Drut - Wire

Napowietrzny „drut”. Przewodnik składa się z 7 pasm stalowych (w środku, wysoka wytrzymałość na rozciąganie), otoczonych 4 zewnętrznymi warstwami aluminium (wysoka przewodność). Średnica próbki 40 mm.

Przewód jest zazwyczaj pojedynczy cylindryczny , elastyczne nici albo pręt z metalu. Przewody służą do przenoszenia obciążeń mechanicznych lub sygnałów elektrycznych i telekomunikacyjnych . Drut jest powszechnie formowany przez przeciąganie metalu przez otwór w matrycy lub płycie ciągnącej . Mierniki drutu są dostępne w różnych standardowych rozmiarach, wyrażonych w postaci numeru miernika . Termin „drut” jest również używany luźniej w odniesieniu do wiązki takich splotów, jak w przypadku „drutu wielożyłowego”, który jest bardziej poprawnie określany jako lina stalowa w mechanice lub kabel w elektryczności.

Drut jest dostępny w postaci pełnego rdzenia, skręconej lub plecionej. Chociaż zwykle okrągły przekrój poprzeczny, drut może być wykonany w przekroju kwadratowym, sześciokątnym, spłaszczonym prostokątnym lub innym, zarówno do celów dekoracyjnych, jak i do celów technicznych, takich jak wysokowydajne cewki głosowe w głośnikach . Sprężyny nawijane krawędziowo , takie jak zabawka Slinky , wykonane są ze specjalnego spłaszczonego drutu.

Historia

W starożytności , biżuteria często zawiera w postaci łańcuchów i stosowane dekoracji, dużych ilości drutu, który jest precyzyjnie wykonane, a które muszą być wyprodukowane przez jakiś skuteczny, jeśli nie jest technicznie zaawansowany, środków. W niektórych przypadkach paski wycięte z blachy przerabiano na drut, przeciągając je przez perforacje w kamiennych kulkach. Powoduje to, że paski zwijają się, tworząc cienkie rurki. Ta technika rysowania pasków była używana w Egipcie przez II dynastię . Od połowy II tysiąclecia p.n.e. większość złotych drutów w biżuterii charakteryzuje się liniami szwów, które podążają spiralną ścieżką wzdłuż drutu. Takie skręcone paski można przekształcić w lite okrągłe druty przez zwijanie ich między płaskimi powierzchniami lub metodą ciągnienia taśmy. Metoda produkcji drutu skręcanego taśmą została zastąpiona przez rysowanie w starożytnym Starym Świecie mniej więcej między VIII a X wiekiem naszej ery. Istnieją dowody na to, że przed tym okresem sięgano dalej na Wschód.

Druty kwadratowe i sześciokątne były prawdopodobnie wykonane techniką kucia . W tej metodzie metalowy pręt został uderzony pomiędzy rowkowanymi blokami metalowymi lub pomiędzy rowkowanym stemplem a rowkowanym metalowym kowadełkiem . Rzemiosło ma wielką starożytność, prawdopodobnie datuje się na początek II tysiąclecia pne w Egipcie oraz w epoce brązu i żelaza w Europie dla obręczy i strzałek . Skręcone druty o przekroju kwadratowym są bardzo powszechną filigranową ozdobą we wczesnej biżuterii etruskiej .

Mniej więcej w połowie II tysiąclecia p.n.e. wprowadzono nową kategorię ozdobnej tuby, która imitowała linię granulek. Prawdziwy zroszony drut, wytwarzany przez mechaniczne zniekształcenie drutu o okrągłym przekroju, pojawił się we wschodniej części Morza Śródziemnego i we Włoszech w VII wieku p.n.e., być może rozpowszechniony przez Fenicjan . Zroszony drut był nadal używany w biżuterii do czasów współczesnych, chociaż w dużej mierze wypadł z łask około X wieku naszej ery, kiedy dwa ciągnione okrągłe druty, skręcone razem, tworząc tak zwane „liny”, stanowiły prostszą do wykonania alternatywę . Prekursorem drutu z koralikami mogą być paski i druty z karbem, które pojawiły się po raz pierwszy około 2000 roku p.n.e. w Anatolii .

Rzeźba Sophie Ryder z drutu ocynkowanego Siedząca w Parku Rzeźby Yorkshire

Drut był ciągnięty w Anglii od średniowiecza. Drut służył do wyrobu wełnianych kart i szpilek, wytwarzanych wyrobów, których import zakazał Edward IV w 1463 roku. Pierwsza huta drutu w Wielkiej Brytanii została założona w Tintern około 1568 roku przez założycieli Spółki Zakładów Mineralnych i Baterii , którzy miał na to monopol . Oprócz drugiej huty drutu w pobliskim Whitebrook, przed drugą połową XVII wieku nie było żadnych innych hut. Pomimo istnienia młynów ciągnienie drutu do drobnych rozmiarów nadal odbywało się ręcznie.

Zgodnie z opisem z początku XX wieku, „drut jest zwykle ciągniony w formie cylindrycznej, ale może być wykonany z dowolnej pożądanej sekcji poprzez zmianę zarysu otworów w płycie ciągnącej, przez którą przechodzi w proces produkcji. Płytka ciągnąca lub matryca jest kawałkiem twardego żeliwa lub twardej stali, lub do drobnej obróbki może to być diament lub rubin . Celem wykorzystania kamieni szlachetnych jest umożliwienie wykorzystania matryc do przez znaczny okres czasu bez utraty ich rozmiaru, a tym samym do produkcji drutu o niewłaściwej średnicy.Dymenty diamentowe muszą być ponownie nawiercane, gdy stracą swoją pierwotną średnicę otworu, ale metalowe matryce są ponownie zmniejszane do rozmiaru poprzez wbijanie młotkiem w otwór, a następnie wybijanie go skorygować średnicę za pomocą stempla."

Zastosowania

Zbliżenie na struny fortepianu pokazuje „nadkręconą” spiralną owijkę drucianą dodaną do głównych drutów nośnych

Drut ma wiele zastosowań. Stanowi surowiec wielu ważnych producentów , takich jak przemysł siatek drucianych , sprężyny inżynieryjne, produkcja tkanin drucianych i przędzenie lin stalowych , w których zajmuje miejsce analogiczne do włókna tekstylnego . Siatka druciana o wszystkich stopniach wytrzymałości i rozdrobnieniu siatki jest używana do maszyn przesiewających i przesiewających, do odwadniania masy papierniczej, do sit okiennych i do wielu innych celów. Ogromne ilości drutu aluminiowego , miedzianego , niklowego i stalowego są wykorzystywane w kablach telefonicznych i do transmisji danych oraz jako przewodniki w przesyle energii elektrycznej i ogrzewaniu . Jest nie mniej popularny na ogrodzenia, a dużo zużywa się przy budowie mostów wiszących , klatek itp. W produkcji strunowych instrumentów muzycznych i instrumentów naukowych, drut jest ponownie szeroko stosowany. Drut ze stali węglowej i nierdzewnej ma znaczące zastosowania w sprężynach konstrukcyjnych do krytycznych części/komponentów samochodowych lub przemysłowych. Wykonywanie szpilek i spinek do włosów ; przemysł igłowy i haczykowy ; wykonywanie gwoździ, kołków i nitów; a zgrzeblarki zużywają duże ilości drutu jako surowca.

Nie wszystkie metale i stopy metali posiadają właściwości fizyczne niezbędne do wytworzenia użytecznego drutu. Metale muszą być przede wszystkim plastyczne i wytrzymałe na rozciąganie, od jakości, od której w głównej mierze zależy użyteczność drutu. Główne metale nadające się na drut, posiadające prawie równą ciągliwość, to platyna , srebro , żelazo , miedź , aluminium i złoto ; i tylko z tych i niektórych ich stopów z innymi metalami, głównie mosiądzem i brązem , wytwarza się drut.

Dzięki starannej obróbce można wytworzyć niezwykle cienki drut. Drut specjalnego przeznaczenia jest jednak wykonany z innych metali (np. drut wolframowy do włókien żarówek i lamp próżniowych , ze względu na wysoką temperaturę topnienia). Druty miedziane są również powlekane innymi metalami, takimi jak cyna, nikiel i srebro, aby wytrzymać różne temperatury, zapewnić smarowanie i ułatwić zdejmowanie gumowej izolacji z miedzi.

Metalowe przewody są często wykorzystywane do niższych tonie dźwięku produkujące „strun” w strunowych instrumentów , takich jak skrzypce , wiolonczele i gitary i perkusyjnych instrumentów strunowych, takich jak fortepiany , dulcimers , Dobros i cimbaloms . Aby zwiększyć masę na jednostkę długości (a tym samym jeszcze bardziej obniżyć wysokość dźwięku), główny drut może być czasami owinięty spiralnie innym, cieńszym pasmem drutu. Mówi się, że takie struny muzyczne są „przekręcone”; dodany drut może mieć przekrój kołowy („z okrągłą owijką”) lub spłaszczony przed nawinięciem („z uzwojeniem płaskim”).

Produkcja

Koncepcja ciągnienia drutu

Drut jest często redukowany do pożądanej średnicy i właściwości poprzez wielokrotne przeciąganie przez coraz mniejsze matryce lub tradycyjnie otwory w płytach ciągnących . Po kilku przejściach drut może zostać wyżarzony w celu ułatwienia ciągnienia lub, jeśli jest to produkt gotowy, w celu zmaksymalizowania ciągliwości i przewodności .

Wykończenie, płaszcz i izolacja

Kabel koncentryczny , jeden przykład z płaszczem i izolowanym drutem

Przewody elektryczne są zwykle pokryte materiałami izolacyjnymi , takimi jak plastik, polimery gumopodobne lub lakier. Izolowanie i izolowanie przewodów i kabli odbywa się obecnie poprzez przepuszczanie ich przez wytłaczarkę. Dawniej materiały używane do izolacji obejmowały obrobioną tkaninę lub papier oraz różne produkty na bazie oleju. Od połowy lat 60. przeważały tworzywa sztuczne i polimery o właściwościach zbliżonych do gumy.

Dwa lub więcej przewodów może być owiniętych koncentrycznie, oddzielonych izolacją, tworząc kabel koncentryczny . Drut lub kabel można dodatkowo zabezpieczyć substancjami takimi jak parafina , jakiś rodzaj środka konserwującego, bitum, ołów , powłoka aluminiowa lub taśma stalowa. Maszyny do splatania lub pokrywania nawijają materiał na szybko przechodzący drut. Niektóre z najmniejszych maszyn do powlekania bawełną mają duży bęben, który chwyta drut i przesuwa go przez zębate koła zębate; drut przechodzi przez środek dysków zamontowanych nad długim łożem, a każdy z dysków ma pewną liczbę szpul, od sześciu do dwunastu lub więcej w różnych maszynach. Na każdej szpulce nawinięty jest zapas materiału pokrywającego, a koniec jest prowadzony na drut, który zajmuje centralną pozycję w stosunku do szpul; te ostatnie obracają się z odpowiednią prędkością za pomocą swoich krążków, w konsekwencji bawełnę nakłada się na drut, nawijając spiralnie tak, aby zachodziły na siebie. Jeśli wymaganych jest wiele pasm, krążki są powielane, tak że można przenosić aż sześćdziesiąt szpul, przy czym drugi zestaw pasm jest układany na pierwszym.

W przypadku cięższych kabli, które są używane do oświetlenia elektrycznego i zasilania, a także kabli podmorskich, maszyny mają nieco inną konstrukcję. Drut jest nadal prowadzony przez wydrążony wał, ale szpule lub szpule materiału pokrywającego są ustawione wrzecionami pod kątem prostym do osi drutu i leżą w okrągłej klatce, która obraca się na rolkach poniżej. Różne splotki wychodzące ze szpul w różnych częściach obwodu klatki, wszystkie prowadzą do tarczy na końcu wydrążonego wału. Ta tarcza ma perforacje, przez które przechodzi każda z żył, a następnie jest natychmiast owijana na kablu, który w tym miejscu przesuwa się przez łożysko. Zębate koła zębate o określonych przełożeniach są używane do powodowania obracania się bębna nawijającego linę i kosza na szpule z odpowiednimi względnymi prędkościami, które się nie zmieniają. Klatki są powielane do skręcania wieloma taśmami lub pasmami, tak że maszyna może mieć sześć szpul na jednej klatce i dwanaście na drugiej.

Formy drutu

Drut lity

Drut lity, zwany również drutem litym lub jednożyłowym, składa się z jednego kawałka drutu metalowego. Drut lity jest przydatny do okablowania płytek stykowych. Drut lity jest tańszy w produkcji niż drut linkowy i jest stosowany tam, gdzie nie ma potrzeby elastyczności drutu. Drut lity zapewnia również wytrzymałość mechaniczną; a ponieważ ma stosunkowo mniejszą powierzchnię, która jest narażona na działanie substancji korozyjnych, ochronę przed środowiskiem.

Linka

Skręcony drut miedziany

Drut skręcony składa się z kilku małych drutów połączonych w wiązkę lub owiniętych razem w celu utworzenia większego przewodnika. Linka jest bardziej elastyczna niż drut lity o tym samym całkowitym polu przekroju. Drut linkowy jest używany, gdy wymagana jest wyższa odporność na zmęczenie metalu . Takie sytuacje obejmują połączenia między płytkami drukowanymi w urządzeniach z wieloma obwodami drukowanymi, w których sztywność litego drutu powodowałaby zbyt duże naprężenia w wyniku ruchu podczas montażu lub serwisowania; Przewody zasilające AC do urządzeń; kable do instrumentów muzycznych; kable do myszy komputerowych; kable do elektrod spawalniczych; kable sterujące łączące ruchome części maszyn; kable do maszyn górniczych; kable do maszyn ciągnących; i wiele innych.

Przy wysokich częstotliwościach prąd przepływa w pobliżu powierzchni drutu z powodu efektu naskórkowości , co powoduje zwiększenie strat mocy w przewodzie. Może wydawać się, że drut skręcany zmniejsza ten efekt, ponieważ całkowita powierzchnia splotek jest większa niż powierzchnia równoważnego drutu litego, ale zwykły drut skręcony nie zmniejsza efektu naskórkowości, ponieważ wszystkie splotki są razem zwarte i zachowują się jako pojedynczy przewodnik. Skrętka będzie miała wyższą rezystancję niż drut lity o tej samej średnicy, ponieważ przekrój drutu nie jest w całości wykonany z miedzi; między pasmami są nieuniknione przerwy (jest to problem z upakowaniem okręgów dla okręgów w okręgu ). Mówi się, że linka o takim samym przekroju przewodnika jak drut lity ma ten sam równoważny przekrój i zawsze ma większą średnicę.

Jednak w wielu zastosowaniach o wysokiej częstotliwości efekt zbliżeniowy jest bardziej dotkliwy niż efekt naskórkowy, aw niektórych ograniczonych przypadkach prosty linka może zmniejszyć efekt zbliżeniowy. Dla lepszej wydajności przy wysokich częstotliwościach można zastosować licę , której poszczególne żyły są izolowane i skręcone w specjalne wzory.

Liczba pasm

Im więcej pojedynczych żył w wiązce drutu, tym drut staje się bardziej elastyczny, odporny na zginanie, pękanie i mocniejszy. Jednak większa liczba pasm zwiększa złożoność i koszt produkcji.

Ze względów geometrycznych najmniejsza liczba pasm zwykle spotykanych to 7: jedna w środku, a 6 otacza ją w bliskim kontakcie. Następny poziom to 19, czyli kolejna warstwa 12 pasm na górze 7. Potem liczba się zmienia, ale 37 i 49 są powszechne, a następnie w zakresie od 70 do 100 (liczba nie jest już dokładna). Większe liczby można znaleźć tylko w bardzo dużych kablach.

W przypadku aplikacji, w których drut się porusza, 19 jest najniższym, który należy zastosować (7 należy stosować tylko w aplikacjach, w których drut jest umieszczony, a następnie się nie porusza), a 49 jest znacznie lepszy. W przypadku zastosowań o ciągłym, powtarzającym się ruchu, takich jak roboty montażowe i przewody słuchawkowe , 70 do 100 jest obowiązkowe.

W zastosowaniach, które wymagają jeszcze większej elastyczności, stosuje się jeszcze więcej splotów (zwykłym przykładem są kable spawalnicze, ale także każda aplikacja, która wymaga przenoszenia drutu w ciasnych miejscach). Jednym z przykładów jest drut 2/0 wykonany z 5292 splotów drutu o grubości 36 . Pasma są uporządkowane poprzez utworzenie wiązki składającej się z 7 pasm. Następnie 7 z tych pakietów łączy się w superpakiety. Wreszcie 108 super wiązek jest używanych do wykonania ostatecznego kabla. Każda grupa drutów jest zwinięta w spiralę tak, że gdy drut jest zginany, część wiązki, która jest rozciągnięta, porusza się wokół spirali do części, która jest ściśnięta, aby drut miał mniejsze naprężenie.

Prefuzowany

Drut prefabrykowany to linka składająca się z pasm, które są mocno cynowane , a następnie sklejane ze sobą. Drut prefabrykowany ma wiele właściwości drutu litego, z wyjątkiem tego, że jest mniej podatny na pękanie.

Pleciony drut

Drut pleciony składa się z kilku małych splotów drutu splecionych razem. Plecione druty nie pękają łatwo podczas zginania. Przewody w oplocie są często odpowiednie jako ekran elektromagnetyczny w kablach redukujących zakłócenia.

Zewnętrzny przewodnik tego miniaturowego kabla koncentrycznego (typu RG 58) jest wykonany z plecionki. Cięższe kable w oplocie są używane do połączeń elektrycznych, które wymagają pewnego stopnia elastyczności, na przykład połączeń z szynami zbiorczymi.

Odmiany

Dioda germanowa połączona złotym drutem
  • Drut przyłączeniowy to mały do ​​średniego przekroju, lity lub wielodrutowy, izolowany przewód, używany do wykonywania połączeń wewnętrznych wewnątrz urządzeń elektrycznych lub elektronicznych. Często jest cynowany, aby poprawić lutowność .
  • Wire bonding to zastosowanie mikroskopijnych przewodów do wykonywania połączeń elektrycznych wewnątrzelementów półprzewodnikowych i układów scalonych.
  • Drut magnetyczny jest drutem litym, zwykle miedzianym , który, aby umożliwić bliższe uzwojenie podczas wytwarzania cewek elektromagnetycznych , jest izolowany tylko lakierem, a nie grubszym plastikiem lub inną izolacją powszechnie stosowaną w przewodzie elektrycznym. Służy do uzwojenia silników , transformatorów , cewek , generatorów , cewek głośnikowych itp. ( Więcej informacji na temat miedzianego drutu magnetycznego , patrz: Drut miedziany i kabel # Drut magnetyczny (Przewód uzwojenia) . ).
  • Kabel koncentryczny to kabel składający się z wewnętrznego przewodnika, otoczonego rurową warstwą izolacyjną, zwykle wykonaną z elastycznego materiału o wysokiej stałej dielektrycznej, z których wszystkie są następnie otoczone inną warstwą przewodzącą (zwykle z cienkiego drutu tkanego dla elastyczności lub z cienką folią metaliczną), a następnie ponownie pokryty cienką warstwą izolacyjną na zewnątrz. Termin współosiowy pochodzi od wewnętrznego przewodnika i zewnętrznego ekranu, które mają tę samą oś geometryczną. Kable koncentryczne są często używane jako linia transmisyjna dla sygnałów o częstotliwości radiowej. W hipotetycznym idealnym kablu koncentrycznym pole elektromagnetyczne przenoszące sygnał występuje tylko w przestrzeni między przewodem wewnętrznym i zewnętrznym. Praktyczne kable osiągają ten cel w wysokim stopniu. Kabel koncentryczny zapewnia dodatkową ochronę sygnałów przed zewnętrznymi zakłóceniami elektromagnetycznymi i skutecznie prowadzi sygnały o niskiej emisji wzdłuż długości kabla, co z kolei wpływa na ciepło termiczne wewnątrz przewodnictwa przewodu.
  • Przewód głośnikowy służy do wykonania połączenia elektrycznego o niskiej rezystancji między głośnikami a wzmacniaczami audio. Niektóre nowoczesne przewody głośnikowe wysokiej klasy składają się z wielu przewodników elektrycznych, indywidualnie izolowanych plastikiem, podobnie jak drut Litz .
  • Drut oporowy to drut o wyższej niż normalna rezystywności, często używany do elementów grzejnych lub do wykonywania rezystorów drutowych. Najpopularniejszym typem jest drut Nichrom .

Zobacz też

Uwagi

Zewnętrzne linki

  • Słownikowa definicja drutu w Wikisłowniku