Сварка угольными электродами своими руками

Как варить угольными электродами

Дуговая сварка угольным электродом была изобретена русским инженером Николаем Бенардосом ещё в 1882 году. По сути, это старейший способ электросварки. На сегодняшний день угольные или графитовые электроды используются значительно реже, чем металлические, но всё же у них остаётся своя сфера применения.

Свойства и разновидности

Угольный электрод представляет собой твёрдый стержень, состоящий из угля (кокса) и нескольких добавок. В роли связующего элемента здесь применяется смола.

Такими стержнями можно сваривать все сорта и разновидности металлов — от тугоплавких и тяжёлых до лёгких и пористых. Диаметр угольного электрода может варьироваться от 1,5 до 25 мм, а длина – от 25 до 300 мм (самые длинные используются тогда, когда соединяемые детали располагаются в труднодоступном месте). Также они могут иметь разную форму:

В большинстве ситуаций для работы применяются круглые и полукруглые электроды — это лучший вариант для получения стандартного сварного шва.

Прямоугольные изделия в основном используются для заделки дефектов на стальных поверхностях, а полые характеризуются тем, что способны создать в месте соединения канавку в виде буквы U.

Стоит также знать, что помимо обычных существуют омеднённые угольные электроды. На них наносят медное напыление для увеличения прочности, но при этом все иные эксплуатационные свойства остаются примерно такими же.

Особенности процесса

Электроды, сделанные из угля, отличатся от металлических тем, что относятся к неплавким. Это значит, что при сварке они играют роль проводника электричества, но не становятся частью сварочной ванны.

В ходе работы угольные стержни разогреваются до очень высокой температуры. А если продолжать нагрев, то практически сразу из расплавленного состояния они перейдут в состояние кипения (к слову, уголь кипит при температуре 4200 °C).

Из-за особенностей материала использовать в процессе сварки можно только постоянный электрический ток прямой полярности. Соответственно, минус (катод) здесь должен находиться на электроде, а плюс (анод) на металлической поверхности изделия.

При работе с угольными электродами сварщику, как правило, требуются присадочные элементы. При этом сваривать можно двумя путями:

• слева направо (в таком случае присадка оказывается позади электрода);
• справа налево (впереди находится присадка).

Интересно, что при сварке слева направо тепловая энергия используется эффективнее, и это позволяет увеличить скорость работы. Однако на практике чаще можно встретить технологию «справа налево» – она привычней.

В некоторых ситуациях можно обойтись и без присадки, например, при отбортовке тонких металлических изделий или при сварке угловых стыков. Причём если использовать угольный электрод без присадок для соединения металлических листов, имеющих толщину до 3 мм, то производительность будет на порядок больше, чем при сварке с иными электропроводниками.

Применение в домашних мастерских

Для работы с угольными электродами в домашних условиях подойдёт стандартный элекродуговой сварочный аппарат. Так как теплопроводность угольных стержней мала, можно создавать дугу при силе тока всего в 3-5 Ампер.

Причём эта электродуга при необходимости вытягивается в длину в 30-50 миллиметров. Электрод испаряется медленно и не липнет к металлу, поэтому вести угольную дугу по направлению будущего шва достаточно легко.

Навыки, нужные для выполнения простых работ (таких как сварка проводов, сварка тонких металлических пластин и так далее), приобретаются в данном случае очень быстро.

Варить домашним мастерам следует не на улице, а строго в закрытых помещениях. Угольная дуга реагирует на дуновения ветра, газовые потоки, магнитные поля и другие воздействия.

Чтобы не тратить время на перестановку электрода в держателе и чтобы он не слишком нагревался при сварке, его можно заранее заточить с обоих концов. Когда один конец перегреется, электродержатель поворачивается на 180 °, и сварка продолжается другим концом.

Мастерам, у которых в наличии не слишком много расходных материалов, следует воспользоваться данным советом.

Угольные и графитовые электроды некоторые специалисты используют, чтобы варить медные шины на трансформаторных подстанциях. А в домашних кустарных мастерских такими электродами можно, например, сваривать медные провода.

Хорошим присадочным материалом в данной ситуации станут бронзовые прутки. Диаметры таких прутков подбираются в зависимости от толщины свариваемых деталей и рассчитываются по специальным формулам.

Вдобавок ко всему угольными электродами можно выполнять не только сварочные работы, но и операции по резке металлических изделий.

Работа с алюминием

Угольными электродами соединяют даже алюминиевые изделия, которые традиционно считаются сложными для сваривания. Алюминий обладает малой плотностью, значительной теплопроводностью и стойкостью к коррозии.

Плавится этот металл при температуре 660 °C, к тому же он достаточно хорошо сочетается с кислородом, из-за чего покрывается плёнкой окиси алюминия (химическая формула – Al2O3).

Наличие такой плёнки, а также лёгкость образования трещинок и пор в металле шва – главные трудности, с которыми сталкиваются при сварке алюминия. Но применение угольных электродов позволяет справляться с ними.

В частности, именно такой способ используют для соединения алюминиевых шин в цехах электролиза. Сваривают шины традиционно встык на подкладке из графита или алюминия.

По бокам шин монтируют графитовые пластины с вырезами напротив шва. Данные вырезы дают возможность вывести конечную и начальную точку шва за границы рабочего сечения.

При сварке алюминиевых поверхностей угольной дуговой сваркой присадочным материалом служит проволока или пруток из того же металла. Для того чтобы окисная плёнка не мешала и не повлияла на результат, на кромки шва добавляют флюс марки АФ-4А, который представляет собой однородный мелкодисперсный порошок белого цвета.

Как выполнить сварку и строжку угольными электродами в домашних условиях самому

Технология сварки угольными электродами встречается достаточно редко. Это связано с узкой спецификацией угольного присадочного материала. Из-за своей структуры он не плавится под воздействием высоких температур.

Это ограничивает его применение сваркой цветных металлов и чугуна. Однако помимо короткого списка сварочных работ, угольный присадочный материал можно использовать для другого типа обработки – строжки.

Строжкой называется методика разрезания металлических поверхностей. При этой методике проводится резка на частичной глубине полотна детали.

Эта статья детально рассмотрит оба вида обработки металла с помощью угольных электродов: сварку и строжку.

Общая информация о сварке угольными электродами

Этот тип сварки используется достаточно редко. Структура основы материала не подходит для сваривания большинства металлов. Однако есть сплавы, в работе с которыми он проявляет себя хорошо.

Это цветные металлы, низкоуглеродистая сталь или чугун, толщина которого не превышает 3 мм. А также при спайке проводов из меди.

Ключевой показатель этого материала заключается в том, при воздействии высоких температур он не плавится. Происходит лишь плавка и испарение медного покрытия поверхности присадочного материала.

Из-за такой структуры смешения присадочного материала с металлом детали не происходит. Это дает минимальны расход стержня, а для сварщиков, работавших с плавящимся типом – непривычные характеристики процесса.

Сваривание металлических поверхностей при применении неплавящихся присадочных материалов происходит смешением металла самих деталей. Под воздействием высоких температур края детали расплавляются.

Расплавленный металл заполняет сварочный стык, формируя полотно шва.

В случае, если размер зазора между деталями не позволяет формировать надежный шов только за счет смешения основных металлов, для соединения используется присадочная проволока.

Описание технологии

В начале работы (как перед сваркой, так и перед строжкой) всегда проводится подготовка. Она включает в себя зачистку сварочной зоны поверхности детали. Зачистка проводится наждачной бумагой, шлифовальной машинкой или напильником.

Убираются все очаги коррозий, включения чужеродных материалов, загрязнения, неровности. После этого поверхность обрабатывается обезжиривающей жидкостью. От качества зачистки будет зависеть качество сварочного соединения.

Уровень силы тока выставляется в зависимости от диаметра электрода. При размере в 4 мм сила тока должна достигать 150-200 Ампер. Если размер стержня больше – сила тока увеличивается, если меньше – уменьшается.

Для стабильности работы дуги стоит настраивать постоянный тип тока. Полярность устанавливается отрицательная. Это также понизит расход материала.

Для улучшения плотности шва и стабилизации дуги при строжке и сварке применяется флюс. Они существуют нескольких типов: порошок, паста, жидкость. Использовать можно любой, однако для применения в домашних условиях больше подходит форма пасты или жидкости.

Для лучшего эффекта флюс должен включать в себя ионизирующие вещества. Сам флюс наносится на сварочную поверхность и распределяется тонким равномерным слоем.

Далее присадочный элемент вставляется в держак, разжигается дуга и формируется сварочная ванна. Поджиг дуги производится постукиванием (чирканьем) кончика рабочего элемента по металлической поверхности.

Во время работы видимая часть присадочного элемента не должна превышать 7 см. Продвижение вдоль стыка должно быть равномерным, с учетом плавления кромок и формирования соединения.

Сваривание деталей, а также строжка угольным электродом применимо в домашних условиях, однако для этого нужно использовать аппаратуру заводского производства. Самодельные агрегаты для такой сварки не подойдут ввиду отсутствия возможности настройки силы тока.

Общая информация о строжке угольными электродами

Такой тип строжки также называется воздушно-дуговым. Эта методика основана на применении сжатого воздуха для разрезания детали.

Воздействие сварочного тока расплавляет тело детали. А разрез производится направленной параллельно струей сжатого воздуха.

В отличие от сварки, строжка угольными электродами применяется для обработки любых типов металлов. Но чаще всего эта методика используется, чтобы разрезать нержавеющую сталь, чугун, никель, алюминий либо медь.

Описание технологии

Воздушно-дуговая резка применима в домашних условиях. Однако, как и при других обработках, при резке важно соблюдать безопасность.

Перед тем, как приступать к работе по сварке и строжке, проводится проверка исправности оборудования. А также подготовка металла – зачистка и обезжиривание. После этого проводится настройка режима сварки, выставляются параметры силы тока.

Не стоит настраивать высокие показатели этого параметра. Завышенная сила тока быстро испарит медное покрытие присадочного материала. Это повлияет на качество и равномерность расплавки тела детали.

Помимо сварочного оборудования проводится подготовка баллона со сжатым воздухом. Он не должен иметь повреждения и вмятины.

Удостоверившись в исправности баллона, проводится настройка давления. Для воздушно-дуговой строжки достаточно четыре-шесть бар.

Присадочный элемент вставляется в держак так, чтобы видимая часть не превышала длину в 10 см. Подается воздух, поджигается дуга.

После формирования сварочной ванны сжатый воздух направляется в рабочую зону. Обе части обработки должны проводиться равномерно.

Заключение

Сварка и строжка угольными электродами применяется редко, но обработать этими методиками металл можно. Это достаточно сложная задача.

Однако умение работать с таким типом присадочного материала поможет в обучении другим, более простым методикам.

Сварка угольным электродом

Угольные электроды изготавливают из аморфного электротехнического угля в виде стержней круглого сечения диаметром от 6 до 18 мм, длиной 250—700 мм с гладкой черной поверхностью. Для сварки пригодны только сплошные электроды, т. е. без канала внутри. Конец электрода затачивают под углом 60—70°, а для сварки цветных металлов — 20—40°.

Процессу сварки угольными электродами присущи такие особенности:

• температуры плавления и кипения угольных электродов весьма высоки и настолько близки (Т_пл = 3800 °C, Т_кип = 4200 °C), что практически процесс плавления не удается наблюдать, видно лишь медленное испарение, чистый углерод имеет Т_пл ≈ 3500 °C, Т_кип = 3467 °C, поэтому он не плавится, а возгоняется;
• сварку угольными электродами можно вести только на прямой полярности (минус на электроде). При обратной полярности наблюдается недостаточно устойчивое горение дуги, неудовлетворительное формирование шва, происходит науглероживание наплавленного металла, электрод сильно разогревается на большой длине, что приводит к увеличению его испарения;
• коэффициент полезного действия дуги при сварке угольным электродом значительно ниже, чем при сварке металлическим плавящимся электродом;
• дуга в процессе сварки чувствительна к различным внешним воздействиям, потокам газов, ветру и т. п., а также сильно поддается магнитному дутью.

Вместе с тем угольные электроды успешно применяют для сварки тонколистового металла, заварки дефектов литья, сварки цветных металлов и наплавки твердых сплавов.

В настоящее время используют следующие способы сварки угольным электродом тонколистового металла:

• без присадочного материала;
• с подачей присадочного материала в дугу;
• с предварительной укладкой присадочного материала.

Сварка без присадочного материала — это наиболее простой способ, который получил наибольшее распространение. Он заключается в оплавлении дугой кромок свариваемых деталей. Этим способом сваривают листы при бортовых, угловых и нахлесточных соединениях. Причем производительность сварки при толщине листов 1—3 мм может быть значительно выше производительности ручной сварки покрытыми металлическими электродами. Без присадочного материала

успешно сваривают уголки, швеллеры и другие профили, в которых шов образуется за счет расплавленного металла кромок или полок. Сварка стыковых соединений этим способом дает ослабленный шов, и поэтому его можно применять только лишь в тех случаях, когда шов не будет подвергаться значительным усилиям.

Характерные типы сварных соединений, которые можно выполнять этим способом, показаны на рис. 1.

Рис. 1. Характерные типы сварных соединений без присадочного материала: а — стыковое соединение листов толщиной 1—2 мм с отбортовкой кромок; б — присоединение штампованного днища к обечайке; в — соединение кожухов, емкостей и т. п.; г — угловое соединение; д, е, ж, з, и — различные виды соединений из уголков, швеллеров и листов, соединение внахлест

Сварка тонких листов с подачей присадочного материала в дугу ведется по схеме, приведенной на рис. 2. Сварщик в левой руке держит присадочный пруток, а в правой — держатель с угольным электродом. Факел дуги направляют на конец присадочного материала, и этим предупреждают прожоги при сварке тонких листов. Такой способ рекомендуется для сварки стальных листов толщиной 0,3—1,0 мм.

Рис. 2. Сварка тонких листов с подачей присадочного металла в дугу

Он дает также хорошие результаты при заварке дефектов литья и при сварке цветных металлов.

Сварку с подачей присадочного материала в дугу можно выполнять «левым» и «правым» способом. При «левом» способе (рис. 3, а) присадочный пруток раз

Рис. 3. Сварка с подачей присадочного материала в дугу: а — левый способ; б — правый способ

мещают между электродом и основным металлом, пламя дуги направлено на основной металл. При «правом» способе (рис. 3, б) присадочный пруток размещают между наплавленным валиком и угольным электродом, пламя дуги направлено на расплавленный металл.

При «правом» способе нагрев более концентрированный, чем при «левом», что позволяет производить сварку на больших скоростях. Однако при «правом» способе велика вероятность прожогов.

На практике чаще применяют «левый» способ, а «правый», как правило, используют при сварке металла больших толщин.

Сварку с предварительной укладкой прутков или полосок применяют при выполнении стыковых и угловых швов из листов большой толщины (рис. 4). При этом получается усиленный шов за счет сплавления кромок свариваемых листов и присадочного прутка.

Сварочный ток подбирают в зависимости от толщины металла и вида сварного соединения; диаметр электрода — в зависимости от толщины свариваемых листов с таким расчетом, чтобы электрод не разогревался по всей длине до светло-красного каления, которое вызывает его быстрое испарение, растекание и расход.

Примерные режимы сварки соединений низкоуглеродистой стали угольными электродами приведены в табл. 1.

Рис. 4. Сварка с предварительной укладкой прутков или полосок: а — односторонний стыковой шов с укладкой прутка; б — односторонний стыковой шов с укладкой прутка и подкладкой под шов полоски; в, г — односторонний угловой шов с укладкой прутка; д — односторонний стыковой шов с укладкой полоски и подкладкой под шов полоски; е — двухсторонний стыковой шов с укладкой с обеих сторон полоски; ж — двухсторонний стыковой шов с укладкой полоски в зазор между свариваемыми листами

Таблица 1. Режимы сварки соединений из низкоуглеродистой стали угольными электродами

Увеличение плотности тока можно допускать при использовании графитовых электродов. Графитовые электроды изготавливают из кристаллического углерода — графита. Цвет графитовых электродов темно-серый с металлическим блеском. Они мягкие, легко режутся, при сварке дают лучшие результаты, чем угольные. Благодаря высокой электропроводности и стойкости против окисления они медленнее испаряются и более стойки против растрескивания. При использовании графитовых электродов можно повысить силу тока в 2,5—3 раза по сравнению с угольными электродами. Это позволяет пользоваться более тонкими и удобными в работе электродами. Ориентировочные режимы сварки соединения при отбортовке кромок с использованием графитовых электродов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Режимы сварки соединений при отбортовке графитовыми электродами

При сварке тонких листов угольным электродом наружный вид шва лучше, чем при сварке покрытым металлическим электродом. Механические свойства сварных соединений практически находятся на уровне свойств основного металла. Сварку угольным электродом успешно можно применять и для сварки цветных металлов, и для наплавки твердых сплавов. С этой целью используют дугу косвенного действия. Дуга возбуждается между двумя угольными электродами.

Сварку ведут на переменном токе на режимах, приведенных в табл. 3.

Таблица 3. Режимы сварки угольными электродами при использовании дуги косвенного действия

Виды, характеристики графитовых (угольных) электродов

В 1882 году российский ученый Н. Н. Бенардос впервые в мире соединил металлические детали с помощью электродуговой сварки. В своей установке он использовал неплавящиеся угольные электроды и раздельную подачу присадочного материала и флюса. Основываясь на этом методе, Бенардос также разработал сварку в защитном газе и электродуговую резку. Через шесть лет была изобретена сварочная технология с использованием плавящихся электродов, которые со временем практически полностью вытеснили угольные. В настоящее время последние ограничены в своем применении тремя основными направлениями: удаление излишков металла, дуговая резка и сварка отдельных материалов.

На просторах российского интернета в статьях о сварочных технологиях нередко можно встретить такое название, как «графитовый электрод». Не вдаваясь в подробности причин этого явления, следует отметить, что ГОСТ не предусмотрено изготовление сварочных электродов из графита. Государственным стандартом регламентированы только графитовые спектральные электроды, применяемые для лабораторных исследований. Производители могут выпускать угольные и графитовые стержни как фасонные изделия по ТУ 1915-086–00200851, но таким образом, как правило, изготавливают только толстые электроды для разделки лома и обработки отливок.

Кроме того, металлургические предприятия, на которых применяют графитированные электроды для электродуговых печей, самостоятельно производят нестандартные сварочные электроды из обломков этих крупногабаритных изделий, которые, по сути, тоже можно назвать графитовыми.

Назначение угольных электродов

Угольные электроды, в основном, используются для заделки дефектов в поковках, литых заготовках и металлопрокате, снятия излишков металла с поверхности сварочных швов и массивных заготовок, а также при сварке отдельных видов металлов и их сплавов. Обычно их применяют при таких видах работ, как:

• устранение приливов, раковин и прочих дефектов;
• строжка корней сварочных швов;
• срезание прихваток и старой сварки;
• прожигание отверстий;
• срезание заклепок;
• сварка металлических заготовок с тонкими краями;
• сваривание цветных металлов;
• сварочное соединение жил и шин при электротехнических работах.

При срезании лишнего металла обычно применяют метод строжки — выдувание кипящего металла из сварочной ванны узконаправленным потоком сжатого воздуха (см. далее). Таким способом вычищаются каверны в литых заготовках и поковках, а также снимается дефектный слой металла со сварных швов.

Применение этих изделий для сварки цветных металлов, в основном, ограничено чугуном, медью и ее сплавами (см. таблицу).

Сварка угольными электродами листового проката обычно производится без использования присадочных прутков, путем расплавления металла кромок заготовки. При этом толщина свариваемых листов обычно составляет 1÷2 мм, а их края соединяются или встык с отбортовкой (подогнутыми кромками) или внахлест.

Устройство и характеристики

Угольные электроды — это стержни круглого или прямоугольного сечения, изготовленные из электротехнического угля, который представляет собой смесь углерода (в виде кокса или антрацита), сажи и связующих веществ (каменноугольная смола или жидкое стекло). Круглые изготавливают методом экструзии и поставляются потребителям в виде стержней диаметром от 4 до 18 мм и длиной 250÷700 мм, а прямоугольные — методом прессования в формах. Помимо типоразмеров ГОСТ также применяются специальные стержни увеличенной толщины (15х15, 20х20 и т. п.), изготовленные по ТУ.

Угольные электроды намного дешевле и прочнее графитовых. Но удельное сопротивление электротехнического угля в несколько раз выше, чем у графита. Поэтому для улучшения электротехнических характеристик угольных стержней их поверхность покрывают медью.

В качестве примера в таблице приведены основные параметры круглых омедненных угольных электродов марки ВДК длиной 305 мм.

Обязательное условие применения этих изделий — выполнение работ только на прямой полярности. При обратном включении дуга очень неустойчива, качество шва из-за науглероживания металла получается низким, рабочая температура угольного стержня гораздо выше, что увеличивает скорость его испарения.

Виды угольных электродов

Нормативной базой для производства отечественных угольных электродов является ГОСТ 10720-75, содержащий описание трех типов таких изделий: ВДК, ВДП, СК, — которые могут выпускаться как омедненными, так и без покрытия. ВДК (воздушно-дуговые круглые) должны изготавливаться длиной 300 мм и четырех типоразмеров по диаметру. СК (сварочные круглые) — длиной 250 мм и шести типоразмеров по диаметру. ВДП (воздушно-дуговые плоские) — длиной 350 мм и двух сечений. По запросу заказчика разрешается изготавливать изделия СК с линейным размером до 700 мм.

Кроме отечественных электродов на российском рынке представлена продукция известных международных сварочных брендов и производителей из Восточной Азии. Шведский концерн ESAB предлагает свыше двадцати видов омедненных угольных электродов. Кроме изделий, используемых для сварки на постоянном токе прямой полярности, в номенклатуре ESAB присутствуют четыре типоразмера для сварки на переменном токе. А известный немецкий производитель сварочных принадлежностей ABICOR BINZEL, рекламируя свою продукцию, акцентирует внимание на том, что она изготовлена из «синтетического графита» (т. е. графитированного углерода). Вполне вероятно, что эти изделия спрессованы из порошка, полученного из остатков и лома металлургических графитированных электродов.

Помимо этого, на рынке присутствуют прессованные электроды из электротехнического и графитированного углерода, которые изготавливаются на заказ производителями угольных и графитовых изделий по ТУ 1915-086–00200851.

Как правило, они представляют собой прямоугольные стержни толщиной 10, 20, 30 и более миллиметров и применяются для объемных работ на больших сварочных токах: разделке металлургического лома, устранении прибылей на отливках, сквозной резке толстого металла и пр.

Советы по сварке

При сварке медных проводников следует помнить, что в первую очередь нужно подготовить и очистить свариваемые поверхности, а затем надежно их зафиксировать. Сварка медных проводов и шин осуществляется только в положении сверху вниз, т. к. расплавленная медь обладает повышенной текучестью. При этом используется флюс «борный шлак». Еще одной особенностью данного типа электродов является то, что процесс плавления у них почти неразличим, т. к. практически сразу начинается испарение (электротехнический уголь плавится при температуре 3800 °C, а испаряется — при 4200 °C).

Рекомендуемый угол заточки торцов угольных стержней — 60÷70°, но для сварки цветных металлов их необходимо затачивать под углом 20÷40°. Листовую медь толщиной до 4 мм можно сваривать без использования присадочных прутков (но с обязательной отбортовкой кромок), а свыше 4 мм — встык с присадочным материалом и разделкой кромок под углом 45°. Технология сварки латуни требует разделки кромок под углом 60÷70° с притуплением торцов на 1÷2 мм. Сварка производится путем погружения конца стержня, который должен быть полностью окутан парами цинка.

Строжка угольным электродом

Строжка — это удаление узкого поверхностного слоя с использованием электродуговой сварки угольными электродами. Само слово ведет свое происхождение от глагола «строгать», т. к. этот процесс в чем-то аналогичен обработке пазов на строгальном станке. Технология строжки основана на разогреве металла электрической дугой до температуры кипения с последующим выдуванием его из сварочной ванны узконаправленным потоком воздуха. Строжка выполняется на глубины до десятков миллиметров, а ее производительность, зависящая от толщины угольного электрода и силы тока, измеряется в граммах удаленного металла на сантиметр канавки.

При выполнении строжки электрод под наклоном 30÷45° равномерно перемещают вперед, формируя канавку, которая на несколько миллиметров шире и глубже диаметра электрода. Строжка производится специальным воздушно-дуговым резаком, который имеет устоявшееся жаргонное название «строгач». Контактная пластина с соплами для подачи воздуха расположена на нижней губке строгача, поэтому поток воздуха направлен вдоль нижней части электрода в сторону сварочной ванны (см. рис. ниже). Подача воздуха должна прекращаться через несколько секунд после разрыва контакта электрода с металлом.

Применение сварки угольными электродами для соединения электротехнических шин из меди и алюминия подробно регламентировано инструкцией «Росэлектромонтажа» И 1.08-08. Но там ничего не говорится о сварке проводов. Вместе с тем в интернете достаточно много фотографий, демонстрирующих использование такой сварки при монтаже электропроводки в обычных квартирах и офисных помещениях. Однако найти даже упоминание о нормативном документе, регламентирующем такую технологию, нам пока что не удалось. Если вам что-нибудь известно об этом, пожалуйста, напишите комментарий к этой статье.

Угольный электрод

Угольные электроды для сварки применяются реже, чем аналоговые со стальным плавящимся стержнем. Но они в некоторых ситуациях просто незаменимы. К тому же с помощью угольного электрода можно проводить большой спектр работ: сварка, резка, плавка. Плюс им обрабатываются практически все виды современных металлов, от тугоплавких и тяжелых, до легких и пористых. Но вначале необходимо разобраться, что собой представляет угольный электрод.

Это стержень, в основе которого лежит уголь (кокс), плюс несколько добавок: в качестве связующего применяется смола, в качестве упрочняющего элемента металлический порошок. Размеры угольного электрода варьируются по диаметру от 1,5 до 25 мм, по длине от 25 до 300 мм. Процесс производства очень прост: изготовление смеси компонентов, формовка и сушка. Может возникнуть вопрос, почему такой большой разброс длины. Все дело в различных проблемах, которые решаются угольными электродами. К примеру, если свариваемые детали расположены в неудобном месте, то применение длинного стержня решает возникшую проблему.

Виды угольных электродов

Сегодня производители предлагают пять видов, которые отличаются друг от друга формой сечения.

1. Круглые. Применение неограниченно. Диаметр стержня – 3,2-19 мм.
2. Круглые бесконечные. Свое название получили за самый малый расход, то есть, это самые экономичные сварочные электроды этой категории. Диаметр – 8-25 мм. Обычно для проведения сварки применяется специальная машинка.
3. Плоские. Сечение стержней прямоугольное (иногда квадратное) размером 8-25 мм. В основном используются для заделки дефектов на поверхностях стальных отливок.
4. Полукруглые. Сечение – 10-19 мм. На сегодняшний день это самые востребованные электроды, с помощью которых можно решить любые проблемы, связанные с резкой металлических заготовок. При сварке шов получается необходимой формы. При формировании кромок им равных нет.
5. Полые. Редко используются. Отличительная черта – с их помощью можно сформировать U -образную канавку. Диаметр стержня: 5-13 мм.

Чтобы увеличить прочностные характеристики расходников, в технологии их производства стал использоваться метод напыления на электроды медного порошка. Второй метод – электролитический. Это, когда в ванну с электролитов помещают и сам стержень, и медный порошок. Здесь под действием электрического поля медь оседает на плоскости расходника. То есть, получился подвид, который называется – электроды угольные омедненные. По типу разделения он точно такой же, как и обычные угольные электроды.

Режим сварки

Электрод угольного типа относится к категории неплавких элементов. Это и есть его основное отличие от основной категории металлических сварных стержней. Поэтому при сварке с его помощью используется только постоянный ток прямой полярности. То есть, минус присоединяется к электроду, плюс к металлической заготовке.

Получается так, что для сварки металлов с помощью угольного электрода потребуется присадочный элемент. Правда, не всегда. К примеру, по отбортовке тонких металлических заготовок или при некоторых вариантах сварки угловых стыков. Это и выгоднее, и удобнее. Необходимо добавить, что производительность сварочных работ при соединении листов толщиною 1-3 мм с использованием угольных электродов без применения присадочного материала в разы выше, чем при сварке обычными неугольными электродами.

Но тут есть один момент. При сварке две заготовки соединяются между собой путем расплавления самого металла. И такой шов очень прочным назвать нельзя. Поэтому данный вид сваривания лучше всего использовать для сборки неответственных конструкций.

Существует достаточно большая линейка присадочных материалов, которая применяется в этом виде сварки. Все будет зависеть от марки свариваемого металла. К примеру, для сварки меди лучше всего использовать бронзовый присадочный материал.

Очень важен и показатель сечения присадочной проволоки или пластины. Если оно будет большое, то есть вероятность, что сварочный шов будет не проварен, при небольшом сечении может произойти пережог. Поэтому выбор сечение производится в соответствии с толщиною соединяемых заготовок. Вот некоторые соотношения:

Конечно, качество шва будет зависеть от того, какой силой тока производится сварка угольным стержнем. Зависимость в нижней таблице.

Сварочный режим также зависит и от диаметра используемого электрода. Зависимость в таблице ниже.

Особенности сварки

Существует два вида сварки.

• Правый. Это когда электрод перемещается слева направо, а присадка за ним следом.
• Левый. Стержень движется справа налево, а присадка перед ним.

Самое удивительное, что правая сварка угольным стержнем эффективнее в плане использования тепловой энергии в зоне сварки. При этом удобнее варить детали большой толщины. Да и скорость процесса больше на 20-25%. Но на практике чаще всего применяется именно левая технология.

И другие особенности.

• Электрическая дуга очень чувствительна к различным внешним воздействиям: к ветру, к потокам разных газов, к магнитному влиянию и так далее. Поэтому сварку угольными электродами нужно проводить в закрытых помещениях.
• КПД этого вида сварки ниже, чем у процессов, где используются металлические плавящиеся электроды.
• Плавку угольными стержнями провести невозможно, потому что температура плавления и температура их кипения практически одинаковы: Тпл=3800С, Ткип=4200С.

Использование угольных электродов для сварки медных проводов – один из основных вариантов применения. Особенно ими производится соединение электрических медных шин в трансформаторных подстанциях. Как показала практика, другие способы малоэффективны. В домашних же мастерских угольные электроды используются в основном для резки металлов. То есть, это происходит чаще, чем сваривание. Все дело в условии и возможностях мастерской.

Сварка медных жил проводов графитовым электродом

В современном соединении проводов все больше находит применение угольный электрод для сварки концов медных проводов. Этот способ заменяет устаревший метод спаивания медных жильных скруток. При этом не требуется применение припоя и флюса.

Задача сварки такая же, как и при пайке – это обеспечение надежного и долговечного контакта между двумя, а то и несколькими проводами, так как обычным соединением добиться этого невозможно. На поверхности меди со временем непременно появляется пленка из-за окисления. После процесса сваривания место соединения жил сваривается отличительно, чем при спаивании, спайка происходит лишь на кончике. Однако и такой образованный контакт при завышенной нагрузке предотвращает перегрев сваренных жил кабелей.

Графитовый электрод для сварки

Из-за своих технических характеристик графитовый электрод легко режется, медленнее расходуется, не растрескивается при сварке.

Как показывает практика, сварка жил проводов производится в распределительных коробах. Расположение коробок довольно высоко, поэтому вам для сварки необходимо будет использовать сварочное переносное оборудование.

Применяют для этих целей промышленные аппараты, применение которых целесообразно в профессиональном плане. Если есть возможность, то можно собрать сварочный аппарат самому. Однако, для большинства отлично подойдут аппараты инверторного типа, которые в большом ассортименте представлены в магазинах. Они компактны, мобильны, легки и к тому же есть регулировка нужного вам тока сварки.

Типы электродов для сварки медных жил проводов

При сварке медных жил должны применяться соответствующие электроды. Об угольных электродах мы уже упоминали. Существует также графитовый тип электродов. В качестве электрода в домашнем обиходе могут быть применены стержни батареек, щетки коллекторных двигателей и подобные изделия, которые выполнены из графита.

Стержни из графита хорошо заменяют покупные электроды, за исключением лишь одного, что на них отсутствует омеднение, но это решаемо путем усовершенствования держателя. Для этого необходимо будет применить зажим типа «крокодил», как для электрода, так и для соединения массы. Они не будут такими громоздкими, как штатные, поэтому вам будет удобней работать в распределительных щитках. Конечно же, вам необходимо будет позаботиться и о дополнительной изоляции ручек.

Графитовые и угольные электроды обладают общим сходством: и у тех, и у других температура плавления в 4 раза превышает порог плавления самой меди. Из-за этого свойства расход электродов при соединении электропроводки очень низок.

Обратите ваше внимание на тот факт, что электрод нагревается до высокой температуры мгновенно, поэтому есть риск перегрева свариваемого вами материала, что, в свою очередь, может нарушить изоляцию в кабеле. Эти факторы необходимо знать сварщику, чтобы быть достаточно аккуратным при монтаже электропроводки.

Различия графитовых и угольных электродов

Несмотря на схожесть графитовых и угольных стержней при монтаже проводки, характеристики их различаются:

• первое различие – это цена. Изделия графитовые более доступны;
• если стержень из угля абсолютно черный, то электрод из графита обладает серо-темным цветом с металлическим оттенком;
• сварка с применением угольного электрода требует от сварщика определенного навыка, так как угольный стержень создает дугу огромной температуры, которая может привести к разрушению свариваемой скрутки. В то же время огромные температурные показатели происходят при заниженном токе. Исходя из этого, угольные электроды пригодятся сварщику со слабым сварочным аппаратом;
• тем, кто владеет инверторным аппаратом, который оснащен регулятором силы тока, лучше применять графитовые стержни. При работе с ними требуется меньшая квалификация мастера. Кроме этого, соединение жил проводов после их применения отличается большей прочностью, лучшим качеством, повышенной сопротивляемостью к окислению, нежели после процесса сварки углем.

Регулирование силы тока во время сварки

Регулировка тока вовремя сварки проводов происходит в приделе от 30 до 120 ампер (в этом диапазоне работает большинство инверторных сварочных аппаратов). В любом случае вам придется подбирать опытным путем точный ток сварки, так как:

1. Каждый инвертор имеет свои особенности.
2. Напряжение вашей сети может не соответствовать 220 Вольтам.
3. Химический состав медных жил проводов может отличаться из-за разных производителей.
4. К тому же вам не помешает потренироваться, чтобы работа прошла как можно качественнее и быстрее.

Вам необходимо знать значения силы тока, при которых производится соединение жил проводов, имеющих различное сечение:

• во время сваривания двух жил диаметром 1,5 мм 2 , инвертор необходимо настроить на 70 ампер;
• три провода этого же сечения сваривается при отметке тока на инверторе от 81 до 91 ампер;
• сила тока для сварки трех жил диаметром 2,5 мм 2 необходима в диапазоне от 81 до 101 ампера;
• четыре жилы по 2,5 квадратных миллиметра свариваются с выставленным диапазоном силы тока от 101 до 121 ампера.

Как необходимо сваривать жильные скрутки

Чтобы не допустить возможное расплавление изоляции провода, к основанию свариваемой скрутки надо прикрепить радиатор, выполненный из металла. Отводить тепло от скрутки вам поможет зажим с большой площадью контакта, улучшающей процесс теплообмена. Лучше всего, чтобы радиатор был выполнен из меди, так как у этого металла высокая теплоотдача.

Перед началом самого процесса сваривания жил проводов, необходимо провести подготовительные работы, которые включают в себя процесс освобождения проводов от изоляции и оболочки. Длина при этом оголенных жил должна быть примерно 100 миллиметров, в этом случае скрутка будет не более 50 миллиметров.

Во время скручивания жил необходимо добиться их плотного прилегания друг к другу. При этом торцы жил должны быть на одном уровне, иначе при сваривании жила одного из проводов может оказаться за пределами сварного шва. Если после сварки один конец жилы получился длиннее остальных, его необходимо откусить с помощью бокорезов.

Вблизи сделанного вами радиатора к скрутке необходимо прикрепить зажим «массы или минуса», после этого поднесите к кончику жил электрод. Контакт электрода с жилами не должен превышать по времени двух секунд. После прерывания контакта на скрутке образуется сферической формы небольшой наплыв. Также свариваются и остальные скрутки жил проводов.

Необходимые знания техники безопасности

При выполнении работ необходимо знать и соблюдать меры безопасности:

• провода, на которых производится сварка медных жил, должны быть предварительно обесточены;
• обязательное использование средств индивидуальной защиты (спецодежды, перчаток, маски, спецобуви);
• место, где вы производите сварочные работы, необходимо очистить от предметов, которые могут воспламениться;
• так как в распределительном щите или коробке находятся более двух скруток, не стоит торопиться и сваривать следующею, так как вы можете получить ожог;
• лучше дождитесь, когда остынет первая сваренная вами скрутка;
• после выполнения сварных работ скрутки необходимо заизолировать. Это можно выполнить термоусадочной трубкой или изолентой. Термоусадка надевается на провода и затем с помощью фена подогревается.

Выполняя наши рекомендации по сварке жил проводов, процесс соединения пройдет без проблем. Надеемся наша статья станет вам полезной инструкцией.