مفتول آلومینیومی EC؛ پارامترهای کیفیتی که هر خریدار باید بشناسد

EC مخفف Electrical Conductor است و در نظام نام‌گذاری امروزی همان آلیاژ 1350 شناخته می‌شود: دست‌کم 99.50% آلومینیوم، با کنترل سخت‌گیرانه بر نیم‌درصد باقی‌مانده. هدف این گرید استحکام نیست — 1350 آلومینیومی نرم و غیرآلیاژی است — بلکه هدایت الکتریکی است؛ به همین دلیل برخلاف گریدهای عمومی، سقف‌های صریحی برای عناصری تعریف شده که عملکرد الکتریکی را تخریب می‌کنند.

راد این گرید ماده‌ی کشش سیم سخت‌کشیده‌ی 1350-H19 (مطابق ASTM B230) است که بعداً به هادی AAC (مطابق ASTM B231) تابیده یا در لایه‌های آلومینیومی ACSR (مطابق ASTM B232) به کار می‌رود؛ الزامات سطح هادی را هم IEC 61089 و EN 50182 تعیین می‌کنند. خودِ مفتول در رویه‌ی آمریکایی با ASTM B233 و در رویه‌ی اروپایی با EN 1715 مشخصه‌گذاری می‌شود.

در آلیاژ 1350 سیلیسیم حداکثر 0.10% و آهن حداکثر 0.40% مجاز است و نسبت این دو اهمیت دارد. حلالیت آهن در حالت جامد بسیار کم است و بخش عمده‌ی آن به‌صورت ذرات بین‌فلزی Al-Fe رسوب می‌کند؛ این ذرات افت هدایت نسبتاً کمی دارند و در عوض استحکام و ریزدانگی مفیدی می‌آورند. سیلیسیم اما تا حدی در محلول جامد می‌ماند و همان‌جا مضرتر است؛ به همین دلیل مذابی که آهنش به‌روشنی بالاتر از سیلیسیم باشد معمولاً هم بهتر کشیده می‌شود و هم بهتر هدایت می‌کند.

دشمن اصلی اما فلزات واسطه‌اند: وانادیم، تیتانیم، کروم و منگنز. این عناصر وقتی در شبکه‌ی بلوری آلومینیوم حل شده باشند، حتی در حد چند ده ppm مقاومت ویژه را به‌شکلی نامتناسب با جرمشان بالا می‌برند. چون همراه فلز اولیه از کارخانه‌ی احیا می‌آیند و حذفشان اقتصادی نیست، با عملیات بوردهی خنثی می‌شوند: بور — معمولاً به‌صورت آمیژان Al-B — به مذاب افزوده می‌شود و با این عناصر بوریدهای نامحلول می‌سازد که ته‌نشین یا فیلتر می‌شوند و اتم‌های مزاحم را از محلول جامد بیرون می‌کشند. خریدار باید بپرسد مذاب بوردهی شده است یا نه، و مجموع V + Ti را در گواهی آنالیز ببیند.

هدایت الکتریکی با درصد IACS بیان می‌شود: درصدی از هدایت مس آنیل‌شده‌ی استاندارد بین‌المللی، که 100 %IACS آن معادل مقاومت ویژه‌ی 0.017241 Ω·mm²/m در دمای 20 °C است. برای راد 1350، مشخصه‌ها معمولاً مقادیری در بازه‌ی 61.0 تا 61.8 %IACS می‌خواهند و حداقلِ دقیق به تمپر بستگی دارد: هرچه کار سرد باقی‌مانده در مفتول بیشتر باشد، استحکام کششی بالاتر و هدایت و ازدیاد طول اندکی پایین‌تر خواهد بود.

راد معمولاً در تمپرهای H12، H14 یا H16 عرضه می‌شود که با میزان کاهش سطح مقطع و دمای خروجی خط نورد تنظیم می‌شود. انتخاب درست به فرایند پایین‌دستی برمی‌گردد: رادی که قرار است با کاهش سطح زیاد به سیم ظریف سخت تبدیل شود، به ازدیاد طول کافی نیاز دارد تا در کشش پاره نشود؛ در عمل، تمپر کمی نرم‌تر با شیمی تمیز اغلب از راد سخت‌تر با شیمی مرزی بهتر جواب می‌دهد. پس استحکام، ازدیاد طول و هدایت را باید همیشه کنار هم خواند، نه به‌صورت اعداد جدا از هم.

امروز تقریباً همه‌ی راد گرید EC از خطوط ریخته‌گری و نورد پیوسته (CCR) از نوع چرخ و تسمه‌ی Properzi می‌آید: مذاب در شیار چرخ ریخته‌گری دوّار که با تسمه‌ی فولادی بسته شده منجمد می‌شود و شمشال داغ مستقیماً وارد قفسه‌های نورد پیوسته می‌شود تا به راد ۹.۵ میلی‌متر برسد و در کلاف‌های یکپارچه — معمولاً حدود ۲ تن — جمع شود. چون یک ذوب در شرایط پایدار کیلومترها مفتول می‌دهد، ساختار دانه، شیمی و خواص مکانیکی در طول کلاف یکنواخت است و هیچ جوشی داخل کلاف وجود ندارد.

مسیر قدیمی — ریخته‌گری شمش، بازگرم و نورد گرم — پوسته‌ی اکسیدی ناشی از بازگرم، پراکندگی خواص و محل اتصال بین شمش‌ها را به همراه دارد و برای کاربرد هادی عملاً منسوخ شده است. هنگام ارزیابی تأمین‌کننده، مسیر ریخته‌گری را بپرسید و بررسی کنید که خط، بازرسی سطحی درخط و کنترل ابعادی حلقه‌بسته دارد یا نه.

محصول استاندارد راد ۹.۵ میلی‌متر است و هم تلورانس قطر متوسط و هم دوپهنی — اختلاف بیشینه و کمینه‌ی قطر در یک مقطع — باید کنترل شود. دوپهنی زیاد ورود مفتول به قالب را به‌هم می‌ریزد و فیلم روانکار را در پاس‌های اول کشش می‌شکند؛ نتیجه خط‌وخش سطحی و سایش زودهنگام قالب است.

کیفیت سطح هم به همان اندازه مهم است. پلیسه، تورق، براده‌های سطحی، اثر غلتک و سرباره‌ی فرورفته در سطح همگی آغازگر ترک‌اند و در حین کشش بارها خود را نشان می‌دهند؛ آخال‌های اکسیدی داخل مفتول هم عامل کلاسیک پارگی فنجانی-مخروطی سیم و توقف خط کشش‌اند. راد باید تمیز، خشک و بدون محصولات خوردگی تحویل شود و بسته‌بندی کلاف باید تحمل جابه‌جایی را داشته باشد — رادی که در حمل آسیب ببیند دیگر راد سالمی نیست.

پذیرش راد گرید EC بر مجموعه‌آزمونی کوتاه اما جاافتاده استوار است. برای هر ذوب و هر محموله بخواهید:

همه‌ی این نتایج باید در گواهی آزمون کارخانه (MTC) با ارجاع به ASTM B233 یا EN 1715 درج شود؛ گواهی باید آلیاژ و تمپر را قید کند و هر کلاف را به شماره‌ی ذوب قابل ردیابی سازد.

• آنالیز شیمیایی اسپکترومتری (کوانتومتری) به تفکیک هر ذوب، با گزارش جداگانه‌ی Si، Fe، Cu، Mn، Cr، Zn، V، Ti و B — نه فقط عبارت «Al ≥ 99.5%»
• اندازه‌گیری مقاومت ویژه در 20 °C و گزارش آن برحسب %IACS روی نمونه‌ی واقعی کلاف، نه استنتاج از آنالیز شیمیایی
• آزمون کشش با گزارش استحکام نهایی و ازدیاد طول، معمولاً روی طول سنجه‌ی 250 mm
• آزمون پیچش که براده‌ها و آخال‌های زیرسطحی را به‌صورت ترک مارپیچ آشکار می‌کند
• آزمون خمش یا wrap در صورت الزام مشخصه‌ی خرید
• اندازه‌گیری قطر و دوپهنی در فواصل مشخص در طول کلاف
• بازرسی چشمی سطح و کنترل شناسه، وزن و بسته‌بندی کلاف

سفارشی که بعداً محل اختلاف نشود، دست‌کم این موارد را صریح می‌کند:

بیشتر اختلاف‌های کیفی راد از ابهام همین چند سطر شروع می‌شود؛ ده دقیقه دقت در متن سفارش، هفته‌ها رسیدگی به ادعای کیفی را حذف می‌کند.

• آلیاژ و تمپر، مثلاً 1350-H14
• قطر اسمی و تلورانس آن
• حداقل هدایت برحسب %IACS
• بازه‌ی استحکام کششی و حداقل ازدیاد طول
• استاندارد مرجع: ASTM B233 یا EN 1715
• وزن کلاف، قطر داخلی و خارجی و نحوه‌ی بسته‌بندی
• الزامات گواهی و ردیابی