Можно ли приварить алюминий к меди

СВАРКА АЛЮМИНИЯ С МЕДЬЮ

Алюминий все чаще применяется взамен меди при из­готовлении токоведущих шин и проводов. Алюминиевые проводники тока дешевле медных, имеют меньший удельный вес. При одинаковом погонном весе проводов электропро­водность алюминия в два раза выше, чем меди. Соединению алюминия с алюминием и другими металлами препятствует образование плотной окисной пленки на его поверхности. Она обладает высоким электрическим сопротивлением, вследствие чего разъемные соединения алюминия с медью ненадежны в работе. Для повышения надежности таких со­единений необходимо приваривать к алюминиевым провод­никам медные выводы. Такие сварные соединения обеспе­чивают более высокие электрические свойства контактов, чем соединения на болтах.

Неразъемные соединения алюминия с медью могут быть получены сваркой давлением, плавлением и при совместном их действии. В настоящее время применяется преимущест­венно сварка давлением. Величина необходимого для обра­зования прочных соединений давления зависит от способов сварки. При холодной стыковой сварке оно составляет (150 — г — 200) • 1(Г7 Н/м2.

На процессе холодной сварки основано получение би­металлических листов алюминий —> медь (плакирование). Плакирование в холодном состоянии связано с единовре­менным обжатием до 75%. С целью уменьшения мощности прокатного оборудования предложена технология изго­товления биметаллических листов алюминий — медь, со­четающая холодную и горячую прокатку.

При необходимости соединения алюминиевых круглых об­разцов сплошного и трубчатого сечения с медными возможно

применение сварки трением [91, а также контактной сты­ковой сварки оплавлением и сопротивлением [32]. В мон­тажных условиях сварка давлением затруднена. В отдель­ных случаях в связи с конструктивными особенностями деталей применение сварки давлением исключено. В этих случаях целесообразно применять сварку плавлением; имеют­ся сведения об использовании для этой цели дуговой свар­ки. В работе [33] Ьписана аргонодуговая сварка алюминия с медью с предварительным нанесением на медь оловянного покрытия или серебряного припоя. Для получения неразъ­емных соединений алюминия с медью применяют также свар­ку заливкой и термитную сварку.

k Обзор различных видов сварки алюминия с медью при­веден в работе 132]. Наибольшее практическое применение получила сварка плавлением алюминия с медью.

Дуговая сварка плавлением алюминия с медью связана с определенными трудностями, обусловленными свойствами соединяемых металлов: высокой прочностью их окисной пленки, большой разницей температур плавления, огра­ниченной взаимной растворимостью металлов и т. д.

Оценивая свариваемость как совокупность свойств алю­миния и меди, определяющих возможность протекания физи­ко-химических процессов, которые приводят к получению прочного неразъемного соединения, необходимо прежде все­го обратить внимание на различие их температур плавления. Когда нагрев алюминия достигает температуры плавления, медь находится еще в твердом состоянии. Интенсивное окисление алюминия и меди в процессе дуговой сварки тре­бует применения специальных мер по предупреждению образования окислов и, главное, по удалению их из зоны шва. Многочисленные опыты показали, что даже при сварке в среде аргона разрушение окисной пленки, образующейся на поверхности свариваемых металлов, и смачивание меди алюминием происходят одновременно с оплавлением медной кромки. В результате шов формируется из чрезмерно перегре­того алюминия, содержащего значительный процент меди,

Механические свойства алюминия при добавке меди, а также меди при добавке алюминия резко изменяются. Диаг­рамма состояния сплава алюминий — медь (рис. 54) по­казывает, что алюминий и медь обладают неограниченной взаимной растворимостью в жидком состоянии и ограничен­ной — в твердом. При 400° С растворимость алюминия

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Рис. 54. Диаграмма состояния сплава алюминий—медь.

в меди составляет 9,4%, меди в алюминии— 1,5%, при 548° С растворимость алюминия в меди—5,65%. Ниже 500° С в системе медь — алюминий, помимо областей твер­дых растворов алюминия в меди (a-фаза) и меди в алюминии (х-фаза), имеются фазы твердых растворов на основе хи­мических соединений А1Си2 (Ya-фаза, 15,8—20% Al), Al2Cu3 (б-фаза, 21—22% Al), AlCu (г]2- фаза, 28,2—29% Al), Al2Cu (9-фаза, 46—46,7% Al), Al3Cu (£-фаза, 24,6—25,3% Al).

При содержании меди в алюминии около 67% образуется легкоплавкая эвтектика (Тпл — 548° С), состоящая из х — и 0 — фаз (такую эвтектику часто называют Al — А12Си).

Оптимальным сочетанием свойств обладают алюминие­вые сплавы, содержащие до 12—13% меди. Поэтому техно­логия сварки плавлением алюминия с медью должна выби­раться с таким расчетом, чтобы содержание меди в металле шва не превышало этого процента. Шов должен формиро­ваться преимущественно из алюминия или являться спла­вом на основе алюминия. Применение присадки на медной основе вызывает перегрев алюминия и увеличивает содер­жание меди в сварном шве (до 40—60%). В результате нор­мального формирования шва не получается, он, как прави­ло, отличается повышенной хрупкостью. При сварке при­садочной проволокой на основе алюминия достигается более высокое качество соединения.

Схема образования сваркой плавлением прочного медно­алюминиевого соединения предполагает весьма непро­должительный контакт жидкого алюминия с твердой медью.

— В результате анализа физико-химических процессов, протекающих при образовании медно-алюминиевых со­единений сваркой плавлением, выработаны три направления повышения прочности сварных соединений:

1) дополнительное механическое упрочнение медно-алю­миниевого сварного соединения, содержащего значитель­ный процент меди; 2) ограничение или исключение перехода меди в свариваемое медно-алюминиевое соединение; 3) вве­дение в шов при его формировании легирующих присадок и модификаторов с целью активного воздействия на процесс кристаллизации соединения.

Медно-алюминиевое соединение с достаточно большим процентом меди, несмотря на хрупкость, отличается высо­кой электропроводностью. Как отмечалось выше, разру­шение такого соединения чаще всего наступает при кристал­лизации сварного шва под действием усадочных напряжений,
а также от механических воздействий (изгиба, вибрации, растяжения и др.) при его эксплуатации.

Рис. 55. Медно-алю­миниевые узлы, вы­полненные сваркой плавлением (с меха­ническим упрочне­нием):

а — соединение, под­готовленное к сварке; б — соединение после

Одним из возможных вариантов механического упроч­нения сварных соединений является заключение хрупкого сплава в монолитную оболочку, способную воспринимать напряжения и не передавать их на свар­ной шов. Такая оболочка должна быть достаточно вязкой, прочной и выполнен­ной из материалов на основе пластмасс, эпоксидных смол или алюминия. Экс­периментально установлено, что наибо­лее приемлемым является механическое упрочнение сварного соединения алюми­нием. Необходимым условием обеспече­ния надежности таких соединений алю­миниевых тоководов с медными является цельность и замкнутость алюминиевого контура, охватывающего медный элемент в плоскости формирования сварного шва.

Дополнительное механическое скрепле­ние (опрессовка, клепка и др.) соединя­емых проводников с обоймой полностью разгружает сварное соединение. Свар­ной шов формируется либо за счет оплав­ления обоймы и соединяемых проводников, либо путем до­полнительной присадки алюминия. С помощью обойм можно соединять разнородные проводники в пучок, а также окон — цовывать медные проводники с целью подготовки их к сварке встык или внахлест с алюминиевыми тоководами (рис. 55). Соединение проводников может осуществляться сваркой, контактным нагревом или аргонодуговой сваркой. С при­менением флюса (водный раствор КС1 — 50%,NaCl — 30%, криолита — 20%) процесс сварки протекает более интен­сивно.

Данный вариант сварки плавлением наиболее эффек­тивен при соединении разнородных проводов, шнуров и
кабелей. Перед сваркой в месте вхождения проводников во втулку производится опрессовка. При аргонодуговой свар­ке вслед за опрессовкой торцов соединяемых проводов про­изводится наплавка алюминия. Наплавленный алюминий хорошо сплавляется с медью и торцом втулки. Металл со­единения отличается вязкостью, свободно обрабатывается напильником.

Применение флюсов способствует наиболее полному удалению окисной пленки [10, 34]. Хорошие результаты были получены при сварке плавлением меди с алюминием с использованием активных флюсов ВАМИ, Ф-54А и др. Защиту поверхности меди от окисления в месте укладки шва можно осуществить предварительным нанесением тон­кого слоя такого металла, который бы имел температуру плавления, близкую к температуре плавления алюминия, хорошо смачивал медь, обладал положительной раствори­мостью как в меди, так и в алюминии. При эксперименталь­ной проверке металлы наносились на кромки медных проводов гальваническим путем. Из всех видов покрытий (олово, цинк, никель, серебро, кадмий, а также комбиниро­ванные покрытия никель + олово, никель + цинк и др.) цинковое покрытие (50—60 мк) дало наилучшие резуль­таты.

Были проведены опыты по непосредственной сварке алю­миния с медью для толщины металла 6 мм аргоно-дуговым способом неплавящимся электродом. Режим сварки: сва­рочный ток 150 А, напряжение 15 В, скорость сварки 6 м/час. Скос кромок медного листа производили под углами 45 и 75°. Присадочная проволока диаметром 2 мм — алюминий АДО. Несмотря на то, что при сварке в основном плавилась алюминиевая кромка, а медь в меньшей степени подверга­лась воздействию дуги, удовлетворительные по прочности и пластичности швы получены не были. Содержание меди достигало 30%.

При толщине металла 10 мм сварку алюминия с медью производили автоматом по слою флюса АН — А1. Режим

сварки: сварочный ток 400—420 А, напряжение 38—39 В, скорость сварки 21 м/ч, скорость подачи электрода 332 м/ч. Присадочная проволока диаметром 2,5 мм — алю­миний АДО.

Как сварить алюминий

Довольно часто на стройках, промышленных предприятиях, в быту необходима сварка алюминия. Технология сварки алюминия и его сплавов гораздо сложнее технологии соединения иных цветных металлов, поэтому стоит заранее внимательно изучить все возможные способы соединения. Многих интересует, какие существуют методы сварки алюминия, в чем заключаются особенности сварки алюминия и его сплавов, как проходит подготовка алюминия к сварке, что представляет собой сварка алюминия в домашних условиях. С ответами на подобные вопросы, а также полезными рекомендациями вы можете ознакомиться в этой статье.

Где применяется алюминий

Благодаря хорошей электро- и теплопроводности этот металл популярен при изготовлении электротехники и теплового оборудования. Так как алюминий мало подвержен коррозии, то алюминиевые конструкции просто незаменимы в строительстве. Используют этот металл и в пищевой промышленности – в качестве посуды, столовых приборов, упаковки, фольги для запекания.

Наиболее широко алюминий и его сплавы представлены в авиа- и судостроении. Поскольку этот металл довольно легкий, из него изготавливают корпусы транспортных средств, надстройки на палубу и прочие детали. Алюминий быстро возгорается, и его активно используют для производства взрывчатых веществ. Также металл входит в состав твердого топлива для ракет. Кроме того, из него изготавливают архитектурные элементы, скульптуры, барельефы; фурнитуру для одежды и мебели; корпусы для всевозможной техники; и многое другое.

Подготавливаем металл к свариванию

Подготовка алюминия к сварке состоит из ряда манипуляций. Среди них:

• Тщательная очистка. Перед тем как приварить алюминий к любому металлу, все поверхности следует отчистить от масляных и жирных пятен, пыли. Это можно сделать с помощью растворителей.
• Обработка кромок. Алюминий в листах толщиной до 1, 5 мм проходит отбортовку торцов. В деталях толщиной более 20 мм, свариваемых электродами, выполняют разделку кромок. Если сварка производится неплавящимся электродом или присадочной проволокой, а толщина детали превышает 4 мм, также проводят разделку кромок.
• Удаление оксидной пленки. Перед сваркой алюминия в домашних условиях газовой горелкой кромки обрабатывают бензином либо каустической содой. Последнюю обязательно смывают водой. Ликвидировать пленку также можно напильником или стальной щеткой.
• Проверка целостности металла. Для этого его поверхность обрабатывают проникающим составом, который позволяет выявить дефекты и место, подходящее для того, чтобы сформировать шов.

Особенности сваривания алюминия

Сварка алюминия в домашних условиях должна начинаться с подробного изучения свойств материала. Без этого металла не обойтись во многих сферах жизни, однако сварка и пайка сопряжены с некоторыми трудностями.Чтобы соединение было прочным и прослужило не одно десятилетие, нужно обратить внимание на особенности сварки алюминия и его сплавов.

• Окисная пленка, которая находится на металле, плавится при температуре 20440 градусов по Цельсию. Сам же металл плавится при 660 градусах по Цельсию. Эта пленка не позволяет получить качественный шов, поэтому сварочные работы по алюминию должны происходить в среде защитных газов.
• Довольно трудно формировать сварные ванны, поскольку металл имеет высокую текучесть. Для облегчения работы стоит использовать подкладки, отводящие тепло.
• Кремний и водород, содержащиеся в алюминии, ухудшают качество шва: при малейшем нарушении технологии могут возникнуть такие дефекты, как поры и трещины.
• Сваривание алюминия газовой горелкой должно проводиться при высоких значениях тока, поскольку он имеет высокую теплопроводность.
• Сварка алюминиевых сплавов сложна тем, что не всегда удается точно определить их марку и выбрать соответствующий режим.
• При застывании металл усаживается, что ведет к деформации деталей.

Чтобы разрушить прочную оксидную пленку, сварка алюминия постоянным током должна проводиться на обратной полярности. Только в этом случае можно достичь катодного распыления, необходимого для уничтожения тугоплавкой пленки.

Автоматическая сварка алюминия при помощи плазмы позволяет добиться более качественных результатов, которые не может гарантировать сваривание алюминия газовой горелкой. Присадка в этом случае производится проволокой, а дуга образована ионизированным газом. С помощью плазматрона возможна как сварка алюминия дома,так и соединение алюминиевых поверхностей на СТО, в монтажном цехе, на строительной площадке и т.д. Технология сварки алюминиевых сплавов плазмой позволяет присоединять к алюминию тонкие детали (не толще 0,2 – 1,5 мм), при этом вероятность прожога шва минимальна.

Технология сварки

Сварку алюминиевых конструкций можно проводить разными способами:

• При помощи вольфрамовых электродов в среде инертных газов;
• Полуавтоматической сваркой в инертных газах;
• С помощью покрытых плавящихся электродов;
• Методом контактной сварки.

Для сваривания ответственных участков используют аргонодуговой способ. Технология сварки алюминия и его сплавов при помощи тугоплавких вольфрамовых электродов предполагает, что присадочная проволока будет перемещаться только вдоль шва, перед электродом. Длина дуги должна быть минимальной, а подача проволоки — плавной. Для сварки по алюминию следует использовать максимальную скорость, иначе соединение будет иметь дефекты. Как правило, сваривают во всех положениях. Масса аргона гораздо больше, чем у воздуха, поэтому лучшее качество шва будет у горизонтальных соединений. Для сварки алюминия в потолочном и вертикальном положениях лучше смешать аргон с гелием.

Обычно сварка алюминиевых радиаторов и других конструкций проходит с помощью полуавтомата тогда, когда они толще 3-х мм. Для сварки алюминия полуавтоматом используется алюминиевая проволока. Она подается в автоматическом режиме, а газовая горелка перемещается вручную. Инертный газ, поступающий во время работы, служит для защиты алюминиевых деталей от окисления. Режимы сварки алюминия подбираются в зависимости от толщины деталей и электродов, а также силы тока. Перед тем, как сварить алюминий, убедитесь, что ток — обратной полярности, наконечник имеет диаметр больший, чем проволока, а подающий проволоку механизм снабжен четырьмя роликами. Такие меры обеспечат целостность оксидной пленки и нормальный вылет проволоки из сопла, без излишнего трения и сминания.

Сварка алюминия электродом в домашних условиях производится тогда, когда толщина деталей превышает 4 мм, а использовать громоздкое профессиональное оборудование нет возможности. Сварка алюминия и его сплавов таким образом требует предварительного нагрева поверхностей: если они средней толщины, то до 250°С, если большой толщины, то до 400°С. Если толщина деталей превышает 20 мм, то нужно заранее выполнить разделку кромок. Как правило, сварка алюминия своими руками при помощи электрода производится электродами ОЗАНА и УАНА. Обратите внимание, что этот способ имеет ряд недостатков: металл в процессе разбрызгивается, шлак тяжело счищается с поверхностей, шов получается пористый и в результате недостаточно прочный. Поэтому дуговая сварка алюминия электродом применяется относительно редко.

Контактная сварка алюминия может быть:

• точечной,
• стыковой,
• шовной.

сварка алюминия при помощи машины контактной точечной сварки

Точечная сварка алюминия сложна тем, что сварщику необходимо перемещать электрод на высокой скорости, чтобы обеспечить равномерное давление на материал. Точечная сварка алюминия может проводиться электродами, выполненными из меди и ее сплавов. Как и материал свариваемой поверхности, они достаточно прочные и отлично проводят электричество, поэтому такая сварка задействует аккумулированную энергию.

Использование стыкового метода позволяет оплавлять металл равномерно. Величина тока при этом должна составлять примерно 15 тысяч А на 1 сантиметр сечения детали.

Шовный способ целесообразен тогда, если машина имеет большую мощность и оснащена ионными прерывателями.

Соединение алюминия и железа

Если соединение между собой алюминиевых деталей не вызывает вопросов, то многие начинающие сварщики задаются вопросом — можно ли приварить алюминий к железной поверхности? Ведь сплавы алюминия с железом, где последнего содержится более 12 %, имеют низкую степень ковкости, а показатели теплоемкости, теплопроводимости и теплового расширения у этих металлов настолько различны, что при сварке трудно избежать термических напряжений.

Приварить алюминий к железу можно двумя способами:

Используя биметаллические переходные вставки, состоящие из железа и алюминия. Соединение при этом формируется дуговой сваркой. Железная сторона вставки приваривается к железной детали, алюминиевая – к детали алюминиевой.

биметаллическая пластина

Покрыв поверхность железной детали металлом, который совместим с алюминием. Для этой цели отлично подойдет цинк. Сваривать стоит также дуговым способом.

Как сварить алюминий и нержавеющую сталь

Сварка алюминия и нержавейки необходима прежде всего при монтаже сложного промышленного оборудования, которое эксплуатируется в агрессивной среде, поэтому высокие требования к качеству сварного шва вполне обоснованы. Сварка алюминия со сталью может быть проведена как с помощью биметаллических вставок, так и благодаря покрытию деталей разнородными материалами.

В первом случае сварка алюминия постоянным током должна начаться с алюминиевых поверхностей, чтобы обеспечить существенный отвод тепла при соединении стальных поверхностей. Вставка из стали и алюминия не должна быть перегрета в процессе, иначе интерметаллическое соединение в ней станет хрупким и ненадежным.

Электросварка может проводиться в случае, если сталь будет покрыта тонким слоем алюминия. После того, как будет нанесено покрытие, сталь можно приваривать к алюминию дуговой сваркой. В процессе обязательно следите за тем, чтобы дуга не соприкасалась со стальной поверхностью. Сварка алюминиевых сплавов со сталью может быть проведена и в случае, если сталь будет покрыта серебряным припоем. Сваривать нужно присадочным сплавом из алюминия, не нарушая целостность слоя, образованного серебряным припоем.

Сварка алюминия и меди

Сварка меди и алюминия широко распространена в электропромышленности (соединение проводов) и холодильной промышленности (сварка труб). С помощь плавления соединять эти металлы проблематично: чем выше содержание меди в сварном шве, тем более хрупким и склонным к образованию трещин он будет. Сварка алюминия с медью обычно проводится двумя способами:

• “Замковое” соединение. На алюминиевую поверхность приваривается медная накладка. Затем производится наплавка, соединяющая все сварные швы.
• Сварка при помощи графитовых электродов. Сила сварного тока при этом должна находиться в пределах 500 – 550 А, длина дуги – не превышать 20-25 мм при напряжении 50-60 В.

Сварка меди и алюминия может проводиться как электродуговым способом,так и аргонодуговым, и газовым. Не менее распространено холодное сваривание.

Как соединить медь с алюминием — чем лучше и надежнее.

Практически все уже знают, что алюминиевая проводка это наследие прошлого века, и ее обязательно нужно менять при ремонте квартиры. Мало кто проводит капремонт и забывает об этом.

Однако случаются ситуации, когда ремонт проводится частично, и возникает крайняя необходимость соединить алюминиевый провод с медным или просто их нарастить, добавив несколько лишних сантиметров жилы.

При этом алюминий и медь не совместимы гальванически. Если вы их соедините напрямую, это будет что-то вроде мини батарейки.

При прохождении тока через такое соединение, даже при минимальной влажности, происходит электролизная химическая реакция. Проблемы обязательно рано или поздно себя проявят.

Окисление, ослабление контакта, его дальнейший нагрев с оплавлением изоляции. Переход в короткое замыкание, либо отгорание жилы.

К чему может в итоге привести такой контакт, смотрите на фото.

Как же сделать такое соединение грамотно и надежно, чтобы избежать проблем в будущем.

Вот несколько распространенных способов, которые применяют электрики. Правда не все они удобны для работы в монтажных коробках.

Рассмотрим подробнее каждый из них и выберем наиболее надежный, не требующий последующего обслуживания и ревизий.

Здесь для соединения используется стальная шайба и болт. Это один из наиболее проверенных и простых методов. Правда получается очень габаритная конструкция.

Для монтажа, закручиваете кончики проводов колечками. Далее подбираете шайбы.

Они должны быть такого диаметра, чтобы все ушко провода спряталось за ними и не могло контактировать с другим проводником.

Самое главное, как расположить колечко. Его нужно одевать так, чтобы во время закручивания гайки, ушко не разворачивалось, а наоборот стягивалось во внутрь.

Стальные шайбы между проводниками из разных материалов препятствуют процессам окисления. При этом не забывайте про установку гравера или пружинной шайбы.

Без нее контакт со временем ослабнет.

Дело в том, что безопасно соединять между собой можно металлы, у которых электрохимический потенциал соединения не превышает 0,6мВ.

Вот таблица таких потенциалов.

Как видите у меди и цинка здесь целых 0,85мВ! Такое подключение даже хуже чем прямой контакт алюминиевых и медных жил (0,65мВ). А значит, соединение будет не надежным.

Однако, несмотря на простоту резьбовой сборки, в итоге получается большая, неудобная конструкция, формой похожая на улей.

И запихнуть все это дело в не глубокий подрозетник, не всегда есть возможность. Более того, даже в такой простой конструкции многие умудряются напортачить.

Последствия себя не заставят ждать через очень короткое время.

Еще один способ — это применение соединительного сжима типа орех.

Он часто используется для ответвления от питающего кабеля гораздо большего сечения, чем отпайка.

Причем здесь даже не требуется разрезание магистрального провода. Достаточно снять с него верхний слой изоляции. Некоторые нашли ему применение для подключения вводного кабеля к СИПу.

Однако делать этого не стоит. Почему, читайте в статье ниже.

Но опять же, для распаечных коробок орехи не подходят. Более того, и такие зажимы бывает, выгорают. Вот реальный отзыв от пользователя на одном из форумов:

Есть серия специальных зажимов, которыми можно стыковать медь с алюминием.

Внутри таких клемм находится противоокислительная паста.

Однако споры о 100% надежности таких зажимов, тем более для розеточных, а не осветительных групп, не утихают до сих пор. При определенной укладке в ограниченном пространстве, контакт может ослабнуть, что неминуемо приведет к выгоранию.

Причем произойти это может даже при нагрузке ниже минимальной на которую рассчитаны Ваго. Почему и когда это происходит?

Дело в том, что когда сжимаются соединяемые проводники, между прижимной пластиной и местом контакта появляется небольшой зазор. Отсюда и все проблемы с нагревом.

Вот очень наглядное видео, без лишних слов объясняющее данную проблему.

Данный способ имеет один существенный минус. Большинство продаваемых колодок очень низкого качества.

Некоторые исхитряются и чтобы избежать прямого контакта меди и алюминия, медную жилку припаивают сбоку такого зажима, а не вставляют во внутрь.

Правда клемму для этого придется разобрать. Кроме того, надежный контакт алюминия под винтом без ревизии, не живет очень долго.

Винтики каждые полгода-год нужно будет подтягивать. Частота ревизионных работ будет напрямую зависеть от нагрузки и ее колебаний в периоды максимума и минимума.

Забудете подтянуть и ждите беды. А если все это соединение запрятано глубоко в подрозетнике, то лезть туда каждый раз, не совсем удобное занятие.

Поэтому остается самый надежный из доступных способов – опрессовка. Здесь не будем рассматривать применение специализированных медно-алюминиевых гильз ГАМ, так как они начинаются от сечений 16мм2.

Для домашней же проводки, как правило наращивать нужно провода 1,5-2,5мм2 не более.

Рассмотрим наиболее распространенный случай, который встречается в панельных домах. Допустим, вам нужно запитать одну или несколько дополнительных розеток от уже существующего алюминиевого вывода в сквозной нише.

Для наращивания берете ГИБКИЙ медный провод сечением 2,5мм2. Это уменьшит механическое воздействие на алюминиевою жилу, когда вы будете укладывать провода в подрозетник.

Зачищаете концы медного провода. Далее, для такого соединения их нужно обязательно пропаять. Это исключит непосредственный контакт в гильзе меди и алюминия.

При этом перед пайкой флюсом снимите с жилы оксидный слой.

Сам процесс лужения заключается в окунании провода в специальное отверстие в паяльнике, заполненное оловом.

После остывания жилы остатки флюса удаляются растворителем.

Далее переходите к алюминиевым проводам, торчащим из стены. Аккуратно зачищаете их концы и также удаляете слой окиси.

Для этого можно воспользоваться оксидной токопроводящей пастой. Такая же паста используется при монтаже модульных штыревых систем заземления.

Она рассчитана на работу в любых условиях и исключает дальнейшее появление окиси на поверхности провода. Имейте в виду, что оксидная пленка может в последствии иметь сопротивление в несколько раз большее, чем сам алюминий.

И не удалив ее, вся ваша дальнейшая работа пойдет насмарку. Более того, температура плавления такой пленки достигает 2000 градусов (против примерно 600С у Al).

У некоторых возникнет логичный вопрос, а не продавится ли при опрессовке слой припоя на жиле? Тогда получается что все манипуляции по лужению будут напрасны.

Главное здесь правильно подобрать по сечению гильзу и матрицы инструмента для обжатия.

В этом случае мягкий припой как бы загерметизирует контактное пятно медноалюминиевого соединения. А без отсутствия доступа кислорода к этой точке, эрозии контакта наблюдаться не будет.

Будьте внимательны, при работе с алюминиевыми проводниками нужно действовать крайне осторожно, так как это очень ломкий материал. Одно неосторожное движение и облом жилы вам обеспечен.

После опрессовки необходимо заизолировать данное соединение клеевой термоусадкой.

Именно клеевой тип обеспечит 100% герметичность и предотвратит поступление кислорода к контактным местам. Чтобы не рисковать и не прожечь изоляцию, нагревать термоусадку лучше строительным феном, а не зажигалкой или портативной горелкой.

Полученный пучок проводов укладывать в подрозетник нужно с большой осторожностью, так как алюминий не любит резких перегибов.

Так как наращенные медные жили гибкие, то на концы этих проводников одеваете изолированные наконечники НШВИ.

Только после этого их можно смело заводить в клеммные колодки розеток и затягивать винты.

Безусловно, это не единственный способ наращивания алюминиевых проводов, но он является одним из самых простых (в отличии от сварки или пайки) и надежных (в отличии от скрутки). Подробнее

Если же у вас есть малейшая возможность сменить целиком алюминиевую проводку, делайте это обязательно, не экономьте на своей безопасности.

Сварка алюминия и меди

Диаграмма состояния алюминий — медь свидетельствует, что в этой системе существует ряд устойчивых при комнатной температуре химических соединений: Θ-фаза (AI₂Cu), η-фаза (AICu), ε₂-фаза, δ-фаза (AI₂Cu₃), γ₂-фаза (AlCu₂), γ-фаза (AI4CU9), Они характеризуются высокой твердостью и низкой пластичностью. При комнатной температуре медь обладает сравнительно малой растворимостью в алюминии, несмотря на сходство в кристаллическом строении этих металлов.

Другие страницы, по теме

Сварка алюминия и меди

В сравнении с сочетанием алюминия с другими металлами (например, никелем, железом) для взаимодействия алюминия с медью характерны большие скорости роста прослоек интерметаллидов и малая продолжительность латентного периода. Температурная зависимость последнего имеет вид

Кинетика роста промежуточных фаз описывается уравнением

у =9,1*10 5 ехр(100 / RT)_τ — 3,46 * 10 2 ехр(30 / RT).

Эта зависимость хорошо согласуется с экспериментальнымиданными.

Наличие латентного периода позволяет получать высококачественное соединение непосредственно алюминия с медью, такими методами сварки давлением, которые используют относительно невысокие температуры при малой продолжительности воздействия. Отмеченные закономерности возникновения и роста интерметаллидных прослоек ведут к тому, что для каждого способа существует достаточно узкий диапазон значений технологических параметров режимов сварки и температурновременных условий эксплуатации биметаллического соединения. Работа биметалла Аl + Cu допускается при температуре, не превышающей 400 o С, во избежание интенсивного роста диффузионного слоя и резкого ухудшения механических свойств. При нагреве выше указанной температуры в соединении алюминий + Л96 по мере ее роста и увеличения продолжительности выдержки образца идет образование δ-фазы, которая диффундирует в латунь, в результате чего появляются γ₂-фаза и α-твердый раствор. Насыщение δ-фазы с другой стороны алюминия ведет к образованию Θ-фазы.

В связи с тем что существуют достаточно пластичные сплавы системы Аl — Cu, содержащие до 7 % Cu, и бронзы с содержанием до, 10% Аl перспективно такое ведение процесса сварки плавлением, когда содержание меди в сварном шве не будет превышать 6 . 8 %.

Хорошей растворимостью в рассматриваемых материалах обладают серебро, цинк, кремний. Их бинарные диаграммы состояния достаточно просты. При нормальной температуре алюминий с цинком и кремнием являются двухфазными, образуя эвтектику. В системе AI — Ag установлено существование α-, β-, γ-, δ-фаз и соединения Ag₃Al. Серебро хорошо растворимо как в алюминии, так и в меди. Содержание цинка в алюминии при 275 o С составляет 31,6 %, в меди — 38 % (454 o С). Растворимость кремния в алюминии 1,65 % (577 o С), в меди — 5,2 % (548 o С).

Склонность к образованию химических соединений — основной осложняющий фактор при сварке алюминия с медью. Особенности сочетания физических свойств меди и алюминия таковы, что в большинстве случаев не вызывают дополнительных осложнений. Так, разница в 1,5 раза коэффициентов термического расширения не при водит к опасности разрушения соединения, так как оба материала высокопластичны. При изменении температуры оба материала проявляют одинаковые тенденции к изменению механических свойств, при низких температурах сохраняют высокую пластичность. Коэффициент тепло- и температуропроводности меди с повышением температуры в диапазоне 0 . 600 o С несколько снижается, а для алюминия возрастает почти в 2 раза в диапазоне 150. 600 o С. При 500 o С значение коэффициента теплопроводности выравнивается, а при дальнейшем росте температуры значение этого параметра для алюминия становится выше.

Оксиды меди менее химически стойки. Упругость паров диссоциации для Cu₂O при 727 o С составляет 1,8 . 10 -1 Па, для CuО при 900 o С равна 1,18 . 10 -3 Па, для АI₂O₃ при 727 o С 1,5 . 10 -15 Па. Толщина оксидной пленки на меди в 1,5 — 2 раза больше, чем на алюминии. На воздухе при нагреве СuО стремится перейти в Сu₂O.

Сварка алюминия и меди проводится различными методами сварки давлением и плавлением.

Сварка давлением осуществляется методами холодной сварки, прокаткой, трением, ультразвуком, диффузионной, магнитно-импульсной, взрывом.

Холодная сварка алюминия и меди применяется главным образом для местного плакирования алюминиевых деталей медью (токоведущие элементы трансформаторов, шинопроводы, токоподводы к электролизерам) точечной сваркой, получения стыковых соединений проводов, шин и других элементов компактных сечений. Материал заготовок — технически чистая медь и алюминий.

Методом холодной прокатки получают биметаллические листы, полосы (карточная и рулонная прокатка). Степень обжатия при сварке прокаткой 60 . 75 %.

В связи с необходимостью создания в зоне соединения направленного течения металла эта специфика процесса налагает определенные ограничения на соотношения толщин исходных заготовок. В связи с этим получить листовой материал при толщине >4 мм и малой толщине плакирующего слоя затруднительно или невозможно. Для электротехнической промышленности получают слоистый материал с минимальной толщиной медного покрытия 0,1 . 0,8мм.

При местном плакировании медью алюминиевых деталей точечной холодной сваркой глубина вдавливания пуансона в 2 — 3 раза превышает толщину плакирующей меди. Особых ограничений на толщину алюминиевых деталей в этом случае нет. Недостаток метода наличие вмятин от инструмента на поверхности детали.

Принципиальных ограничений на размеры сечений при сварке встык, кроме возможностей самого оборудования, нет. Реально сваривают элементы с площадью сечения до 1000 мм 2 . Техника подготовки и сварки не отличается от общих технологических закономерностей холодной сварки.

При этом способе сварки образование интерметаллидов исключено, так как процесс идет без предварительного нагрева.

Более широкая номенклатура толшин и материалов заготовок для изготовления слоистых листов может быть получена горячей прокаткой. Заготовки при этом нагревают до 450°С. Для защиты металла (меди) от окисления используют двухстадийный процесс: предварительное обжатие при первом проходе на 65 . 80 % от суммарного обжатия для уменьшения контакта с воздухом рабочей поверхности медной заготовки; прокатку нагретого пакета в вакууме, вакуумированных конвертах, аргоне.

Распространен способ горячей про катки, когда нагреву подвергается только алюминиевая заготовка, а холодные плакирующие медные листы накладываются непосредственно перед операцией обжатия. Такой прием снижает степень окисления. Обжатие ведется двухстадийно: на первом проходе 40.. .45 %. Суммарное обжатие 75 %.

Горячей прокаткой получают плакированный алюминий при толщине медного слоя 1,5 . 2,5 мм. Для улучшения механических свойств (повышения предела прочности >100 МПа и угла загиба до 110. 180°) многослойные листы подвергаются термической обработке при температуре 250. 270 о С в течение 2 . 8 ч.

Положительные результаты дает использование барьерного слоя из аустенитной стали (12Х18Н10Т), позволяющего избежать охрупчивание и сохранить прочность алюмомедного листа даже после нагрева до 500 о С.

При сварке трением и ультразвуковой номенклатура свариваемых алюминиевых и медных сплавов шире. Основная особенность, присущая этим методам, состоит в том, что в силу их специфики из зоны соединения непрерывно идет эвакуация нежелательных продуктов взаимодействия материалов (интерметаллидов). При сварке трением меди со сплавом АМц на шлифах наблюдается прерывистая узкая (1,5 мкм) зона интерметаллидов.

Сварка трением налагает ограничения на конфигурацию сечения заготовок.

Для получения высококачественного соединения необходимыми условиями являются перпендикулярность поверхности торца к оси заготовки и предварительное снятие наклепа путем отжига, удаления окалины и обезжиривания трущихся поверхностей. Алюминиевую заготовку размещают в осадочной матрице, что позволяет компенсировать различия в пластических свойствах свариваемых материалов. Цикл давления — ступенчатый. Проковка дает дополнительные возможности разрушения и частичной эвакуации из плоскости стыка интерметаллидной прослойки. Для диаметров заготовок 20 . 30 мм давление при нагреве и осадке соответственно 30.. .40 и 110. 200 МПа. Суммарная осадка 14 . 20 мм. Получаемое соединение при испытаниях разрушается по алюминию.

При ультразвуковой сварке соединение выполняется внахлестку точками или непрерывным швом. В силу специфики процесса толщина заготовки, со стороны которой подводятся колебания, ограничена величиной порядка 1,2 . 1,5 мм из-за гистерезисных потерь в толще материала.

Диффузионная сварка меди с алюминием и некоторыми его сплавами дает доброкачественные соединения при максимально возможном ограничении температуры нагрева, времени сварки и при использовании барьерных подслоев и покрытий. В качестве материала таких слоев можно использовать цинк, серебро, никель.

При сварке взрывом из-за кратковременности взаимодействия материалов при высоких температурах интерметаллиды не успевают образоваться или их количество незначительно. Сварные швы обладают высокими механическими свойствами. Прочность соединения при этом выше прочности основного материала в результате наклепа и большей протяженности поверхности сцепления из-за ее волнистости. Процесс позволяет получать нахлесточные соединенная в различных вариантах по практически любой площади. Ограничения налагаются на максимальную толщину метаемой заготовки из-за опасности ее разрушения при образовании второго перегиба в процессе деформирования под воздействием продуктов разложения взрывчатых веществ (ВВ). Ограничения на минимальную толщину заготовки связано с появлением нестабильности процесса детонации при чрезмерном уменьшении толщины слоя ВВ.

Магнитно-импульсная сварка алюминия и меди имеет схожую со сваркой взрывом при роду образования соединения, что позволяет получать доброкачественные соединения с минимальным количеством интерметаллидной фазы. Наиболее просто свариваются телескопические соединенная. Толщина и диметр заготовок ограничены возможностями оборудования (главным образом емкостью конденсаторных батарей, долговечностью индуктора). Реально сваривают трубные заготовки диаметром до 40 мм при толщине стенки порядка 1,0 . 0,2 мм.

Сварка плавлением может осуществляться только в том случае, когда обеспечивается в основном плавление алюминия. Это может позволить получать в шве металл с ограниченным (6 . 8 %) содержанием меди, что обеспечивает оптимальное сочетание свойств соединений. Основные пути решения задачи: применение рюмкообразной разделки кромок, снижение опасности перегрева металла в корне шва, легирование металла шва рением, цинком, использованиебарьерных подслоев.

Нанесение на медную кромку электролитическим путем слоя цинка толщиной порядка 60 мкм при аргонодуговой сварке позволяет снизить содержание меди в шве до 1% и в 3 — 5 раз уменьшить протяженность интермегаллидной прослойки со стороны меди (до 10 . 15 мкм). Кромка медной заготовки при этом разделывается под углом 60°. Введение цинка через присадку при аргонодуговой сварке под флюсом при водит к тому, что содержание меди ≤12 %, а количество цинка в шве может достигать 30%. Соединения, получаемые в таких случаях, разрушаются при испытании по алюминию вдали от шва.

Электролитическое нанесение на медную кромку слоя олова или цинка при сварке металла малой толщины (3 . 8 мм) позволяет получать хорошие соединения, так как слой покрытия, выполняющий роль барьера, кроме того создает перед движущейся волной жидкого металла прослойку, облегчающую смачивание поверхности расплавом алюминия.

Есть опыт создания более сложных покрытий: нанесение электролитическим путем на медную заготовку слоя никеля толщиной порядка 50 мкм и затем алитирование в расплаве алюминия (Т = 810 . 820 о С, время 10 . 20 с). Возможно покрытие поверхности меди оловом или свинцово-оловянистым припоем методом лужения.

Легирование шва кремнием при аргонодуговой сварке проводят через присадочный металл (проволока типа АК5).

Применение более жестких режимов сварки, чем необходимо для сварки алюминия, способствует получению удовлетворительного качества соединения. С уменьшением скорости сварки увеличивается переход меди в шов, растет время пребывания зоны контакта материалов при температуре интенсивного роста интерметаллидов. Рекомендуется выбирать погонную энергию из соотношения: q / V = (18,8 . 20,9)δ, где δ — толщина свариваемого материала.

Смещение электрода в сторону более теплопроводной меди должно составлять (0,5 — 0,6) δ.

Сварка меди

Когда разговор заходит о сварке меди, то необходимо понимать, что этот металл обладает уникальными свойствами. А именно: отличной пластичностью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, высочайшей коррозионной стойкостью. Плюс великолепные эстетические качества. Поэтому медь сегодня используется в самых разных сферах. А так как с ней всем приходится встречаться часто, то велика вероятность, что и процессом сварки этого металла будет интересоваться большой круг людей. Поэтому вопрос, а может ли проводиться сварка меди в домашних условиях, сегодня интересует многих.

Особенности сварки меди

Необходимо отметить тот факт, что чем чище медь, тем лучше она сваривается. Но кроме этого на качество процесса влияют и ниже следующие факторы.

• Как и многие цветные металлы, при соприкосновении с кислородом медь начинает окисляться. Окисел – это тонкая жаропрочная пленка, которая мешает проводить сваривание медных заготовок. Поэтому на стадии подготовки оксидную пленку обязательно удаляют разными способами.
• Медь обладает очень большим коэффициентом линейного расширения. Он в полтора раза больше, чем у стали. Поэтому при охлаждении происходит сильная усадка. Именно этот фактор негативно влияет на качество шва, в котором во время усадки появляются трещины.
• В нагретом состоянии медь поглощает водород и кислород. Первый внутри металла после остывания образует поры. Второй окисел на поверхности.
• При резком нагреве и остывании структура металла меняется. Из мелкозернистой он превращается в крупнозернистую. А это увеличение хрупкости в зоне сварки.
• Коэффициент теплопроводности у меди в семь раз больше, чем у стали. То есть, при нагреве металл быстро расплавляется, при снижении температуры быстро становится твердым. Резкий переход от одной стадии в другую становится причиной образования внутри дефектов.
• Текучесть меди. Этот показатель в 2,5 раза больше, чем у стали. При высоком нагреве, а это иногда требуется для сваривания толстых заготовок, полная проплавка с одной стороны практически невозможна. Поэтому сварка меди и ее сплавов проводится по двусторонней технологии. Когда с одной стороны производится полная сварка шва, а с задней стороны окончательно формируется сварочный шов. Кстати, именно текучесть меди осложняет сварку в вертикальном и потолочном положении.
• Перед тем как варить медь, необходимо понять, что прочность и пластичность материала снижается с повышением температуры. До +200С эти показатели находятся еще в норме, а вот с повышением их значение резко снижается. К примеру, при нагреве в пределах 500-550С пластичность практически падает до нуля. Поэтому высока вероятность появления внутри сварочного шва трещин. При высоком значении тока не стоит проводить двухслойное заполнение зазора между свариваемыми заготовками, даже если детали будут иметь большую толщину. Надо постараться все сделать за один проход.

Как уже было сказано выше, проще всего сваривать чистую медь без примесей или раскисленную, в которой кислорода всего 0,01%. А так как такая медь встречается редко, в основном в промышленности используются ее сплавы, то рекомендуется сварку проводить в защитных газах или флюсах с присадочными материалами, в которые входят раскислители. А именно: кремний, марганец, алюминий и прочие добавки. Кстати, сварку меди электродами (расплавляющимися) также можно проводить. Единственно – это, чтобы в стержень входили раскислители, о которых было упомянуто выше.

Ручная дуговая сварка медных сплавов

Вообще, дуговая электросварка меди используется часто, особенно в домашних условиях. Целесообразность применения зависит от скорости процесса. При этом может использоваться сварка меди полуавтоматом или автоматом.

Технология сварки меди заключается в следующем.

• Производится очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений, для чего используется любой растворитель.
• Затем счищается оксидная пленка с помощью железных щеток, наждачки или другим абразивным инструментом.
• Далее производится сам процесс сваривания электродом.

Но так как толщина медных деталей может варьироваться в больших пределах, то и сам режим сварки будет отличаться. К примеру, для соединения заготовок толщиною 6-12 мм, необходимо разделать кромки так, чтобы образовался V -образный зазор. При этом угол между кромками должен быть в пределах 60-70°. Если используется двусторонняя сварка, то угол можно уменьшить до 50°. Зазор между деталями создается путем сдвига заготовок, чтобы между ними образовалась щель шириною 2,5% от длины самого сварочного шва.

Если раздвижение деталей не производится, то необходимо провести их прихватку. Прихватка проводится неполным проваром шва длиною по 30 мм через каждые 300 мм. При этом должен сохраняться зазор размером 2-4 мм. При самой сварке меди инвертором, доходя до прихватки, ее необходимо удалить, сбив любым ударным инструментом. Потому что двойной провар меди приведет к изменению ее структуры и появлению дефектов внутри сварочного шва.

Если свариваемый металл имеет толщину больше 12 мм, то лучше использовать Х-образную разделку кромок, а соответственно и двустороннюю обварку. Если по каким-то причинам использовать данную разделку невозможно, то можно использовать V -образную. Правда, придется полностью заполнять зазор, на что уйдет больше электродов и времени.

Полезные советы

• Стыковые соединения варить лучше на подкладках, которые будут понижать температуру в зоне сварки и не давать металлу утекать сквозь зазор. Здесь можно использовать подкладки стальные, медные, графитовые и другие. Ширина подкладки 40-50 мм.
• Перед сваркой меди электродом необходимо кромки подогреть до 300-400С.
• Стержень электродов, используемых для сварки медных сплавов, должен изготавливаться из меди или бронзы с легирующими добавками (кремний, марганец и так далее).

Ручная аргонодуговая сварка

Сварка меди аргоном – это еще один вариант соединения медных заготовок. Для этого используется постоянный ток прямой полярности, вольфрамовый неплавящийся электрод и присадочный материал из меди, бронзы или медно-никелевого сплава марки МНЖКТ.

Перед началом работ кромки стыка прогревают до 800С. Сварку ведут справа налево, присадочный пруток впереди горелки. Дуга короткая.

Сваривание угольными и графитовыми электродами

Эта разновидность сварки медных сплавов применяется редко. Угольные электроды используются при соединении заготовок толщиной до 15 мм, графитовые больше данной величины. Режим сварки:

• Ток постоянный.
• Полярность прямая.
• Присадочный стержень в сварочную ванну не погружают. Расстояние 5-6 мм.
• Процесс производится в защитном флюсе. Его наносят на присадочный стержень, который предварительно обмакивается в жидкое стекло.
• Зазор – 0,5 мм.
• Используется подкладка асбестовая или графитовая.
• Медь толщиною до 5 мм варится без предварительного подогрева.
• Сваривание необходимо проводить за один проход.

Сварка меди и алюминия

Два этих металла можно сварить двумя способами: контактной сваркой и замковым соединением. В первом случае необходимо учитывать, что алюминиевый материал обладает низшей температурой плавления, чем медь. Поэтому при стыковке нужно алюминиевую заготовку брать длиною больше, на поправку плавления.

При сварке рекомендуется проводить обдув зоны сваривания, используя для этого азот. Воздух здесь не пойдет, он тут же будет образовывать оксидную пленку. Если свариваются медные и алюминиевые трубки, то их необходимо надеть на стержень, состыковав в одной точке.

Замковое соединение – это когда на пластину из алюминия накладывается плоская деталь из меди. При этом производится сварка медной заготовки по периметру. При этом ширина шва должна быть равна толщине медной накладки. Процесс проводится с использованием графитовых вставок, которые и будут формировать шов соединения.

Сварка меди со сталью

Варить медь со сталью сложно, но можно. Для этого используются все те же методы, что и при сварке двух стальных заготовок. Единственное, на что необходимо обратить внимание, это разная температура плавления металлов. Поэтому при формировании кромок нужно кромку стальную делать более длиной (в 3,5 раза) и тонкой, чтобы в процессе сварки тонкий металл начинал быстрее плавиться.

Если сварка производится угольными электродами, то процесс проводится на постоянном токе прямой полярности. Длина дуги 14-20 мм, ее напряжение 40-55 вольт, а сила тока 300-550 ампер. Сварка проводится в защитном флюсе, который имеет точно такой же состав, как и при сварке медных сплавов. Сам флюс засыпается в зазор между заготовками.

Иногда встречаются ситуации, когда надо приварить медную шпильку к стальной детали. Для этого нужно применять обратную полярность, сам процесс проводится под флюсом без предварительного прогрева кромок. Стальные шпильки к медным деталям привариваются плохо, поэтому на шпильку надевают в натяг медное кольцо, которое и приваривается к медной заготовке.

Вот такие способы сварки медных сплавов и заготовок, которые сегодня применяются в промышленности и в домашних мастерских. Обязательно посмотрите видео, размещенное на этой странице сайта.