Медь и латунь: марки М1, М2, М3, Л63, ЛС59-1, свойства, обработка и аналоги EN

Медь: М1, М2, М3 и раскислённые марки

ГОСТ 859-2014 нормирует массовую долю меди с серебром и предельное содержание примесей. Главное различие технических марок — чистота и кислород:

М1 содержит кислород — это обычная электротехническая медь. М1р и М1ф раскислены фосфором: кислорода в них почти нет, и это определяет поведение при сварке и пайке (об этом ниже).

Латунь: Л63 и ЛС59-1

ГОСТ 15527-2004 делит латуни на двойные (медь и цинк), свинцовые и сложнолегированные. Основные элементы, % по массе:

Цинк — остальное. Для Л63, которая идёт в пищевую промышленность, свинца должно быть не более 0,05 %.

Л63 хорошо деформируется в холодном состоянии: гибка, штамповка, вытяжка. ЛС59-1 содержит свинец — он делает стружку ломкой. Из свинцовых латуней, по данным Немецкого медного института для CuZn39Pb3, точат арматуру, фасонные детали, винты, гайки и штекерные штифты.

Аналоги EN

ЛС59-1 часто приравнивают к CW614N, но по свинцу это разные сплавы. Замену согласуют с конструктором по сертификату. Соответствие марок быстро найдёт конвертер марок.

Электро- и теплопроводность

Медь выбирают прежде всего за проводимость. По данным Немецкого медного института, при 20 °C:

• Cu-ETP (≈ М1) — 394 Вт/(м·К) и 57 МС/м в отожжённом состоянии;
• Cu-DHP (≈ М1ф) — электропроводность ниже: фосфор её снижает, поэтому раскислённую медь не ставят туда, где проводимость критична;
• CuZn37 (≈ Л63) — 120 Вт/(м·К) и 15 МС/м;
• CuZn39Pb3 — 123 Вт/(м·К) и 15 МС/м.

Сопротивление шины или токоподвода считают по удельной электропроводности:

Пример: шина 40 × 5 мм длиной 1 м. Площадь сечения 200 мм² = 0,0002 м². Из М1: R = 1 / (57 000 000 · 0,0002) = 1 / 11 400 ≈ 0,088 мОм. Такая же шина из Л63: R = 1 / (15 000 000 · 0,0002) = 1 / 3 000 ≈ 0,333 мОм — почти в 3,8 раза больше. Латунь в токопроводящих деталях допустима только там, где это заложено расчётом.

Массу меди и латуни посчитает калькулятор массы металла — плотность марки в нём уже заложена.

Обработка резанием

Немецкий медный институт оценивает обрабатываемость медных сплавов индексом относительно CuZn39Pb3, принятой за 100:

Практический вывод: точёные детали сложной формы делают из свинцовой латуни. Чистую медь режут хуже всего: вязкая стружка наматывается, на кромке образуется нарост. По данным того же листа материалов, нарост убирают, меняя соотношение подачи и скорости резания. Твёрдое (нагартованное) состояние режется лучше мягкого — у меди и у латуни.

Режимы берут из каталога инструмента для группы ISO N и пересчитывают в калькуляторе режимов резания.

Пайка и сварка

Способ соединения часто решает выбор марки. Оценки — по листам материалов Немецкого медного института:

Кислородная медь М1. При нагреве в среде с водородом — пламя горелки, восстановительная атмосфера — водород проникает в металл и реагирует с оксидом меди. Образуется водяной пар, давление которого раскрывает границы зёрен, и металл становится хрупким. Это называют водородной болезнью. Раскислённая медь М1ф (Cu-DHP) к ней стойка и хорошо сваривается — её берут для трубопроводов и паяных узлов.

Латунь. Цинк испаряется при 906 °C, поэтому при сварке он выгорает: шов получается пористым, сварщику мешает дым. Свинцовые латуни свариваются ещё хуже — свинец ухудшает поведение шва при усадке. Для латуни основной способ соединения — пайка.

Способы сварки и выбор защитного газа — в статье «MIG/MAG, TIG, MMA».

Что написать в заявке

1. Марку и стандарт: «М1 ГОСТ 859-2014», «Л63 ГОСТ 15527-2004». Если деталь проводит ток и проводимость контролируют — марку с буквой Е.
2. Сварка или твёрдая пайка в узле — укажите: цех предложит раскислённую медь М1ф вместо М1.
3. Контакт с пищевыми продуктами — требование к свинцу в Л63 не более 0,05 %.
4. Допустима ли замена на европейскую марку. ЛС59-1 и CW614N по свинцу различаются — это решает конструктор.
5. Состояние поставки (мягкое, полутвёрдое, твёрдое) — оно влияет на гибку и на обрабатываемость; обозначения берут из стандарта на конкретный вид проката.

Как собрать заявку целиком — в статье «Как составить заявку на механообработку».