Δ. Εφαρμογή στη βιομηχανία μεταφορών
※ Πλοία
Λόγω της καλής αντοχής τους στη διάβρωση του θαλασσινού νερού, πολλά κράματα χαλκού, όπως αλουμίνιο μπρούντζος, μαγγάνιο μπρούντζος, αλουμίνιο ορείχαλκος, gunmetal (χάλκινος κασσίτερος-ψευδάργυρος), νικέλιο ασήμι και κράμα νικελίου-χαλκού (κράμα monel), έχουν γίνει τυπικά υλικά για τη ναυπηγική . Γενικά, ο χαλκός και τα κράματα χαλκού αντιπροσωπεύουν το 2-3% του νεκρού βάρους των πολεμικών πλοίων και των εμπορικών πλοίων.
Οι έλικες των πολεμικών πλοίων και των περισσότερων μεγάλων εμπορικών πλοίων είναι κατασκευασμένες από αλουμίνιο μπρούτζο ή ορείχαλκο. Κάθε έλικα ενός μεγάλου πλοίου ζυγίζει 20-25 τόνους. Οι έλικες των αεροπλανοφόρων Queen Elizabeth και Queen Mary ζυγίζουν 35 τόνους το καθένα. Οι βαρείς άξονες της ουράς μεγάλων πλοίων χρησιμοποιούν συχνά πυροβόλο όπλο "Admiral" και τα κωνικά μπουλόνια του πηδαλίου και της προπέλας είναι επίσης κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό. Ο χαλκός και τα κράματα χαλκού χρησιμοποιούνται επίσης σε μεγάλες ποσότητες σε μηχανές και λεβητοστάσια. Το πρώτο πυρηνοκίνητο εμπορικό πλοίο στον κόσμο χρησιμοποίησε 30 τόνους σωλήνες συμπυκνωτή νικελίου αργύρου. Πρόσφατα, οι ορειχάλκινοι σωλήνες αλουμινίου έχουν χρησιμοποιηθεί ως μεγάλα πηνία θέρμανσης για δεξαμενές πετρελαίου. Υπάρχουν 12 τέτοιες δεξαμενές αποθήκευσης πετρελαίου σε ένα πλοίο 100,{6}}τόνων και το αντίστοιχο σύστημα θέρμανσης είναι αρκετά μεγάλο. Ο ηλεκτρικός εξοπλισμός επί του σκάφους είναι επίσης πολύ περίπλοκος. Οι κινητήρες, οι κινητήρες, τα συστήματα επικοινωνίας κ.λπ. βασίζονται σχεδόν εξ ολοκλήρου στον χαλκό και τα κράματα χαλκού για να λειτουργήσουν. Οι καμπίνες μεγάλων και μικρών πλοίων είναι συχνά διακοσμημένες με χαλκό και κράματα χαλκού. Ακόμη και για ξύλινα σκάφη, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε βίδες και καρφιά από κράμα χαλκού (συνήθως μπρούτζινο πυρίτιο) για να στερεώσετε την ξύλινη κατασκευή. Τέτοιες βίδες μπορούν να παραχθούν μαζικά με κύλιση.
Προκειμένου να αποφευχθεί η μόλυνση του κύτους από θαλάσσιους οργανισμούς και να επηρεαστεί η ναυσιπλοΐα, χρησιμοποιήθηκε συχνά επίστρωση χαλκού για την προστασία του στο παρελθόν. τώρα, γενικά λύνεται με βούρτσισμα βαφής που περιέχει χαλκό.
Στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, για την άμυνα ενάντια στις γερμανικές μαγνητικές νάρκες ενάντια στα πλοία, αναπτύχθηκαν αντιμαγνητικές συσκευές ναρκών. Γύρω από το χαλύβδινο κύτος ήταν στερεωμένος ένας κύκλος από χάλκινες ζώνες και πέρασε ηλεκτρικό ρεύμα για να εξουδετερώσει το μαγνητικό πεδίο του πλοίου, έτσι ώστε οι νάρκες να μην πυροδοτηθούν.
※ Αυτοκίνητα
Τα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν 10 έως 21 κιλά χαλκού ανά αυτοκίνητο, ανάλογα με τον τύπο και το μέγεθος του αυτοκινήτου, και για τα αυτοκίνητα, αντιπροσωπεύει περίπου το 6 έως 9% του βάρους. Ο χαλκός και τα κράματα χαλκού χρησιμοποιούνται κυρίως σε θερμαντικά σώματα, σωληνώσεις συστημάτων πέδησης, υδραυλικές συσκευές, γρανάζια, ρουλεμάν, τακάκια τριβής φρένων, συστήματα διανομής και ισχύος, παρεμβύσματα και διάφορους αρμούς, αξεσουάρ και αξεσουάρ. Μεταξύ αυτών, τα θερμαντικά σώματα χρησιμοποιούν σχετικά μεγάλη ποσότητα χαλκού. Τα σύγχρονα καλοριφέρ με ιμάντα σωλήνων χρησιμοποιούν ορειχάλκινες λωρίδες για τη συγκόλληση σε σωλήνες ψυγείου και λεπτές χάλκινες λωρίδες για να κάμπτονται στα πτερύγια του ψυγείου.
Τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει πολλές βελτιώσεις για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης των καλοριφέρ χαλκού και την ενίσχυση της ανταγωνιστικότητάς τους έναντι των καλοριφέρ αλουμινίου. Όσον αφορά τα υλικά, τα ιχνοστοιχεία προστίθενται στον χαλκό για να αυξηθεί η αντοχή του και το σημείο μαλάκυνσης χωρίς απώλεια θερμικής αγωγιμότητας, μειώνοντας έτσι το πάχος της λωρίδας και εξοικονομώντας χάλυβα. Όσον αφορά την τεχνολογία κατασκευής, χρησιμοποιείται συγκόλληση χάλκινων σωλήνων υψηλής συχνότητας ή λέιζερ και χρησιμοποιείται μαλακή συγκόλληση χαλκού αντί για μαλακή συγκόλληση που είναι επιρρεπής σε μόλυνση από μόλυβδο για τη συναρμολόγηση του πυρήνα του ψυγείου. Σε σύγκριση με τα θερμαντικά σώματα από χαλκωμένο αλουμίνιο, υπό τις ίδιες συνθήκες απαγωγής θερμότητας, δηλαδή, υπό την ίδια πτώση πίεσης αέρα και ψυκτικού, το νέο ψυγείο χαλκού είναι ελαφρύτερο και σημαντικά μικρότερο σε μέγεθος. Σε συνδυασμό με την καλή αντοχή στη διάβρωση και τη μεγάλη διάρκεια ζωής του χάλυβα, τα πλεονεκτήματα των χάλκινων καλοριφέρ είναι πιο προφανή.
※ Σιδηρόδρομοι
Η ηλεκτροδότηση των σιδηροδρόμων απαιτεί μεγάλη ποσότητα χαλκού και κραμάτων χαλκού. Κάθε χιλιόμετρο εναέριου σύρματος απαιτεί περισσότερους από 2 τόνους χάλκινου σύρματος ειδικού σχήματος. Για να βελτιωθεί η αντοχή του, συχνά προστίθεται μικρή ποσότητα χαλκού (περίπου 1%) ή αργύρου (περίπου %). Επιπλέον, οι κινητήρες, οι ανορθωτές και τα συστήματα ελέγχου, πέδησης, ηλεκτρικών και σημάτων στο τρένο βασίζονται σε χαλκό και κράματα χαλκού για να λειτουργήσουν.
※ Αεροσκάφος
Η πλοήγηση των αεροσκαφών είναι επίσης αδιαχώριστη από τον χαλκό. Για παράδειγμα: η καλωδίωση, τα υδραυλικά, τα συστήματα ψύξης και πεπιεσμένου αέρα στο αεροσκάφος απαιτούν χάλκινα υλικά, οι συγκρατητές ρουλεμάν και τα ρουλεμάν του συστήματος προσγείωσης χρησιμοποιούν σωλήνες από αλουμίνιο, τα όργανα πλοήγησης χρησιμοποιούν κράματα αντιμαγνητικού χάλυβα και πολλά όργανα χρησιμοποιούν σπασμένα ελαστικά στοιχεία χαλκού.
Ε. Εφαρμογές στη βιομηχανία μηχανημάτων και μεταλλουργίας
※ Μηχανολογία
Χάλκινα εξαρτήματα βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα μηχανήματα. Εκτός από τη μεγάλη ποσότητα χάλυβα που χρησιμοποιείται σε κινητήρες, κυκλώματα, υδραυλικά συστήματα, πνευματικά συστήματα και συστήματα ελέγχου, υπάρχει μεγάλη ποικιλία εξαρτημάτων κιβωτίου ταχυτήτων και εξαρτημάτων στερέωσης από ορείχαλκο και μπρούτζο, όπως γρανάζια, ατέρμονα γρανάζια, σκουλήκια, σύνδεσμοι , συνδετήρες, περιστρεφόμενα μέρη, βίδες, παξιμάδια κ.λπ. Σχεδόν όλα τα μέρη που κινούνται μεταξύ τους στο μηχάνημα πρέπει να χρησιμοποιούν ρουλεμάν ή χιτώνια από κράματα χαλκού κατά της τριβής. Συγκεκριμένα, τα χιτώνια κυλίνδρων και οι πλάκες των μεγάλων εξωθητών και των πρέσων σφυρηλάτησης 10,{2}} τόνων είναι σχεδόν όλα από μπρούτζο και το βάρος των χυτών μπορεί να φτάσει αρκετούς τόνους. Πολλά ελαστικά στοιχεία είναι σχεδόν όλα κατασκευασμένα από μπρούτζο σιλικόνης και μπρούτζο από κασσίτερο. Τα εργαλεία συγκόλλησης, τα καλούπια χύτευσης κ.λπ. είναι ακόμα πιο αδιαχώριστα από τα κράματα χαλκού κ.λπ.
※ Μεταλλουργικός εξοπλισμός
Η μεταλλουργική βιομηχανία είναι μεγάλος καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας και είναι γνωστή ως «ηλεκτρική τίγρη». Στην κατασκευή μεταλλουργικών εργοστασίων, πρέπει συνήθως να υπάρχει ένα τεράστιο σύστημα μεταφοράς και διανομής και εξοπλισμός λειτουργίας ηλεκτρικής ενέργειας που να βασίζεται στον χαλκό για να λειτουργήσει. Επιπλέον, στην πυρομεταλλουργία, η τεχνολογία συνεχούς χύτευσης έχει καταλάβει κυρίαρχη θέση και το βασικό συστατικό, ο κρυσταλλοποιητής, είναι ως επί το πλείστον κατασκευασμένο από κράματα χαλκού υψηλής αντοχής και υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, όπως ο χαλκός χρώμιο και ο χαλκός ασήμι. Τα υδρόψυκτα χωνευτήρια των κλιβάνων τόξου κενού και των ηλεκτρικών κλιβάνων σκωρίας στην ηλεκτρομεταλλουργία είναι κατασκευασμένα από χαλύβδινους σωλήνες και διάφορα επαγωγικά πηνία θέρμανσης τυλίγονται με χάλκινους σωλήνες ή ειδικού σχήματος χάλκινους σωλήνες και διοχετεύεται νερό μέσω αυτών για ψύξη.
※ Πρόσθετα κραμάτων
Ο χαλκός είναι ένα σημαντικό πρόσθετο στοιχείο σε κράματα όπως ο χάλυβας και το αλουμίνιο. Μια μικρή ποσότητα χαλκού (0.2-0.5%) που προστίθεται σε δομικό χάλυβα χαμηλού κράματος μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του χάλυβα και την αντοχή του στην ατμοσφαιρική και θαλάσσια διάβρωση. Η προσθήκη χαλκού σε ανθεκτικό στη διάβρωση χυτοσίδηρο και ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την αντοχή τους στη διάβρωση. Τα κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο που περιέχουν περίπου 30% χαλκό είναι τα περίφημα υψηλής αντοχής ανθεκτικά στη διάβρωση «κράματα monel», τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στην πυρηνική βιομηχανία.
Πολλά κράματα αλουμινίου υψηλής αντοχής περιέχουν χαλκό. Μέσω της θερμικής επεξεργασίας απόσβεσης και γήρανσης, τα διεσπαρμένα λεπτά σωματίδια καθιζάνουν στο κράμα, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την αντοχή του, που ονομάζονται κράματα αλουμινίου σκληρυμένα με γήρανση. Μεταξύ αυτών, το διάσημο είναι το duralumin ή σκληρό αλουμίνιο, το οποίο είναι ένα κράμα αλουμινίου που περιέχει χαλκό, μαγγάνιο και μαγνήσιο και είναι σημαντικό δομικό υλικό για την κατασκευή αεροσκαφών και πυραύλων.
