ALTE DOCUMENTE |
Lubrifiantii sunt substante anorganice si organice, naturale si sintetice, folosite pentru ungere, reducānd efectele frecarii si prevenind uzura sistemelor metalice. Simultan, elimina caldura rezultata din frecare, previne griparea suprafetelor solide, asigura o protectie anticorosiva si uneori poate etansa , macar partial, mecanismul lubrifiat.
Deosebim lubriafianti gazo&# 414f56e 351;i (aerul), lichizi (uleiuri), semisolizi cu vāscozitate mare (unsori consistente sau lubrifianti plastici), solizi (grafitul, MoS2, etc).
Ungerea - este operatia ce are ca scop micsorarea frecarii dintre doua suprafete solide, cel putin una fiind īn miscare (de rotatie sau translatie), prin intermediul unui film de lubrifiant introdus īntre cele doua suprafete. Acesta, trebuie sa fie rezistent mecanic, termic si chimic.
Forta de frecare dintre doua suprafete solide care se deplaseaza una fata de alta este direct proportionala cu forta de reactiune normala (P): Ffr mP; P Ffr ; m este coeficientul de frecare si depinde de tipul de frecare , de natura suprafetelor, de gradientul de temperatura, de deformatiile suprafetelor īn contact, etc. Pentru frecarea uscata, fara lubrifiant, m are valori mari; de ex. pentru doua suprafete de otel īn contact la alunecare, 0,35 m
Pentru ungerea fluida, filmul de lubrifiant continuu si
subtire aflat īntre suprafetele metalice īn miscare (1) are
grosime egala cu suma grosimilor straturilor de molecule adsorbite (2) pe
suprafetele solide plus grosimea zonei centrale de molecule libere (3)
Īntre metal si moleculele de lubrifiant, polare sau polarizabile, sub actiunea cāmpului electric de la suprafata metalului, apar forte van der Waals si exista si tendinta de a se forma legaturi chimice. Moleculele de lubrifiant se adsorb cu grupa polara (o) spre metal si cu catenele nepolare (-) (de obicei hidrocarbonate) orientate spre interiorul peliculei de lubrifiant, perpendicular pe suprafata metalica. La miscarea pieselor (1) , frecarea nu se produce pe suprafata pieselor metalului, ci la marginea interioara a stratului limita, īntre lanturile (hidrocarbonate) ale moleculelor de lubrifiant. Ungerea fluida este forma uzuala a ungerii, caracterizata prin uzura mica a suprafetelor metalice si ca atare pierderi mici de metal. Coeficientul de frecare scade la valori foarte mici fata de frecarea uscata 0,0001 m
Īn cazul ungerii īn regim limita (ungere semifluida), nu se formeaza o zona centrala de de molecule libere de lubrifiant; coefic de frecare este , 0,04 m
La ungerea īn sistem mixt, pelicula de lubirifiant are grosime variabila si exista simultan ungere fluida, ungere la limita si contactul direct al suprafetelor solide.
Alegerea corecta a lubrifiantilor īn anumite conditii de lucru mareste durata de exploatare a utilajelor. Folosirea lubrifiantilor costa mult mai putin decāt īntretinerea si īnlocuirea utilajelor.
Complexitatea si interdependenta factorilor care influenteaza frecarea a determinat aparitia unei noi discipline stiintifice- TRIBOLOGIA- care se ocupa cu studiul relatiilor dintre frecare-uzare-ungere.
Caracteristicile uleiurilor legate de curgere (REOLOGICE) -īn functie de
conditiile de functionare uleiul trebuie sa
aiba o vāscozitate optima cāt mai
-temperatura de tulburare - are sens numai pentru uleiurile parafinice si este cu 3-5oC mai mare decāt temperatura de congelare (la uleiurile naftenice, tulburarea nu se produce);
-temperatura de curgere (STAS 6170) este temperatura īn oC cea mai scazuta la care uleiul īsi mentine proprietatea de curgere; indica temeperatura pāna la care are loc ungerea ; este cu 2-3 oC mai mare decāt temperatura de congelare;
-temperatura de congelare - are valori ridicate pentru uleiuri parafinice si cele mai mici valori pentru uleiurile naftenice. Pentru uleiurile lultigrade Extra pentru motoare, temperatura de congelare este -30oC.
Din punct de vedere termic uleiurile sunt caracterizate de:
- temperatura de inflamabilitate - uleiurile folosite ca agenti termici se īncalzesc pāna la 350oC. Pentru a evita orice pericol de incendiu, se recircula īn sisteme īnchise, īn absenta totala a aerului si īn prezenta gazelor inerte. Temperatura de inflamabilitate (t.i.) a unui ulei parafinic este mai mare decāt a unui ulei aromatic. De obicei , 190 t.i. 270. Pentru uleiurile de calitate t.i. >150oC si depaseste cu mult temperatura maxima la care se īncalzeste uleiul īn utilajele industriale.
- temperatura de aprindere depaseste cu 30-50oC t.i.;
-temperatura de autoaprindere scade cu cresterea vāscozitatii si intereseaza pentru uleiurile ce functioneaza la presiuni su temperaturi ridicate (sisteme de transmisii hidraulice din mine si cariere de minereuri).
Aditivi antioxidanti - se adauga īn toate categoriile de uleiuri (2-3%). Sunt fenoli, amine, compusi organici cu P, Zn, S. Ex:
p-fenilen-diamina
-ditertiar-butil-4-metil-fenol
ditiofosfati cu Zn - cei mai folositi aditivi antioxidanti pentru toate uleiurile de motoare cu R- radical alchil, aril, sau alchil-aril.
- aditivi detergenti sau aditivi dispersanti (0,2%) se folosesc īn special pentru uleiurile de motoare. Daca au caracter bazic, pot neutraliza produsii de oxidare a uleiurilor si SOx rezultati din arderea combustibililor cu sulf Detergentii sunt fenolati, salicilati, sulfonati, de Ca, Mg, Ba. Dispersantii sunt amine, amide, compusi orgaqnici cu B, polimeri metacrilici, etc.
-aditivi anticongelanti - cei mai folositi sunt Paragel: temperatura de congelare a uleiului scade la - 25oC pentru un adaos de 1-2%. Pentru uleiurile de calitate superioara se folosesc polimetacrilati tip Aryloid.
- aditivi anticorozivi - formeaza filme protectoare pe suprafata metalului, izolāndu-l de contactul cu aerul si apa. Se folosesc fenoli, amine, ditiofosfati metalici,fosfati .
- aditivi antiuzura (antigripanti micsoreaza frecarea īn situatii mixte de ungere, adsorbindu-se pe metal reduc uzura suprafetei metalice. Uleiurile minerale cu sulf si aditivate cu compusi ai sulfului si fosforului sunt lubrifianti excelenti, cu bune propietati de antiuzura, antioxidare si rezistenta la presiuni mari.
-aditivi de antionctuozitate (sau modificatori de frecare) sunt chiar ei lubrifianti, se adsorb pe metale si actioneaza prin marirea rezistentei filmului de ulei. Pot fi lubrifianti solizi lamelari (grafit, MoS2), īn cantitati de 10%. Uleiurile grafitate cu buna conductibilitate electrica se folosesc pentru ungerea contactelor electrice.
Clasificarea uleiurilor aditivate īn functie de tipul serviciului se refera la tipul si gradul de solicitare a motorului, dupa conditiile de functionare si calitatea combustibilului si cuprinde nivele de performanta Extra, Super 1, Super 2, Supetr 3.
Dintre uleiurile minerale produse īn Romānia se remarca tipurile Extra, Super 1, Super 2, monograde (de vāscozitate) si multigrade ale caror caracteristici sunt standardizate astfel:
-uleiuri M20W-20Extra si M30 Extra sunt aditivate, antioxidante, anticoroziv, antiuzura si detergent (STAS 10091);
uleiurile M10 W - 30Super 1 si M20 W-40 Super 1sunt aditivate antioxidant, anticoroziv, antiuzura, detergent si dispersant (STAS 9171);
uleiurile M20W 20 Super 2, M30 Super 2 si M40-Super 2 -sunt aditivate antioxidant, antiuzura, detergent, alcalin, dispersant, antispumant, anticongelant (STAS 10808).
Uleiurile minerale simple sau aditivate, indiferent de domeniul de folosire, sufera īn timp modificari fizico-chimice ce scad siguranta exploatarii instalatiilor si utilajelor; uleiurile se degradeaza, īmbatrānesc si devin uzate.
Degradarea uleiurilor se datoreaza unor modificari interne (degradarea termica si chimica a hidrocarburilor componente si a aditivilor, descompunerea īn cāmp electric) si externi -agenti contaminanti din mediul exterior (produsi de ardere incompleta, funingine, apa, particule metalic4e, etc.).
Efectele actiunilor combinate ale acestor factori sunt: scaderea proprietatilor de ungere si curgere, marirea aciditatii organice si a cifrei de saponificare precum si scaderea temperaturii de inflamabilitate.
Aprecierea degradarii uleiurilor si criteriile de īnlocuire a uleiului uzat se stabilesc prin compararea periodica a caracteristicilor fizico-chimice raportate la valorile initiale. Alteori, schimbarea uleiului este stabilita experimental si indicata de firma producatoare a uleiului folosit si se face dupa o anumita perioada de timp sau dupa o anumita distanta parcursa (īn cazul autovehiculelor).
Uleiurile minerale uzate de motoare contin un amestec complex de substante impurificatoare: subst. organice cu caracter acid, bazic sau neutru, substante asfaltoase si rasinoase si compusi chimici cu metale (5-8%), funingine si praf (1-3%), apa (1-10%), dar si ulei care se poate refolosi (65-80%).
Īn U.E. si īn S.U.A. uleiurile uzate sunt colectate sistematic si recuperate prin regenerare. Regenerarea se efectueaza dupa o purificare preliminara fizica ("pretratare termica") ce consta īn distilarea īn vid a uleiului sau tratarea cu solventi selectivi sau tratarea prin reactii chimice cu H2.
Uleiuri sintetice
Fabricarea uleiurilor sintetice prezinta interes pentru obtinerea de caracteristici mai bune sau diferite de ale uleiurilor minerale. Se folosesc singure sau īn amestec cu uleiuri minerale acolo unde acestea nu dau rezultate bune. Īn prezent se folosesc la temperaturi foarte scazute (zone polare) sau peste 200oC (au rezistenta termica mult mai mare decāt uleiurile minerale din cauza legaturilor Si-O, C-F, C-O), pentru mecanisme foarte fine sau īn aviatia supersonica. Se aditiveaza corespunzator domeniului de utilizare.
Au urmatoarele caracteristici fizico-chimice:
-structura liniara cāt mai flexibila, cu foarte putine catene laterale, fara grupe polare ce pot determina asocierea moleculelor;
-temperatura de fierbere ridicata, temp. de congelare scazuta, IV mare, greu inflamabile;
-stabilitate termo-oxidativa ridicata;
-compatibilitate cu substantele si materialele cu care vin īn contact.
Cele mai performante sunt uleiurile siliconice, cu excelente calitati lubrifiante, folosite pentru mecanisme lucrānd la variatii mari de temperatura, īn aviatia supersonica, tehnica vidului, pentru instrumente de precizie, compresoare sau ca fluide hidraulice.
Materialele ceramice sunt materiale solide anorganice si nemetalice cu duritate mare, obtinute sau folosite la temperaturi īnalte.
Ceramica avansata sau tehnica poate fi considerata īn prezent, alaturi de materialele compozite, unul din materialele cele mai noi folosite īn domeniile cele mai diferite ale tehnicii.
Ceramica avansata, dezvoltata īn ultimii 25 de ani se refera la materiale cu caracteristici de exceptie, bazate pe oxizi, carburi, nitruri, boruri de metale si nemetale si pe diferite forme de carbon tehnic.
Sunt folosite: - direct pentru īnlocuirea materialelor scumpe si deficitare;
pentru obtinerea materialelor ceramo-metalice (cermeti);
pentru obtinerea de materiale compozite.
Materialele superrefractare- au temperaturi de topire foarte ridicate: ZrO2- -2687oC, BeO-2750oC, HfO2-2780oC, ThO2- 3050oC, cel mai cunoscut contine 4TaC1HfC cu temperatura de topire -40000oC. Aceste materiale sunt folosite pentru aplicatii speciale:
captusirea camerelor de ardere pentru reactoare si la unele rachete;
obtinerea de smalturi de protectie pentru pistoanele motoarelor Diesel;
scuturi termice de protectie īn industria aerospatiala.
Materialele ceramice supradure (diamante sintetice, oxizi sinterizati, cermeti) īsi extind utilizarea īn domenii unde exista temperaturi īnalte, medii agresive chimice, īn domeniul fizicii nucleare, biomedicinii si īn domeniul TV color cu imagini tridimensionale folosind lentile ceramice din germanat feroelectric.
Caracteristici generale - au rezistenta la rupere, īncovoiere si modulul de elsticitate foarte mari;
-īsi pastreaza rezistenta mecanica la temperaturi foarte ridicate;
-au temperatura de topire si duritatea foarte mari; B4C este cea mai dura substanta cunoscuta, care poate zgāria diamantul;
au densitasi mici (2-8g/cm3), cu exceptia WC cu densitatea 13,75g/cm3;
au rezistenta chimica inclusiv rezistenta la coroziune chiar la temperaturi ridicate;
coeficienti de dilatare termica liniara mici;
sursele de materii prime sunt practic nelimitate (roci foarte raspāndite, nisip, materiale cu continut mare de carbon);
pot avea structura cristalina cu legaturi ionice (oxizi, saruri) sau cu legaturi covalente (diamant, grafit) sau structura necristalina (sticle), care le imprima anumite proprietati si directioneaza utilizarea lor.
UTILIZĂRILE CERAMICELOR AVANSATE
1.- Īn domeniul componentelor electronice si electrice
materiale piezoceramice (ceramica piezoelectrica) pe baza de cuart (SiO2), titanati de Pb, Zr, Ba folosite pentru traductoare ultrasonice, filtre ceramice electronice utilizate īn echipamente radiofonice, īn televiziune, ceasuri electronice;
materiale magnetoceramice (ceramica magnetica), pe baza de ferite, pentru capete de īnregistrare magnetica, memorii magnetice pentru calculatoare rapide);
supraconductori ceramici pe baza de oxizi de Ba sau Sr, La sau Yb si Cu, cu temperatura de manifestare a supraconductibilitatii adusa de la 23 K la 300 K (din 1988 functioneaza la Sankt Persburg cel mai mare generator supraconductor de 300MW care furnizeaza curent de 110 kV fara statii de transformare);
ceramici electroconductoare pe baza de ZrB2 cu 20% SiC, grafit sintetic, etc. pentru conductori electrici sau rezistori cu comportare foarte buna la temperaturi ridicate;
semiconductori ceramici pentru termistori si varistori.
2. Componente ale motoarelor termice (motoare cu piston, turbine cu gaze fierbinti, grupuri propulsoare ale aeronavelor si motoarelor rachete) de exemplu: diferite piese din motorul Diesel, componentele suprasolicitate termic din turbinele cu gaze (1530oC), rotorul turbinelor si diferitele componente ale turbomotorului de aviatie si motorului racheta (Si3N4, Si3N4 +AlN, SiC, ZrO2, Al2TiO5).
3. Materiale ceramice refractare pentru protectii termice, fonice, anticorozive chiar la temperaturi foarte ridicate (900-1600oC) pe baza de SiO2, Al2O3, SiO2+ Al2O3, SiO2+ Al2O3+Cr2O3, Zr2O3+Y2O3+HfO2 pentru protectia termica a turbomotoarelor de avioane, motoarelor racheta, reactoare nucleare si diferite cuptoare industriale.
4. Ceramica dura folosite pentru prelucrarea prin aschiere, sunt carburi metalice de tipul: B3C, WC, SiC, TaC, TiC, CoC. Diamantul sintetic poate prelucra cu precizie orice tip de material pentru motoare, aeronave, masini-unelte.
5. Aplicatii optice - folosite pentru lampi cu vapori de sodiu, pentru tuburi de iluminat, lampi speciale, lasere cu Y2O3 +ThO2 si pentru comutatori optici care pot modifica directia unui fascicul luminos confectionat din LiNbO3.
MATERIALE CERAMO-METALICE (CERMEŢI) - sunt materiale polifazice obtinute prin sinterizarea pulberilor si contin o faza ceramica (oxizi, nitruri, siliciuri, boruri de metale tranzitionale) si o faza metalica ca liant.
Cermetii propriu-zisi si cei mai folositi contin:
-oxizi ceramici: Al2O3, MgO, ZrO2, BeO, HfO2, TiO2, Y2O3, CeO2, Cr2O3, SiO2;
carburi: TiC, Cr3C2, WC, TaC, HfC, B4C, Mo2C, VC, SiC;
nitruri: AlN, ZrN, Si3N4, TiN, NbN;
siliciuri: MoSi2, TiSi2, Wsi2, CrSi2;
boruri: CrB2, TiB2, ZrB2, WB.
Metalele continute īn cermeti sunt: W, Mo, Ta, Hf, Zr, Y, Cu, Cr, Be, Fe, Co, Ni si aliajele lor.
Caracteristicile generale ale cermetilor depind de natura chimica si % componentilor, marimea particulelor, energia din interfata si de reactiile dintre faza ceramica si faza metalica cu formare de compusi chimici intermediari. Acestea sunt:
-refractaritate; - rezistenta la soc termic; -slaba rezistenta la oxidare; -rezistenta mare la deformare sub sarcina si la temperaturi īnalte; conductie electrica de tip metalic. Fragilitatea este principala cauza a limitarii aplicatiilor practice ale cermetilor.
Utilizari practice pentru cermeti - 1. Rezistori cu gama larga de rezistente electrice, stabili antre -65oC si +150oC, rezistenti la iradieri (cermeti cu oxizi);
2. componente rezistente la coroziune si temperaturi ridicate - stabilizatori de flacari īn camerele de ardere a combustibililor de racheta (Cr-Al2O3);
-elemente pentru ajutaje de rachete (W-Cr-Al2O3); Cr-Mo-Al2O3), avānd buna rezistenta la frecare la temperaturi de mii de grade, conductivitate termica mare, rezistenta buna la oxidare si eroziune īn contact cu gaze de ardere fierbinti si cu viteza mare; - turbine de avioane, palete pentru turbine de gaze (72%Cr-28Al2O3 sau 30%Cr-70%Al2O3);
componente folosite īn industria si tehnica nucleara.
3. Materiale de frictiune - pentru subansamble de frānare, garnituri de frāne si ambreiaje īn industria transporturilor, aeronautica, etc. la temperaturi īntre 400-1100oC. - pentru frāne de avioane pe baza de Fe cu compozitii foarte bvariate: 63%Fe, 4%Si, 3% siliciura de Fe, 2,5%PbO, 4,5%Sb, 6%SiC.
4. Materiale pentru aschiere si slefuire avānd rezistenta la uzura, rezistenta termica, rezistenta la abraziune si folosite numai pentru prelucrarea fina a materialelor greu de aschiat: Fe-TiC, Fe-Cr3C2, Fe-W2B5, Fe-ZrC.
STICLE ANORGANICE - sunt materiale solide, transparente la radiatii vizibile, anizotrope,, cu rezistente mecanice si duritati mari. Sunt casante, izolante electrice si termic si stabile la actiunea aerului, apei si diferitilor agenti chimici. Sticlele anorganice se obtin prin racirea topiturilor fluide, omogene, obtinute din materii prime adecvate astfel īncāt sa nu cristalizeze. Pe masura scaderii temperaturii creste vāscozitatea si topitura capata proprietatile unui corp īn stare vitroasa sau sticloasa. Lichidul subracit, īn anumite conditii de temperatura poate cristaliza; fenomenul este numit īn tehnica devitrifiere. Sticlele vitroase au un grad redus de ordonare -ordonare locala- a elementelor componente; contin cristalite cu structura cristalina perfecta (15-20oA), despartite de reginu amorfe.
Sticlele anorganice sunt amestecuri de mai multi componenti, fiecare cu rolul sau adaugat cu un anumit scop si īntr-o anumita cantitate. Deosebim:
componenti principali - vitrifianti (formatori de retea) (55-94%), SiO2, B2O3, P2O5;
modificatori de retea: fondanti (1,5-2,2%) ce scad temperatura de topire; Na2O, K2O, mai rar Li2O, CsO;
stabilizatori (2-5%) care asigura stabilitatea sticlei la actiunea agentilor exteriori, CaO, BaO, PbO, ZnO, Al2O3, ZrO2.
componenti secundari, agenti de limpezire, coloranti moleculari si coloidali, decoloranti, opacizanti, etc.
SiO2 este componentul principal al majoritatii sticlelor anorganice folosite īn practica. Exista sticle fotosensibile care devin fotoluminiscente si se coloreaza variabil sub influenta anumitor radiatii, īn functie de compozitia lor chimica, de natura si energia radiatiilor (lentile heliomate). Contin īn structura lor silicati de Zn, Ca, Cd, Mg, wolframati, borati fosfati si sulfuri.
Tipuri de stica anorganica - 1. -sticla comuna (silico-calco-sodica) are compozitia de baza Na2O.CaO.6SiO2. Este folosita pentru geamuri, corpuri de iluminat etc. si are compozitia: 71,5%SiO2-15,6%Na2O-7,9%CaO-3,6%MgO-1,2%Al2O3. 2. Sticla optica -este foarte omogena fizic si chimic, cu o buna transmisie a luminii si caracteristici optice precise, rezistenta chimic si mecanic. Se foloseste pentrru lentile, prisme, obieste de arta. 3. Sticla securit - se obtine prin securizare, adica prin racirea rapida de la temp. de īnmuiere 630-650oC astfel īncāt rezulta o rezistenta mecanica superficiala foarte mare. 4. Sticla triplex - este alcatuita din doua plaaci de geam slefuite si polizate lipite cu un strat transparent de natura organica (celuloid, rasini vinilice, plexiglas) care retin cioburile la spargere. 5. - Sticle policristaline au proprietati asemanatoare sticlei de curt pe care o depasesc ca rezistenta mecanica. Se obtin prin dirijarea cristalizarii, adica a devitrifierii, īn apropierea temperaturii de īnmuiere īn prezenta de adaosuri catalitice (Li2O, TiO2, MgO, Ag, Au, Pt) astfel īncāt din microcentre de cristalizare apar si cresc cristale. Au rezistenta chimica, mecanica si la soc termic ridicate, proprietati dielectrice foarte bune si elasticitate de doua ori mai mare decāt a sticlei obisnuite.
STICLELE ORGANICE - pe baza de polimeri optici, sunt incolore, au densitate mica, sunt incasabile, au rezistenta mecanica si chimica buna. Au proprietati optice excelente. Īn timp sufera o degradare specifica, adica īmbatrānesc. Aceasta se poate datora unor cauze interne (tensiuni interne) sau externe (solicitari mecanice, chimice, iradieri) si se concretizeaza īn scaderea tuturor caracteristicilor. Practic, cu utilizarea cea mai larga este polimetilmetacrilatul (plexiglas sau stiplex). Are transparenta aprx. 91% pentru lumina vizibila si 73% pentru radiatiile UV. Transmite lumina transversal si longitudinal, are indice de refractie mare si poate suferi reflexie totala īn anumite conditii. Se foloseste pentru fabricarea de geamuri incasabile, pentru avioane si automobile, pentru ochelari de protectie si ca utilizare speciala pentru fibrele optice. Este compatibil cu tesuturile vii din organismul uman si se foloseste īn chirurgia ortopedica si oculara.
Fibre de sticla anorganica (f.s.)- se obtin prin trecerea sticlei topite prin orificiile filierelor masinilor de filat. Īnainte de asocierea lor īntr-un anumit mod ca fire (bobinate, rasucite), f.s. sunt protejate, prin acoperire, īmpotriva deteriorarii, pentru marirea rezistentei la frecare, antistatic, etc. folosind anumite substante: ancolanti (pentru īncleiere), plastifianti, lubrifianti, adezivi, agenti antistatici.
Firul se caracterizeaza prin:
diametrul filamentului elementar sau al fibrei (0,15-30mm);
numarul de filamente dintr-un fir (50, 100, 200, 400, 800);
calitatea sticlei folosite si finetea firului exprimata de obicei prin TEX - care reprezinta finetea unui fir cu lungimea de 1000m si masa de 1gram (g/km de fir).
Fibrele de sticla sunt utilizate ca armaturi īn materialele compozite polimerice si mai rar ceramice si sub forma de fire, benzi, tuburi īn diverse domenii industriale si īn constructii cu deschideri foarte mari. Fibrele discontinue scurte si groase cu diametre de 2-30mm, asamblate ca vata de sticla se folosesc īn constructii pentru termoizolatii si fonoizolatii. Fibrele de sticla rezista la actiunea majoritatii agentilor chimici, nu absorb umiditate, nu se īntind si nu se modifica chimic. Se pot folosi īn mod obisnuit pāna la 700oC, nu ard, au conductibilitate termica redusa si un coeficient de dilatare liniara mic.
Caz particular - fibrele de curt- se obtin din cristale de cuart cu 99,95% SiO2, au diametre de 7, 9, 14mm si sunt īmpletite īn fire cu peste 250 filamente. Pastreaza toate proprietatile cuartului solid. Au rezistenta mare si la actiunea radiatiilor nucleare. Se folosesc pentru armarea oricarei rasini sintetice, termoplastice si termorigide si pentru armarea materialelor ceramice.
FIBRE OPTICE - cel mai eficace mijloc de transmitere a informatiilor la distante mari, chiar īn spatii greu accesibile sau īn conditii periculoase. Īnlocuiesc transmiterea semnalelor electrice cu semnale luminoase modulate unde radiatia propagata nu poate fi bruiata. Fata de mijloacele conventionale, transmiterea informatiilor cu ajutorul luminii are o capacitate teoretic nelimitata si pregateste trecerea spre tehnologiile mileniului III.
Fibrele optice sunt confectionate din sticle de compozitii speciale (filamente foarte subtiri cu diametre de zeci de mm si lungimi de 100km) sau din materiale plastice transparente si filabila cu structura modificata.
Domenii de utilizare:
telecomunicatii: telefonia multipla, transmiterea de date, transmisiile video, videotelefonul, statii de urmarire a satelitilor etc;
tehnica calculatoarelor: memorii optice, sisteme de citire automata etc;
īn domeniul militar: sisteme de armament, sisteme de securitate cu pastrarea secretului transmisiei;
īn constructia si exploatarea de: motoare termice, pe nave maritime, si avioane, īn centrale electrice, īn automatizari industriale;
īn medicina: ca mijloc de investigare optica a interiorului corpului uman precum si īn tehnica chirurgicala.
Avantajele unui sistem de comunicatie prin fibre optice:
posibilitatea transmiterii radiatiei laser (banda de frecventa de ordinul GHz; undele radio au frecvente de cāteva sute de kHz);
greutate redusa si volum ocupat mic;
flexibilitate, usor de produs, de manipulat si de instalat;
economie de cupru;
atenuare mica a semnalului transmis;
imunitate la interferentele electromagnetice (fara bruiaj, cu pastrarea secretului transmisiei);
izolatie electrica totala si rezistenta la radiatiile nucleare.
Cele mai multe f.o. sunt confectionate din:
-sticle borosilicatice;
-sticla de cuart;
-sticla de cuart dopat cu GeO2, Al2O3, TiO2, P2O5, B2O3;
-sticla pe baza de fluoruri (din 1982): ZrF4, BaF2, LaF3, AlF3, ThF4.
Pentru a asigura rezistenta mecanica necesara solicitarilor pe care le implica manipularea, transportul, instalarea si exploatarea, f.o. si manunchiurile de f.o. se īncorporeaza īn una sau mai multe camasi de protectie din materiale polimerice si diverse elemente de fixare, elemente de umplere, elemente metalice de rezistenta iar la exterior diverse straturi de vopsea. Ceea ce rezulta astfel este forma comerciala de cabluri optice.
Componentele sistemului de transmitere de informatii prin fibre optice-
-ca sursa de radiatie luminoasa (sursa optica sau emitator optic) se folosesc diode care emit lumina īn domeniul IR apropiat si pot fi modulate usor prin variatia curentului electric al diodei sau diode laser, diode electroluminiscente sau superelectroluminiscente din GaAs, AlGaAs si InGaAsP.
-fotodetector cuantic foloseste o dioda semiconductoare din Si sau Ge, cu sensibilitate la radiatia luminoasa emisa de sursa de radiatie;
-repetorii redau semnalului luminos forma si nivelul initial si compenseaza pierderile de radiatie luminoasa (se amplaseaza de-a lungul c.o. la 40-60km);
-cuplaje optice servesc pentru interconectarea c.o. īntre ele prin
intermediul conectorilor optici de diferite forme constructive.
|
