Диэлектрическая проницаемость веществ

Газы

Поляризация газа может чисто электронной или дипольной, если молекулы газа обладают дипольным моментом.

p = nkT.

Жидкие диэлектрики

Для неполярных жидкостей ε невелика и близка к значению квадрата показателя преломления света n

ε = n ²

В твердых диэлектриках возможны все виды поляризации.

Для нейтральных диэлектриков ε = n ², что подтверждается ниже приведенными результатами для неполярных диэлектриков при температуре 20 ºС.

Б-14

14. Литье в земляную форму в двух опоках (формовка, литниковая система, стержень).

Литье — один из древнейших способов изготовления деталей. Его сущность заключается в том, что расплавленный металл заливают в специальную литейную форму, в которой он, остывая, затвердевает и сохраняет очертания этой формы. Деталь, полученная таким образом, называется отливкой. С помощью литья изготовляют отливки из чугуна, стали, алюминия, бронзы, латуни и других металлов и сплавов.

Существуют различные виды литья: в земляные формы, в металлические формы (кокильное), под давлением, центробежное, по выплавляемым моделям и др.

Литье в земляные формы (50) — сложный и трудоемкий процесс. Кроме того, ему предшествуют такие подготовительные операции, как изготовление модельных комплектов (моделей отливок и стержней), приготовление формовочных и стержневых смесей, подготовка литейных опок и других приспособлений.

Модели выполняют из древесины (сосны, дуба, ольхи, березы, липы и др.) или из метал-, лов (обычно из сплавов алюминия с медью).

При определении размеров модели учитывают припуск на усадку отливки при ее затвердевании и припуск на последующую механическую обработку отливки для получения готовой детали. Усадка отливок из различных металлов и сплавов составляет от 1 до 2,5%. Припуск на механическую обработку зависит от размеров отливки и видов последующей обработки. Для чугунных отливок он обычно составляет от 2 до 20 мм, для стальных — от 4 до '28 мм.

Модели из древесины выдерживают несколько десятков отливок. Их покрывают специальным модельным лаком, чтобы предохранить от влаги и от прилипания формовочной смеси (сделать поверхность модели более гладкой).

Деревянные модели применяют в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а в крупносерийном и массовом используют металлические модели.

Модели бывают разъемные и неразъемные. Разъемные (см. 50, поз. 3, 7) состоят из двух, трех и более частей и применяются там, где по условиям формовки нельзя применять цельные.

Стержни 12, образующие полости, сквозные отверстия или углубления в отливках, изготовляют в деревянных или металлических стержневых ящиках из специальных стержневых смесей (песок со связующими материалами)„

Опоки 4 и 8 представляют собой ящики из чугуна, стали или алюминиевых сплавов. Они служат для удержания формовочной смеси и могут быть прямоугольными, круглыми или фасонными в зависимости от очертания отливки.

Формовочные смеси для изготовления земляных форм состоят из песка, глины и других веществ. Процентное отношение и качество используемых компонентов зависят от вида литья (отливки из чугуна, стали или сплавов цветных металлов).

По назначению формовочные смеси подразделяют на облицовочные и наполнительные. Облицовочные формовочные смеси соприкасаются с жидким металлом и работают в наиболее тяжелых условиях. Их приготовляют из кварцевого песка и глины без добавок горелой земли. Для заполнения объема опоки используют отработанную формовочную смесь (наполнитель).

Получение отливок в земляных формах вручную — процесс малопроизводительный и трудоемкий. Поэтому в современном производстве для выполнения формовочных работ все шире применяются формовочные машины/Они повышают производительность труда рабочих-литейщиков в 10—20 раз и облегчают условия их труда.

Литье в металлические формы (кокильное литье) по сравнению с получением отливок в земляных формах — операция более простая и производительная.

Металлическая, обычно стальная форма (кокиль) выдерживает тысячи отливок из различных цветных металлов и сплавов. Она имеет внутреннюю полость, повторяющую очертания отливки. Перед заливкой жидкого металла форму предварительно подогревают (до температуры около 80°С), а стенки внутренней полости смазывают смесью мела, графита и жидкого стекла с водой для получения более чистой поверхности отливки. Затем заливают в форму жидкий металл. После затвердевания металла форму вскрывают и извлекают из нее отливку.

Литье под давлением осуществляется также в металлических формах. Давление на жидкий металл при заполнении формы обеспечивает хорошую заполняемость ее, передает отливке тончайшие очертания формы, уменьшает пористость металла отливки. Полученные заготовки имеют чистую поверхность и точные (погрешность до 0,1 мм); размеры, вследствие чего последующая механическая обработка их или очень незначительна, или совсем не нужна. Металл этих деталей имеет мелкозернистую структуру (результат1 быстрого охлаждения в металлической форме) и высокую плотность, что повышает прочность деталей.

Литье под давлением позволяет получить детали сложной конфигурации с отверстием резьбой, выступами и т, д. из алюминиевых, медных, цинковых й других сплавов.

Центробежное литье - заливка металла во вращающуюся форму. Под действием возникающих при вращении центробежных сил металл прижимается к стенкам форм и, застывая, приобретает конфигурацию, точно соответствующую внутренним ее очертаниям. При этом структура металла получается уплотненной, так как всевозможные неметаллические включения и газы, образующиеся в процессе заливки жидкого металла, вытесняются к центру, вращения Некоторая пористость небольшого слоя металла на внутренних поверхностях отливки устраняется с помощью механической обработки. Центробежное литье применяется главным образом для получения отливок, имеющих форму тел вращения, например втулок, труб и т.д.

Литье по выплавляемым моделям осуществляется следующим образом. Вначале изготовляется металлическая модель (эталон) детали из стали или медных сплавов, по которой делают пресс-форму из легкоплавкого сплава. Затем в полученной пресс-форме отливают из воска модели будущей отливки. Восковые модели и литниковую систему (также из воска) окрашивают погружением в специальную эмульсию.

Для лучшего контакта с формовочным материалом окрашенную поверхность моделей припыливают прокаленным при температуре 400—500°С тонким порошком корунда или кварца и сушат в течение 4—5 ч при температуре 20°С. После этого модели с литниковой системой заформовывают в опоке, применяя специальную формовочную смесь. Изготовленную форму сушат при температуре 20°С в течение 3—4 ч. Затем выплавляют восковые модели в печах при температуре 150°С с выдержкой в течение,1,5—2 ч и с последующим прокаливанием при температуре 800—850°С. И только после такой длительной подготовки формы в нее заливают жидкий металл для получения отливки.

40. Газообразные диэлектрики. Виды, свойства, применение.

Газообразные диэлектрики применяются для наполнения многих радиоэлектронных устройств (электронные приборы – ионные приборы, рентгеновские трубки, волноводы, выключатели, трансформаторы). В соответствующих устройствах используется их основное свойство: отсутствие постоянного объема и структуры, следовательно, они способны расширяться и занимать весь объем, в котором они находятся. Можно перечислить некоторые типы газов, находящих применение в радиоэлектронике

· Воздух

· Инертные газы (гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), ксенон (Xe), криптон (K₂))

· Элегаз (SF₆)

· Нонандекан (C₁₉H₄₀)

· Азот

· Кослород

· Водород

· Углекислота

· Хлороформ

· Гексафтород селена

· Фторфелантрен

 

1.1. Воздух

Представляет собой смесь азота и кислорода в основном.

Химический состав сухого воздуха

Азот M=28,0134 V=78,09% M=75,51%

Кислород М=31,999 V= 20,95% M=32,15%

Состав сухого воздуха до Н=80 10 км остается неизменным. Температурный коэффициент расширения (, град^-1)

Плотность сухого воздуха

 _{в – барометрическое давление, мм рт.ст.}

_{t – температура воздуха в t} С

Т – температура воздуха в К

 _{в – барометрическое давление}

 – давление водяного пара в воздухе

 – близка к единице, уменьшается с повышением t

, при t=20 C, ТК =-2 10^-6

С повышением давления  увеличивается линейно, но незначительно

Итак, зависимость наибольшая от давления.

Е_пр=32 кВ/см при r = 760 мм рт. ст., расстояние между электродами 1 см. (d)

Пробивное напряжение зависит от d, r, формы электродов, температуры, влажности.

Эксплуатационные свойства

· Не токсичен

· Не взрывоопасен, не пожароопасен

· Радиационностоек

Окисление материалов связано с наличием в воздухе кислорода (взаимодействует с конструкционными материалами), влаги (ухудшение электрических свойств), пыли (эррозия и ухудшение электрических свойств).

Для защиты от действия кислорода используют защитные покрытия, силикагель (влагопоглощающее вещество), сушка. В ряде случаев очищение от пыли.

Применение: в качестве естественной среды окружающей РЭА, конденсаторах, в герметизированных устройствах.

Пробивное напряжение зависит от, давления и иных показателей.

Плотность: 0,179× 10^-3 ¸ 5,89× 10^-3 г/см³

^{He Xe}

Используются: для создания глубокого холода в криостатах (жидкие газы), в качестве среды для испытаний и для наполнения ионных приборов.

1.3. Элегаз SF₆ (гексафторид серы)

Состав: 21,95% (по массе) S и 78,05 F

e =1,00191 при t=27,5° С; р=708 мм рт.ст.

плотность (относительно воздуха), r =5,03

удельная теплопроводность l =7,1× 10^-5 кол/с:ст ° С

u_{пр – зависит от давления, формы электродов.}

Свойства: очищенный от низких фторидов, не имеет запаха и вкуса, химически инертен, не разлагается под действием воды, щелочей, кислот. Не действуют на него галогены, кислород, водород, фосфор, медь, серебро. Высокая электрическая прочность, негорючесть, высокая нагревостойкость (до 800° С).

Применение: до t=150° С. область применения: волноводы, коаксиальные кабели, рентгеновские трубки, трансформаторы до 12500 кВт, на u до 115 кВ, выключатели по 230 кВ, мощностью до 15000 мВт.

В РЭА для охлаждения используются газообразные диэлектрики. Основным диэлектриком является воздух, однако в современных исследованиях предлагается использовать и некоторые другие газы. Некоторые характеристики газов по сравнению с воздухом приведены в таблице, учитывая, что все газы одинаковые тепловые нагрузки.

Билет15

15. Литьё в кокиль. Суть, технология, применение.

Литьё металлов в кокиль — более качественный способ. Изготавливается кокиль — разборная форма, в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие.

Эффективность литья в кокиль обычно определяют в сравнении с литьем в песчаные формы. Экономический эффект достигается благодаря устранению формовочной смеси, повышению качества отливок, их точности, уменьшению припусков на обработку, снижению трудоемкости очистки и обдувки отливок, механизации и автоматизации основных операций и, как следствие, повышению производительности и улучшению условий труда.

Кокильное литье следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

Как итог стоит отметить несомненные преимущества такого технологического процесса в литейном производстве:

 Повышается производительность труда в результате исключения трудоемких операций в приготовлении формовки, а также очистки отливок от пригара.

 Повышается само качества отливки. Обусловливается это качество тем, что используются металлические формы. В данном случае показателями качества являются: механические свойства, структура, плотность, шероховатость и точность размеров отливки.

 Уменьшается объем вредных для здоровья операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды, что в современном мире весьма важно.

 Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки – достигается за счет многократностью использования кокиля.

Жидкие диэлектрики. Виды свойства, применение

Жидкие диэлектрики применяются в электроизоляционной технике в качестве пропитывающих и заливочных составов при производстве электро- и радиотехнической аппаратуры: в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. По применению они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей. Электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и теплопроводность жидких диэлектриков имеет более высокие значения по сравнению с воздухом и другими газами при атмосферном давлении. Поэтому электроизоляционные жидкие диэлектрики должны обеспечивать повышение электрической прочности твердой пористой изоляции, отвод тепла от обмоток трансформатора, гашение электрической дуги в масляных выключателях. В импульсном электрическом поле их электрическая прочность возрастает.

Основными характеристиками диэлектрических жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность.

Диэлектрическая проницаемость является истинной характеристикой жидкостей и характеризуется дипольным моментом и поляризуемостью молекул. Собственная проводимость жидких диэлектриков имеет электронную и ионную составляющие. Она обусловлена автоэлектронной эмиссией с катода, электролитической диссоциацией молекул, ионизацией молекул. Электрические свойства жидких диэлектриков в значительной мере зависят от степени их очистки. Загрязнения, как правило, снижают электрическую прочность жидких диэлектриков и увеличивают проводимость за счет возрастания количества ионов и заряженных коллоидных частиц.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Билет 16