Ce este CUPAL? Bimetal cupru-aluminiu, 41,9 m/Ω·mm², 4,6 g/cm³

Definiția CUPAL

CUPAL este un material compozit bimetalic cupru-aluminiu, placat prin laminare la rece: 70% aluminiu (AL 99,5 / Werkstoff-Nr. 3.0255) și 30% cupru (E1-Cu58 / Werkstoff-Nr. 2.0065), unite prin sudare prin difuzie. Nu este un aliaj: cele două straturi metalice își păstrează fiecare proprietățile. Densitatea este de 4,6 g/cm³, conductivitatea electrică de 41,9 m/(Ω·mm²), iar rezistența de aderență de 70–110 N/cm lățime de bandă. CUPAL elimină coroziunea galvanică la îmbinările cu șurub în care se întâlnesc conductoare de aluminiu și de cupru.

Denumirea CUPAL provine din prescurtările CU (cupru) și AL (aluminiu); în documentația tehnică același material apare ca bimetal cupru-aluminiu sau bimetal Cu-Al. Îl achiziționăm prin furnizorul nostru german, WMH Westdeutscher Metall-Handel GmbH (ISO 9001:2015). Straturile celor două metale sunt laminate împreună în mod inseparabil și sudate prin difuzie, dar își păstrează fiecare proprietățile fizice și chimice.

De ce contează?

Când conductoarele de cupru și de aluminiu sunt legate direct, diferența de potențial electrochimic dintre cele două metale provoacă coroziune galvanică. În timp, această coroziune slăbește îmbinările, crește rezistența de contact, poate provoca încălzire și, în cazuri extreme, poate reprezenta chiar un pericol de incendiu.

CUPAL rezolvă această problemă: mută tranziția dintre metale în interiorul materialului compozit, unde este protejată de factorii de mediu. Fiecare față intră în contact cu metalul potrivit: fața de cupru cu conductorul de cupru, fața de aluminiu cu conductorul de aluminiu.

Compoziție și structură

Tabla CUPAL este alcătuită din 70% aluminiu (materialul suport) și 30% cupru (materialul de placare). Componenta de aluminiu este AL 99,5 (Werkstoff-Nr. 3.0255, aliaj 1050A), iar componenta de cupru E1-Cu58 (Werkstoff-Nr. 2.0065, cupru de puritate 99,9%).

Cele două straturi metalice nu pot fi separate: rezistența de aderență obținută în procesul de fabricație este de 70–110 N/cm lățime de bandă, ceea ce asigură o legătură extrem de puternică și durabilă.

Procesul de fabricație: placare prin laminare la rece

Materialul CUPAL se fabrică în mai multe etape:

1. Pregătirea suprafeței: Suprafețele ambelor metale (aluminiu și cupru) sunt pregătite specific fiecărui material, pentru o aderență corespunzătoare.
2. Placare prin laminare la rece (Kaltwalzplattieren): Tablele de aluminiu și de cupru pregătite trec printr-o cajă de laminor, unde, sub o presiune foarte mare, cele două metale sunt unite la temperatura camerei. Acest procedeu la rece le deosebește de produsele obținute prin laminare la cald.
3. Eliminarea ecruisării: Laminarea la presiune mare produce o ecruisare însemnată în ambele metale. Printr-un tratament termic controlat se restabilesc proprietățile dorite ale materialului și deformabilitatea.
4. Sudarea prin difuzie: În timpul tratamentului termic, la interfața aluminiu-cupru are loc un proces de sudare prin difuzie, care mărește considerabil rezistența de aderență dintre cele două metale.
5. Strat intermetalic controlat: Durata și temperatura de recoacere sunt limitate precis, pentru a împiedica formarea necontrolată a unui strat de aliere (Legierungsschichtbildung). Stratul intermetalic rezultat are o grosime doar submicroscopică, ceea ce împiedică exfolierea straturilor la deformarea la rece.

Proprietăți tehnice

Duritatea suprafeței

Avantaje principale

Economie de greutate

Cu o densitate de 4,6 g/cm³, CUPAL este cu aproape 49% mai ușor decât cuprul pur (8,96 g/cm³). Avantajul contează oriunde contează greutatea, de exemplu în aparatajul de comutație, la elementele de tranziție Cu/Al din dulapurile stațiilor de încărcare rapidă pentru vehicule electrice sau la liniile electrice aeriene.

Prevenirea coroziunii galvanice

CUPAL rezolvă problema coroziunii galvanice provocate de contactul direct dintre cupru și aluminiu. Tranziția se află în interiorul plăcuței de legătură, ferită de factorii atmosferici.

Conductivitate excelentă

Cu o conductivitate de 41,9 m/(Ohm·mm²), CUPAL are nevoie de o secțiune de doar 1,41 ori mai mare decât cuprul pur pentru o conductanță echivalentă. La aplicațiile de înaltă frecvență, datorită efectului pelicular, diferența este și mai mică.

Prelucrare versatilă

CUPAL poate fi prelucrat prin aproape orice procedeu de deformare la rece: se poate îndoi, ambutisa, nitui, ștanța și profila. Fața de cupru poate fi lipită moale și acoperită galvanic.

Domenii de aplicare

Materialul CUPAL se folosește pe scară largă:

• Tablouri electrice și tablouri de distribuție: Șaibe și elemente de tranziție între barele colectoare de aluminiu și papucii de cablu din cupru
• Papuci de cablu și conectori: Papuci bimetalici Al/Cu cu țeavă de aluminiu sertizabilă, precum și șaibe CUPAL pentru șuruburi M6–M20
• Sisteme de protecție împotriva trăsnetului: Benzi CUPAL pentru îmbinările de tranziție dintre metale diferite
• Energie regenerabilă: La punctele de tranziție Cu/Al ale invertoarelor fotovoltaice, ale dulapurilor de generator ale turbinelor eoliene și ale sistemelor de stocare a energiei (BESS)
• Infrastructură pentru vehicule electrice: Ca elemente de tranziție Cu/Al în dulapurile stațiilor de încărcare rapidă (nu la nivel de celulă)
• Tehnică de înaltă frecvență: Componente pentru condensatoare și echipamente de emisie-recepție
• Construcții de mașini și aparate: Carcase, recipiente, conducte

Forme de produs disponibile

Tabla CUPAL este disponibilă în grosimi de 0,5 mm, 1,0 mm, 1,5 mm și 2,0 mm, în formatele 500 × 500 mm și 500 × 2000 mm. Pe lângă acestea se pot comanda șaibe prefabricate, benzi (500 × 40 mm) și forme la comandă (disc, fâșie, dreptunghi, contur oarecare).

Materia primă pentru tablă și bandă este livrată de furnizorul nostru german, WMH Westdeutscher Metall-Handel GmbH, cu sistem de management al calității conform ISO 9001:2015 și calitate constantă a materialului la fiecare livrare.

Din același bimetal se pot comanda din stoc și elemente de conexiune sertizabile gata făcute, în trei forme de bază:

• Papuc tubular cu ochi: pentru secțiuni de conductor de 10–625 mm², cu gaură dimensionată pentru șuruburi M8–M20; țeavă de aluminiu sertizabilă, ochi de cupru (DIN 46329). Această formă se folosește când un cablu de aluminiu trebuie înșurubat pe o bară colectoare de cupru sau pe borna unui aparat.
• Manșon de îmbinare Al/Cu: fără gaură pentru șurub, ambele capete se sertizează: 16–500 mm² pe partea de aluminiu, 10–400 mm² pe partea de cupru.
• Papuc cu tijă: pentru conductoare de aluminiu cu secțiunea de 16–300 mm²; pe partea de cupru nu are gaură pentru șurub, ci o tijă de Ø6–Ø18 mm.

Cele trei forme de bază acoperă împreună 109 coduri, iar gama completă de dimensiuni se află pe pagina papucilor de cablu CUPAL. Șaiba bimetalică se poate comanda din stoc în 11 dimensiuni, de la M6 la M20.

La papucul bimetalic tranziția se află deja în papuc, deci nu mai trebuie pusă o șaibă CUPAL. Șaiba e necesară când înșurubați un papuc obișnuit de cupru pe o bară colectoare de aluminiu. Articolul despre conectarea cuprului cu aluminiul ia pe rând fiecare tip de îmbinare și arată ce formă i se potrivește, inclusiv cazul pentru care nu avem nicio piesă.

Ce nu acoperă tabelele de dimensiuni ale papucilor și șaibelor (alt diametru de gaură, diametru exterior mai mare, plăci de tranziție pentru bare colectoare) debităm din tablă pe baza desenului. Trimiteți desenul în format DXF, PDF sau JPG. Vă trimitem oferta în 24 de ore. Cantitatea minimă de materie primă este o tablă de 500 × 500 mm, iar producția durează 5–10 zile lucrătoare.

Articole conexe

• Standarde de material și de aplicare pentru CUPAL (DIN, IEC, SR EN)
• Certificatul de material EN 10204: 2.2 sau 3.1

Mai aveți întrebări? Solicitați ofertă: în zilele lucrătoare răspundem în câteva minute, în engleză sau maghiară; solicitările scrise în limba română sunt binevenite.

Termeni înrudiți

Termenii de specialitate din jurul materialului CUPAL (bimetal, coroziune galvanică, Werkstoff-Nr., certificat de material EN 10204) sunt adunați în glosarul CUPAL, fiecare cu o definiție de o frază. Dacă aveți nevoie de o anumită dimensiune, vă ajută la alegere articolul despre dimensiunile șaibelor CUPAL și pagina tablei CUPAL.

Denumiri înrudite și una care înseamnă altceva

Mai multe denumiri descriu bimetalul cupru-aluminiu, dar nu toate sunt interschimbabile, iar cine lucrează după desen trebuie să cunoască diferența.

Același principiu, altă fabricație: Cuponal. Cuponal este marca firmei Hydrostatic Extrusions Ltd. din Perth, Scoția (parte a Bruker Corporation); VDM Engineered Solutions este distribuitorul ei exclusiv în spațiul germanofon, în statele Benelux, în Franța și în Taiwan. Se fabrică prin extrudare hidrostatică, nu prin placare prin laminare, și este disponibil ca bare, tije, profile și sârmă, adică produse lungi. Cuponal nu este disponibil ca tablă sau ca șaibă. Dacă specificația cere așadar un profil de bară Cuponal, acesta vine pe un alt lanț de aprovizionare decât al nostru; dacă însă cere o tranziție cupru-aluminiu sub formă de tablă, disc, fâșie sau șaibă, este exact ceea ce debităm noi. CoppAl este o altă marcă de bare din aceeași familie de produse lungi.

Denumiri cu adevărat echivalente: aluminiu placat cu cupru, bimetal Cu-Al, bimetal cupru-aluminiu, cupro aluminium. Dacă oricare dintre ele apare pe desen pentru o tablă, un disc, o fâșie sau o șaibă, trimiteți-ne specificația și vă confirmăm că este vorba de același material.

Cum sunt numite piesele în comerț: semifabricatul este tabla și banda bimetalică (din ea debităm și piesele pentru tranzițiile de bare colectoare), iar pentru elementele finite care intră în îmbinarea cu șurub, adică șaiba, papucul Al/Cu și manșonul de îmbinare, în listele de materiale și în cererile de ofertă apare și denumirea de conector bimetalic. În spatele tuturor se află același bimetal cupru-aluminiu placat prin laminare la rece.

Piesa potrivită o stabilesc datele îmbinării. La șaibă, dimensiunea șurubului și talpa papucului înșurubat pe ea; la papucul cu ochi, secțiunea conductorului și dimensiunea șurubului; la manșonul de îmbinare, secțiunea pe partea de aluminiu și pe cea de cupru; la papucul cu tijă, secțiunea și diametrul tijei. Scrieți-ne aceste date și vă indicăm codul. Pentru bandă și pentru piese debitate la dimensiune, unde decid lățimea, grosimea și conturul, trimitem oferta pe baza desenului.

Ce nu este deloc același lucru: CCA. În cataloagele de cabluri și conductoare, CCA înseamnă conductor de aluminiu placat cu cupru, la care un strat subțire de cupru învelește un conductor de aluminiu, din motive de cost. Acesta este un material conductor, nu un element de tranziție, și nu rezolvă o îmbinare cu șurub între cupru și aluminiu. Diferența este explicată în articolul CUPAL și alte soluții de tranziție cupru-aluminiu.