Сварка медных проводов инверторным аппаратом с использованием угольных и графитовых электродов

Сварка медных проводов графитовым электродом

Сварка — это самая надежная методика соединения медных проводов, благодаря которой эксплуатация изделий возможна не один десяток лет. Для быстрого и качественного соединения применяются медные электроды, предназначенные для сварки, специальные трансформаторы, спецификой работы которых является непостоянность их нагрузки. Такой инструмент вполне можно изготовить в бытовых условиях. При этом сварочные работы может выполнять даже еще недостаточно опытный сварщик.

Какие электроды можно использовать для соединения кабеля из меди

Для соединения проводов из меди, как правило, подходят не все электроды. В данном случае используются угольные, графитовые электроды. В бытовых условиях при выполнении сварочных работ своими руками в качестве таких электродов вполне могут быть:

  • щетки коллекторных двигателей;
  • стержни батареек;
  • прочие похожие инструменты, сделанные из графита.

Графитовые стержни — прекрасная альтернатива заводским электродам, но они не имеют омеднения, поэтому при их использовании нужно усовершенствовать держатель проводников.

Чтобы немного подкорректировать держатель под стержни из графита, нужно приспособить для соединения массы аналогичный «крокодил», который используется под электроды. Они будут более компактными, чем заводские, соответственно, в электрощитах работать намного комфортней. Нужно также не забыть про дополнительную изоляцию самих ручек.

Угольные, графитные электроды имеют общее сходство: их температура плавления намного выше температуры плавления чистой меди в четыре раза, в результате чего расход электродов достаточно небольшой.

Сварщик должен учитывать эти моменты в процессе выполнения работ с электрической проводкой.

Чем отличаются между собой графитные, угольные электроды

Несмотря на сходство данных инструментов, их некоторые характеристики немного отличаются:

  • Стоимость. Графитовые электроды дешевле.
  • Цвет. Электроды из графита имеют темно-серый цвет, металлический отблеск, а угольные абсолютно черного цвета.
  • Стержень из угля формирует дугу достаточно большой температуры, поэтому с таким инструментом должен работать уже опытный сварщик, чтобы не допустить разрушения кабеля. Но, есть и положительная сторона — высокая температура достигается при низком токе, поэтому угольные электроды можно использовать для маломощных сварочных трансформаторов.
  • Графитовые стержни больше подходят для сварки инверторного типа с регуляторами тока. Они идеальны для начинающих сварщиков, любителей. При использовании данного инструмента сварные шва лучшего качества, чем выполненные угольными электродами.

Технология сварки

Чтобы не допустить оплавления изоляции медного кабеля, нужно к основанию скрутки подсоединить металлический радиатор. Отведение лишней тепловой энергии от скрутки будет осуществлять зажим с плоскостью большей площади, за счет которой и происходит тепловой обмен.

Сварка медных электродов предполагает предварительную подготовку:

  • Провода необходимо зачистить — снять оболочку, изоляционный слой. При этом длина оголенных проводов должна получиться не меньше 10 см, в результате сама скрутка будет не меньше 5 см.

При скрутке оголенных проводов нужно добиваться максимальной плотности их соприкосновения. Торцы должны в итоге находиться на одинаковом уровне, чтобы случайно один из проводов не оказался вне соединения. Если нужно, конец скрутки можно откусить плоскогубцами.

К скрутке возле радиатора подсоединяется зажим-масса, к окончаниям свариваемых проводов подносится электрод. Для контактной сварки период контакта должен составлять не более двух секунд. В результате такой пайки на скрутке формируется небольшой наплыв, имеющий сферическую форму. Аналогично соединяются следующие скрутки.

Одним из самых надежных способов соединения проводов из меди считается ручная дуговая сварка медными электродами, предназначенными для сварки. Главное преимущество этой технологии — максимальное приближение значения сопротивления на участке соединения к сопротивлению свариваемого материала. Благодаря отсутствию коррозии соединение получается высочайшего качества, с достаточно продолжительным эксплуатационным периодом.

Сфера применения и особенности графитовых электродов

Графитовые электроды люди применяют уже более ста двадцати пяти лет. Работать с ними начинал еще изобретатель электросварки Николай Бернадос. В наши дни большая часть сварочных работ выполняется металлическими электродами – стержневыми и проволочными. Графитовые сохраняются для специальных видов сварки.

Достоинства и недостатки

Графитовые электроды обладают следующими достоинствами:

  • простота изготовления и низкая себестоимость;
  • способность проводить большой ток, не разрушаясь;
  • высокая проводимость, малые потери тока;
  • не окисляются даже при высоких температурах;
  • простота применения, не требуется дорогостоящее оборудование;
  • работает прямой и обратной полярностью;
  • незаменим для ряда технологий сварки

Присущ электродам, сделанным из графита, и ряд недостатков.

  • узкий диапазон применимости;
  • непригодность для массовых сварочных операций;
  • повышает процентную долю углерода в материале шва и в основной детали;
  • невозможность сформировать стержень тоньше 6 миллиметров.

В специальных технологиях дуговой сварки преимущества значительно перевешивают недостатки, в таких случаях графитовые изделия незаменимы, для чего и нужны в современной сварке.

Физико-химический состав

Основной компонент графитного сварочного электрода- это кристаллический углерод. Стержень состоит из двух половин, правой и левой. Межу ними проложен диэлектрический слой, содержащий оксиды железа, креолитовых глин, меди, алюминиевого порошка и магния.

Основные слои выполнены либо из цельного коксующегося угля, либо из электродного прессованного графита. Графитовые сварочные материалы при нагреве свариваемых материалов повышают в них содержание углерода.

Отличия от угольного

Прессованный графитовый электрод на практике проявляет себя как более эффективный и стабильный, чем угольный. Его проще отформовать до необходимой пространственной конфигурации; нанести медное покрытие.

Угольные изделия более прочны, однако электропроводность их ниже от 2 до 4 раз. Это вызывает большие потери тока и может привести к перегреву. Поэтому угольные электроды используют при меньшей плотности тока. Для угольных следует использовать специальный держатель, в то время как графитовые можно вставлять в обычный держак MMA.

Читайте также:  Тест-драйв Mitsubishi Outlander 2019 ТОП-5 вопросов и ответов

Технические характеристики

Основными физико-механическими характеристиками изделий служат:

  • диаметр;
  • удельный вес;
  • зольность;
  • удельное сопротивление;
  • коэффициент линейного расширения при нагреве от 20 до 500 о С;
  • предел прочности на изгиб;
  • модуль упругости.

Кроме того, нормируются максимальный рабочий ток, размеры формируемой канавки и некоторые другие.

Стандарты производства

Требования к технологии производства и качеству сформулированы в ГОСТ 4426-62. В нем описан химический состав изделия, способы изготовления, их конструкция и следующие типовые формы сечения:

  • квадратная;
  • круглая;
  • овальная;
  • прямоугольная.

Регламентирован также ряд диметров: от 60 до 550 мм и длин от 1 до 1,7 м.

На стержне следует нарезать резьбу для крепления ниппельного окончания.

Резьба может выполняться со следующим профилем:

  • конус;
  • цилиндр;
  • трапеция.

В стандарте описаны способы и методики контроля качества производителем, приемки и отгрузки продукции

Процесс производства

В качестве сырья для производства используют как природный уголь, добываемый из месторождений, так и искусственно полученный графит. Связующим веществом служат различные смолы. Производство разбивается на следующие технологические стадии:

  • экструзия стрежневидных заготовок при большой температуре и давлении;
  • окончательная формовка и охлаждение;
  • нарезка резьбы;
  • омеднение.

C медным покрытием

Графитовые омедненные электроды используются для сварки заготовок из медных сплавов. Они выпускаются в следующих версиях:

  • круглый, с диаметром от 3 до 19 мм;
  • плоский, с прямоугольным или квадратным сечением, шириной от 8 до 25 мм;
  • полукруглый, широко применяемый тип, с одной стороны плоский, с другой — полукруг, ширина от 10 до 19 мм;
  • полый, выпускается для специальных применений — выполнения канавок на изделиях, диаметр от 5 до 13 мм.

Широкий диапазон форм и размеров выпускаемых изделий позволяет подобрать для каждого приложения наиболее подходящий по своим параметрам и возможностям.

Популярные марки

Среди электродов отечественного производства наиболее популярными являются следующие:

  • ЭГ— графитированный, производится из нефтяного кокса с добавлением каменноугольного пека. Выдерживает плотность рабочего тока до 25 А/см 2 . Комплектуется ниппелями, применяется в электропечах для плавки руды и для сварки металлов в различных сочетаниях, например, сварка нихром-медь.
  • ЭГС— вместо нефтяного коса используется игольчатый. Такие изделия используют в электропечах на сталелитейных заводах и установках рафинирования металлов.
  • ЭГП дополнительно пропитываются пеком. Применяется в установках электродуговой резки, в литейных производствах.
  • ЭГСП— изделия на базе игольчатого кокса, с усиленной пропитки пеком. Используются для того, чтобы сваривать цветные металлы, а также в плавильных печах различного назначения.

Обозначение и маркировка

Обозначение изделия указывает на его тип, способ производства и назначение. Маркировка включает в себя первые буквы обозначений:

  • П – с пропиткой пеком;
  • С – специального назначения;
  • Г – графитированный;
  • Э – электрод.

Так, например, ЭГСП-1 означает: «графитированные электроды, специального назначения, пропитаны пеком».

Выбор

Во время выбора электрода для сварных или разделочных работ следует учитывать мощность сварочного аппарата. Его предельный рабочий ток должен соответствовать диаметру выбранного изделия.

Следующий фактор, влияющий на выбор — состав. Добавки должны соответствовать материалу заготовки.

Для сварочных операций рекомендуется выбирать по возможности меньший по диаметру электрод.

Следует также обратить внимание на наличие ниппеля.

Основные режимы и нюансы сваривания

Наиболее важной характеристикой служит плотность рабочего тока.

Зависимость предельной плотности тока от диаметра и марки.

Превышение этого ключевого параметра приводит к перегреву изделия и к выходу его из строя, вместе с оборудованием.

Регулировка силы тока

В ходе электродуговой сварки проводов силу тока устанавливают в диапазоне 30-120А, исходя из толщины заготовок, их числа и диаметра электрода. Зависит сила тока также и от химического состава конкретных свариваемых образцов, температуры воздуха и ряда других условий.

Рекомендованные значения для типовых соединений медных проводов следующие:

  • две жилы сечением по 1,5 мм 2 : 70 А
  • три жилы по 1,5 мм 2 : 80-90А;
  • три жилы по 2,5 мм 2 : 80-100А;
  • четыре жилы по 2,5мм 2 : 100-120А.

Вначале лучше провести пробную сварку образца, по ее результатам уточнить значение тока.

Сварка алюминиевых проводов

Для сварки можно применять инвертор достаточной мощности, а можно собрать аппарат самостоятельно. Устройство для сварки алюминиевых проводом отличается чрезвычайной простотой конструкции, его может собрать своими руками домашний мастер, обладающий некоторыми знаниями в области электротехники.

Схема устройства для сварки проводов.

Для сборки потребуются:

  • понижающий трансформатор с 220 на 12-10 вольт;
  • диодный мост достаточной мощности;
  • электролитический конденсатор большой емкости;
  • пассатижи для массового зажима;
  • электродный держатель;
  • сварочные провода сечением от 10 мм 2 .

питаться такой агрегат может от электросети или от генератора. Питание от 24- вольтового аккумулятора вызывает неудобства: весит он много, а разряжается быстро.

Провод ниже скрутки охватывается пассатижами, а к концу скрутки подносят графитовый стержень. Разжигается электродуга, и скрутка быстро разогревается, позволяя сварить кончики проводов.

При работе таким аппаратом очень важно не передержать электрод до такой степени, чтобы провода начали оплавляться и стекать. Такой навык приходит с опытом. Опытные сварщики сваривают провода и с помощью переменного тока.

Как правильно сделать и сварить скрутку?

Операция разбивается на несколько этапов:

  • зачистка изоляции и лака с проводов;
  • скручивание соединяемых концов вместе;
  • подрезание скрутки с целью выровнять концы и обеспечить длину соединения в 50 мм;
  • установка на скрутку медного зажима-теплоотвода, подключенного к массе;
  • поднесение к концу скрутки графитового электрода, разжигание дуги на время в 1-2 секунды;
  • формирование на конце скрутки оплавленного шарика металла;
  • гашение дуги.
Читайте также:  Pioneer 80PRS характеристики, отзывы, видео-обзор, инструкция

После того, как сваренное соединение остынет, его следует заизолировать изолентой или термоусадочным колпачком.

Требования техники безопасности к эксплуатации

Несмотря на то, что напряжение невысокое и время проведения операции невелико, необходимо строго соблюдать все правила техники безопасности:

  • применять персональные защитные средства: маску сварщика, огнестойкая спецодежда, спилковые краги;
  • удалить от зоны работ все огнеопасные и легковоспламеняющиеся материалы на расстояние от 5 метров;
  • перед началом работ осмотреть оборудование на отсутствие механических повреждений и нарушения изоляции;
  • обесточить свариваемые провода.

Выполнение этих несложных требований безопасности к хранению и эксплуатации графитированных электродов позволит сохранить здоровье и жизнь людей и материальные ценности.

Графитовые электроды используются для специальных приложений. Они применяются в металлургии, электролизе, сварке цветных металлов. При подборе электрода нужно учитывать состав и толщину свариваемых заготовок, климатические параметры и возможности сварочного аппарата.

Как используются графитовые электроды

Соединить элементы из стали и сплавов можно при помощи сварки. Для проведения процедуры используют расходные материалы, свойства которых соответствуют характеру выполняемых работ — например, графитовый электрод. Соединения, созданные таким способом, получаются прочными, отличаются хорошей электропроводимостью, долговечны.

Производственный процесс и ГОСТы

Электроды с графитным покрытием производят в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60239-2014. Для их изготовления применяют малозольный кокс нефтяной, к которому присоединяют электродный бой — примерно десятую часть от общей массы. Для связывания составляющих используют каменноугольный пек.

Для получения продукции исходные материалы дробят, накаливают, подвергают измельчению. Затем их распределяют на фракции, дозируют, перемешивают с добавлением скрепляющего материала.

После получения электродной массы ее загоняют под пресс, в результате получают «зеленые» электроды. Их высушивают, отправляют на обжиг, выполняют графитизацию и механическую обработку.

После проведения обжига электродов в соответствии с технологией связующее вещество становится коксом. У него меняются свойства, повышается электро- и теплопроводность, улучшается механическая сопротивляемость.

Процесс графитизации выполняется при температуре +2700…+2900ºС, по времени может занять 100 или более часов. Для нагревания применяют электроды и углеродистую засыпку, которая обеспечивает защиту от окисления.

После окончания технологического процесса образуется графит с кристаллической структурой, примеси восстанавливаются и улетучиваются. Характеристики твердости и электросопротивления понижаются, что способствует улучшению процесса механической обработки. Чтобы замедлить скорость расходования изделий, выполняется пропитывание специальными веществами, помогающими защититься от окисления.

Покрытия, выполненные на основе кремния, железа и алюминия, образуют защитную пленку из оксидов. Это уменьшает потери в результате окислений. Использование алюминия помогает понизить сопротивление электродов, у тока плотность повышается и составляет 21-25 А/см².

Классификация электродов из графита

На современном рынке представлены разные марки графитированных изделий, которые отличаются по виду материала, использованному для изготовления. Это в основном графит, но качество его не одинаковое.

Используя разные сорта, получают такие изделия:

  1. Графитированные стержни для сварки.
  2. Коллоидно-графитовые изделия.
  3. Пропитанные — для комплексов «ковш-печь».
  4. Специальные — для работы с агрегатами высокой мощности, которые используют в крупной промышленности.

Чтобы технологические процессы проходили в нужной последовательности, подбирать материалы надо правильно. При этом учитывается, какой тип электродов подходит для процессов, осуществляемых на производстве.

Графитированные разновидности удобно применять на металлургических предприятиях. Такие электроды способны обеспечить ввод электрической энергии в процессах, которые связаны с повышенными температурами.

Состав электродов из графита и качественные свойства

Электроды для сварки из графита сконструированы из 2 рабочих частей, между которыми размещена прокладка. В состав основных элементов может входить прессованный уголь, алюминий и т.д. Особенность графитовых электродов заключается в способности без задержки проводить ток, стойком выдерживании повышенной температуры.

Прочие достоинства материалов таковы:

  1. Доступная цена.
  2. Не прилипают к изделиям при прогревании.
  3. Стойкость к появлению трещин.
  4. Небольшой период нагревания.
  5. Чтобы образовалась стойкая полноценная дуга, хватает силы тока в 5-10 А.
  6. Соединение термостойкое, не портится под действием коррозии.

Для проведения работ с использованием графитовых электродов могут применяться сварочные аппараты инверторного типа.

С примесью угля

Электроды из графита могут иметь в составе уголь или кокс с особым содержанием. У качественных изделий правильная форма, поверхность лишена трещин и дефектов. Во время проведения сварки они не растрескиваются.

Работу с использованием таких электродов осуществляют при постоянном токе прямой полярности. Дуга получается стойкой, длина — 6-15 мм. Угольные изделия для улучшения свойств и расширения области применения можно подвергнуть графитированию методом термообработки.

С добавлением меди

Для сваривания элементов из меди используется модификация с названием «карандаш». Это медно графитовый электрод, который производят в разных видах:

  1. Круглый — подходит для работы во многих сферах.
  2. Бесконечный, применяемый в качестве экономичного варианта.
  3. Плоский — с квадратным или прямоугольным сечением.
  4. Полукруглый — подойдет для выполнения резки.
  5. Полый — удобен для формирования канавок, строжки.

Разнообразие модификаций допускает расширение области использования изделий.

Плюсы и минусы использования

У графитного электрода можно перечислить такие достоинства:

  1. Повышенная стойкость к влиянию тока.
  2. Хорошая электропроводность, обеспечивающая минимум потерь расходных материалов.
  3. Нет окисления при повышении температуры, что увеличивает срок службы электрода.
  4. Не требуется применять при работе специальные держатели — достаточно простых.
  1. Действие изделий ограниченное, для использования в особых условиях надо приобретать дополнительные материалы с разной формой наконечников.
  2. Диаметр стержней — от 6 мм, поэтому при необходимости выполнить тонкое соединение возникают сложности.

При выборе электродов надо руководствоваться условиями, в которых предстоит их использовать. Если свойства графитовых не подходят для выполняемых работ, нужно найти другой вариант.

Читайте также:  Ирригатор для полости рта на кран отзывы и обзор лучших моделей

Чем графит отличается от угля

Графитовые стержни для работ по свариванию проводов считаются более практичными, чем угольные. При обработке они удобнее и смогут обеспечить прочное, долговечное соединение.

У изделий с угольной обмазкой электропроводность ниже из-за повышенного сопротивления. Работа с ними требует от оператора наличия опыта, поскольку во время процесса образуется дуга с повышенной температурой, способная разрушить свариваемую скрутку.

Графитовые электроды серого цвета, с легким оттенком металла. Угольные — черного. Чтобы работать с ними, часто используют держатели. Это немного осложняет процесс сварки.

Для проведения сварочных работ с использованием инверторного аппарата, дополненного регулятором усиления, лучше выбирать расходные материалы из графита. Швы, полученные с их помощью, получаются более прочными, чем при сварке угольными электродами, у них высокая сопротивляемость к окислению.

Область применения графитированных электродов

Графитовые электроды нужны при разных операциях. Они применяются при проведении обработки поверхностей перед сваркой, резкой заготовок, зачистки кромок деталей из металла.

Их также используют при плавлении чугуна, сплавов, для дуговых печей. Наличие ниппелей облегчает соединение стержней между собой. Такая подготовка позволяет отладить подачу расходных материалов для сварки в печах.

Используя графитовые стержни для сварки медных проводов и дуговой резки, можно уменьшить количество брака и дефектов швов.

Они подходят и для проведения таких операций:

  1. Сварки элементов из цветного металла.
  2. Заваривания дефектов, полученных из-за нарушений технологии литья.
  3. Наплавления элементов из твердого сплава на металлическую основу.

Электроды для сварки могут использоваться с присадкой, которая подается во время проведения работ или помещается в место, где располагается шов.

Чтобы уменьшить окисление элементов во время сваривания, необходимо выполнить такие действия:

  1. Для печей обеспечить герметичность.
  2. Температуру поверхности электродов ограничить в допустимых пределах.
  3. Использовать защитные покрытия.
  4. Снизить длину нагретой части, тщательно продумывая размещение печного свода.
  5. Обеспечить улучшение свойств электродов.

Для работы со сверхмощными дуговыми печами допускается применение стержней из меди с наконечником из графита.

Расход электродов и регулирование тока при работе

Регулирование тока для сваривания проводов выполняют в диапазоне 30-120 А.

Точную мощность должен определить сварщик, руководствуясь следующими факторами:

  1. При соединении одной жилы с другой, если их диаметр составляет 1,5 мм, аппарат настраивают на 70 А.
  2. Если выполняется сварка 3 проводов с таким же сечением, должен быть установлен ток 81-91 А.
  3. Чтобы соединить 3 жилы 2,5 мм, настраивают силу тока на 81-101 А.
  4. Для 4 жил 3 мм ток надо установить на 101-121 А.

Результат, достигаемый при сварочных работах с использованием графитовых стержней, во многом зависит от опыта мастера.

Требования к безопасности при работе

Углеграфитовые электроды требуют соблюдения правил техники безопасности:

  1. Провода должны быть обесточены перед проведением сварки.
  2. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты — это может быть специальная одежда и обувь, маска, перчатки.
  3. Участок, на котором выполняются работы, должен быть освобожден от легковоспламеняющихся предметов.
  4. После окончания сварочных работ выполняйте изоляцию скруток. Для этого применяется изолента или термоусадочные трубки. Их надевают на провода и прогревают с помощью фена.

Соблюдая такие рекомендации для сварки медных проводов, можно легко выполнять качественное соединение элементов.

Технология создания скруток с последующей сваркой

К участку, где скрутка выходит из изоляции, необходимо подсоединить металлический радиатор — это помогает не допускать плавления изоляции. Чаще других выбирают элементы из меди. Она обладает высокой теплопроводностью. Перед тем как начинать варить жилы проводов, надо выполнить подготовку.

Поверхность проводов зачищают от изоляции. Скрутка должна быть максимально плотной, чтобы витки находились в тесном контакте. Оптимальной длиной для нее считается 5-6 см.

Такие предосторожности облегчают сваривание скруток жил проводов с электродами для любых металлов.

Алюминиевые провода

Соединение алюминиевых проводов проводят с помощью флюса. Это порошок, помещенный внутрь проволоки, который способен расплавлять и продуцировать защитный газ. При таком способе сварные кромки защищены от окисления из-за контакта с кислородом.

Силу тока для проведения сварочных работ выставляют с использованием регулятора. Опытные мастера при выполнении соединений могут просто выжидать нужное время для удержания дуги.

Медные жилы

При выполнении скруток из медных жил концы их отрезают на одном и том же расстоянии.

Там, где радиатор будет фиксироваться к проводам, нужно присоединять зажим массы агрегата, затем подносить к подрезанным краям графитовый электрод. Контакт при этом не должен занимать много времени — оптимальной длительностью считают секунду. За этот период воздействия на месте окончания скрутки формируется расплавленный медный шарик.

Модели графитовых электродов

Графитированные электроды для электродуговых печей:

  1. ЭГС — в составе каменный пек, игольчатый кокс. Применяют такие материалы в основном для рафинировочных приборов.
  2. ЭГ — изготовлены с добавлением нефтяного кокса и каменноугольного пека. Такие электроды нужны в промышленной сфере, если плотность тока не превышает 25 А/см².
  3. ЭГП — электродный стержень, применяемый для резки. Состав как у ЭГ. Чтобы получить хороший результат, выполняется дополнительная пропитка изделия.
  4. ЭГСП — в состав входят каменноугольный пек, игольчатый кокс. Диаметры изделий могут различаться, от них зависит удельное электросопротивление.

В аббревиатурах буквы расшифровываются так: «Г» — графитированный стержень, «П» — пропитка, «Э» — электрод. «С» означает «специальный», такие изделия допускается использовать не в одной, а в нескольких сферах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector