Технологический процесс производства медных шин — это холодная прокатка меди горячего прессования. Медная шина представляет собой ленту или тонкий прямоугольный профиль высококачественной меди с минимумом примесей. Такая медь отличается низким сопротивлением, высокой теплопроводностью, коррозионной устойчивостью и прочностью.
Теплопроводность меди составляет 401 Вт/м × К. Для сравнения: у алюминия этот показатель равен 202–236 Вт/м × К, а у стали 47 Вт/м × К. При нормальных температурах медные шины практически не подвержены коррозии в сухом воздухе и сухих газах-галогенах, пресной и морской воде (в отсутствие сильных течений), в неокисляющих кислотах (серной, соляной, фосфорной) и растворах солей (в отсутствие кислорода), щелочных растворах (кроме аммиака и солей аммония), органических кислотах, спиртах, фенольных смолах. Одновременно в таких средах, как аммиак, хлористый аммоний, растворы кислых солей и окислительные минеральные кислоты, а также с увеличением количества примесей медные шины теряют свою коррозийную устойчивость. Следует учитывать и возможность контактной коррозии (например, при соприкосновении меди с алюминием, цинком).
Из национальных и межгосударственных стандартов, а также технических условий, регулирующих производство, испытания и применение самой меди, полуфабрикатов и изделий из нее, можно выделить:
- ГОСТ 859-2014. Межгосударственный стандарт. Медь. Марки;
- ГОСТ 434-78. Проволока прямоугольного сечения и шины медные для электротехнических целей. Технические условия;
- ГОСТ 18690-2012. Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение;
- ГОСТ 24231-80. Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа;
- ГОСТ 26877-2008. Межгосударственный стандарт. Металлопродукция. Методы измерений отклонений формы;
- ТУ 48-0814-105-2000 и др.
Важными нормативно-техническими требованиями к медным шинам, используемым в электротехнических целях, являются:
• Сырье для изготовления. Им может являться сортовой прокат, медная катанка, слитки и прессованная заготовка, которые по качеству не должны быть ниже марки меди М1 в соответствии с ГОСТ 859-2014. По техническим условиям, например, ТУ 48-0814-105-2000, допускаются к производству марки меди М2 и т.д.
• Типовые размеры медных шин. Нормативные (установленные) значения номинальных размеров шин по стороне A (толщине) и B (ширине), а также их расчетных сечений с учетом закругления углов приведены в таблице 4 ГОСТ 434-78. Предельные отклонения от номинальных размеров по сторонам A и B указаны в таблице 5 этого же стандарта. Поскольку шины медные должны иметь закругления, в ГОСТ 434-78 прописаны номинальные значения радиусов закругленных углов и предельные отклонения от нормы закругления, которые можно найти в таблице 7а. Длина полосы шины должна быть от 3 до 6 м, но по согласованию с потребителем допускается изготовление шин длиной от 2 до 6 м. Наличие в одной партии шин, длина полосы которых составляет от 2,5 м, разрешено в пределах 7% от совокупного веса партии.
• Дефекты и отклонения. Поверхность медных шин не должна иметь повреждений, которые бы превышали удвоенное значение предельных отклонений размеров после контрольной зачистки; при этом отклонение в форме сечения не должно превышать одинарных предельных отклонений размеров сечения. Допустимо, если изделия имеют на поверхности следы смазки или небольшие изменения по цвету вследствие окисления. Прямолинейность для твердых шин (ШМТ, ШМТВ) может иметь отклонения по размеру B, то есть серповидность, в пределах 3,5 мм на 2 м длины. По согласованию с заказчиком допускаются более мягкие требования к серповидности, но в любом случае в пределах 4 мм на 1 м длины. Серповидность полос шин определяется в соответствии с ГОСТ 26877-2008. Твердые шины ШМТВ при изгибе не должны иметь трещин и расслоений.
• Механические свойства. Для мягких шин (ШММ) относительное удлинение в процентах в зависимости от размера A должно быть: от 2,5 до 7,0 мм — минимум 37%; от 7,0 до 10,0 мм и свыше — минимум 40%; при этом в любом случае, даже по согласованию с заказчиком, относительное удлинение не может быть меньше 34%. Для твердых шин (ШМТ, ШМТВ) минимальная величина их временного сопротивления к разрыву — 637 МПа (65 кгс/мм2) по Бринеллю (ГОСТ 434-78).
• Удельное сопротивление. По ГОСТ 434-78 при температуре 20 °C — не более 0,01724 х 106 Ом x м.
• Маркировка и упаковка. Эти процедуры должны соответствовать ГОСТ 18690-2012. На каждую бухту, катушку, пачку крепится ярлык со следующей информацией:
- товарный знак завода-изготовителя;
- условное обозначение медных шин: например, ШМТ 9,00 x 45,00 ГОСТ 434-78 (по нему можно определить площадь расчетного сечения в мм2);
- номер партии;
- год и месяц изготовления;
- клеймо ТК;
- ГОСТ 18690-2012.