kraadi kohta).
500 kraadi juures suureneb takistus peaaegu kahekordseks, vähendades juhtivuse efektiivsust ja suurendades soojuse teket.
Soojusjuhtivus väheneb järk-järgult ka kõrgetel temperatuuridel, nõrgendades selle soojuse hajumise eelist.
2.3 Soovitatavad pikaajalised töötemperatuuri vahemikud
Vähem kui 120 kraadi või sellega võrdne: elektriliste komponentide, kaablite ja soojusvahetite standardne pika kasutuse temperatuur; stabiilne ja usaldusväärne.
120–250 kraadi: vastuvõetav keskmise tähtajaga teenindamiseks, kuid kiirendatud vananemisega; nõuab regulaarset kontrolli.
>250 kraadi: ei soovitata pidevaks pikaajaliseks kasutamiseks.
>500 kraadi : ainult väga lühiajalise kokkupuute korral; pikaajaline kasutamine toob kaasa kiire rikke.
2.4 Kõrgtemperatuuriliste rakenduste parendusmeetmed
Kui puhast vaske tuleb kasutada kõrgendatud temperatuuridel, võivad kasutusiga pikendada järgmised meetmed:
Pinna katmine: nikeldamine, tinatamine või hõbetamine hapniku eraldamiseks.
Kontrollitud atmosfäär: kasutada inertses või redutseerivas keskkonnas (lämmastik, vesinik) oksüdatsiooni mahasurumiseks.
Sulami asendamine: messing, pronks või vask-nikli sulamid tagavad palju parema stabiilsuse kõrgel temperatuuril.
Konstruktsiooni disain: võimaldage soojuspaisumisruumi ja vähendage termilist stressi.
2.5 Kokkuvõte
Puhas vask sobib suurepäraselt soojus- ja elektrijuhtimiseks madalal kuni mõõdukal temperatuuril (vähem kui 150 kraadi).
Kiire oksüdeerumise, tugeva pehmenemise ja halvenevate mehaaniliste omaduste tõttu ei sobi see aga pikaajaliseks kasutamiseks kõrgel temperatuuril üle 250 kraadi. Kõrge temperatuuriga insenerirakenduste puhul tuleks materjali valikul eelistada kuumuskindlaid vasesulameid või pinnaga kaitstud vase komponente, kusjuures töötemperatuuri ja kasutuskeskkonna suhtes kehtivad ranged piirangud.
