مقایسه ویژگی های فلز مس و آلومینیوم در هادی سیم و کابل

هادی در سیم و کابل جریان الکتریکی را از نقطه ای به نقطه دیگر برقرار می سازد . به همین دلیل ویژگی فلزات مورد استفاده در این محصولات از اهمیت بسزایی در کارکرد آنها برخوردار است . در بین فلزات مورد استفاده دو فلز مس و آلومینیوم از نظر فنی و اقتصادی بهترین فلزات هادی جریان الکتریکی می باشند که در این مقاله به مقایسه این دوفلز خواهیم پرداخت .

وزن مخصوص

وزن مخصوص یا Specific Weight معیاری است که وزن یک ماده در واحد حجم آن را بیان می‌کند. این معیار با علامت حرف یونانی گاما «γ» نمایش داده می‌شود. واحد وزن مخصوص در سیستم SI، نیوتن بر مترمکعب و در سیستم بریتانیایی، پوند بر فوت مکعب است. به عنوان مثال، آب در دمای 4 درجه سانتی‌گراد، وزن مخصوصی معادل 9.807 کیلو نیوتن بر مترمکعب یا 62.43 پوند بر فوت مکعب دارد .

فلز مس بدلیل دارا بودن وزن مخصوص 89/8 گرم بر سانتی متر مکعب دارای وزن مخصوصی بیش از 3 برابر وزن مخصوص آلومینیوم می باشد . قابل توجه اینکه هدایت آلومینیوم فقط 61 درصد هدایت مس بوده و نیز ظرفیت حمل جریان برق آن در حدود 80 درصد ظرفیت حمل جریان هادی مس با همان سطح مقطع می باشد .

بدیهی است برای ظرفیت جریان برق یکسان نیاز به مقدار آلومینیوم بیشتری می باشد . عموما” در هادی های آلومینیومی سطح مقطع 50 درصد بیشتر از هادی مسی انتخاب می گردد . سطح مقطع بزرگتر برای ظرفیت حمل یکسان و وزن مخصوص کمتر فلز آلومینیوم در مقایسه با مس باعث می گردد که به ازای یک ظرفیت حمل جریان برق یکسان حدودا” مصرف یک کیلوگرم فلز آلومینیوم معادل مصرف 2 کیلوگرم فلز مس باشد .

ضریب انبساط حرارتی

هنگامی که یک جسم را گرم می‌کنیم انرژی جنبشی یا همان جنب و جوش مولکول های تشکیل دهنده زیاد می‌شود با افزایش جنب و جوش مولکول ها نیازمند فضای بیشتری هستند که  همین امر باعث افزایش حجم یا انبساط جسم می‌شود. برای بیان میزان افزایش حجم جامد، مایع یا گاز که با افزایش دمای یکسان انجام می‌شود ضریب انبساط حرارتی را تعریف کرده اند که مقدار این ضریب به دو عامل تعداد ذرات جسم و میزان گرما بستگی دارد.

آلومینیوم با ضریب انبساط حرارتی ^6-10×8/23 به ازای هر درجه سانتی گراد حدود 40 درصد بیش از مس منبسط می شود . لذا در صورتیکه مفصلی متشکل از هردو فلز مس و آلومینیوم باشد این عامل را باید مد نظر داشت .

هدایت حرارتی

مس با دارا بودن ضریب هدایت حرارتی 941/0 کالری بر سانتیمتر حرارت را در صورتی که هر دو فلز مقاطع یکسانی داشته باشند با نرخی برابر 65 درصد بیش از آلومینیوم هدایت می کند .

استحکام کششی

استحکام کششی آلومینیوم حدودا” برابر یک دوم مس می باشد . این استحکام برای کشیدن هادی آلومینیومی از داخل لوله ها و یا کانال ها کفایت می کند . با توجه به اینکه وزن فلز نیز در این حالت سبک تر می باشد نسبت استحکام مکانیکی به وزن یک سیم ساختمانی آلومینیومی معادل همان سیم از جنس هادی مسی است .

خوردگی گالوانیک

یکی از چالش های بزرگ صنایع امروزی بحث خوردگی فلزات و نحوه مقابله با آن ها است. سالانه خوردگی تجهیزات فلزی صنایع، خسارات هنگفتی به صنعتگران وارد می آورد . این امر باعث می شود که مقابله با این عوامل زیان آور امری واجب و ضروری برای صنایع باشد . خوردگی گالوانیک در صنعت سیم و کابل اغلب به هنگام خوردگی یک اتصال مس – آلومینیوم مطرح می گردد . با یستی توجه داشت که این خوردگی مادام که اتصال خشک باشد رخ نمی دهد و وقتی پدیدار می گردد که دو فلز غیر مشابه در تماس با یکدیگر در محیط یک الکترولیت و یا محیط هادی قرار می گیرد .

در اتصال آلومینیوم – مس این آلومینیوم است که خورده شده و صدمه می بیند .