คุณสมบัติของลวดอะลูมิเนียม ชนิด และการใช้งาน

ลวดอลูมิเนียมกับลวดทองแดง

ทองแดงนำไฟฟ้าได้ดีกว่าอะลูมิเนียมเมื่อพิจารณาจากขนาดต่อขนาด — ประมาณ 61% ดีกว่าตามพื้นที่หน้าตัด — แต่อะลูมิเนียมมีน้ำหนักประมาณหนึ่งในสามของมากและโดยทั่วไปจะมีราคาต่ำกว่าต่อตัวนำหนึ่งปอนด์ ข้อเสียเปรียบนี้เป็นสาเหตุว่าทำไมลวดอะลูมิเนียมจึงครองการใช้งานที่น้ำหนักและต้นทุนมีความสำคัญมากกว่าการลดขนาดตัวนำให้เล็กลง เช่น สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ ในขณะที่ทองแดงยังคงเป็นมาตรฐานในพื้นที่คับแคบ เช่น การเดินสายไฟสาขาในที่พักอาศัย ซึ่งเกจที่เล็กกว่าซึ่งมีกระแสไฟเท่ากันมีความสำคัญมากกว่า

ความแตกต่างคุณสมบัติที่สำคัญระหว่างลวดอลูมิเนียมและทองแดง

ลวดอลูมิเนียมอ่อนคืออะไร

ลวดอลูมิเนียมอ่อน หรือที่เรียกว่าลวดอลูมิเนียมอบอ่อนคือลวดอลูมิเนียมที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนหลังจากการดึงเพื่อลดความเครียดภายในและคืนความเหนียว ในระหว่างกระบวนการวาดลวด อลูมิเนียมจะแข็งตัวเมื่อถูกดึงผ่านแม่พิมพ์ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ และจะแข็งขึ้นและยืดหยุ่นน้อยลงในแต่ละรอบ การหลอมกลับด้านที่แข็งตัวโดยการให้ความร้อนแก่ลวดจนถึงอุณหภูมิที่ควบคุมได้ โดยทั่วไปคือ 300-400°C สำหรับอะลูมิเนียม ซึ่งช่วยให้โครงสร้างเกรนของโลหะตกผลึกใหม่ให้อยู่ในสภาพที่นุ่มนวลและใช้งานได้มากขึ้น

ผลลัพธ์ที่ได้คือลวดที่โค้งงอ บิด และขึ้นรูปได้ง่ายโดยไม่แตกร้าว โดยมีต้นทุนค่าความต้านทานแรงดึงที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับลวดดึงแข็งที่ข้ามขั้นตอนการอบอ่อน

ลวดอลูมิเนียมอบอ่อนและดึงแข็ง

ลวดอะลูมิเนียมอบอ่อนและดึงแข็ง เปรียบเทียบคุณสมบัติทางกลและการใช้งาน

กระบวนการผลิตลวดอลูมิเนียม

โดยทั่วไปการผลิตลวดอลูมิเนียมจะเป็นไปตามขั้นตอนเหล่านี้:

1. อลูมิเนียมหลอมเหลวจะถูกหล่อเป็นแท่ง โดยทั่วไปผ่านการหล่ออย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดขดลวดแท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่เป็นจุดเริ่มต้น
2. ก้านถูกดึงผ่านแม่พิมพ์ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ โดยลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลงเป็นระยะๆ จนกระทั่งถึงเส้นลวดเป้าหมาย งานนี้จะทำให้โลหะแข็งตัวเมื่อบางลง
3. สำหรับลวดอ่อน/ลวดอบอ่อน ลวดที่ดึงออกมาจะผ่านเตาหลอมหรือท่ออบอ่อนแบบต่อเนื่อง เพื่อให้ความร้อนเพื่อลดความเครียดภายในและคืนความยืดหยุ่น
4. ลวดที่มีไว้สำหรับสายตีเกลียวหรือสายถักนั้นถูกบิดเข้าด้วยกันในเครื่องตีเกลียวเพื่อสร้างตัวนำหลายสายตามโครงสร้างที่ต้องการ
5. ลวดหรือสายเคเบิลที่เสร็จแล้วจะถูกม้วนเป็นม้วน และหากจำเป็น จะต้องเคลือบหรือหุ้มฉนวนก่อนบรรจุภัณฑ์เพื่อการขนส่ง

คุณสมบัติของลวดอลูมิเนียม

• น้ำหนักเบา — ประมาณหนึ่งในสามของความหนาแน่นของทองแดง ซึ่งช่วยลดภาระทางโครงสร้างบนโครงสร้างพื้นฐานที่รองรับ เช่น เสาส่งสัญญาณ
• ความต้านทานการกัดกร่อน — อะลูมิเนียมโดยธรรมชาติจะสร้างชั้นออกไซด์บางๆ ซึ่งป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม แม้ว่าชั้นนี้อาจรบกวนการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าได้หากไม่ได้รับการรักษาอย่างเหมาะสมที่จุดสิ้นสุด
• การขยายตัวทางความร้อน — อะลูมิเนียมจะขยายและหดตัวมากกว่าทองแดงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ซึ่งเป็นปัจจัยที่วิศวกรคำนึงถึงในการออกแบบเส้นเหนือศีรษะที่มีช่วงยาว
• ความเหนียว (ในรูปแบบอบอ่อน) — ลวดอะลูมิเนียมแบบอ่อนสามารถโค้งงอและขึ้นรูปซ้ำๆ ได้โดยไม่ทำให้แตกหัก ทำให้เหมาะสำหรับการม้วนและการขึ้นรูป
• เสถียรภาพด้านต้นทุน — โดยทั่วไปแล้ว อลูมิเนียมจะมีอยู่มากและมีความผันผวนของราคาน้อยกว่าทองแดง ซึ่งเป็นปัจจัยในการตัดสินใจจัดซื้อจัดจ้างในวงกว้าง

การใช้และการประยุกต์ใช้ลวดอลูมิเนียมอ่อน

ความยืดหยุ่นของลวดอลูมิเนียมแบบอ่อน (อบอ่อน) ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการดัด ม้วน หรือการขึ้นรูประหว่างการติดตั้งหรือการผลิต:

• ขั้วต่อไฟฟ้าและการสิ้นสุด — โดยที่ลวดจะต้องมีรูปร่างรอบตัวเชื่อมหรือจุดเชื่อมต่อโดยไม่แตกร้าว
• การใช้งานที่คดเคี้ยว - ขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้า ขดลวดมอเตอร์ และการใช้งานที่คล้ายกัน โดยพันลวดพันรอบแกนให้แน่น
• สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นและแบบถัก - ตัวนำตีเกลียวที่ต้องโค้งงอซ้ำๆ ระหว่างการติดตั้งหรือการให้บริการ เช่น ในสายไฟเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือท่อร้อยสายอ่อน
• ลวดเชื่อมและสายดิน — การใช้งานที่สายไฟพันรอบสิ่งกีดขวางและจำเป็นต้องปรับให้สอดคล้องกับเส้นทางที่ไม่ปกติ
• การใช้งานไฟฟ้าทั่วไป — การเดินสายไฟในอาคาร การผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้า และแผงควบคุมอุตสาหกรรม ซึ่งความยืดหยุ่นระหว่างการติดตั้งช่วยลดเวลาแรงงาน

แผนภูมิเกจลวดอลูมิเนียม

เกจลวด AWG ทั่วไปที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางโดยประมาณและการใช้งานทั่วไป

เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าของอะลูมิเนียมต่ำกว่าทองแดง โดยทั่วไปแล้วลวดอะลูมิเนียมจะมีขนาด 1 หรือ 2 เกจที่ใหญ่กว่าลวดทองแดง จึงจำเป็นต้องมีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟเท่ากัน ซึ่งเป็นข้อแตกต่างทางเทคนิคที่สำคัญเมื่อต้องทดแทนอะลูมิเนียมในการออกแบบที่มีขนาดเดิมเป็นทองแดง