Сварка меди с алюминием. Как сваривают медные и алюминиевые изделия?

Трудности при сварке плавлением алюминиевых и медных изделий

Сварку меди с алюминием довольно затруднительно производить при помощи сварки плавлением. Происходит это из-за того, что состав расплавленного металла регулировать практически невозможно, а механические свойства сварного соединения сильно зависят от содержания в нём меди, это хорошо видно из диаграммы (см. рисунок слева).

Если в медно-алюминиевом сплаве содержание меди превышает 12%, то предел прочности при растяжении перестаёт увеличиваться, а вязкость сплава и его коррозионная стойкость резко падают. Поэтому, при содержании меди в металле сварного шва более чем 12%, соединение становится очень хрупким и склонным к образованию трещин после сварки.

Практические исследования по свариванию алюминия и меди при помощи угольного электрода, не дали положительных результатов. Соединять медь и алюминий при помощи сварки плавлением возможно в том случае, если плавится, будет, преимущественно, алюминий. Часто применяется, так называемое, «замковое» соединение, где это возможно.

«Замковое» соединение алюминия и меди

Сущность «замкового» соединения (см. рисунок слева) состоит в следующем. На лист из алюминия, поз.1 накладывают медную накладку поз.2 и обваривают её по всему периметру сварным швом, вровень с накладкой. Далее выполняют наплавку поз.3, которая соединяет сварные швы, наплавленные по периметру медной накладки. Таким образом поучается что-то вроде замка из алюминиевого сплава. Процесс сварки необходимо производить с формирующими графитовыми планками.

Режимы сварки алюминия и меди

Режимы сварки алюминия с медью очень схожи с режимами сварки алюминия. Характер сварочного тока — постоянный, прямой полярности. В качестве присадочного материала используются прутки из литого алюминия диаметром 12-20мм для толщины алюминия 29-30мм и меди 10мм. Сила сварочного тока 500-550А. Напряжение электрической дуги 50-60В, а её длина 20-25мм. Для сварки выбираются графитовые электроды диаметром 15-20мм.

Трудности пайки алюминиевых проводов

Помимо оксидной пленки и отсутствия визуального контроля за температурой нагрева металла, существует еще несколько сложностей. Пайка алюминиевых одножильных проводов должна проводиться всего за несколько секунд, чтобы не повредить самому проводу. Температурное воздействие на алюминий подвергает структуру металла изменениям, в результате чего он теряет свою прочность и гибкость.

Пайка алюминия паяльником в домашних условиях

Практически все процедуры, вне зависимости о того какой вид пайки используется, должны проходить полный круг подготовительных процедур, куда входит лужение, обработка флюсом и зачистка. Именно такие процедуры помогают ликвидировать оксидную пленку, благодаря которой получается основная масса брака при пайке. Еще одной сложностью становится правильный выбор параметров, так как рабата с тонкими элементами требует деликатного подхода. В то же время, небольшая толщина изделий помогает беспроблемно производить все в домашних условиях без явной потери качества.

Способы пайки алюминиевых проводов

Пайка алюминиевых проводов в домашних условиях может осуществляться несколькими способами. Одним из основных является пайка алюминиевых проводов паяльником, так как это один из самых простых и распространенных инструментов, который есть в каждом доме. Достаточно подобрать паяльник требуемой мощности, чтобы расплавить припой и сделать соединение. В отличие от других способов, он наиболее прост в подготовке, но требует, чтобы рядом находился источник электричества. В отличие от горелки, паяльник является более грубым методом, так что для работы со слишком тонкими материалами он может оказаться непригодным.

Пайка алюминия паяльником

Способ при помощи горелки, которая может быть газовая или бензиновая, помогает проводить более деликатные процедуры, так как тут легче регулировать температуру и газ отлично прогревает не только сам провод и припой, но и области, которые находятся рядом с ними. Подготовка горелки более длительная процедура, так как ее нужно заправлять, подбирать режим и так далее. Также это менее безопасный вариант, но после всего не нужно ждать, пока инструмент будет долго остывать, как это происходит при работе с паяльником.

Пайка алюминиевых проводов горелкой

Подготовка к пайке

Вне зависимости от того, происходит пайка алюминиевых проводов с медными, или с такими же, как и они, следует ответственно отнестись к подготовке, так как от этого зависит успех операции. В первую очередь нужно заняться зачисткой поверхности, что помогает убрать оксидную пленку. Для проводов подойдет мелкозернистая наждачная бумага или какой-либо аналогичный вариант. После этого следует залудить конец провода, который будет спаиваться и, если все производится при помощи паяльника, следует залудить и жало паяльника. Несмотря на проблематичность использования некоторых разновидностей флюса, в качестве заменителя можно применять металлическую стружку припоя или же какие-либо жидкие варианты, которые улучшат смешиваемость и увеличат скорость соединения.

Пошаговая инструкция

1. Первым делом необходимо подготовить все имеющиеся инструменты и расходные материалы, которые должны быть всегда под рукой, а также освободить рабочее место от лишних предметов;
2. Подготовить металл к спаиванию, проведя зачистку, обработку флюсом, лужение и прочие процедуры;
3. После этого нужно установить технику на требуемый режим, чтобы не испортить заготовки во время спаивания и все прошло максимально качественно;
4. Далее, точными и быстрыми движениями нужно осуществить само спаивание, поднеся небольшую часть припоя к проводам, и нанеся его на их концы, соединив в единое изделие;
5. После этого нужно дать остыть металлу и проверить прочность соединения.

Таблица режимов пайки

Техника безопасности

Работа должна проводиться только при помощи исправных инструментов. При использовании флюсов стоит обеспечить нормальное проветривание помещения, так как многие из них не только издают неприятный запах, но и оказываются токсичными. Паяльник не стоит бросать включенным и он всегда должен находиться в безопасном месте, где нет рядом ни каких легко воспламеняемых предметов. Такие же меры безопасности требуется соблюдать и при работе с горелкой, только здесь еще и сам источник пламени требуется держать максимально далеко от емкости с расходным материалом, чтобы не произошло взрыва.

Контактная сварка алюминия и меди

Контактная сварка стыков алюминий — медь успешно применяется в электропромышленности для сварки алюминиевых шин с медными наконечниками, и алюминиевых проводом с медными наконечниками. В кабельной промышленности широко применяется конденсаторная сварка алюминиевых и медных проводов по режимам, указанным в таблице ниже:

О сварке проводов

Процесс включает в себя подготовку жил и их дальнейшее соединение.

В них входят:

• разделка концов кабелей и проводов, снятие изоляции;

скрутка оголенных жил;

подготовка сварочного оборудования.

Особенности технологии

Для соединения проводов можно использовать переменный, постоянный или выпрямленный ток. Его величина должна расплавить медь в месте приложения электрода без нарушения внутренней структуры металла. При этом форма приложенного напряжения существенное влияние не оказывает, хотя сварной шов хорошего качества проще обеспечить на постоянном токе.

Сварка создает наиболее монолитный и прочный сплав металла с надежным контактом. Для нее достаточно регулировать токи в пределах 40÷120 А, подбирая их по поперечному сечению и количеству соединяемых проводов: электрод не должен прилипать, а дуге необходимо обеспечить устойчивое горение.

Медь обладает меньшей температурой плавления, чем сталь. Ее нет необходимости прогревать высокими токами, создавать большую дугу. Процесс протекает кратковременно, без образования большого количества брызг металла. Для непродолжительной работы сварщика допустимо использовать защитные очки вместо маски, упростить некоторые меры безопасности. Но работать все равно следует в специальной одежде и обуви.

Для сварки используют электрод из угля со слоем омеднения. Вполне допустимо заменить его стержнем от отработавшей батарейки или щеткой от электродвигателя.

Такой электрод подносят вплотную к скрутке и сразу же отводят на 0,5÷1 мм. Возникающая дуга расплавляет медь, образуя на окончании характерный шарик. Цепь тока сразу разрывают: кратковременностью процесса сохраняют целостность изоляции на проводах, исключают образование пористой структуры металла в создаваемом шве.

После охлаждения металла скрутку со сваркой обматывают изолентой (желательно матерчатой) или закрывают термоусадочной трубкой.

Входящие в распределительную коробку кабели рекомендую сразу подписывать. Такое соединение жил скруткой со сваркой работает надежно десятилетиями. При необходимости прозвонки электрической схемы надписи значительно облегчат работу потомкам.

Соединение сплавов из титана

Химическая активность материала к газам при высокой температуре является основной проблемой сварки титана. Поэтому при работе требуется защита от атмосферного взаимодействия всех участков материала, нагретого выше 500° С.

Разновидности сварки:

1. Дуговая в среде инертных газов неплавящимся и плавящимся электродом. С постоянным током прямой полярности. Газ – аргон или гелий.
2. Сварка плавящимся электродом проводится за два прохода с постоянным током обратной полярности.
3. Способ под флюсом производится на оборудовании с постоянным током, полярность – обратная.
4. Электрошлаковая с использованием бескислородных флюсов применяется для соединения титана толщиной более 40 мм.

Оборудование

Применяемое оборудование для сварки цветных металлов зависит от их вида и метода сварки.

К сварочным принадлежностям и инструментам относятся:

• стол сварочный или устройство для сборки и закрепления элементов;
• источник тока;
• сварочный прибор;
• дополнительные элементы и устройства (в зависимости от типа сварки);
• кабель;
• вещи сварщика (костюм, маска);
• различные инструменты;
• средства пожаротушения.