1. Tīra vara termiskās izplešanās koeficients
Tīram vara (skābekli nesaturošs-varš vai komerciāls tīrs varš, piemēram, T2, C11000) ir salīdzinoši augsts lineārās termiskās izplešanās koeficients, kas ir viena no tā svarīgajām fizikālajām īpašībām inženiertehniskos lietojumos.
No 20 grādiem līdz 100 grādiem: aptuveni 16,5 × 10⁻⁶/grādi
No 20 grādiem līdz 200 grādiem: aptuveni 17,3 × 10⁻⁶/grādi
No 20 grādiem līdz 300 grādiem: aptuveni 17,7 × 10⁻⁶/grādi
Tas nozīmē, ka, paaugstinoties temperatūrai, tīrs varš manāmi izplešas, un tas ir jāņem vērā, plānojot siltumu, montāžas piemērotību un augstas{0}}temperatūras konstrukcijas komponentus.
2. Vai tīrs varš ir piemērots ilgstošam-augstas temperatūras{2}}pakalpojumam?
2.1. Secinājums
Tīrs varš NAV piemērots ilgstošai{0}}lietošanai augstā temperatūrā, īpaši virs 250 grādiem.
Tas var uzturēt stabilu veiktspēju tikai ilgstošai{0}} ekspluatācijai temperatūrā, kas zemāka par 150 grādu nekodīgā atmosfērā. Virs šīs temperatūras oksidēšanās, mīkstināšana, stiprības zudums un struktūras degradācija kļūst nopietna un ierobežo tā kalpošanas laiku.
2.2. Tīra vara veiktspējas pasliktināšanās augstā temperatūrā
(1) Paātrināta oksidēšana
Zem 300 grādiem varš veido plānu oksīda plēvi (Cu₂O un CuO), kas nodrošina ierobežotu aizsardzību.
Virs 300 grādiem oksidēšanās ievērojami paātrinās. Oksīda slānis kļūst biezs, irdens un neaizsargājošs, nepārtraukti iekļūstot iekšā. Virs 500 grādiem oksidēšanās ir ārkārtīgi ātra, izraisot materiāla patēriņu, virsmas trauslumu un plaisāšanu.
Vidēs, kas satur sēru, hloru vai citus korozīvus elementus, korozija augstā{0}}temperatūrā vēl vairāk paātrina, izraisot agrīnu bojājumu.
(2) Būtisks mehāniskās stiprības zudums
Tīram vara ir zema augstas temperatūras izturība, un tas ir pakļauts mīkstināšanai un šļūdei.
Pie 100–200 grādiem stiprība samazinās par aptuveni 10–20%. Pie 300–400 grādiem stiprība samazinās par 30–50%, un plastiskā deformācija slodzes ietekmē kļūst neizbēgama.
Virs 500 grādiem atlikušā izturība ir mazāka par vienu trešdaļu no istabas temperatūras stiprības, tāpēc tā nav piemērota nevienai nesošai konstrukcijai.
(3) Elektriskās un siltumvadītspējas pasliktināšanās
Lai gan varš augstā temperatūrā saglabā augstu vadītspēju, tā elektriskā pretestība palielinās līdz ar temperatūru (apmēram +0.4% uz grādu).
Pie 500 grādiem pretestība gandrīz dubultojas, samazinot vadītspējas efektivitāti un palielinot siltuma veidošanos.
Siltumvadītspēja arī pakāpeniski samazinās paaugstinātā temperatūrā, vājinot tās siltuma izkliedes priekšrocības.
2.3. Ieteicamie ilgtermiņa darba temperatūras diapazoni
Mazāka vai vienāda ar 120 grādiem: standarta ilgstošas darbības temperatūra elektriskajiem komponentiem, kabeļiem un siltummaiņiem; stabils un uzticams.
120–250 grādi: pieņemams vidēja termiņa pakalpojumam, bet ar paātrinātu novecošanu; nepieciešama regulāra pārbaude.
>250 grādi: nav ieteicams ilgstošai lietošanai.
>500 grādi: tikai ļoti īslaicīgai iedarbībai; ilgstoša lietošana izraisīs ātru neveiksmi.
2.4. Uzlabošanas pasākumi augstas temperatūras lietojumiem
Ja paaugstinātā temperatūrā jāizmanto tīrs varš, kalpošanas laiku var pagarināt šādi pasākumi:
Virsmas pārklājums: niķelēts, alvots vai sudrabots, lai izolētu skābekli.
Kontrolēta atmosfēra: izmantojiet inertā vai reducējošā atmosfērā (slāpeklis, ūdeņradis), lai nomāktu oksidēšanos.
Sakausējuma aizstāšana: misiņa, bronzas vai vara un niķeļa sakausējumi nodrošina daudz labāku stabilitāti augstā temperatūrā.
Konstrukcijas dizains: Ļaujiet termiskās izplešanās telpai un samaziniet termisko spriegumu.
2.5. Kopsavilkums
Tīrs varš ir lieliski piemērots siltuma un elektriskās vadītspējas nodrošināšanai zemā vai mērenā temperatūrā (mazāka par vai vienāda ar 150 grādiem).
Tomēr straujas oksidēšanās, spēcīgas mīkstināšanas un pasliktinošu mehānisko īpašību dēļ tas nav piemērots ilgstošai lietošanai augstā temperatūrā virs 250 grādiem. Augstas temperatūras inženiertehniskajiem lietojumiem materiālu izvēlei ir jādod priekšroka karstumizturīgiem vara sakausējumiem vai virsmas aizsargātām vara sastāvdaļām, stingri ievērojot darbības temperatūras un ekspluatācijas vides ierobežojumus.
