Аппарат для сварки угольным электродом

Обновлено: 18.05.2024

Сварка угольным электродом используется достаточно редко в отличие от аналоговых технологий со стальным стержнем. Но иногда этот метод является незаменимым и необходимым. Тем более при помощи него можно производить многие важные манипуляции - сварку, резку, плавку.

Кроме этого он позволяет проводить обработку всех видов металлов, начиная от тугоплавких и тяжелых, заканчивая легкими и пористыми. И это еще не все важные особенности этого вида сварки.

Виды угольных электродов

При проведении сварки угольным электродом в домашних условиях и на производствах могут применяться разные виды расходного материала, которые могут отличаться по форме сечения.

Наиболее оптимальными и востребованными являются следующие виды угольных электродов:

Круглые. Они могут использоваться в неограниченном режиме. Диаметр электродов составляет от 3,2 до 19 мм.
Круглые бесконечные. Название наконечники получили благодаря небольшому расходу, они являются самыми экономичными. Размер диаметра может быть от 8 до 25 мм. Для проведения сварочного процесса данными электродами используется специальная машинка.
Плоские. Сечение у стержней этого вида имеет прямоугольную форму иногда квадратную. Размер составляет от 8 до 25 мм. В основном они используются для заделки внешних дефектов на поверхности отливов из стали.
Полукруглые. Они имеют размер сечения от 10 до 19 мм. Они являются популярными угольными стержнями, которые используются для сварки и резки металлических элементов. Во время сварочного процесса они способствуют формированию правильного и ровного шва.
Полые. Они позволяют сформировать U-образную канавку. Диаметр составляет от 5 до 13 мм.

Особенности процесса

Проведение сварки угольным электродом и инвертором позволяет получить прочное сварное соединение без дефектов и неровностей. При этом данная технология позволяет работать с разными видами металла.

Электроды, которые выполнены из угля, отличаются от металлических стержней тем, что они относятся к тугоплавким. Из этого следует, что во время сварочного процесса они выполняют роль проводника электричества, но при этом они становятся частью сварочной ванны.

Во время работы угольные стержни разогреваются до очень высоких температурных показателей. А если продолжить нагревание, то они сразу из расплавленного состояния перейдут в состояние кипения.

При проведении сварочного процесса рекомендуется применять постоянный электрический ток с прямой полярностью. В этом случае минус (катод) должен быть на электроде, а плюс (анод) на металлической поверхности изделия.

Во время сварки угольными стержнями сварщику обязательно требуется использовать присадочные элементы. Процесс сваривание может выполняться двумя способами:

Слева направо (присадочные компоненты находятся сзади электродов);
Справа налево (впереди идут присадочные компоненты).

Стоит отметить! Во время проведения сварочного процесса дома можно использовать самодельный аппарат для сварки и пайки угольными электродами. В связи с тем, что угодные стержни имеют небольшую теплопроводность, можно будет создавать дугу при силе тока всего 3-5 Ампер.

Строжка угольным электродом

Строжка угольным электродом - это метод резки металла, во время которого используется сжатый воздух. Электрическая дуга производит расплавление металла, а струя сжатого воздуха, направленная на область сварки, производит его выдувание.

Воздушно-дуговая строжка угольным электродом или строжка может использоваться для резки любых видов металлов. Но в основном этот технологический процесс применяют для разрезания нержавейки, чугуна, никеля, алюминия меди.

Проведение сварочных работ с использованием угодных стержней используется только в исключительных случаях, когда требуется сделать прочный и ровный сварной шов. Данная технология обладает многими важными особенностями, которые обязательно нужно соблюдать при ее проведении. Но особую важность представляет подбор угольных стержней, при помощи которых производится сварка.

Интересное видео

Угольные электроды

Угольный электрод отличается от других видов таких расходных материалов особенностью своего строения и сферой применения.

Строение угольного электрода

Наиболее частая форма сечения угольных электродов - круглая, с диаметрами от 5 до 25 миллиметров. Длина в зависимости от диаметра находится в диапазоне от 25 до 300 миллиметров. Электроды с самой большой длиной удобно применять при работе в труднодоступных местах. Помимо круглого сечения угольный электрод для сварки может иметь полукруглое, квадратное или прямоугольное сечение. Также имеются электроды с полым сечением, задачей которых является формирование в месте шва канавки, имеющей форму буквы "U".

Электроды с круглым сечением являются универсальными. Расходники полукруглые применяют, когда требуется разрезать заготовки на отдельные части. Квадратные и прямоугольные электроды используются для исправления дефектов.

Материалом для изготовления электродов угольного типа служит достаточно сложная смесь, состоящая в основном из кокса и угля. В нее входят различные добавки, обладающие вязкостью, например, смола, а также для усиления металлический порошок или мелкая стружка.

Технологический процесс изготовления угольных электродов состоит из трех этапов:

формирование смеси;
изготовление электродов;
термическая обработка.

Угольные электроды нельзя путать с графитовыми, отличающимися от них по своему составу. Разновидностью являются электроды угольные омедненные. Омедненный электрод представляет собой стержень, покрытый снаружи напылением из меди.

Все характеристики такого электрода сохраняются, но к ним прибавляется повышенная прочность. Медное покрытие имеет следующие функции:

увеличение скорости процесса;
поддержка стабильности горения дуги;
придание электроду стойкости к внешним воздействиям;
защита мягкого угля от механических повреждений.

Основное отличие угольных электродов от обычных заключается в том, что они не плавятся. Соответственно не требуется их частая замена.

Сфера применения

Угольные электроды находят применение при производстве следующих работ:

Сварка.
Наплавка.
Удаление дефектов на поверхности.
Резка.
Строжка.

Работа с угольными электродами возможна при обработке практически всех видов материалов: сталь, чугун, бронза, цветные металлы. По сравнению с обычными электродами, имеющими металлический стержень, сфера применения является более широкой. Преимуществом является уменьшение времени процесса сварки.

При работе с чугуном и бронзой следует затачивать конец электрода под углом 65 градусов, а при работе с цветными металлами - 30 градусов. Электроды угольные сварочные работают при постоянном токе. Полярность при этом следует устанавливать прямую, чтобы избежать перегревания электрода. В домашних условиях можно использовать угольный электрод, извлеченный из батарейки. Это находит применение при небольших работах с тонкостенными конструкциями.

Наиболее часто угольные электроды применяют при резке воздушно-дуговым способом. Она заключается в том, что расплавленный металл подвергается воздействию потока сжатого воздуха. Электрод при этом зажимают в специальном держателе. При этом процессе происходит большой выброс расплавленного металла, поэтому не следует забывать принимать меры предосторожности и безопасности.

Работа с угольными электродами

Сварочный процесс с применением угольных электродов имеет два варианта:

При первом варианте движение электрода происходит справа налево, а при втором наоборот. В обоих случаях присадка движется вслед за стержнем. Правосторонний способ целесообразно использовать при сварке толстых деталей, а для тонкостенных использовать левосторонний. Диаметр угольных электродов следует выбирать в зависимости от силы тока.

Особым видом работ этими электродами является строжка. Этот процесс является разновидностью резки металлов. При этом деталь не прорезается насквозь, а снимается только его часть. Строжка применяется в тех случаях, когда возникает необходимость удалить дефекты, возникшие внутри шва. Металл при этом снимается не полностью на всю толщину изделия, а только до места, где имеется дефект шва. Также этот способ может применяться для создания канавок.

Металл может удаляться не сразу весь, а отдельными полосами. Строжка позволяет добраться до дефекта, расположенного не на поверхности, в глубине шва. Дуга зажигается между электродом и деталью, металл начинает плавиться, а сжатый воздух выдувает расплавленный металл из сварочной ванны. Методом строжки можно осуществлять зачистку корней швов, удаление старых швов, срезание неровностей и выступов на поверхности металлов, удаление вкраплений и окалины.

Правила сварки медных проводов

Одной из частых причин возникновения пожаров является неисправность электропроводки. Возгорания происходят из-за нарушения изоляции или нагрева жил кабелей в местах соединения (розетках, выключателях или распределительных коробках).

Плохой контакт приводит к появлению большого переходного сопротивления, на котором выделяется тепло. Это разрушает изоляцию, становится причиной короткого замыкания и пожара.

Поэтому получение надежного качественного соединения медных проводников является обязательным условием безопасной работы любых домашних электроприборов.

Использование инвертора

Медные провода, наиболее распространенные в жилых домах, соединяют несколькими способами, но самым надежным считается сварка. В результате такого соединения получается однородный проводник, что обеспечивает полную пожаробезопасность.

Сварка осуществляется постоянным или переменным током напряжением от 12 до 36 В, при этом должна быть регулировка сварного тока. Этим требованиям соответствует большая часть сварочных инверторов.

Выпускают специальный аппарат для сварки медных проводов, которым пользуются электрики. Он имеет мощность в пределах 1-1,5 кВт и регулировку сварочного тока в диапазоне от 30 до 120 А.

В отличие от обычных инверторов, оборудование имеет меньшую массу и габариты, кроме этого концы сварочных кабелей оснащены специальным держаком для угольных электродов и зажимом с большой поверхностью прижима проводников.

Если в хозяйстве уже имеется инверторный сварочный аппарат, то специальный прибор для сварки медной проволоки можно не покупать.

Для удобства к сварочным кабелям с помощью сварки приваривают или прикрепляют через болтовое соединение пассатижи и держак для электрода. Роль держателя угольного электрода может играть любой мощный зажим. Предварительно его ручки нужно заизолировать.

Пассатижи крепятся к проводу «масса». Ими будут держаться за скрутку свариваемых медных проводников, при этом они будут выполнять важную функцию теплоотвода. Это необходимо для предохранения изоляции от воздействия высокой температуры.

Контактный способ

Кроме использования инвертора для сварки медных проводов может применяться и точечная контактная сварка, время сваривания которой не превышает 1-2 секунд.

В домашних условиях для соединения бытовой электропроводки можно воспользоваться обычным трансформатором мощностью 500 Вт с напряжением во вторичной обмотке 12-36 В. Присоединив к вторичной обмотке держак для электрода и медных проводов, получим простой сварочный аппарат.

В зависимости от сечения и количества медных проводов экспериментально установлено, что ток для сварки должен быть:

для 2-х проводов сечением 1,5 мм2 – 70 А;
3-х сечением 1,5 мм2 – 80 А;
3-х сечением 2,5 мм2 – 90-100 А;
4-х сечением 2,5 мм2 – 100-120 А.

Однако значения тока могут сильно различаться в зависимости от используемого кабеля и его производителя. Дело в том, что производители кабельной продукции используют медные провода с различными примесями, что влияет на электро и теплопроводность, сечения проводов иногда не соответствуют заявленным характеристикам.

Поэтому точечная сварка проводиться только после того, как отрегулирован оптимальный сварочный ток на обрезках такого же кабеля, который предстоит варить.

Порядок действий

При снятии изоляции нельзя допустить повреждения жил провода. Перед скруткой их необходимо зачистить наждачной бумагой и протереть ацетоном для обезжиривания.

Затем соединяемые медные провода скручивают и концы обрезают кусачками, чтобы торец скрутки был плоским. В результате должен получиться пучок длиной около 5 см.

Подготовительные работы на этом заканчиваются, и начинается непосредственно сварка. К скрутке присоединяют зажим массы включенного сварочного аппарата, а к торцу скрученных проводников подносится графитовый или угольный электрод, который держится на конце второго сварочного провода с помощью специального держателя.

В итоге происходит короткое замыкание с образованием электрической дуги. Ее энергии достаточно, чтобы за 1-2 секунды расплавить концы медных проводников.

На конце скрутки образуется расплавленная капля меди, ей нужно дать время на остывание. После этого место скрутки изолируют лентой или термоусадочной трубкой (трубку надо надеть заранее).

Сварочное соединение получается высокого качества, по электрическим характеристикам оно не отличается от параметров всего медного провода, и прослужит не меньше, чем он.

Сварка медных проводов имеет свои особенности. Это связано с тем, что при температуре 300 °C медь становится хрупкой, а при 1080 °C плавится.

Электроды выдерживают температуру в три раза большую. Поэтому важно не передержать дугу, чтобы не повредить изоляцию и сами провода.

Для их защиты надо подсоединить в районе скрутки мощный радиатор, желательно из меди с большой поверхностью теплоотдачи и плотным прижимом к скрутке и потом только сваривать.

При сварке медных проводов скрутку желательно располагать вертикально. В этом случае расплавленная капля приобретет сферическую форму, которая охватит все свариваемые провода.

Иногда необходима сварка не одножильных, а многожильных медных проводов. В таком случае необходимо сначала поместить скрутку в гильзу, обжать, торчащий конец отрезать и потом его заварить.

Используемые электроды

Для сваривания медных проводов используются угольные или графитовые электроды с омеднением. Характеристики их практически одинаковы.

Они имеют температуру плавления в три раза больше, чем у меди, благодаря этому расход электрода минимальный; легко режутся, что позволяет получать удобную для сварки длину.

Угольные электроды дают дугу более высокой температуры, чем графитовые, что позволяет использовать их при минимальных сварочных токах. Они удобны и при использовании самодельных маломощных сварочных аппаратах.

Сварку графитовыми электродами чаще используют с инверторами, имеющими регулировку тока в широком диапазоне и нетребовательны к квалификации сварщика. Кроме этого медное сварное соединение получается более высокого качества.

Внешне электроды отличаются цветом – угольные черные, а графитовые темно-серые с металлическим отливом.

Если под рукой нет фабричных электродов, то при сварке их вполне могут заменить щетки от электродвигателя или угольный стержень из старой батарейки.

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:

круглую;
полукруглую;
прямоугольную;
полую.

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.

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.

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.

Читайте также: