0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для чего нужны графитовые электроды

Электрод графитовый: характеристики, виды, использование

Для выполнения сварочных работ графитовый электрод широко используется. Он изготавливается в нескольких видах, за счет чего может использоваться в различных сферах деятельности.

Особенности

Графитовый электрод относится к категории неплавких. Его характеристики обеспечиваются материалом, использованным в качестве сырья. Основным отличием графита от металла является его электропроводимость. Кроме того, графит не плавится, выдерживая очень высокие температуры. Графит остается прочным материалом даже тогда, когда металл уже плавится от высоких температур.

Электроды из графита производятся в нескольких вариантах, отличающихся размерами и формой наконечника. По своему составу они могут быть двух видов: обычные и с медью (5 %). Медно-графитовый электрод имеет медное покрытие. Благодаря этому металлический сплав обладает улучшенными характеристиками.

Различаются электроды по таким характеристикам, как толщина срезаемого металлического сплава, размер канавок, значение силы тока. На технические характеристики оказывают прямое влияние состав материала и толщина самих стержней.

Состав и структура электродов

Электрод графитовый состоит из нескольких частей. В качестве основных материалов используются две рабочие части прессованного угля. Между ними устанавливается прокладка (чаще всего из порошка алюминия), которая препятствует соприкосновению двух частей. За счет входящего в состав угля при сварке в металле увеличивается содержание углерода. Графит отличается электропроводностью, прочностью и хрупкостью. И эти показатели улучшаются при нагреве. Плавится он при температуре 3,5 тысячи градусов Цельсия.

Диаметр графитовых стержней изменяется в пределах от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Одна из сторон электрода выполняется в форме клина (угол его до 70 градусов) или конуса. Длина стержня может быть от пары до 70 сантиметров.

Назначение

Сварка графитовым электродом производится в тех случаях, когда металлическое соединение должно быть максимально прочным. Кроме соединения нескольких частей, электроды данного вида позволяют убрать конструктивные дефекты металлических элементов, возникающих на стадии их литья.

Кроме этого, электрод графитовый применяется при подготовке металла к технологическим процессам различного рода. Он используется для разрезания металлических деталей воздушно-дуговым способом. Еще один способ использования – обработка кромок металла. Этот процесс принято называть строжкой.

Виды стержней

По своему составу электрод графитовый может быть нескольких видов:

  • ЭГ – наиболее простой вид стержней, подходящих для использования в домашних условиях. Он рекомендуется для сварки материалов с плотностью до 25 А/см. В их состав входят пек и кокс.
  • ЭГС позволяют достичь максимального качества и прочности соединений. Кроме того, с их помощью можно устранить трещины в литых элементах. Данный вид стержней может быть использован в плавильной сфере.
  • ЭГП рекомендуется применять с целью резки металлических деталей. Он получил распространение при работе с электродуговыми аппаратами, в плавильной и металлолитейной отрасли.
  • ЭГПС. Стержни данного вида изготавливаются из кокса. Для улучшения характеристик кокс пропитан каменноугольным пеком. Благодаря этому соединение металлических элементов получается прочным и надежным. Подходит для работы с электродуговыми аппаратами.

Наличие нескольких видов материалов позволяет расширить область применения электродов данного вида.

Использование стержней

При работе с графитовыми электродами могут применяться два технологических приема:

  • Материал подается непосредственно в пламя дуги. При этом между металлическим элементом и электродом размещают сварочную проволоку. Причем проволока должна подаваться немного раньше, чем электрод графитовый. Сварочная проволока подается под углом примерно 30 градусов, а стержень – 70 градусов. Данный прием позволяет увеличить скорость выполнения работы.
  • С помощью электрода наплавляется валик основного материала. Туда подается присадочный материал. В отличие от предыдущего способам первым идет электрод, а только после него проволока. В данном случае существует большая вероятность прожога металла. Но при этом скорость выполнения работы значительно выше. За счет этого данный прием больше подходит для работы с толстостенными металлами.

Электролиз с графитовыми электродами проводится только при подключенном постоянном токе. Причем подключение должно быть только прямым. При этом минус подсоединяется на электрод.

Достоинства и недостатки

Среди преимуществ, которыми обладает электрод графитовый, можно выделить следующие:

  • Устойчивость к воздействию тока.
  • Хорошая проводимость тока, благодаря чему снижается расход электрода в процессе сварки.
  • Увеличенный срок службы. Этот показатель выше за счет того, что он не окисляется при повышенных температурах.
  • Простота изготовления.
  • Доступная стоимость.
  • Работа со стержнями может проводиться без использования специальных держателей.

Существует несколько недостатков, о которых необходимо помнить:

  • Сложность выполнения тонкого соединения. Это вызвано тем, что минимальный диаметр стержня составляет 6 миллиметров.
  • Показатели соединяемых элементов могут ухудшаться из-за повышенной концентрации углерода в металле, которая возникает за счет использования графитовых стержней.

Использование графитовых электродов возможно при выполнении узкого списка работ.

Графитовые электроды для сварки — характеристика, виды, применение

Все существующие электроды можно разделить на две большие группы — плавкие и неплавкие. Первый тип электродов занимает большую часть рынка и востребован почти во всех сварочных работах. Однако графитовые электроды, относящиеся к неплавким, также имеют большую популярность. Их не используют в частном хозяйстве, но в промышленном производстве они встречаются очень часто. Их применяют в судостроении, металлургии и на сталелитейных заводах.

Графитовые электроды часто применяют в литейных цехах для устранения дефектов.

Применение электродов

Данные электроды состоят из кристаллического углерод-графита. Он имеет серый цвет и металлический блеск. Его легко резать и он мягкий. Стержни применяются при резке металла или сварке цветных металлов. Также они могут использоваться для наплавки твердых металлов.

Графитовые электроды имеют лучшие свойства сварки, чем угольные.

Температура плавления чистого углерода составляет около 3500°С. В процессе работы это вещество не плавится а попросту испаряется.

Стандартов по которым изготавливаются графитовые электроды нет. Они производятся из остатков электродов плавильных печей. Их разрезают и обтачивают. Конец стержня затачивается под углом 60°. Графит имеет гораздо меньшее сопротивление, чем уголь. Это дает возможность применять электроды с большим током.

Рассмотрим особенности использования электродов:

  • Сварка производится за счет дуги, возникающей между неплавящимся электродом и материалом. Кромки и присадочный материал нагреваются до плавления. Образуется ванна, которая после затвердевания формирует шов.
  • При работе графитовым электродом применяется постоянный ток прямой полярности. При обратной полярности дуга становится нестабильной и происходит сильное науглероживание металла. Обратная полярность может использоваться только при резке металла.
  • Расход графитовых стержней очень мал. Во время работы они почти не трескаются. Во время сварки электроды следует выставлять на небольшую длину.

Преимущества и недостатки

Графитовые электроды обладают некоторыми преимуществами, которые стоит упомянуть:

  • Электроды просты в производстве, поскольку могут делаться из остатков стержней, произведенных в плавильных печах.
  • Материал отлично справляется с большой плотностью тока.
  • Электроды хорошо проводят электричество и делают процесс сварки более эффективным.
  • Материал не окисляется даже при высоких температурах и может использоваться очень долго.
  • Стержням не требуется специальный держатель для использования.

К недостаткам данного вида расходников можно отнести:

  • Имеют узкую специализацию и жесткие требования к наконечникам.
  • Количество углерода в металле может увеличиваться при сварке.
  • Электроды не бывают тонкими (минимальный диаметр 6 мм), а значит их можно использовать не везде.

Состав и технические характеристики

Электрод состоит из 2 основных частей, между которыми установлена изолирующая прокладка. Она состоит из окиси железа, меди, алюминия и т. д.

Основные части сделаны из кокса. Это специальный состав прессованного угля. Из-за этого во время работы в металле повышается содержание углерода.

Разные модели электродов имеют разные характеристики, которые зависят от их состава. Главными параметрами электродов такого типа является толщина срезаемого металла, размер канавки и диапазон токов.

Для примера рассмотрим характеристики электродов ЭГП/НР:

  • плотность объема — 1,6 г/куб. см.;
  • примесь золы — 0,2%;
  • сопротивление — 8 мкОм;
  • прочность при изгибе — 11 МПа;
  • упругость — 9 ГПа;

Омедненный графитовый электрод

Одной из разновидностей графитовых электродов является медно-графитовые электроды. Чаще всего омедненные электроды применяют для сварки медных проводов. Соединение получается стойким к коррозии и высокой температуре.

Чтобы во время сварки не плавилась изоляция, к месту выхода скрутки подсоединяется радиатор — желательно медный, для более высокой теплопроводности. Перед сваркой нужно подготовить покрытие, очистив его от лака. Затем делается плотная скрутка. Концы проводов обрезаются на одинаковом расстоянии, чтобы они оба оказались в зоне действия сварки. Возле радиатора устанавливается “масса”. После этого к обрезанным краям проводов подносится электрод.

Не допускайте долгого контакта при сварке. Электрод держится не более секунды и потом убирается. После сварки в месте контакта образуется “шар” из расплавленной меди.

Вот как выглядит процесс сварки медных проводов:

Маркировка и обозначения

В отличие от прочих электродов, графитовые обладают простой и понятной маркировкой. Название стержней состоит из нескольких букв, каждая из которых обозначает отдельное свойство.

  • П — пропитанный;
  • С — специальный (может применяться для разных работ);
  • Г — графитированный;
  • Э — электрод.

Графитированные электроды обладают чистым хим. составом. Они очень мягкие, имеют металлический блеск и оставляют черный след на бумаге.

Наиболее популярные марки

Чтобы лучше разобраться в свойствах графитовых электродов и в том какие расходники можно купить, давайте рассмотрим несколько самых популярных марок.

Графитированные электроды, сделанные из нефтяного кокса и угольного пека. Предназначены для работы с плотностью тока не более 25 А/кв. см. Некоторые производители поставляют стержни с ниппелями. Электроды применяются в электродуговых аппаратах и руднотермических печах. Чаще всего встречаются модели ЭГ 1 И ЭГ 2. Они отличаются между собой сопротивлением.

Читать еще:  Чем почистить алюминий если он потемнел

Стержни делаются из каменного пека и игольчатого кокса. Они применяются в сталеплавильных производствах и рафинировочных устройствах.

Электроды предназначены для резки. Они состоят из нефтяного кокса и каменноугольного пека. Материалы дополнительно пропитываются пеком. Их используют в ферросплавных печах и металлолитейной отрасли.

Основой этих стержней является игольчатый кокс со специальной пропиткой каменноугольного пека. Их применяют на электротермических устройствах и электродуговых аппаратах. В зависимости от диаметра меняется сопротивление электродов. Марка представлена 2 моделями ЭГСП 1 и ЭГСП 2.

Заключение

Графитовые электроды имеют особое назначение и применяются на промышленных производствах со специальным оборудованием. На рынке имеет лишь несколько видов таких стержней и все они имеют свою специализацию. Особенностью графитовых электродов является их производство. Они делаются из остатков электродов плавильных печей. Благодаря высокой электропроводности и большому диаметру, их применяют при сборке изделий и конструкций рассчитанных на большие нагрузки.

Характеристика графитовых электродов для сварки: как и где применяются, плюсы и минусы

Плавкие и неплавкие — это два главных вида на которые можно разделить электроды. Графитные стержни относятся к неплавким электродам и известны для сварочных работ.

Однако они не используют в приватной области, поскольку процедуры, в которых они задействованы, проводятся очень нечасто.

На данный момент существует широкий ассортимент графитовых стержней.

Общая характеристика

Вы можете выбирать по разным критериям и для разных областей. В судостроении, а также других важных сферах используются изделия с показателями высокого качества.

Они также применяются в металлургии, литейных областях и подобных им. Сейчас распространена сварка проводов из меди с помощью графитового стержня.

Сварка изделия являются более простым способом, чем устаревшая пайка. При сварке не нужно использовать флюс и припой, а контакт выходит более надежным.

“Полезно знать. Графит является хорошим проводником электричества, не плавиться, вместе с этим сохраняет свои свойства и критерии, в отличие от металлических аналогов.

Сейчас графитовые электроды имеют широкий ассортимент, основное их отличие это длина и наконечник. Еще выделяют обыкновенный и омедненный электрод состоящий из 5% покрытия из меди, функция которого улучшать свойства сплавов из металла”

Преимущества и минусы

Далее поговорим о достоинствах, а так изъянах характерных для графитированных электродов.

  • Эти виды стержней очень стойкие к воздействию тока.
  • Благодаря хорошей электропроводности износ стержня минимален.
  • Электроды графитированные не окисляются при работе с высоким температурами, поэтому могут находиться в пользовании гораздо дольше.
  • Достаточно стандартного оборудования.
  • Не имеют широкого области применения. Для использования в определенных условиях придется покупать наконечники разных форм и другой материал.
  • В процессе использования в основном металле может быть увеличено количество углерода.
  • Его сложно использовать для сварки тонких соединений, поскольку диаметр у такого стержня менее 6 мм отсутствует.

Свойства графитовых электродов, их состав

Конструкция таких графитовых стержней для сварки состоит из двух поверхностей, предназначенных для работы. Они разделены посередине прокладкой, для которой чаще всего используют порошковый алюминий.

Один из главных элементов в составе стержня — это прессованный уголь. Вследствие наличия угля, также повышается его содержание в металле.

“Благодаря графитовому стержню все соединения получается несомненно высококачественным”

Технические данные стержня зависят от его состава. Диапазон и толщина среза с металлического сплава, в котором есть рабочий ток, а также размер канавок являются важными свойствами электродов.

Известные модели

Изготовление графитовых стержней сейчас имеет большую популярность, ведь с ними вы сможете выполнять сварочную работу самостоятельно.

Существует несколько видов графитированных стержней:

  1. ЭГС — основной состав — игольчатый кокс, а также из каменный пек. Применяются данные стержни для рафинировочных приборов и т.д.
  2. ЭГ — в их составе есть каменноугольный пек и нефтяной кокс. ЭГ не используют если плотность тока превышает 25 А/см2. Некоторые изготовители производят их вместе с ниппелями. Эти электроды довольно часто используют в промышленной сфере. ЭГ1 и ЭГ2 самые популярные среди прочих, главное их различие состоит в удельном электрическом сопротивлении.
  3. ЭГП -используется для резки. Состав такой же как в ЭГ. Для получения лучшего результата стержень дополнительно пропитывается во время сварки.
  4. ЭГСП — в состав изделия входят кокс игольчатый и каменноугольный пек, пропитанный пеком. Диаметру стержня соответствует удельное электрическое сопротивление. Также присутствуют две модели ЭГСП1, ЭГСП2.

“Расшифровка: Г – графитированный; П – пропитанный (в основном пеком); Э – электрод; С – специальный (применим в еще одной сфере)”

В чем основные отличия угольного от графитированного стержня?

В конце статьи рассмотрим основные различия этих двух видов электрода. В начале нужно отметить, что графитовые стержни практичны при использовании и работе с проводами.

Они обрабатываются проще угольных, в результате выходят гибкие соединения. У угольных изделий присутствует хороший уровень качества и прочности.

Однако высокое сопротивление делает их электропроводность меньше. Для применения угольного стержня требуется специальное оборудование, что делает процесс сварки немного сложнее.

Эти два вида электродов еще можно отличить по окрасу: угольные имеют черный цвет, графитовые -серый.

Графитовый электрод. Сварка медных проводов

Соединить несколько медных проводов можно разными способами. Сварка занимает среди них особое место, поскольку по надёжности является одним из лучших методов. Полученное таким образом соединение отличается прочностью, хорошей электропроводимостью, отвечает максимальным требованиям безопасности и служит долгие годы. Для сваривания проводов применяют графитовый электрод, обладающий несколькими неоспоримыми достоинствами.

Достоинства графита, принцип сварки проводов

Особенностью этого вида электродов является их способность проводить ток и при этом не плавиться, что свойственно электродам иных типов. Графитовый электрод может выпускаться с разными формами наконечников, различной длины. Бывает обычный или омеднённый (имеющий медное покрытие, до 5% состава). Среди достоинств этого вида электродов выделяют следующие:

  • невысокая цена, доступность, медленный расход;
  • материал стержня не прилипает к соединяемым элементам;
  • графит нагревается до температуры плавления металла очень быстро;
  • для появления дуги достаточно тока 5–10 А.

Кроме того, если сварка медных проводов осуществляется графитовым электродом, то получаемое соединение получается устойчивым к коррозии и термостойким, а сами электроды не склонны к образованию трещин в процессе работы.

Для того, чтобы не допустить плавления изоляции проводов к месту выхода скрутки из изоляции присоединяют металлический радиатор (чаще всего медный, поскольку медь имеют высокую теплопроводность). Тепло от скрутки отводится за счёт большой площади контакта. Перед сваркой медных проводов их нужно подготовить, очистить от изоляции и/или лакового покрытия. Скрутку нужно делать плотно, чтобы витки тесно прилегали друг к другу, длина скрутки должна составлять 5-6 см. Концы проводов должны быть отрезаны на одинаковом расстоянии, чтобы ни один из них не оказался вне зоны действия сварки.

В месте крепления радиатора к проводам присоединяется зажим «массы» аппарата, после чего к обрезанным краям подносится графитовый электрод. Контакт должен быть кратковременным, не более 1 секунды. После прекращения контакта на конце скрутки образуется шарообразный участок расплавленной меди.

Применение и особенности работы

Понятно, что графитовый электрод используется не только для сварки проводов — область его применения гораздо шире. Для предварительной обработки металла перед сваркой или другими видами обработки, резки металлических заготовок, обработки кромок металла — для всех этих задач применяется данный вид электродов. Использование графита позволяет быстро и эффективно срезать заклёпки, осуществлять прошивку элементов из легированной или углеродистой стали. Применяются также специальные стержни для плавления стали, чугуна и сплавов в электротермических печах. Они изготавливаются с ниппелями, что позволяет соединять их между собой, из-за чего подача электрода в печь осуществляется непрерывно. Использование электродов из графита для дуговой резки металла снижает количество брака.

Электроды из графита применяются также в следующих процессах:

  • сварка изделий из цветных металлов;
  • заварка изъянов, полученных при литье;
  • сваривание тонколистовых металлических элементов;
  • наплавка твёрдосплавных частей к основе.

Работа с графитовым электродом может проводиться и с присадочным материалом. Пруток из материала, который используется в качестве присадочного, может подаваться в процессе сварки или укладываться заранее в место расположения шва.

Нужно помнить, что работа с этим видом электродов имеет свои особенности. При длительной сварке, чтобы материал стержня не расходовался слишком быстро, и дуга была устойчивой, нужно на электрод подавать минус (то есть должна применяться прямая полярность). Внешние факторы оказывают заметное воздействие на стабильность дуги. КПД при работе с графитом ниже, в сравнении с плавящимися электродами. Соединения, полученные в результате сварки получается не очень пластичными, не исключается появление пустот. Сама по себе работа, если применяется угольный или медно-графитовый стержень, значительно отличается от сварки обычными электродами, поэтому к ответственным задачам следует допускать лишь опытный персонал.

Требования техники безопасности и цены

Электропровода, которые свариваются между собой, необходимо предварительно отключить от сети. Средства личной защиты (одежда, перчатки, маска) нужны при производстве любых сварочных работ. В непосредственной близости не должно быть легковоспламеняющихся материалов. Если производится сварка большого количества скруток, перед тем, как приступить к следующей, нужно дождаться остывания уже готовой — просто чтобы исключить ожог. Все готовые скрутки следует изолировать при помощи изоленты или термоусадочных трубок.

Читать еще:  Молибден как легирующий элемент

Расценки на разные виды графитовых электродов могут значительно отличаться. Цена изделий диаметром 8–10 мм от 10 до 80 рублей за штуку, в зависимости от вида (обычный или омеднённый), производителя и величины приобретаемой партии. Кроме того, существуют крупные графитированные электроды, применяемые в электротермических рудных или сталеплавильных печах. Такие стержни имеют диаметр 75–500 мм и продаются от 70 до 150 тыс. рублей за тонну.

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).

Материал деталиМатериал присадочных прутковФлюсДоп. условия
1МедьОловянно-фосфористая бронза, кремнистая латунь и медь (М1 или МСр1).Бура с добавками древесного угля, гидрофосфата натрия и кремниевой кислоты.
2БронзаТот же, что и основное изделие.Для оловянистых бронз — бура, для алюминиевых бронз — хлориды и фториды.Перед сваркой прогреть до 250÷350 °C.
3ЛатуньТот же, что и основное изделие.Погружение конца угольного стержня в расплавленный металл, чтобы дуга была полностью окружена парами цинка.
4ЧугунЧугунные прутки марок А и Б.На основе буры.

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.

Диаметр (мм)Рабочий ток (А)Удаление металла (г/см)Канавка (ширина/глубина)

(мм)

Толщина реза (мм)
4150÷200106÷8/3÷47
6300÷350189÷11/4÷69
8400÷500331÷13/6÷911
10500÷5504913÷15/8÷1213

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.

Особенности использования на практике графитовых электродов

Выполнить соединение медных проводов можно разными способами, но именно сварка является наиболее эффективным, быстрым и надежным из них.

Созданные таким образом швы характеризуются высокой прочностью, отменным показателями электропроводимости, отвечают нормам и требованиям безопасности, служат долгие годы. Для сварки проводов мастера используют графитовые электроды, обладающие неоспоримыми достоинствами.

Достоинства и недостатки графита

Графитированные электроды способны проводить ток, не плавясь при этом, что случается с проволокой из иных материалов. В этом заключается главная отличительная особенность таких изделий. Электроды из графита выпускаются с наконечниками разных форм и длины, бывают обычными или омедненными.

Опишем наиболее выгодные характеристики электродов данного вида:

  • доступная стоимость, широка распространенность;
  • экономичный расход;
  • материал, из которого создают стержень, не прилипает к соединяемым деталям;
  • способность быстро разогреваться до температуры плавления металла;
  • для разжигания дуги при работе инвертором потребуется ток в 5-10 А.

Также следует отметить, что сварной шов на медных проводах, изготовленный с применением графитовых электродов своими руками, получается стойким к коррозии, высоким температурам, но сама проволока при этом не склонна к образованию трещин при выполнении работы.

С их помощью можно сварить медностержень или алюминиевые провода, но у графитовых сварочных электродов существует несколько недостатков, чего не стоит забывать:

  • соединение сваркой с применением графитовых стержней отличается сложностью, поскольку они имеют маленький диаметр ‒ 6 мм;
  • эксплуатационные параметры соединяемых деталей могут ухудшиться в связи с повышенной концентрацией углерода в металле, которую провоцирует применение графитовых стержней;
  • электроды из графита с определенным видом наконечника нужны для выполнения узкого списка операций, поэтому важно подбирать разные виды такой детали для стержней при выполнении разных видов работ;

Применение стержней и особенности работы с ними

Графитовый электрод нашел применение не только для выполнения сварных соединений проводов: его используют в гораздо более большом перечне операций.

Графитовые сварные стержни необходимы для предварительного обрабатывания металлических поверхностей перед сварочными работами, а также иными видами обработки, резки заготовок из металла, зачистки кромок металла и т.п. Не только металлургия активно использует электроды данного типа, но и судопроизводство.

Электроды для сварки из графита позволяют оперативно и с высокой долей эффективности срезать заклепки, прошивать элементы из легированной, углеродистой стали.

Они также актуальны при плавлении стали и чугуна, а также некоторых сплавов в электротермических печах. А благодаря наличию ниппелей, такие стержни можно соединять между собой, что позволяет наладить непрерывную подачу расходного материала для сварки в печи.

Графитовые стержни также актуальны для выполнения иных операций:

  • сварные операции с изделиями из цветных металлов, элементов из тонкого металла;
  • заварка дефектов, которые появились при нарушении технологии литья;
  • наплавка твердосплавных деталей к металлической основе.

Часто графитовые электроды используются для сварки вместе с присадкой, подающейся в процессе выполнения операции или укладывающегося заранее в место расположения шва.

Стоит напомнить, что работа с графитом и сварочным аппаратом имеет свои особенности, которые непременно стоит учитывать для получения долговечных, максимально прочных и надежных сварных соединений:

  1. Для экономии расхода сварного стержня и поддержания дуги на стабильном уровне при длительной сварке следует использовать прямую полярность.
    То есть, подавать минус нужно именно на электрод.
  2. Сварные процессы важно осуществлять с учетом воздействия внешних факторов на стабильность дуги, это позволит добиться лучшего результата.
  3. При работе с графитовыми электродами значение КПД ниже, чем при работе с плавящимися электродами.
  4. Сварные соединения при сварке графитом характеризуются средними показателями пластичности.
    Также швы могут иметь пустоты, что влияет на их долговечность.

По этим причинам сварку графитом должен выполнять квалифицированный мастер, а новичкам в данных вопросах стоит предварительно хорошенько потренироваться.

Существует два технологических приема, актуальных для работы с графитовыми стержнями:

  1. Материал подают прямо в пламя дуги.
    При этом сварную проволоку размещают между элементом из металла и электродом под углом 30 градусов и подают несколько раньше, нежели сам электрод. Угол подачи стержня ‒ 70 градусов, что позволяет значительно ускорить процесс выполнения работы.
  2. Мастер наплавляет валик основного металла с применением электрода, после чего в него подается присадка.
    Основное отличие данной технологии заключается в том, что первым подается стержень и только после этого проволока.

Опасность применения данного технологического приема для неопытного сварщика состоит в большой вероятности прожога металла, хотя скорость работы при этом очень повышается. По этой причине он больше подходит для операций с металлическими деталями, имеющими толстые стеночки.

При работе с электродами из графита важно помнить следующее: определяющий параметр при их использовании – плотность используемого тока. Если максимальное значение данного параметра превышается по каким-либо причинам, графит может испортиться.

Чтобы продлить эксплуатационный срок изделий, с обеих сторон можно вкрутить специальные ниппели для удлинения электрода. Такое решение позволит повысить надежность графитовых электродов и сэкономит денежные средства на приобретение новых стержней.

Регулирование силы тока

Регулировку тока для сварки проводов осуществляют в приделах 30-120 ампер, именно такой диапазон характерен для большинства инверторных сварочных агрегатов.

Точный ток сварки в любом варианте сварщику приходится определять опытным путем, в связи со следующими факторами:

  • любая модель инвертора характеризуется определенными особенностями, поэтому крайне важно внимательно прочесть инструкцию к конкретному прибору;
  • напряжение сети конкретного строения может не соответствовать 220 Вольтам;
  • в медные жилы проводов входят разные по составу компоненты, если они изготовлены разными производителями;
  • опыт мастера во многом определяет результаты сварной операции с использованием графитовых стержней.

Важно знать значения силы тока, при достижении которой можно производить эффективное соединение жил проводов с различным сечением при сварке графитовым электродом:

  • при сваривании жил диаметром 1,5 мм2, инвертор настраивают на 70 ампер;
  • три проводка с таким же сечением следует сваривать при токе 81-91 ампер;
  • сила тока для соединения трех жил с диаметром 2,5 мм2 путем сварки должна достигать 81-101 ампер;
  • четыре жилы 3 мм2 свариваются с силой тока в пределах 101-121 ампер.

Сварка алюминиевых проводов

Графитовым электродом осуществляют точечную сварку медных, а также алюминиевых проводов. Операции проводят под флюсом. Это специальный порошок внутри сварной проволоки, который расплавляется и продуцирует защитный газ.

Последний предостерегает сварные кромки от контакта с кислородом и окисления вследствие этого.

Актуальное значение силы тока выставляют с помощью регулятора. Ток выпрямляют посредством применения диодного моста и фильтра пульсаций.

Хотя отметим, что опытные мастера могут соединить провода сваркой даже при переменном токе и без регулировки путем выжидания нужного времени удержания дуги. Но выполнение сварочных работ переменным током дает менее качественный результат.

Как правильно сделать и сварить скрутку?

Важно не допустить плавления изоляционного материала провода, для чего потребуется присоединить радиатор из металла к месту выхода скрутки из изоляции. Чаще остальных подбирают медный вариант, потому что этот металл характеризуется высокой теплопроводностью.

Перед началом сварки жил проводов следует осуществить подготовительные работы. Очистите от изоляции и лакового покрытия, если оно присутствует. Скрутку делают максимально плотно, дабы витки тесно контактировали друг с другом.

Оптимальная длина скрутки ‒ 5-6 см. При этом концы проводов отрезают на одинаковом расстоянии, дабы они попали в зону действия сварки.

В месте фиксации радиатора к проводам потребуется присоединить зажим массы агрегата, а после ‒ поднести графитовый электрод к обрезанным краям. Контакт для сварки должен быть максимально кратковременным.

Оптимальное время – 1 секунда, по истечении которой на конце скрутки сформируется участок расплавленной меди в виде шара. Таким же образом поддают сварке с помощью графитовых электродов остальные скрутки жил проводов.

Требования техники безопасности при сварке графитом

Графитовый электрод позволяет создавать надежные соединения деталей разного рода металлоконструкций, но сварку крайне важно осуществлять с учетом норм безопасности.

Опишем их подробно:

  • ток, подающийся к сварочным кабелям, обязательно следует отключить перед началом работы, дабы предостеречь себя от удара током;
  • операции при помощи сварного аппарата нужно выполнять только в специальной одежде, обуви и с применением средств индивидуальной защиты, которые помогут уберечь глаза, руки и кожу тела от ожогов;
  • место выполнения работ очищают от легко воспламеняющихся предметов, что позволит избежать риска возникновения пожара;
  • после сваривания одной скрутки важно подождать, пока она остынет, и только тогда переходить к работе с последующей;
  • чрезмерная спешка и нежелание выждать время, пока остынет первая скрутка, может привести к ожогу на теле сварщика;
  • скрутки изолируют после сварки при помощи термоусадочной трубки, изолентой.

Подведем итоги

Графитированный электрод ‒ популярный расходный материал, применяемый для выполнения сварных соединений проводов из разных металлов: меди, алюминия, стали, чугуна и т.п.

Работать с графитовыми стержнями непросто, но при достаточном уровне мастерства сварные швы получаются долговечными, стойкими к коррозии, высоким температурам, иным негативным факторам извне.