آلومینیوم

تا پیش از افزایش ناگهانی ارزش مس در سالهای پایانی دهه ۵۰ بهره گیری از آلومینیوم به عنوان رسانا خیلی مورد توجه نبود ،هرچند تاریخچه کاربرد آن به جای رسانا در کشور بریتانیا به سالهای ۱۹۰۹ تا ۱۹۱۲ برمیگردد. در آن سالها یک کابل .d.c با عایق کاغذی روغنی و با رسانای آلومینیومی ساخته شد که تا سال ۱۹۶۷ همچنان بهره برداری می شد بهره گیری از آلومینیوم به جای مس در دهه ۱۹۵۰ رو به افزایش نهاد و این روند به رغم آنکه برخی پدیده های فیزیکی و شیمیایی کاربرد آن را در حدود معینی محدود می سازد همچنان ادامه داشته است.

فلز آلومینیوم به خوبی مس غلطک پذیرنیست، رشته های نازک آن توانمندی لازم را برای رویارویی با نیروهای وارده ندارند توانمندی (استقامت) مکانیکی الومینیوم در مقایسه با مس بسیار کمتر است و اگر برروی رسانای آلومینیومی کارهای مکانیکی انجام گیرد رساناییش تغییر اندکی می کند.

ازسویی رسانای آلومینیومی را می توان در مقاطع بزرگ به صورت یکپارچه و قطاعی شکل نیز مصرف نمود و در این حالت گذشتن ازیک فرآیند بازپخت نرم کننده با تابکاری فلز (انیلینگ) که سختی را به کمترین اندازه میرساند نیزمطلوب می باشد.چنین رساناهایی بیشتر با روش تزریق ساخته می شوند .  این روش همانند با یک فرایند نرم کننده عمل میکند.

از سوی دیگر در یک رسانایی برابر، مقطع یک رسانای آلومینیومی 6/1 برابر مقطع یک رسانای مسی است ،این بدین معناست که از موادعایق، حفاظ ، پرکننده ها،روکش وغلاف بیشتری می باید سود برد. بدین ترتیب در مقایسه دو کابل معادل مسی وآلومینیومی با غلاف فلزی، سبکی رسانای آلومینیومی اثرچشم گیری در کاهش کلی وزن کابل نمی گذارد . سرانجام با در نظر گرفتن همه جوانب ،گنجایش یک کابل آلومینیومی 80-78 درصد گنجایش یک کابل مسی با مقطع یکسان می گردد.

بهره گیری از آلیاژهای آلومینیوم برای افزایش توانمندی کششی رسانا چندان موردی ندارد، چون کابل ها معمولاً زیر اثر کشش قرار ندارند. این کار هنگامی انجام می گیرد که بخواهند از آلیاژ آلومینیوم در خط های هوایی استفاده کنند، در این صورت رسانایی آلیاژ آلومینیوم کمتر از خود آلومینیوم است .از آن گذشته رساناهای آلومینیومی (نه آلیاژآن) همراه رشته های فولادی بیش از ۵۰ سال است که در خطهای هوایی به گستردگی کاربرد دارند.

بر خلاف مس، ناسرگی ها اثر بسیار چشمگیری بر رسانایی آلومینیوم نمی گذارند ولی حد روایی وجود ناسرگی ها برای کاربردهای برقی( به عنوان رسانا) و یا دیگر کاربردها در استانداردها تعیین گردیده اند.در کاربردهای برقی از آلومینیوم 5/99درصد سود می برند.

از سویی با افزودن مقادیر کنترل شده ای از مس، سیلیس و آهن و یا اندکی از دیگر فلزات آلیاژساز در آلومینیوم ردیفی از” آلیاژهای دقیق، یا ویژه” فراهم می آید بدون آنکه از رسانایی آن کاسته شود ،برای نمونه آلیاژ ویژه ای از آلومینیوم در ساخت کابل های تلفن مصرف دارد ولی در کابل های نیرو و سیم کشی هیچ یک از آلیاژهای آلومینیوم را به کار نمی گیرند.

یکی از نارسایی های کاربرد آلومینیوم در تجهیزات برقی، پدیدار شدن پوسته ای نازک و سخت از اکسید آلومینیوم برروی آن است هر چند این پوسته برای جلوگیری از خوردگی آلومینیوم روباز با ارزش می باشد ولی ازرسانایی آن به ویژه در نقاط اتصال می کاهد.

برای زدایش این پدیده به ویژه در مفصل ها و سر کابل ها از روشهای فنی مطلوبی سود می برند از جمله با تراشیدن یا خرد کردن این پوسته مفصل ها را آماده جوشکاری می نمایند و یا با روش فشردن بافک های نیرومند اتصال های دلخواه را ایجاد می کنند. با اینهمه، کار برروی رسانای آلومینیومی به ویژه در اتصال گاه ها، مفصل ها وسرکابل ها با دقت کافی باید انجام گیرد .

جدای از لایه نازک اکسید، عامل دیگر نیز کاربرد آلومینیوم را به ویژه در کابل کشی با دشواری روبرو ساخته است و آن نقطه تسلیم یا وادادگی پایین این فلز و توانایی کم آن در برابر تنش های وارده است.

بدین معنا که اگربه هنگام کابل کشی برروی دیوار، نقطه ای از کابل با پیچ به جایی محکم بسته شود، کاری که همیشه در سیم کشی ها و کابل کشی ها که متداول است، رسانه خود را وا می دهد و در نتیجه یک نقطه با مقاومت برقی زیاد پدیدار می شود که به دنبال گرم شدن بیش از اندازه سرانجام به گسیختگی رسانا منجر خواهد شد.

کاربرد آلومینیوم به عنوان رسانا در دهه ۱۹۲۰ در انگلستان آغاز شد و در دهه های ۳۰ و ۴۰ به کندی ادامه یافت. توجه به این رسانا پس از جنگ دوم جهانی بیشتر شد، به ویژه آنکه روشهای لحیم کاری و جوشکاری با آلومینیوم پیشرفت کرد و مقایسه قیمت آن با مس نیز باعث شد که کابل های ارزانتری به بازار عرضه شوند و سرانجام این گروه کابل ها جایگاه ویژه ای برای خود یافتند.

در این میان انطباق آنها با تجهیزات، جعبه تقسیم ها، تابلوهای توزیع که از پیش برای کابل های مسی طراحی شده بودند، اشکالاتی را فراروی کاربران قرارمی داد. امروزه با استفاده از فک های فشاری به جای لحیم کاری یا جوشکاری، اتصالات رسانای آلومینیومی کاراتر از گذشته انجام می گیرد.

امروزه صنعت آلومینیوم با رشد کافی روبه روست و دستیابی به آن آسانتر از گذشته می باشد همچنین در مقایسه با مس ارزانتر فراهم می آید . این ویژگی ها آینده کاربرد آلومینیوم را در صنعت برق هموارتر ساخته است .