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銅とニッケルからなるコンスタンタン抵抗線
コンスタンタンは銅ニッケル合金で、通常は銅55%とニッケル45%からなり、温度が上がっても電気抵抗がほぼ変わらない。そのため、ひずみゲージ、熱電対、抵抗コイルの巻線に用いられる。銅とニッケルは任意の割合で互いに溶け合うので、この合金は両者を溶融させ、小さな棒に鋳造し、それを線に引き伸ばして作られる。
溶解の方法は、Brannt が『The Metallic Alloys』(1889)で示した C. Morfit の銅ニッケル合金に従う。すなわち、ニッケルと同重量の銅をグラファイトるつぼ中でホウ砂とともに溶融し、残りの銅を攪拌して加える。Hiorns(1912)はさらに、ニッケルはできるだけ純粋でなければならず、それはモンド法によって得られると付け加えている。
上級者
鋳造の日、その後に線引き
手順
1
1
装入量を量る
装入量を量る
55/45コンスタンタン1 kgにつき、ニッケル450 gと銅550 gを量り、銅のうち100 gは2回目の添加用に取り分けておく。ニッケルはできるだけ純度の高いものを使うこと。Hiornsは、ケイ素、炭素、鉄、硫黄が含まれると合金の性能が大きく低下すると警告している。
このステップの材料:
銅インゴット550 g
カーボニルニッケル450 g必要な工具:
天秤ばかり2
2
ニッケルと同重量の銅を溶解する
ニッケルと同重量の銅を溶解する
ニッケルと同重量の銅(それぞれ450 g)を、ホウ砂とともに黒鉛るつぼに入れ、炉で溶解する。これはモーフィットの第一段階である。ニッケルは銅よりはるかに高温で溶けるため、銅の中で溶かすと融点が早く下がる。コンスタンタン自体は約1,220~1,300 °Cで溶ける。
このステップの材料:
ホウ砂の粉末1 as required必要な工具:
黒鉛粘土坩堝
木炭炉
るつぼばさみ
耐熱手袋
革のエプロン3
3
残りの銅を混ぜ入れる
残りの銅を混ぜ入れる
溶けた塊に残りの100 gの銅を加え、鉄棒で絶えずかき混ぜ、銅が完全に溶け込んで金属が均一な液体になるまで続ける。
必要な工具:
鉄製撹拌棒
木炭炉
るつぼばさみ
耐熱手袋4
4
小さな棒を鋳造する
小さな棒を鋳造する
モーフィットが行ったように、合金を小さな棒状に温めたインゴット鋳型に流し込む。一度に流し込むこと。合金は急速に冷えるため。
必要な工具:
インゴット鋳型
るつぼばさみ
耐熱手袋
革のエプロン5
5
スティックを焼きなましする
スティックを焼きなましする
加工の前にキャストスティックを焼きなましてください。鋳造された銅ニッケルは結晶質であり、Hiornsは適度な温度での慎重な焼きなましを解決策として挙げています。
必要な工具:
焼きなまし炉
るつぼばさみ
耐熱手袋6
6
銅線のように引き抜く
銅線のように引き抜く
棒材を丸棒に鍛造し、先端を細く削って、銅線を引くときと同じように引き板の穴を一つずつ通して引き抜く。寸法を急に細くしすぎないこと。Hiornsは、焼きなましをせずに引き抜いた金属は、各パスの間に5~10分休ませないと割れると警告している。銅線を焼きなましするのと同じように焼きなましすること。Simmonsのひずみゲージは、約0.08 mmの No. 40 ゲージを使用していた。
7
7
抵抗を測定する
抵抗を測定する
直径を数か所で測定し、測定した長さの線を切り出して、ホイートストンブリッジでその抵抗を求めます。結果を次の手順にあるメートルあたりのオーム値と比較してください。予想よりはるかに高い値を示す線は、細くなっている箇所または割れがあります。
必要な工具:
マイクロメータ
ホイートストンブリッジ8
8
充電量と抵抗値
充電量と抵抗値
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9
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トラブルシューティング
トラブルシューティング
コンスタンタン線のトラブルシューティング。
Flow
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10
10
歴史と正直な限界
歴史と正直な限界
1887年、エドワード・ウェストンは、温めると抵抗が下がる合金を発見した。彼が書いたところによれば、この性質は彼の知る他のどの金属導体にもないものだった。ウィキペディアによると、彼の「合金No. 2」はドイツで製造され、コンスタンタンと改名された。1912年までに、ヒオーンズは、抵抗器に使われる銅ニッケル合金としてコンスタンタン、ユーレカ、ヘッケンハム金属を挙げていた。
モーフィットの合金はニッケル33、銅67であった。我々は彼の二段階法を維持し、一般的なコンスタンタンおよびシモンズの線材に合わせて55/45に換算した。この換算は我々自身によるものである。55/45という数値と抵抗率は、ウィキペディアのコンスタンタンの記事に基づく。No. 40ゲージのような非常に細い線には、それほど細い引き抜きダイスの穴が必要である。
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