Медная катанка: свойства, ГОСТ, упаковка и маркировка проволоки

Медная катанка не является конечным продуктом. Это полуфабрикат, из которого в дальнейшем изготавливаются такие вещи, как контактные провода, шины для распределительных электрощитов, проволоку всех диаметров для обмоток трансформаторов или катушек индуктивности малого размера и катодов для гальваники.

Первичной же формой медной металлургии медная катанка стала из-за своей универсальности как сырья для дальнейшей переработки. Особенно если учесть, что медь является лучшим материалом для электропроводящих сетей (если не считать серебра). Электропроводность меди в 1,7 раза лучше этого свойства у алюминия и в 6 раз выше, чем у железа.

Характеристики медной проволоки

Отличительные особенности: высокая электро- и теплопроводность. Благодаря высокой пластичности, медная проволока является незаменимым материалом в качестве основы, для электрических устройств и проводов. Так же, проволока из меди обладает хорошей гибкостью и прочна на излом. Не подвергается воздействию внешней среды, устойчива к коррозии.

Технические характеристики медной проволоки варьируются в зависимости от марки (М1, М2, М3).

Виды медной проволоки:

— по назначению: общие, для низкотемпературных термопар, крешерные;

— по форме: квадратное (или прямоугольное), шестигранное, круглое поперечные сечения;

— по ширине или диаметру сечения;

— по состоянию материала: твердая, полутвердая, мягкая (а так же все перечисленные состояния с повышенной пластичностью);

— по точности производства: нормальная, повышенная;

— по типу плакирования: покрытия с оловом, серебром, никелем;

— по марке: М1, М2, М3.

В свою очередь, твердая проволока, при ее прочной структуре, не обладает высокой гибкостью. Мягкую медную проволоку легко согнуть. Материал маркировки ММ, является основной деталью для токопроводящих кабелей и составляющих проводников разных сечений. Медная проволока становиться мягкой после операции отжига.

Цвет медной проволоки – золотисто-рыжий или красновато-розовый. Поверхность меди блестит, до момента окисления (реакция при контакте с воздухом), после – происходит образование пленки из оксидов и блеск угасает.

На поверхности должны отсутствовать трещины, забои, расслоения, царапины, вмятины и иные дефекты, имеющие глубину больше предельного отклонения. Потеки и пятна технологической смазки, покрасневшая поверхность – допускаются.

На рынке металлоизделий представлены также специальные типы медной проволоки:

— особый набор свойств имеет проволока МС, предназначена для связных линий по воздуху;

— эмалированные: ММЭ (мягкая эмалированная медь), МТЭ (твердая эмалированная медь);

— марки проволоки из безкислородной меди: ММБ (мягкая) и МТБ (твердая).

Медный прокат данного вида может выпускаться как из чистой меди, так и плакированный с покрытиями из Sn, Ni, Ag. Устойчивость к окислению, стойкость при низкой или высокой температуре (до 750 ºС), антикоррозионные свойства, соединяет в себе проволока из меди и никеля. Использование Ni и Ag для плакирования, позволяет изготавливать качественную продукцию, используемую в: авиационной и космической обороне, электронике, телевизионной коммуникации и других областях.

Прочностные свойства проволоки на основе меди на порядок выше, чем алюминиевой.

Основные положения ГОСТа

Основные физические свойства и величины в виде технических параметров, химического состава, способов испытания и геометрических размеров определяются ГОСТом Р-53803-2010. Вся медная катанка после 2010 года выпускается в России в соответствии с этим ГОСТом.

Стандартом определены номинальные типоразмеры сечений, принятых сегодня в России. Это проволока и медный пруток толщиной от 8 до 23 мм. Допуски для провода 8-14 мм могут быть порядка 0,4 мм, а для прутка сечением от 15 до 23 мм – 0,6 мм.

Существующие нормативы разделяют медную катанку на виды, маркировка которых означает метод, по которому она была изготовлена. Методы определяют чистоту металла, от которой напрямую зависит его цена. Так, маркировка Кмб означает бескислородную катанку. Но в ней есть ещё и подвиды Моо с 99,99% Cu, М1 – 99,9%, М4 – 99,0%, где цифры означают содержание Cuв процентах. Моо относится к катодным электролитическим сортам, полностью лишённым кислорода и у которой самая высокая электропроводимость при минимально возможном сопротивлении. и стоимость килограмма такой меди наивысшая. А вот маркировка КМор информирует, что эта медная катанка изготовлена из рафинированных отходов и медного лома, то есть в такой катанке присутствует медь разных сортов.

Расшифровка маркировок

«М» перед индексом чистоты металла обозначает просто «медь». Два «нуля» (00) – высокочистая. Один нуль (0) – просто чистая. С цифрами 1,2,3 – технически чистая. Последним элементом маркировок ставят обычно буквенный индекс, означающий способ, по которому был отлит металл: К – катодная. У – катодная переплавленная. Бескислородная медь обозначается литерой Б, раскисленная – Р, а у раскисленной с помощью введения в расплав фосфора будет стоять в маркировке соответственно литера Ф.

Всего же в России выпускается около 20 марок этого металла, предназначенного к использованию в разных отраслях промышленности.

Промежуточное положение между этими сортами занимает медная катанка с маркировкой КМ.

В принятом в 2010 году ГОСТе допускается изготовление медной катанки других номинальных размеров, если таково было требование заказчика.

Есть также перечень химических элементов, которые жёстко регламентируются ГОСТом по их предельным значениям в составе меди для промышленности. Это висмут, мышьяк, сера, сурьма, свинец, теллур, селен, серебро, железо и кислород. Их доля в общей массе медного слитка или катанки не должна превышать величины от 0, 001 и до 0,005 %. Больше всего вреда качеству меди приносит содержание в ней висмута и свинца, так как эти вещества делают медь хрупкой при даже незначительном нагреве. Поэтому массовая процентная доля этих элементов не должна превышать 0,001%. Наличие серы и кислорода в меди улучшает её способность поддаваться процедуре резания, но сера одновременно ухудшает пластичность этого металла.

Содержание же таких веществ, как фосфор, кобальт, кремний, никель, марганец, хром, олово, цинк и алюминий ГОСТ не регламентирует.

На поверхности тянутой проволоки могут быть вмятины, риски, выбоины и царапины, но если их размеры не превышают 0,2 мм, материал годен к допуску в производство. Исключение делается только для высокоточных технологий.

Требования к продукции

Но в отдельных случаях выдвигаются дополнительные требования:

Для готовой продукции предусмотрены испытания на скручивание-раскручивание.

Проволока сечением 16 мм и более должна выдержать 3 цикла скручивания-раскручивания. Сечением от 13 до 16 мм – 5 циклов. А сечением от 8 до 13 – 10.
Величина удлинения катанки при разрыве должна быть не менее 35%.
Величина временного сопротивления в мегапаскалях должна выражаться числом не менее 160.

Дополнительные испытания могут проводиться по настоянию клиента(заказчика). Так, это могут быть испытания на водородную хрупкость для марок КМб и на удлинение спирали – такое испытание может потребоваться для марок КМ и КМор.

Хотя в категорию «медный лом» может попасть и вполне кондиционная и даже высококачественная медь. Это может произойти в том случае, когда:

Процент окисленности металла в бухте превысил при методе измерения весом 0,01.
Наличие механических дефектов в виде разрывов, надсечек и вмятин, если зачистка не смогла эти дефекты ликвидировать.
Превышение срока хранения бухты катанки более 3 месяцев (после истечения этого срока требуется всесторонняя проверка всех параметров бухты, и если хоть один из них не будет соответствовать – даже аффинажная медь с чистотой 99,99% может быть признана ломом). В Поэтому изготовление марок катодной электролитической меди высокой чистоты всегда делается под конкретного заказчика и в случае только 100% предоплаты, с предупреждением о возможных последствиях невывоза заказанной катанки вовремя.

Проволока М1

Проволока марки М1 считается наиболее качественной и дорогостоящей. Чистота медного сплава используемого для её производства – 99,9 %. Состав: Cu – 99,9 %, примеси (как Pb, Fe, Ni, S, As, Sb, Bi, Sn) — не выше 0,1 %. По физическим характеристикам бывает: твердая (М1Т), мягкая (М1М). Другие виды проволоки М1: раскисленная кислородом (М1Р), бескислородная (М1Б), раскисленная фосфором (М1Ф), катодная (М1К).

Проволока М1 отличается от другого сортового проката (М2, М3) повышенными эксплуатационными характеристиками, благодаря минимальному содержанию примесей в материале. Она имеет хорошую тепло- и электропроводимость. Хорошо сгибается, сохраняя свойства прочности. Приятный внешний вид.

Данную проволоку чаще всего используют в таких областях как авиа- и судостроение, электроэнергетике. Производят шнуры, кабели, термопары, провода, высокотехнологическое криогенное оборудование.

Производители

Производители катанки строго следят за качеством своей продукции, поэтому выпускается она в соответствии с ГОСТами. В настоящее время известно большое количество марок данного металлопроката.

Можно назвать много популярных изготовителей катанки:

Liepajas Metalurgs – Латвия;
TECRUBE – Азербайджан;
«Абсолют» – Россия;
«Алькор Трейдинг Компани» – Россия;
«Амурсталь» – Россия;
«Ареал» – Россия;
«Балком» – Россия;
Белорусский МЗ;
ВИСМА – Беларусь;
«Данко» – Украина;
Днепропетровский МЗ;
«Днепроспецсталь» – Украина.

Этот список компаний, которые занимаются производством и реализацией катанки из меди, стали, алюминия, нельзя назвать полным, в России и странах СНГ их гораздо больше.

Проволока М2

Представляет собой первичную медь, имеющую повышенное содержание основного металла и минимальное количество примесей. Проволока М2 производится из медного сплава, имеющего техническую чистоту не ниже 99,7 %, а примесей не более 0,3 % соответственно (те же элементы как в марке М1). Процентное содержание кислорода не более 0,08.

По способу производства медная проволока М2 бывает: М2б (бескислородная), М2ф (раскисленная фосфором), М2к (катодная), М2р (раскисленная кислородом). По физическим параметрам разделяют на: твердый (М2Т) и мягкий (М2М) медный прокат.

Проволока медная электротехническая

Изготовление осуществляется по ГОСТ 434-78, из марки М1 или выше. Она характеризуется прямоугольным сечением, с толщиной от 0,5 до 12,5 мм, шириной от 2 до 35 мм. Покупка данной медной проволоки возможна по следующим маркам: ПММ (мягкая), ПМТ (твердая). Выпускается в бухтах. Из электротехнической круглой проволоки из меди, изготавливают: шнуры, кабели, провода, обмотки двигателей и т.п.

При 20 ºС, продукция имеет электросопротивление: не превышающее 0,01724 Ом•мм2 для продукции марки ММ; 0,01780 Ом•мм2 – для МТ (Ø до 2,44 мм включительно); 0,01770 Ом•мм2 – для МТ (Ø выше 2,44 мм).

Для изделия марки ММ показатель относительного удлинения составляет:

— Ø от 1,80 до 5,00 мм (включительно) – 30 %;

— Ø больше 5,00 мм – не ниже 35 %.

Советы по выбору

Обычно заводы и крупные промышленные предприятия покупают катанку из цветных видов металла. Для строительства или монтажа приобретается стальной вид проволоки. При покупке нужно знать, что изделие должно реализовываться в мотках. Мотки, как правило, включают 1 либо 2 жилы. А также стоит знать, что при двужильном мотке на товаре должно присутствовать 2 ярлыка.

Из данных обозначений можно сделать вывод, что изделие имеет обычную прочность и диаметр в 5 мм. Изделие производили с помощью ускоренного охлаждения. Данный продукт полностью соответствует ГОСТу.

Кроме изучения информации от изготовителя, нужно провести визуальный осмотр жил. Изделие не должно иметь окалин, трещин, заусенцев. К бракованному товару относят тот, у которого есть пустоты, пузыри и недостаток углерода

А также не стоит обходить вниманием общую окраску катанки. Если цвет однородный, то можно быть уверенным, что проволока будет прочной и гибкой по всей своей длине

Для различных работ, в которых может использоваться катанка, предъявляют конкретные требования к ее свойствам. Покупая поволоку, обязательно нужно оценивать длину и размер ее поперечного сечения, именно от этих характеристик напрямую зависит стоимость катанки за 1000 кг. А также на стоимость товара оказывает влияние материал, из которого она произведена.

Самой дорогой проволокой считается медная, в 2 раза дешевле стоит алюминиевая, самой недорогой оказывается стальная, стоимость которой не превышает 30 руб. за 1000 г. По желанию потребитель сможет купить моток катанки, в котором от 160 до 500 кг. А также в мелкорозничной торговле можно найти мотки с меньшим весом.

Подробнее о производстве катанки смотрите в видео ниже.

Медная сварочная проволока

Данная продукция медного проката в наши дни широко востребована в различных сферах. Исходя из названия, медную сварочную проволоку применяют при выполнении газосварочных работ. В зависимости от характера выполняемой работы, применяют ту или иную марку металла или сплава. При сварке тонколистового металла, сварочная проволока является незаменимой.

Например, для автоматической сварки медных конструкций, или сварки под флюсом, в средах с инертными газами, используется проволока из чистой меди. Из проката данного типа производят сварочные электроды, с помощью которых сваривают чугун, медь.

В микроэлектронике такие изделия используют как соединения в полупроводниках. Так же, медные сварочные проволоки с большими площадями сечения, применяют в современных технологиях отжига и обработки при работе с кристаллами кремния.

Краткое описание свойств

Свойства материала, позволяющие использовать его во многих отраслях:

Пластичность в сочетании с высокой прочностью. Такая комбинация физических свойств позволяет применять для обработки широкий спектр механических воздействий с последующим долгим сроком службы.
Малое электросопротивление. Превосходит медь по этому параметру только серебро.
Малый коэффициент сопротивления при повышении температуры металла. По крайней мере, в пределах температур от 20 до 100⁰С.

Производство медной проволоки

Основными сплавами меди, для изготовления проволоки, являются — М1, М2, иногда М3. ГОСТ 859-2001 определяет химический состав. Процесс отбора, подготовку пробы и анализа на химический состав цветных металлов и сплавов выполняется по ГОСТ 24231-80.

Волочения является самым распространенным способом производства проволоки. Технология этого процесса в протягивании заготовки через отверстия необходимого диаметра (холодная деформация). Так, к примеру, производят медную проволоку диаметром 2 мм.

Медь вобрала в себя высокие пластические свойства и без проблем поддается холодной деформации. При производстве медной электротехнической проволоки, важно иметь возможность получения постоянного диаметра с отсутствием каверн и других возможных дефектов. Производят данный цветной прокат при помощи специальных установок, которые называются станами волочения.

Основная рабочая деталь — волок станка, его производят из инструментальной стали, которая имеет повышенные прочностные свойства. Волочильные глазки, представляющие собой одно или более отверстий, размещающихся в волоках. Проволочный диаметр зависит от рабочего диаметра отверстия.

Первый этап производства медной проволоки заключается в формировании толстой заготовки из катанки. При необходимости получения тонкой проволоки, заготовка поэтапно пропускается через волочильные глазки, диаметры которых уменьшаются. Такая технология позволяет производить проволоку, диаметр которой 0,2 мм, с наивысшей точностью.

При изготовлении проволоки, для получения качественной поверхности без дефектов, используют смазки для защиты, снижения степени трения между заготовками и стальными матрицами. Заготовки и волоки находятся в постоянном охлаждении специальными смесями, водой или воздухом, т.к. повышенная температура влечет ухудшение качество готовой продукции. К примеру, таким способом, производится медная круглая электротехническая проволока, к которой предъявляют повышенные требования.

Волочение – это высокопроизводительный процесс, безотходное производство, вне зависимости от диаметра получаемого изделия.

Затем проволоку подвергают дальнейшей обработке, чтобы придать ей необходимых свойств. К примеру, при отжиге она приобретает мягкость. Электротехнические медные проволоки, подвергают лужению, другим методам обработки.

Готовая продукция поступает на склад или на отправку покупателю. Поставку в катушках, осуществляют для медной проволоки с диаметром меньше 1 мм, а при большем диаметре – прокат скручивается в бухты. Купить медную проволоку можно по следующим параметрам: Ø от 0,2 до 0,8 мм – в бухтах массой до 100 кг; Ø 0,8 — 1 мм – в катушках массой до 25 кг.

Общие сведения о меди

Медь. Название в периодической системе элементов – Cuprum (Купрум) (Cu). Порядковый номер – 29. I группа или побочная подгруппа в таблице, в её 4-м периоде. Название произошло от названия острова Кипр, откуда в античные города-полисы Средиземноморья вывозили её для использования в быту, в хозяйстве и в войне.

В металлической фазе представляет собой вещество розово-красного цвета, мягкое и поддающееся ковке при нагреве до 700-800⁰С. Плавится при температуре 1084,5⁰ С. Поддаётся обработке давлением как в холодном, так и в горячем состоянии, а также всем видам пайки и литью в любую форму, а также резанию. После плавления, при достижении температуры расплава 2 560⁰С, начинается кипение жидкого металла.

Химический состав примесей и метод получения металла сказывается и на таких свойствах меди, как теплопроводность, удельная теплоёмкость, удельное сопротивление и связанная с ним электропроводность, упругость, твёрдость и предел прочности.

Марки меди

Классификация меди в России принята по ГОСТам 895-2001 и Р-53 803-2010 «Медь. Марки».

Применяя в электропроводящих сетях или в аппаратуре высокой точности катодные марки меди, их часто делят на подвиды МооК (катодная) и МооБ (бескислородная), имеющим чистоту 99,99 ( процент примеси посторонних веществ 0,001).

Акцент на бескислородность меди сделан не зря: кислород в составе металла не только является нежелательным окислителем, но и значительно уменьшает пластичность и прочность металла. Не меньший вред приносит присутствие в атмосфере молекул водорода, который при значительной термообработке меди (и не обязательно её расплаве) диффузионно проникает вглубь металла в его верхний пограничный слой и в нём восстанавливает до чистого металла и воды оксид меди. Молекулярная вода при повторных нагревах способна давать локальное высокое давления в кристаллической решётке, способное образовать разрывы, пористость и микротрещины в монолите.

Эти явления особенно вредны, если делается высокотемпературная пайка или сварка медных поверхностей, так как снижается прочность соединений.

Водородная болезнь

Впрочем, «водородная болезнь» характерна только для высокотемпературных сварок и паек. При «мягкой», ниже 400⁰С, пайке явлением водородной хрупкости можно пренебречь, атомы водорода ниже 400 градусов глубоко в металл не диффундируют – и чем больше температура пайки опускается ниже 400⁰С, тем меньше влияние этого восстановителя металла из окислов.

Для предупреждения окисления или влияния водорода металл плавят

В вакууме.
В атмосфере из инертных газов (аргон).
Под слоем древесного угля.

Хотя самым общеупотребительным способом предотвращения «водородной болезни» является ввод в состав металла при плавлении присадки, связывающей кислород и не влияющей на физические параметры металла после отливок или протяжек. В качестве присадки используют фосфор.

Критерии качества, применяемые в России и в странах ЕС, почти одинаковы. Разница часто оказывается в требованиях контроля за количеством и качеством допустимых или специально введённых примесей. Так, российская М1Ф и Cu-DHP хоть и являются аналогами, но имеют разные примеси. На практике это выражается в том, что в России контроль примесей жёстче, а химический состав металла стабильнее по своим физическим характеристикам. В М1Ф ни в коем случае не допускается при выплавке использовать лом, особенно из рафинированных фрагментов меди. В Cu-DHP это норма.

Из-за этого часто возникают коллизии по цене этих металлов с разной степенью чистоты – притом цена более чистого российского М1Ф бывает заниженной на торгах при покупке её у нас. И, наоборот, при реверсных сделках для нас её завышают – что говорит о воздействии факторов, не имеющих никакого отношения к качеству или сложности производства.

Прочность, может характеризоваться тремя состояниями одной и той же марки: при пределе прочности в 210 Мпа медь «мягкая», при 250 Мпа – полутвёрдая, а при 280 Мпа – твёрдая. Соответственно М (зарубежный аналог R 220), ПТ (R 250) и Т (R – 280). Хотя, кроме Т, имеются и более прочные (твёрдые) состояния меди. Медь поддаётся даже закалке как способу повышения твёрдости – для этого её нагревают до 600⁰С и медленно остужают.

Медная катанка: линия по производству медной катанки