机电工程常见材料

这门课程主要分三个章节，第一章主要讲机电工程技术。第二章主要将机电项目管理。第三章主要讲机电工程项目相关的法律法规。

第一章 【机电工程技术】

机电工程技术，从表象上分析，一方面是机电相关的工程，另一方面是机电相关的技术。工程的建造需要相应的技术，技术从细节上进行分析，就涉及到该技术所使用的材料，设备，工程测量，等等。

所以这一章的主要内容是从相关的工程材料开始讲起。

机电工程常用材料-->机电工程常用设备--->机电工程测量--->机电工程起重吊装--->机电工程焊接--->工业机电电气安装---> 建筑电气工程安装--->管道工程---> 金属结构安装工程--->自动仪表工程--->防腐，隔热工程--->工业炉窑砌筑工程--->通风与空调安装工程--->建筑智能化工程--->电气安装工程--->消防安装工程。

从常用材料，到常用设备，从设备再到具体的施工工程，这么一个过程，贯穿机电工程技术的整个生命周期。

机电工程常用材

机电工程材料有以下几个分类：

• 金属材料
• 硅酸盐材料
• 高分子材料和非金属材料
• 电气材料

学习这一部分内容，一方面要理解材料的概念，另一方面要了解材料的特性及用途。有些材料名称可能复杂，但是在常见的装修工程中，我们可能也使用过。

金属材料

金属材料按大类分为以下三个：

• 黑色技术
• 有色金属
• 金属复合材料

黑色金属

黑色金属一般指铁以及铁基材料，即钢铁材料。钢铁材料是工业中应用最广，用量最多的材料。

​

​含碳量小于2.11%的铁合金称为钢​

​。

刚和铁中除了含有铁，碳之外，还有一些其他元素。其中一类是杂质，比如硫，磷，氧，氮等。另一类是根据使用性能以及工艺需要添加的其他元素，常见的有铬，镍，锰，钛等，铁碳合金中加入这些元素，就成为合金钢或者合金铸铁。

钢的分类：

• 按硫磷含量不同分为：普通钢，优质钢，高级优质钢。
• 化学成为不同分为：碳素钢，合金钢。
• 形成方法不同：锻钢，铸钢，热轧钢，冷轧钢。
• 按用途分：建筑工程用钢（普通碳素钢，低合金结构钢，钢筋钢）。结构钢（机械制造用钢，弹簧钢，轴承钢）。工具钢（碳素工具钢，合金工具钢，高速工具钢）。特殊性能钢（不锈耐酸钢。耐热钢，电热合金钢，耐磨钢，低温用钢，电工用钢）
• 专业用钢：桥梁用钢，船舶用钢，锅炉用钢，压力容器用钢，农机用钢等。

铸铁的分类和用途

​

​铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金​

​。且含有较多的硅，锰，硫，磷等元素。

铸铁是应用最广泛的铸造材料。它具有生产设备和工艺简单，价格便宜等优点。

大部分机械设备的箱体，壳体，机座，支架和受力不大的零件多用铸铁制造。另外，某些承受冲击不大的重要零件，比如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。其原因是因为铸铁切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料减少机械加工时机，且有必要的强度和某些优良性能，比如耐磨性，吸震性。

铸铁和钢相比，其特点是碳，硅含量高，杂质含量也高。

铸铁的分类：

按照碳存在的形式分为：灰口铸铁，白口铸铁和麻口铸铁三类。

灰口铸铁中的碳，除微量溶于铁素体外，全部或大部分以石墨形式存在，因此断口呈灰色。

白口铸铁中的碳完全以渗碳体的形式存在，断口呈白色。白口铸铁难以切削，主要用做炼钢原料。但是由于它硬度以及耐磨性高，也可以铸成表面为白口组织的铸件，如轧辊，球磨机的磨球。

麻口铸铁中的碳以石墨和渗碳体的混合形式存在，断口呈灰白色。这种铸铁有较大的脆性，工业上很少使用。

有色金属

有色金属是指（非铁金属）铁，锰，铬以外所有金属的统称，也包括有色合金。

常见的有色金属：​

​铝，镁，钛，铜，铅，镍，锌，锡，诰，钼​

​ 等。

• 铝及其合金

  铝及铝合金： 密度小，比强度高，耐腐蚀性好，导电，导热，反光性能良好，磁化率极低，塑性好，容易加工成型，和铸造各种零件。

铝合金是在铝中加入金属元素获得，具有较高强度，同时保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可以通过冷变形提高强度，也和用热处理来大幅改善性能。

根据工艺及成分特点，铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金塑性加号，适用于变形加工；铸造铝合金流动性较好，适用于铸造生产。

• 铜及铜合金

铜及其合金：具有优良的导电性和导热性，较好的耐腐蚀和抗磁性，以及较好的减摩和耐磨性，较强的可塑性和强度，容易加工成型和铸造各种零件。

纯铜呈红色，称为紫铜，主要用作电导体和配置合金。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。加入合金元素后，可获得较高的强度，同时保持铜的某些优良性能。一般铜合金分为黄铜，青铜和白铜三大类。

• 黄铜

  以锌为主加元素的铜合金为黄铜。按照化学成分，黄铜分为普通黄铜和复杂黄铜两种。

  为了获得较高的强度，抗腐蚀性，以及良好的铸造性能，在铜锌合金中加入铝，硅，锰，镍等元素形成各种复杂黄铜，如铅黄铜，锰黄铜，和铝黄铜。

  铅黄铜主要用于良好切削性能及耐磨性能的零件。锰黄铜常用于制造轴承等耐磨件。铝黄铜可制作耐腐蚀零件，还可用于制造大型蜗杆等重要零件。

• 青铜

  青铜包括锡青铜，铝青铜，和硅青铜。锡青铜在化工，机械，仪表等工业中广泛应用，主要用于制造轴承，轴套，等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗腐蚀，抗磁零件。

铝青铜可制造齿轮，轴套，蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件。

硅青铜可制作弹簧，齿轮，蜗轮，蜗杆等耐蚀和耐磨材料。

金属复合材料

• 金属基复合材料

• 铝基复合材料
• 镁基复合材料
• 钛基复合材料
• 镍基复合材料
• 耐热金属复合材料

特点：

• 耐热性好，尺寸稳定性优良，高比强度，高比模量。

主要应用：先进武器，航空航天，等高性能结构件制作。

• 金属层状复合材料

• 铝钢复合材料
• 铜钢复合材料
• 钛钢复合材料
• 钛不锈钢复合材料
• 镍不锈钢材料
• 不锈钢碳钢复合材料

特点：制作成本低，耐磨损，耐腐蚀，耐高温，具有良好的导热性

应用：主要用于航空航天，食品医药，石油化工等行业的储罐，压力容器，零部件制造。

• 金属和非金属复合材料

• 钢塑复合管
• 铝塑复合管

综合了钢管和塑料管的优点。既有符合要求的强度和刚度，也能耐化学腐蚀，且无污染，成本低，施工操作方便，在建筑，电力，石油化工，地下输气管道等领域广泛应用。

硅酸盐材料

• 水泥
• 隔热棉
• 砌筑材料
• 陶瓷
• 特种新型无机非金属材料

高分子材料和非金属材料

高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂所构成的材料。

高分子材料具有高性能化，复合化，精细化，智能化的发展趋势。

非金属材料包括​

​非金属板材​

​​和​

​非金属管材​

​。

• 塑料

塑料以受热行为划分为​

​热塑性塑料​

​​和 ​

​热固性塑料​

​。

​

​热塑性塑料​

​以热塑性树脂位主体成分，多为线性高分子，其机械性能较好，加工成型简便，具有可塑性且可逆，但耐热性，刚性较差；如聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯等。

​

​热固性塑料​

​以热固性树脂为主体成分，多为体型结构，其受压不易变形，耐热性高，具有可塑性且不可逆，但机械性能较差，但可加入填料来改善；比如环氧塑料，酚醛塑料等。

• 橡胶

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。是具有可逆性的高弹性聚合物材料，其中，天然橡胶有较好的耐透气性，防水性，耐寒性，电绝缘性，和绝热性能。

• 纤维

天然纤维 和 化学纤维。

天然纤维包括：植物纤维，动物纤维，矿物纤维。

化学纤维包括：人造纤维，合成纤维，无机纤维。

• 涂料

涂料，可以用不同的施工工艺涂敷在物件表面，形成薄薄的涂膜，干燥，固化后，牢牢地粘贴在物体表面，起到保护物体以及增加美感以及其他特殊作用，构成连续的涂膜物质。

• 胶粘剂

胶粘剂是一种靠界面作用力把各种固体材料牢固粘接在一起的物质。

根据基料类型不同，分为天然胶粘剂和合成胶粘剂。应用领域非常广泛，涉及建筑，包装，航空航天，机械，汽车，电子，医疗卫生等各个领域。

• 非金属板材

​

​酚醛复合板材​

​：

适用范围：低、压空调系统、潮湿环境

不适用范围：高压、洁净空调、酸碱性、防排烟

​

​聚氨酯复合板材​

​：

适用范围：低、中、高压洁净空调系统、潮湿环境

不适用范围：酸碱性、防排烟系统

​

​玻璃纤维复合板材​

​：

适用范围：中压以下空调系统

不适用范围：洁净空调、酸碱小性、防排烟因、湿度90%以上

​

​硬聚氯乙烯板材​

​:

适用范围：洁净室含酸碱的排风系统

• 非金属管材

​

​有机即复合非金属管材​

​

• pe管。即聚乙烯管
• pp管。即聚丙烯管
• pvc管。即硬聚氯乙烯管。
• pap管。即铝塑复合管。基本构成为五层，由内而外，塑料，热熔胶，铝合金，热熔胶，塑料。管道易弯曲且不反弹，可用于饮水管道，供暖管道，高压管道。

​

​无机非金属管材​

​

• 混凝土管
• 钢筋混凝土管
• 预应力混凝土管
• 自应力混凝土管等

钢筋混凝土管和混凝土管多用于排水管，钢筋混凝土管还可用于井管。预应力管，自应力管多用于输水管。

常用电气材料

​

​导线​

​

• 裸导线

裸导线没有绝缘层，所以散热性比较好，可输送较大的电流。常用的裸导线有三种：

• 裸绞线
• 型线
• 圆单线

裸绞线具有较好的导电性能和足够的机械性能，因此适合用于架设空中线路。

常用的裸绞线有两种，一种是钢芯铝绞线，一种是铝绞线。

钢芯铝绞线型号表示LGJ,用于长距离输电线路。

铝绞线型号表示位LG,用于短距离输电线路。

​

​绝缘导线​

​

绝缘导线一般由导体，绝缘层，保护层三部分组成，适合连接低压供电线路以及电气设备。

绝缘导线按照芯线材料分为铜芯和铝芯两种。

按线芯股数分为单股和多股。

按绝缘层材料不同分为聚氯乙烯绝缘导线，橡皮绝缘导线。

在建筑工程中一般采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线。

​

​适用于交流额定电压500v以及以下，或直流1000v及以下的电气设备及照明装置的绝缘导线如下​

​

• blx(橡胶铝芯线)
• bx（橡胶铜芯线）
• bxr(橡胶铜芯软线)

​

​适用于各种设备，动力及照明线路固定敷设的绝缘导线如下​

​：

• bv(聚氯乙烯绝缘铜芯线)
• blv（聚氯乙烯绝缘铝芯线）
• bvr(聚氯乙烯绝缘路铜软线)
• bvv(聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯保护套铜芯线)
• blvv(聚氯乙烯绝缘聚氯乙稀保护套铝芯线)

​

​适用于各种交流，直流电器，工业仪器，家用电器，小型电动工具的连接用绝缘导线如下​

​

• rv(聚氯乙稀绝缘铜芯软线)
• rvb(聚氯乙烯绝缘平型铜芯软线)
• rvs(聚氯乙烯绝缘绞型铜芯软线)
• rvv(聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀保护套铜芯软线)

电线型号常见字母含义

• b 固定敷设
• x 橡胶绝缘
• l 铝芯
• w 氯丁护套
• y 聚乙烯护套
• v 聚氯乙烯绝缘
• v 聚氯乙烯护套
• r 软电线
• b 平型电线

​

​电缆的型号​

​

电缆一般由导线线芯，绝缘层，内保护层，外保护层四个部分构成。

电缆根据用途分为：电力电缆，控制电缆，通信电缆，信号电缆四种。

根据绝缘材料分为：橡胶绝缘电缆，塑料绝缘电缆，纸绝缘电缆三种。

此外，还有耐火电缆，阻燃电缆，等特殊类型电缆。

​

​电力电缆采用聚氯乙烯绝缘或聚氯乙烯护套时，电缆不宜在低于0摄氏度的环境温度下实施安装作业​

​。

​

​耐火电缆​

​

耐火电缆分为a,b 两类。

a类，耐火电缆能够在950-1000摄氏度的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90分钟而电缆不被击穿。

b类，耐火电缆能够在750-800摄氏度的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90分钟而电缆不被击穿。

在电缆隧道，电缆夹层中，电缆数量较多或者在油管，油库附近等容易发生火灾场所，优选a类耐火电缆。

耐火电缆多用于防火安全，消防救生有关的场所。

​

​耐火电缆禁止作为耐高温电缆适用​

​。

​

​阻燃电缆​

​

阻燃电缆是指具有规定阻燃性能（阻燃，烟密度，烟气毒性，耐腐蚀性）的电缆。

阻燃电缆的分类：a,b,c类。

a类级别最高。

根据阻燃材料不同分为：

• 含卤阻燃电缆
• 无卤低烟阻燃电缆

无卤低烟阻燃电缆，容易吸收空气中的水分而发生潮解，从而导致绝缘电阻大幅下降。

无卤低烟阻燃电缆，不含cl,at ,br, f, i 等卤素时，在燃烧时，只有淡淡的水雾，且不含任何有毒物质，器腐蚀性能也比较低。

​

​氧化镁电缆​

​

氧化镁电缆是一种新型的防火电缆。

其外层采用无缝铜管护套，中间填充氧化镁粉作绝缘材料，以单股铜棒作为导体。不但能耐高温，防火，防爆，阻燃，而且载流量大，外径小，机械强度高，使用寿命长，一般不需要独立接地导线。

广泛应用于危险，恶劣，高温环境中。如，核电站，冶金，也应用于高层楼房，机场，码头，地铁等民用建筑，用以保障在火灾情况下消防水泵，消防电梯，局部照明，应急疏散指示，保安监视，防烟排烟系统，自备电源等消防用电及重要设备的不间断运行。

​

​氧化镁电缆​

​型号可分为：bttq轻型电缆（500级）和 bttz重型电缆（750级）。

​

​预制分支电缆​

​

预制分支电缆是由工厂预制成完整连续的成套电缆，在主干电缆规定部位级器要求，将主干电缆和分支电缆的导体，通过铜或铜合金管压缩连接，并进行完整的绝缘处理。

预制分支电缆由于载流量较大，耐腐蚀，防水性好，安装方便等优点，已被广泛应用于高层建筑，作为供配电的主，干线电缆使用。

​

​铝合金电缆​

​

铝合金电缆是以铝合金位导体而制成的电缆。铝合金电缆具有抗压蠕变性好，抗拉强度高，柔软性好，反弹性好，重量轻，防腐蚀性好，绿色环保等优点。

铝合金电缆有铠装型，非铠装型，也有带pvc护套型和不带pvc护套型。

​

​控制电缆​

​

控制电缆常用于电气控制系统和配电装置，长期允许的工作温度为65度。

一般控制电路中电流较小，因此芯线截面通常在10平方毫米以下，线芯多采用铜导线。

控制电缆主要采用同心式绞合，也有部分采用对绞式。

​

​仪表电缆​

​

仪表电缆是指将传感器输出信号传输到其相应测量仪器的多芯电缆。

常用型号：yvv（聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套仪表用电缆），yvvp（聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套仪表用屏蔽电缆）

阻燃型仪表电缆常用型号：zrc-yvvp;zrc-yyjvp;zrc-yevp;

​

​母线槽​

​

母线槽是指为所有类型的负载配电和控制电能，适用于工业，商业和类似用途，导体系统形成的封闭成套设备。

该导体系统由管道，槽，或相似外壳中绝缘材料间隔和支撑的母线构成。

选用母线槽时应综合考虑使用环境（污染情况，防火，防水，防爆，散热），经济截面，安装条件等。

按绝缘方式分为：空气式插接母线槽，密集绝缘插接母线槽，和高强度插接母线槽。

​

​为了防止烟囱效应，高层建筑的垂直输配电应选用紧密型母线槽。应急电源应采用耐火型母线槽​

​。

​

​绝缘材料​

​

基本特性：良好的导电性能，较高的绝缘电阻，耐压强度；不发生漏电，击穿等事故。耐热性良好，长期受热状态下无显著变化；良好的导热，耐湿和防霉性能；较好的机械强度，便于工艺加工。

按化学性质分为：无机绝缘材料，有机绝缘材料，和混合绝缘材料。

无机绝缘材料：云母，石棉，大理石，瓷器，玻璃，硫磺等。

有机绝缘材料：虫胶，树脂，橡胶，棉纱，纸，麻，蚕丝，人造丝，多用于制造绝缘漆，绕组导线的被覆绝缘物等。

混合绝缘材料：由以上两种材料加工制成的各种绝缘材料，用作电器的底座，外壳等。