Если вы решили соединить трубы из алюминия и меди, то следует учесть, что технология выполнения таких работ будет отличаться от стандартной. В первую очередь, процессы требуют предварительной механической обработки металлов: углы обрезаются для установки крана, а окислы удаляются как механическим, так и химическим способом. Далее необходимо выполнить несколько шагов, чтобы обеспечить надежное соединение.
Как спаять медь с алюминием?
Сварка меди и алюминия — это достаточно трудоемкий процесс, который требует значительного опыта и внимание к деталям от исполнителя. Эти два металла совместимы лишь в ограниченной степени и имеют склонность к быстрому окислению при контакте, что положительно сказывается на проводимости соединения. Таким образом, для успешного выполнения работ крайне важно предварительно определить, возможно ли осуществить сварку медно-алюминиевых соединений стандартными методами и какую альтернативу стоит применять в домашних условиях. Здесь важно использовать паяльник, который будет подходить для этих целей.
Способы соединения
Перед тем как приступить к сварке, необходимо понять, какие именно соединения вы планируете создать. Например, многие профессионалы, работающие с проводами в холодильниках и других бытовых устройствах, предпочитают использовать метод пайки, рекомендованный производителями этих приборов. Кроме того, в промышленной и бытовой сферах актуальна необходимость обеспечения надежного, герметичного соединения трубчастых элементов, которая может быть достигнута только с помощью качественной сварки.
Существуют несколько широко распространенных методов соединения меди и алюминия:
- С применением стальной муфты. В этом случае между стыками алюминиевой и медной деталей устанавливают вставку из черного металла (стали). Пайка осуществляется с каждой стороны отдельно, что позволяет повысить прочность соединения за счет уменьшения риска возникновения проблем, связанных с различием температур плавления материалов. Сталь обеспечивает отличное взаимодействие как с медью, так и с алюминием.
- С использованием специализированных припоев. Классическим примером таких материалов является продукт от компании Castolin, которая также предлагает комплект препаратов с необходимыми характеристиками для флюсов. Следует обратить внимание, что эти расходные материалы стоят значительно дороже и встречаются не так часто. Обычно именно они используются в мастерских, занимающихся ремонтом сложной бытовой техники.
- Поверхностный метод. Это соединение подразумевает, что медная часть вставляется в алюминиевый раструб, после чего по краям широкой детали наносится припой, который закрывает образовавшийся зазор. Для данного процесса применяются легкоплавкие припоев, и мастер должен захватить как можно больше поверхности медной детали для более надежного соединения. Данный метод находит применение при работе с трубчатыми элементами.
- Метод скруток. Данный способ позволяет использовать общую основу — оловянно-свинцовый припой, однако важно подбирать специальные флюсы для каждого вида металла. Это исключает возможность окисления в процессе работы. При этом сохраняется прочность алюминиевой жилы и ее первоначальные рабочие характеристики. Данная технология считается приемлемой, но не рекомендуется для работы в условиях высоких сетевых нагрузок.
- Метод меднения алюминия. Здесь на поверхности алюминиевого провода формируются специфические контактные площадки, что позволяет наладить надежное соединение с медью, которая в свою очередь имеет низкую совместимость с алюминием. В этом случае кислоты для обработки не используются.
Перечисленные способы соединения медных и алюминиевых элементов при помощи сварки являются основополагающими, однако выбор метода будет зависеть от конкретных случаев и возможностей мастера.
Подготовка к работе
В домашнем большинстве случаев для соединения меди и алюминия применяются прямые соединения поочередно или с созданием контактных поверхностей. Для опытного специалиста это не представляет сложности. Однако важно, чтобы поверхности, с которыми будет вестись работа, были должным образом подготовлены.
Алюминий очищается либо гальваническим методом, либо вручную с помощью медной проволоки или щетки. Для подготовки электролита, используемого в процессе, необходимо растворить 20 граммов сульфата меди в 1 литре воды и добавить 2 миллилитра соляной кислоты. Раствор перемешивается до тех пор, пока кристаллизация не прекратится. Итоговая смесь не обладает резким запахом и становится светло-голубого цвета.
В зависимости от выбранного вами метода, подготовленные и обезжиренные детали следует покрывать электролитом. После этого их можно пайками.
Пайка скруток из алюминиевого и медного провода
Теперь перейдем к вопросу пайки алюминиевых кабелей. Те, кто уже занимался этой работой, могут подтвердить, что процесс сочетания алюминия является достаточно сложным. Это связано с тем, что на поверхности данного металла очень быстро образуется тонкий слой окиси при воздействии воздуха. Для успешного выполнения пайки алюминия крайне важно использовать специальные флюсы. Я постараюсь продемонстрировать процесс пайки, используя многожильные провода в качестве примера. Лично, когда я прокладываю электрические кабели, я всегда предпочитаю сварные соединения, так как этот метод обеспечивает более надежный электрический контакт в сравнении с традиционной скруткой проводов без пайки или использование опрессовки на гильзу или клемму.
Необходимые инструменты и материалы
- паяльник с мощностью не менее 40 Ватт;
- нож для очистки проводов и снятия изоляции;
- флюс для пайки алюминия (Ф-61А, Ф-59А, Ф-64 и др.);
- раствор канифоли в ацетоне или спирте;
- свинцово-оловянный припой;
- обрезки алюминиевых и медных проводов с сечением от 2,5 до 4 кв. мм.
Приступаем к пайке
Пайка скрутки алюминиевых проводов
Начнем с пайки многожильных алюминиевых кабелей. Перед соединением проводов, важно удостовериться, что поверхность будет чистой. Если это не так, необходимо очищение ножом, чтобы поверхность провода стала светло-серебристой, а не темно-серой.
Для этой работы мы используем специальный флюс, который можно либо купить определенной марки (Ф-61А, Ф-59А, Ф-64 и другие), либо обратиться к общему названию «флюс для пайки алюминия». Флакон объемом 25 мл стоит около 45 рублей.
Нанесите кисточкой тонкий слой флюса на скрутку с разных сторон.
Увлажнив нагретый до рабочей температуры паяльник, аккуратно прикоснитесь к ним, чтобы навести на скрутку паяльника, добавьте припой.
Помните, что припой и алюминий имеют схожий цвет, однако это не помешает видеть, как припой равномерно распределяется по поверхности проводов, заполняя щели. Важно не перегружать соединение, так как достаточно тонкого слоя, и избегайте образования лаковых капель.
Пайка медной скрутки
Для пайки медных скруток я следую тому же методу, но использую другой флюс — раствор канифоли в ацетоне. Он изготавливается следующим образом: я смешиваю щелочь с кремнием. В бутылке смешиваю около 30 мл ацетона и постепенно добавляю в него порошок канифоли. Важно перемешивать до полного растворения канифоли. В конечном итоге вы должны получить флюс, который будет иметь цвет некрепкого чая. Также нанося флюс кистью, вы получите экономный расход канифоли, а благодаря текучести ацетона, раствор сможет проникнуть и в самые мелкие щели. Если использовать неразбавленную канифоль, вы рискуете получить не совсем ровное распределение, после чего придется очищать лишнее.
Скрутка из медного и алюминиевого провода
Обратите внимание, что медные и алюминиевые проводники не следует подключать напрямую в электрическую проводку. Электрохимические реакции будут приводить к образованию оксидного слоя между двумя металлами, из-за чего понижается проводимость. При этом наличие влаги приводит к активизации данной реакции. Как следствие, соединение будет перегреваться, что усугубляет процесс коррозии. Обычно медь соединяют с алюминием с использованием третьего металла в качестве промежуточного. Чаще всего применяется резьбовое соединение со стальной шайбой в местах соединения проводов, или используются специальные зажимы, чтобы предотвратить прямой контакт проводов между собой.
Орехи
Гайка соединительная, представляющая собой небольшую пластиковую коробку с тремя стальными пластинами, соединенными винтами. Между ними помещаются медные и алюминиевые провода, которые затем зажимаются, крепятся винтами. В этом случае можно использовать как многожильные, так и одножильные провода. Гайки особенно часто применяются для соединения входящего алюминиевого кабеля NV ABC и выходящего медного кабеля. По сути, гайки имеют возможность многократного использования, так как могут быть разобраны.
Тем не менее, стоит отметить, что из-за больших размеров гайки они не всегда могут быть использованы в распределительных коробках, а также их нельзя монтировать настенным образом. Средняя цена такого клеммного соединения составляет от 25 до 80 рублей, в зависимости от сечения используемых проводников и производителя.
Клеммные зажимы WAGO
Клеммные зажимы WAGO состоят из самофиксирующейся металлической пластины, которая обработана антиоксидантным материалом, и специальной диэлектрической оболочки. Алюминиевые и медные проводники вставляются в соседние отверстия и крепятся указанной пластиной. Это обеспечивает защиту от окисления материалов и контактных соединений.
Клеммные колодки WAGO в основном используются для электрических систем освещения, однако при высоких токах следует соблюдать осторожность: иногда металлическая пластина начинает разогреваться, а сама клемма может расплавиться. Необходимо обратить внимание, что максимальное сечение кабеля для клемм WAGO составляет 2,5 мм², поэтому не рекомендуется использовать более толстые кабели.
К преимуществам системы WAGO относится их быстрая установка и компактные размеры, что делает возможным легкую интеграцию соединений в распределительных коробках. Однако следует помнить, что клеммы WAGO имеют высокую стоимость, в результате чего общее количество соединений может значительно нагрузить ваш бюджет.
Скрутка с последующей пайкой
Обычная скрутка алюминиевых и медных проводов не рекомендуется из-за высокой вероятности окисления и разрушения. При этом при пайке можно проводить соединение по установленным рекомендациям, чтобы обеспечить надежность соединения. Для проведения такой пайки, стоит придерживаться следующих шагов:
- Лудим медную жилу с использованием свинцово-оловянного припоя.
- Готовим раствор медного купороса, батарейку типа «крона» и небольшой кусочек медного провода (который не идет на пайку).
- Наносим медный купорос на поверхность алюминиевой жилы, после чего закрепляем ее на негативном полюсе батареи.
- Наматываем медную жилу на положительный полюс батареи, а другой конец опускаем в раствор медного купороса.
- Через некоторый промежуток времени алюминиевая жила покроется медью, что упростит пайку к медному проводнику.
- После пайки, важно изолировать соединение при помощи изоленты или термоусадочной трубки.
На первый взгляд, указанный метод может показаться сложным, однако стоит отметить, что качество соединения будет высококлассным. Также примите во внимание, что провода, соединенные таким способом, можно прятать в стене, поскольку контакт остается неизменным, и повторная подтяжка уже не потребуется.
Другие методы соединения меди и алюминия
Существуют и прочие методы для соединения разных проводников, таких как медь и алюминий, которые были проверены временем.
Метод опрессовки
Метод пайки для соединения алюминиевых и медных кабелей не всегда может быть подходящим, причины для этого могут варьироваться. Например, может произойти отсутствие необходимого флюса, а соединение необходимо сделать немедленно. Также может оказаться, что вы не можете производить соединение под напряжением (≈220 В), или не хватит места для доступа с паяльником. В таком случае, когда осуществляется работа в распределительной коробке (например, с проводами), важно иметь качественное изолирование. Однако обычные тканевые ленты не подойдут, так как они предоставляют доступ кислорода, что может способствовать окислению алюминиевых частей и последующему перегоранию проводов. Поэтому в таких случаях рекомендуется использовать термоусадочную гильзу — кусок специальной термоусадочной трубки необходимой длины.
Термоусадочная трубка должна быть надета на многожильный провод, чтобы закрыть как изоляцию одного провода, так и другого не менее чем на один сантиметр. Сначала оболочка надевается на одну жилу, затем провод закрепляется, и термоусадочная трубка помещается по центру, чтобы охватывать изоляцию с обеих сторон. После этого гильза нагревается, обеспечивая надежную фиксацию соединения. Обычно для нагрева используют обычные спички, и время остывания составляет около 1-2 минут. По истечении этого периода доступа кислорода к соединению больше нет.
Клеммные колодки
Клеммы, известные среди профессионалов как зажимы, создают соединения как однородных, так и разнородных проводящих металлических слоев. В пластиковом клеммнике могут использоваться как винтовые, так и зажимные механизмы для предоставления надежного контакта и защиты от коррозии. Обычно между клеммами помещается пластины из нейтрального металла (в большинстве случаев лужёная медь или латунь), которая не подвергается воздействию окиси. Ключевым фактором в работе клеммной колодки является обеспечение надежного зажатия обоих проводов для продления срока службы соединения. Однако учтите, что использование клемм не рекомендуется в условиях повышенной влажности. В таких случаях лучше нейтрализовать влияние влаги с использованием термоусадочной ленты.
Болтовое соединение
Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), обычное соединение двух элементов с различными химическими свойствами в электрических цепях не допускается. Разрешено лишь пайка или другие описанные методы, такие как клеммы, термоусадочные трубки или винтовые соединения. Болтовое соединение — это простой способ выполнения соединения. Для этого нужны только болт, гайка и три шайбы, как показано на вышеупомянутом рисунке. Однако у этого метода есть серьезный недостаток — оно подходит исключительно для открытых воздушных линий, поскольку соединение остается незащищенным. Более того, даже недорогой маленький болт может быть использован в распределительной коробке (десятке), однако это явление скорее исключение, нежели правило.
Видео описание
Приваривание алюминия к меди с помощью кастилового клея.
Также важно отметить, что использование соляной кислоты для обработки меди и алюминия запрещено правилами, так как кислота может оставаться в кабелях даже после завершения пайки, что впоследствии может привести к их повреждению.
Пайка алюминия с медью
Вопрос сварки алюминия всегда был проблематичным, поскольку у этого металла относительно низкая температура плавления, что создает трудности в процессе сварки. Сварка меди с алюминием еще более сложна, поскольку медь плавится гораздо труднее, хотя обычные методы пайки обычно дают положительный результат. Несмотря на все сложности, пайка этих двух материалов может быть необходима в различных областях, как в промышленности, так и в быту. В обычных условиях изготовить качественный шов, не повредив при этом металлы, с использованием только стандартных инструментов и материалов оказывается практически невозможно.
Сварка алюминия с медью в домашних условиях
Процесс соединения меди с алюминием особым образом требует подхода, так как традиционные методы пайки здесь не будут так эффективны. При этом стоит упомянуть, что алюминий показывает лучшие результаты при сварке с медью, чем со сталью. Этим преимуществом пользуются мастера, работая над сложными соединениями в различных изделиях. Существует множество ситуаций, когда необходимо выполнить сварку, например, при соединении труб или крупных деталей. Также, данный процесс чаще всего оказывается более простым с технической точки зрения, так как исключает большие нагрузки на готовое изделие.
Преимущества:
- Обеспечивает возможность создания сложных соединений, которые требуют специального подхода в эксплуатации;
- Существует множество различных технологий, позволяющих выполнить процесс; каждая из которых имеет свои особенности;
- Предоставляет мастеру богатый опыт и возможность работать с разнообразными металлами.
Недостатки:
- Высокий уровень брака может наблюдаться после завершения процесса;
- Пайка алюминий-медь требует значительного количества различных дополнительных материалов, многие из которых могут быть узкоспециализированными и труднодоступными;
- Иногда имеется необходимость подбора стальных муфт, соответствующих диаметру свариваемых труб;
- Пайка может оказаться затратной из-за использования флюсов, специализированных припоев и других материалов;
- Многие расходные материалы могут быть не так легко доступны, так как они редко употребляются;
- Не все методы пайки подходят для каждой конкретной ситуации;
- Для успешного выполнения работы требуются навыки опытного мастера, что делает процесс сложным в домашних условиях.
Сложности при сварке:
Основная трудность, возникающая в процессе сварки, заключается в том, что металлические изделия из этих материалов трудно качественно соединить. Даже если шов, казалось бы, устойчив, он может треснуть при небольшом механическом воздействии. Усложняет выполнение задачи также оксидный слой, который образуется на поверхности алюминиевого шва — он препятствует нормальному процессу сварки. Более того, этот оксидный слой сам по себе не плавится под воздействием температуры. Хорошая очистка и обработка специальными растворителями, а также последующее нанесение необходимого флюса помогут преодолеть эти сложности.
