Bakır Tellerde Aşınma ve Çizilme Değerlendirmesinin Önemi

Bakır, elektromıknatıs ve telgrafın icadından bu yana elektrik kablolarında uzun bir kullanım geçmişine sahiptir. Bakır teller, korozyon direnci, lehimlenebilirliği ve 150°C'ye kadar yüksek sıcaklıklardaki performansı sayesinde paneller, sayaçlar, bilgisayarlar, iş makineleri ve cihazlar gibi çok çeşitli elektronik ekipmanlarda kullanılmaktadır. Çıkarılan tüm bakırın yaklaşık yarısı elektrik teli ve kablo iletkenlerinin üretiminde kullanılmaktadır.

Bakır tel yüzey kalitesi, uygulama hizmet performansı ve kullanım ömrü açısından kritik öneme sahiptir. Tellerdeki mikro kusurlar aşırı aşınmaya, çatlak oluşumuna ve yayılmasına, iletkenliğin azalmasına ve yetersiz lehimlenebilirliğe yol açabilir. Bakır tellerin uygun yüzey işlemi, tel çekme sırasında oluşan yüzey kusurlarını gidererek korozyon, çizilme ve aşınma direncini artırır. Bakır tellerin kullanıldığı birçok havacılık ve uzay uygulaması, beklenmedik ekipman arızalarını önlemek için kontrollü davranış gerektirir. Bakır tel yüzeyinin aşınma ve çizilme direncini doğru bir şekilde değerlendirmek için ölçülebilir ve güvenilir ölçümlere ihtiyaç vardır.

Ölçüm Hedefi

Bu uygulamada, farklı bakır tel yüzey işlemlerinin kontrollü bir aşınma sürecini simüle ediyoruz. Çizik testi işlenmiş yüzey katmanında arızaya neden olmak için gereken yükü ölçer. Bu çalışma Nanovea'yı tanıtıyor Tribometre ve Mekanik Test Cihazı elektrik kablolarının değerlendirilmesi ve kalite kontrolü için ideal araçlardır.

Test Prosedürü ve Prosedürler

Bakır teller üzerindeki iki farklı yüzey işleminin (Tel A ve Tel B) sürtünme katsayısı (COF) ve aşınma direnci, doğrusal ileri geri hareket eden bir aşınma modülü kullanılarak Nanovea tribometre ile değerlendirildi. Bir Al₂O₃ topu (6 mm çapında) bu uygulamada kullanılan karşı malzemedir. Aşınma izi Nanovea kullanılarak incelendi 3D temassız profilometre. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.

Bu çalışmada örnek olarak karşı malzeme olarak pürüzsüz bir Al₂O₃ bilyesi kullanılmıştır. Farklı şekil ve yüzey kalitesine sahip herhangi bir katı malzeme, gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel bir fikstür kullanılarak uygulanabilir.

Sonuçlar ve Tartışma

Bakır telin aşınması:

Şekil 2, aşınma testleri sırasında bakır tellerin COF gelişimini göstermektedir. A teli aşınma testi boyunca ~0,4'lük sabit bir COF gösterirken, B teli ilk 100 devirde ~0,35'lik bir COF sergilemekte ve kademeli olarak ~0,4'e yükselmektedir.

Şekil 3, testlerden sonra bakır tellerin aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. Nanovea'nın 3D temassız profilometresi, aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisinin üstün analizini sundu. Aşınma mekanizmasının temelden anlaşılmasını sağlayarak aşınma izi hacminin doğrudan ve doğru bir şekilde belirlenmesine olanak tanır. Tel B'nin yüzeyinde 600 devirlik bir aşınma testinden sonra belirgin aşınma izi hasarı var. Profilometrenin 3D görüntüsü, aşınma sürecini önemli ölçüde hızlandıran Tel B'nin yüzey işlemli katmanının tamamen çıkarıldığını göstermektedir. Bu, bakır alt tabakanın açıkta kaldığı Tel B üzerinde düzleştirilmiş bir aşınma izi bırakmıştır. Bu durum, Tel B'nin kullanıldığı elektrikli ekipmanların ömrünün önemli ölçüde kısalmasına neden olabilir. Buna karşılık, Tel A yüzeyde sığ bir aşınma izi ile gösterilen nispeten hafif bir aşınma sergilemektedir. A Teli üzerindeki yüzey işlemli katman, aynı koşullar altında B Teli üzerindeki katman gibi kalkmamıştır.

Bakır tel yüzeyinin çizilme direnci:

Şekil 4, test sonrasında teller üzerindeki çizik izlerini göstermektedir. Tel A'nın koruyucu tabakası çok iyi çizilme direnci sergilemektedir. Buna karşılık, Tel B'nin koruyucu tabakası ~1,0 N yükte başarısız olmuştur. Bu teller için çizilme direncindeki böylesine önemli bir fark, Tel A'nın önemli ölçüde gelişmiş aşınma direncine sahip olduğu aşınma performanslarına katkıda bulunur. Şekil 5'te gösterilen çizik testleri sırasında normal kuvvet, COF ve derinliğin gelişimi, testler sırasında kaplama arızası hakkında daha fazla bilgi sağlar.

Sonuç

Bu kontrollü çalışmada, yüzey işlemi görmüş bakır teller için aşınma direncinin nicel değerlendirmesini yapan Nanovea'nın tribometresini ve bakır tel çizilme direncinin güvenilir değerlendirmesini sağlayan Nanovea'nın mekanik test cihazını sergiledik. Tel yüzey işlemi, tellerin kullanım ömrü boyunca tribo-mekanik özelliklerinde kritik bir rol oynamaktadır. Tel A üzerindeki uygun yüzey işlemi, zorlu ortamlardaki elektrik tellerinin performansı ve ömrü açısından kritik öneme sahip olan aşınma ve çizilme direncini önemli ölçüde artırmıştır.

Nanovea'nın tribometresi, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribo-korozyon modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm tribolojik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.