Сварка при электромонтажных работах

Обновлено: 04.10.2024

Для повышения прочности электромонтажных соединений РЭА и приборов применяют дуговую сварку угольным электродом и вольфрамовым электродом в среде аргона.

Перед сваркой жилы проводов и выводы радиокомпонентов механически закрепляют на соответствующих контактных опорах монтажа или собирают в приспособлении, обеспечивающем плотное соприкосновение друг с другом. Необходимо также обеспечить защиту всех элементов аппаратуры, находящихся вблизи места сварки.

Способ крепления проводов определяется конструкцией опоры или лепестка. К одному монтажному лепестку можно присоединить сваркой не более трех проводов или выводов навесных радиодеталей. Сварное соединение дуговой сваркой обычно создают жилой монтажного провода или выводом навесной радиодетали (резистора, конденсатора и т. п.) и контактной опорой монтажа.

При сварке электромонтажных соединений должны быть правильно подобраны свариваемые металлы (табл. 2).

Таблица 2.
Выбор металлов для получения качественного сварного соединения

Примечание. х - хорошее качество соединения, без внешних дефектов, у - удовлетворительное качество соединения, с допустимым или легко устранимым дефектом.

Монтажные провода, используемые для сварки, могут быть одножильными и многожильными. Подготовка монтажных проводов заключается в снятии изоляции на длину 10—15 мм с расчетом того, чтобы оголенные концы жил после заправки в контактные лепестки выступали над ними на длине 3 — 5 мм.

Жилы монтажных проводов и выводы навесных радиодеталей заправляют пинцетом с последующим обжатием соединений монтажными плоскогубцами.

Провода или выводы радиокомпонентов на плоских контактных лепестках или лепестках в виде полутрубки закрепляют, продевая их через отверстие лепестка и отгибая в его плоскости. Характерные конструкции монтажных соединений перед сваркой приведены на рис. 27, а-д.

Рис. 27. Конструкции монтажных соединений перед сваркой: а - лепесток плюс провод, б — наконечник плюс провод, в — пластина (шасси) плюс провод, г — провод плюс провод, д — лепесток плюс вывод

В процессе сварки монтажное соединение плотно обжимают, устанавливая наконечник сварочного инструмента так, чтобы концы свариваемого соединения находились в центре сварочной камеры. Затем легким нажимом сварочного инструмента в точке соединения производят сварку. Место соединения очищают от налета жесткой нитью (при необходимости протирают тампоном, смоченным в спирте). Конструкции сварных электромонтажных соединений приведены на рис. 28.

Рис. 28. Конструкции сварных электромонтажных соединений:
а — провод плюс провод, б, г — провод плюс лепесток, в — вывод плюс вывод, д — шина плюс провод

Сварное соединение должно быть без пор, трещин, раковин, пережогов или непроваров, уменьшающих его механическую прочность. Форма сварного соединения должна быть близка к сфере, симметричной относительно контактной опоры (лепестка). Допустимыми дефектами можно считать слегка окисленную поверхность сварки, мелкие поры, включения графита и вольфрама, размеры и количество которых определяются эталонами на данное сварное соединение. Выполнения этих условий достигают правильным подбором режима сварки, который проверяют по внешнему виду эталона и механическим свойствам трех — пяти сварных соединений. Причем разрушающее напряжение сварных соединений не должно быть меньше 80 % сопротивления разрыву менее прочного из свариваемых материалов.

при сварке монтажного соединения, состоящего из элементов, значительно отличающихся сечением, необходимо обеспечивать выступание элемента большего сечения так, чтобы он оплавлял элемент меньшего сечения (размер выступающей части устанавливается опытным путем);
при сварке монтажного соединения, состоящего из элементов с различной степенью свариваемости, необходимо обеспечивать выступание элемента из материала с высокой степенью свариваемости, чтобы при сварке он оплавлял элемент из материала с низкой степенью свариваемости (размер выступающей части устанавливается опытным путем);
при сварке монтажного соединения, состоящего из элементов, отличающихся сечением и степенью свариваемости, возможно различное расположение их относительно друг друга в зависимости от различия в сечениях и от степени свариваемости, конструкция монтажного соединения в этом случае устанавливается опытным путем.

Дуговую сварку монтажных соединений осуществляют на специальной сварочной установке, монтажная схема которой изображена на рис. 29.

Рис. 29. Схема установки для сварки электромонтажных соединений дугой переменного тока:
1 — наконечник (мундштук) сварочного карандаша, 2 — угольный электрод, 3 — электромагнитный вибратор, 4 — соленоид с сердечником, 5 — батарея конденсаторов, 6 — понижающий трансформатор, 7 — переключатель, 8 — заземление

Корпус сварочного карандаша КС-1 (рис. 30) представляет собой трубку с соответствующими вырезами для крепления деталей и вентиляционными отверстиями. С одного торца корпуса внутрь его входит укрепленный трехжильный провод, снабженный вилкой для включения в гнездо трансформатора. Во второй торец корпуса вставляется гильза 4, внутри которой находится втулка 5, оканчивающаяся медной трубкой — наконечником 6. Наконечник является одним из электродов сварочного карандаша. Внутри трубки имеется фарфоровая втулка 7 со свободно передвигающимся угольным электродом, вставленным в держатель 8. Катушка вибратора располагается в латунном корпусе J, который, в свою очередь, соединен с железным стержнем, являющимся сердечником соленоида.

Рис. 30. Сварочный карандаш КС-1:
1 — заземление, 2 — кнопка, 3 — корпус, 4 — гильза, 5 — втулка, 6 — наконечник, 7 — фарфоровая втулка, 8 — электрододержатель, 9 — соленоид

Сердечник.соленоида 9 связан с кнопкой управления 2, при нажиме на которую он передвигается вместе с электромагнитным вибратором, держателем и угольным электродом. При включении вилки карандаша в гнезда трансформатора электрод начинает вибрировать, что исключает возможность прилипания электрода к свариваемым проводам.

В схеме может быть использован также сварочный карандаш КС-2 (рис. 31). Сварка производится в среде защитного газа (аргона), который поступает в стержень 8 и сердечник соленоида 4 через трубку 11. В конец сердечника вставляется угольный электрод. Сердечник и стержень могут совершать возвратно-поступательные движения в корпусе карандаша.

Рис. 31. Сварочный карандаш КС-2: 1 — наконечник, 2 — обойма, 3 — пружинное кольцо, 4 — сердечник соленоида, 5 — корпус, 6 — обмотка, 7— гильза, 8 — стержень, 9 - ручка, 10 — пружина, 11 — трубка с гайкой, 12 — вилка со шлангом

При выдвижении угольного электрода из наконечника происходит замыкание цепи соленоида и цепи сварочного тока. При этом сердечник 4 с угольным электродом, который к моменту срабатывания цепи соленоида находился в соприкосновении с монтажным соединением проводов, начинает втягиваться в соленоид. При отрыве угольного электрода от монтажного соединения между ними возникает электрическая дуга, которая горит до тех пор, пока зазор не увеличится до определенной величины, в результате чего дуга гаснет. В момент горения дуги образуется сварное монтажное соединение.

При сварке монтажных соединений наряду со сварочной аппаратурой широко используют термоэкранирующие плоскогубцы или пинцеты. Они предназначены для отвода лишней теплоты, образующейся при сварке, и создания надежного переходного электрического контакта между деталью и сварочным инструментом (рис. 32, а, б). Термоэкран, кроме того, предохраняет соединение от пережогов, так как после образования сварного соединения сварочный электрод не может вновь войти в соприкосновение со сварным соединением.

Рис. 32. Сварка монтажных соединений с упором на термоэкран (а) и на деталь (б):
1 — многожильный провод, 2 — наконечник карандаша, 3 — угольный электрод, 4 — термоэкран, 5 — кабельный наконечник

Наряду с ручной применяют автоматическую сварку монтажных соединений главным образом в массовом производстве. Навесные радиокомпоненты располагают на плоских диэлектрических основаниях (платах), после чего производят их механическое соединение и соединение монтажных проводников в схему скруткой и обжатием. Затем плату устанавливают на специальный сварочный аппарат, на котором все механические соединения автоматически свариваются перемещающимся электродом. При приближении электрода к механическому соединению образуется дуга, в результате чего происходит его оплавление.

При пользовании сварочной аппаратурой необходимо, чтобы сварочный трансформатор и кожух были заземлены, аппарат подключен в сеть после приведения сварочного инструмента в рабочее положение. Во избежание ожогов запрещается непосредственно после сварки браться за рабочую часть инструмента, а при замене электродов и во время ремонта сварочный аппарат должен быть отключен.

Запрещается работать на неисправном оборудовании.

Места крепления проводов к электро до держателю и термоэкрану должны быть надежно изолированы, рабочее место сварщика отгорожено щитами для защиты окружающих от излучений сварочной дуги.

При сварке необходимо пользоваться очками с защитными стеклами марок ТС-1 или Э1, под ногами у оператора-сварщи-ка должен находиться резиновый коврик. Посты электродуго-вой сварки должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией.

Применение сварки в электромонтажном производстве

Сварка - это процесс получения неразъемных соединений отдельных частей из металлов или других твердых материалов, осуществляемый за счет междуатомных сил сцепления и взаимной диффузии атомов металла с применением нагрева или без. В электромонтажном производстве сварка находит широкое применение, поскольку она обеспечивает прочность и надежность соединений, создает экономию электроэнергии и крепежных материалов.

Различают 2 основные группы способов сварки - плавлением и давлением.

При сварке плавлениемсвариваемые части нагреваются. Она является универсальной, т.к. при этом способе можно сваривать все металлы и сплавы независимо от величины и формы свариваемых деталей.

При сварке давлениемдетали сначала нагреваются, а затем сдавливаются. Этот вид сварки находит применение в заводских условиях при изготовлении аппаратных зажимов, медно-алюминиевых наконечников, переходных контактов и т.д.

К способам сварки, преимущественно применяемым на электромонтаже энергетических объектов, относятся электродуговая, газовая и иногда при соединении шлейфов ошиновки ОРУ термическая.

При электродуговой сваркепроцесс разогрева и расплавления металла происходит за счет теплоты электрической дуги, возбуждаемой приложенным напряжением между электродом и свариваемыми деталями. Может выполняться плавящимся и неплавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом в процессе горения дуги электрод плавится и заполняет сварной шов. При сварке неплавящимся электродом в качестве электрода применяется угольный или графитовый электрод или медленно плавящийся вольфрамовый; при этом заполнение шва происходит за счет расплавления присадочной проволоки.

В качестве плавящегося электрода применяется стальная проволока с меловой обмазкой толщиной не более 0,5 мм (обмазка обеспечивает более устойчивое горение дуги). При необходимости получения сварных швов с высокой механической прочностью применяют электроды с качественным покрытием слоем толщиной 1,5-2,5 мм. В состав этих покрытий входят шлакообразующие вещества, защищающие расплавленный металл от воздействия окружающего воздуха.

Электродуговая сварка в среде защитных газов (аргон, углекислый газ) отличается тем, что в зону сварки подается нейтральный газ, который предохраняет сварочный шов и околошовную зону основного металла от окисления в процессе сварки. Кроме надежной защиты от окисления, эта сварки имеет еще то преимущество, что она допускает сварку в любом пространственном положении.

Газовая сварка применяется при монтаже медных и стальных труб для воздуховодов ОРУ, при монтаже гибкой ошиновки и т.д.

Выбор способа сварки производится в зависимости от рода подлежащих выполнению сварочных работ и от наличия сварочного оборудования, приспособлений и материалов.

Сварочные трансформаторы преобразовывают переменный ток напряжением 380 или 220 В в ток напряжением, необходимым для электродуговой сварки, и обеспечивают регулирование сварочного тока за счет изменения индуктивного сопротивления вторичной обмотки или за счет изменения магнитного рассеяния трансформатора. В первом случае включают реактор последовательно со вторичной обмоткой трансформатора. Во втором случае регулирование напряжения на дуге и сварочного тока достигается изменением магнитного рассеяния за счет изменения расстояния меду подвижными катушками первичной и вторичной обмоток.

Выбор сварочных трансформаторов производится в зависимости от применяемого рода сварки, необходимого сварочного тока и пределов его регулирования.

Сварочные выпрямителиявляются источниками постоянного тока для электродуговой сварки. Они состоят из понижающего трехфазного трансформатора, выпрямительного блока, пускорегулирующей и защитной аппаратуры. Сварочные выпрямители для удобства использования выпускают собранными в одном корпусе. Понижающий трансформатор подает питание на выпрямительный блок и обеспечивает возможность регулирования сварочного тока. Трансформатор выполнен с повышенной индуктивностью рассеяния, регулируемой изменением расстояния между первичной и вторичной обмоткой. Трансформатор имеет два диапазона регулирования сварочного тока, соответствующие соединению обмоток в звезду и треугольник.

Ацетиленовые генераторыпредназначены для получения газообразного ацетилена из карбида кальция. По роду взаимодействия карбида кальция с водой ацетиленовые генераторы делятся на системы: «карбид на воду», «вода на карбид», контактная «с вытеснением воды» или «погружением карбида». Ацетиленовые генераторы должны быть укомплектованы предохранительными затворами для защиты от попадания в них пламени и образования взрывной волны, а также от проникновения в них воздуха и кислорода.

При работе генератора необходимо осуществлять строгий контроль за его правильной эксплуатацией. Перед пуском в работу необходимо проверять исправность гидравлического затвора и уровень жидкости.

Баллоныпредназначены для хранения и транспортировки сжатых и сжиженных газов, изготавливают из бесшовных стальных труб. Штуцера вентилей баллонов для горючих газов (пропан-бутан, ацетилен, водород) имеют левую резьбу, а для негорючих (кислород, аргон, углекислота) - правую резьбу. На каждом баллоне около горловины должны быть выбиты паспортные данные и в том числе дата его изготовления и последующего испытания. Не допускается эксплуатация баллонов, у которых отсутствуют необходимые надписи и окраска, неисправны вентили, истек срок периодического испытания или поврежден корпус.

Сварка является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строительной индустрии. В настоящее время сварочное производство является самостоятельной отраслью машиностроительной промышленности.

Монтаж электрических установок - Виды сварок в электромонтажном производстве

Сварка является одним из самых высокопроизводительных и экономичных видов механизации электромонтажных операций [20—21]. Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения твердых металлов (а также металла и минерала), осуществляемых за счет использования междуатомных сил сцепления.
Междуатомное сцепление может происходить при расплавлении металлов и последующем остывании (сварка плавлением), а также при сдавливании свариваемых элементов (сварка давлением). Сварка плавлением имеет универсальное применение. Этим способом можно сваривать практически любые металлы и сплавы при любой форме свариваемых деталей. Сварку давлением применяют прежде всего для соединения пластичных металлов — алюминия, меди и некоторых Других.
Электродуговая сварка получила наибольшее распространение. Она изобретена русскими инженерами Бенардосом (1882 г ) и Славяновым (1888 г.). Сварку по способу Бенардоса выполняют неплавящимся угольным или графитовым электродом с заполнением сварочного шва металлом плавящегося присадочного прутка (рис. 5.1).

Рис 5 1 Дуговая электросварка по способу Бенардоса
а — схема б — электрическая дуга угольного электрода, 1—угольный электрод, 2—присадочный пруток, 3 — свариваемый материал, 4 — катодное пятно, 5 — столб электрической дуги, 6 — пламя дуги, 7 — ванна
Сварку по способу Славянова выполняют плавящимся металлическим электродом, металл которого, расплавляясь, заполняет сварочный шов (рис. 5.2).
Электрическая сварочная дуга представляет собой электрический разряд в газе (воздухе) Электрический разряд возникает, если воздушный (газовый) промежуток между полосами или электродами электрической цепи становится токопроводящим Это происходит, когда он достаточно ионизирован, т е насыщен ионами — положительно заряженными атомами газа. Ионизация газового промежутка между электродами возникает в результате столкновения свободных электронов, движущихся под действием электрического поля с отрицательного полюса (катода) к положительному полюсу (аноду) с нейтральными атомами газа.

Рис. 5.2. Дуговая электросварка по способу Славянова: а — схема; б — электрическая дуга металлического электрода; 1 — металлический электрод; 2 — свариваемый материал; 3— столб дуги; 4 — пламя дуги; 5 — ванна
Движущиеся электроны «выбивают» из атомов газа их электроны, и они становятся положительно заряженными частицами — нонами, которые устремляются под действием электрического поля к катоду.
При касании электродом металла замыкается электрическая цепь. Электрический ток, проходя через контакт электрода с металлом, вызывает нагрев. Под электродом возникает очаг расплавления металла. При отводе электрода от поверхности жидкой ванны под электродом переходное сопротивление возрастает, температура металла повышается, он начинает перегреваться и кипеть.
Электродуговую сварку ведут как на постоянном, так и на переменном токе. Электрическая дуга постоянного тока более устойчива. Сварку на постоянном токе производят как при прямой, так и при обратной полярности. Прямой полярностью называют подключение отрицательного полюса к электроду, а положительного—к материалу. При сварке на переменном токе это понятие теряет смысл, так как полярность электрической цепи меняется 100 раз в секунду.
Ручная электродуговая сварка стали широко применяется при электромонтажных работах и при изготовлении конструкций для крепления электрооборудования и прокладки сетей заземления проводов и кабелей. Ручная сварка стали в монтажной зоне обычно производится на переменном токе штучными электродами марки ОММ-5, ЦМ-7, АНО-8, МР-3, УОНИ и др., изготовленными промышленностью. При этом для горизонтальной и вертикальной сварки применяются электроды диаметром не более 4 мм. Питание сварочной цепи осуществляется от передвижных сварочных трансформаторов, подключенных к сети напряжением 380/220 В. Рабочее напряжение сварочной цепи в зависимости от типа трансформатора — от 25 до 35 В, напряжение холостого хода — от 60 до 79 В, пределы регулировки сварочного тока — от 55 — 60 до 400—700 А.
При сварке на постоянном токе питание сварочной цепи осуществляется от вращающегося преобразователя. В настоящее время для питания сварочной цепи на постоянном токе широкое применение получили статистические преобразователи переменного тока в постоянный (кремниевые выпрямители). В целях использования парка сварочных трансформаторов для сварки на постоянном токе в системе НПО «Электромонтаж» Минмонтажспецстроя применяются специальные выпрямительные приставки типа ПВ-400 к сварочным трансформаторам. Для работ в монтажной зоне применяется сварочный комплект «Малютка», состоящий из сварочного трансформатора (типа СА65м) и выпрямителя (типа ВП-1) на ток 350 А. Масса комплекта — 43 кг.
Широкое распространение в электромонтажном производстве при изготовлении на заводах и в МЭЗ тонколистовых конструкций (лист толщиной 2—3 мм) получила полуавтоматическая сварка стали в среде защитного углекислого газа (рис. 5.3). Ее преимущества — высокая производительность, лучшее качество швов против ручной сварки штучными электродами, небольшое количество шлака и в связи с этим отсутствие необходимости зачистки швов. Для сварки применяется электродная проволока марки Св-08ГС или Св-08Г2С диаметром 1; 1,2 и 1,6 мм по ГОСТ 2246—70*, поставляемая в мотках.
При сварке алюминия и меди широко применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым электродом, а также сварку алюминия алюминиевым плавящимся электродом, сварку меди — медным.
Сварку в среде защитного газа производят без флюса, так как электрическая дуга горит в среде нейтрального газа, который защищает место сварки от окисления атмосферным воздухом. Технологическая схема аналогична показанной на рис. 5.3.
Сварка в среде защитного газа позволяет осуществлять сварку металлов в любых пространственных положениях и обеспечивает высокую коррозионную стойкость сварных соединений. Полуавтоматическую аргонодуговую электросварку плавящимся электродом применяют как в монтажных условиях, так и на заводах или МЭЗ.

Рис 5 3 Схема поста для полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде защитного газа
1 — источник тока, 2—аппаратный шкаф, 3 — токопроводящие кабели, 4 — горелка (электрододержатель), 5 — механизм подачи электродной проволоки; 6 — шланг для газа, 7— ротаметр, 8 — осушитель газа, 9— газовый редуктор, 10 — подогреватель газа, 11 — баллон или группа баллонов (рамка) с защитным газом
Сварка этого вида нашла применение, в частности, при изготовлении и монтаже поддерживающих конструкций из алюминиевых немагнитных сплавов для крепления токопроводов на большие токи.
Полуавтоматическую аргонодуговую сварку плавящимся металлическим электродом в монтажной зоне выполняют с помощью монтажных ранцевых полуавтоматов типа ПРМ (рис. 5.4). Сварка производится на постоянном токе от сварочных вращающихся или статических преобразователей. Кассета со сварочной проволокой (при сварке алюминия алюминиевая проволока диаметром 1,2—2 мм подается со скоростью 3—15 м/мин) и подающий механизм смонтированы в ранце, закрепляемом плечевыми ремнями (масса ранца с катушкой проволоки — 9 кг), проволока подается к сварочному пистолету через резиновый шланг (масса пистолета — 0,6 кг). При нажатии кнопки на пистолете сначала открывается клапан подачи аргона, затем включается цепь сварочного тока и пускается механизм подачи проволоки. Необходимая аппаратура смонтирована в переносном ящике массой 14 кг. Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом осуществляется на переменном токе.

Рис. 5.4. Монтажный ранцевый полуавтомат ПРМ-4:
1 — сварочной пистолет; 2 — ранец с кассетой проволоки и проволокопротяжным механизмом; 3 — ящик с аппаратурой; 4 — шланг к баллону с аргоном; 5 — провода к источнику сварочного тока
Для сокращения времени на монтаж всего комплекса полуавтомата ПРМ-4 и подготовку его к сварке по предложению электросварщика ЭМУ в Набережных Челнах треста Татэлектромонтаж А. Ф. Гайс применяется передвижной трехколесный контейнер, в котором смонтировано все оборудование: аппаратный шкаф, выпрямитель с магнитным усилителем и сварочный трансформатор, уложены кабель, шланги, сварочная проволока, инструмент и приспособления, с торцевой стороны установлен баллон с аргоном. Контейнер имеет габариты с баллоном аргона 1700X620X1670 мм, без баллона — 1420Х620ХП20 мм. Контейнер позволяет устанавливать его и перемещать по электротехническим мостикам обслуживания, через стандартные дверные проемы, транспортировать в кузове (корзине) гидроподъемника.
В связи с сокращением поставки полуавтоматов ПРМ-4 в электромонтажных организациях начато применение полуавтомата ПДИ-304 для импульсно-дуговой сварки алюминия, выпускаемого Симферопольским электромашиностроительным заводом. Как показал опыт треста Узэлектромонтаж, этот полуавтомат удобен в эксплуатации при сварке в МЭЗ, использование его в монтажных условиях осложняется тем, что механизм подачи проволоки имеет массу 10 кг, при переходе от одного места сварки к другому приходится переносить и вновь устанавливать подающий механизм. Для облегчения использования полуавтоматов ПДИ-304 в монтажных условиях с 1988 г. Московский опытный завод электромонтажной техники по разработке ЛенПЭО ВНИИпроектэлектромонтажа изготовляет комплект принадлежностей, состоящий из специальной сварочной горелки с укороченным шлангом и приспособлением ранцевого типа для переноски механизма подачи сварочной проволоки. При использовании полуавтомата ПДИ-304 в условиях МЭЗ применение указанного комплекта принадлежностей не требуется.
Ниже приведен краткий перечень других видов сварки, применяемой в электромонтажном производстве.
Электроконтактная сварка основана на нагреве проводника проходящим по нему током. Различают точечную, шовную и стыковую контактную сварку.
Сварку давлением или холодную сварку выполняют без нагревания. При этом неразъемное соединение металлов за счет использования междуатомных сил сцепления получают путем совместного пластического деформирования соединяемых элементов. Под действием сил давления происходит пластическое течение металла, при котором начинают проявляться силы взаимодействия атомов. Сварку давлением в электромонтажных работах применяют для соединения алюминиевых и медных шин. Соединение шин выполняют внахлестку. При соединении однопроволочных жил проводов применяют также сварку давлением встык. Сварку давлением шин выполняют с помощью гидропресса и специального инструмента — набора кондукторов и пуансонов.
В последние годы сварка давлением шин находит ограниченное применение в электромонтажном деле вследствие относительно высокой трудоемкости и сложности процесса; начинают применять новые методы сварки — магнитноимпульсную и взрывом.
Выше, в гл. 4, было приведено описание применения термитной и пропано-кислородной сварки для соединения, ответвления и оконцевания алюминиевых и медных жил проводов и кабелей. В этой главе ниже дается описание применения сварки для соединения шин из алюминия и его сплавов, медных шин, а также стальных плоских и круглых заземляющих проводников.

Выполнение электромонтажных работ - Термитная сварка

Подтема. ТЕРМИТНАЯ СВАРКА
Краткая характеристика подтемы и рекомендации по ее изучению
Термитную сварку применяют: для оконцевания алюминиевых жил (сечением 50—240 мм 2 ) проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 35 кВ наконечниками ЛАТ и жил (сечением 300—800 мм 2 ) проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 10 кВ наконечниками ЛАС; для соединения и ответвления жил (суммарным сечением 240 мм 2 ) сплавлением по торцам в общий монолитный стержень проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 1 кВ и соединения жил (сечением 16—800 мм 2 ) встык проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 35 кВ. Допускается выполнять ответвление жил сечением 2,5—10 мм 2 (суммарным сечением до 32 мм 2 ) проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 1 кВ с помощью термитных патронов АТО.
При организации упражнений по термитной сварке необходимо соблюдать специальные меры предосторожности как во время выполнения самих работ, так и при хранении и транспортировке термитных патронов и спичек. Термитную сварку производят в специальной одежде, рукавицах, защитных очках и в помещении, оборудованном необходимыми противопожарными средствами. Особую опасность представляют термитные патроны, на которые во время неправильного хранения или сварки попала вода (при горении они могут взорваться). К тяжелым ожогам может привести неправильное обращение с термитными спичками, температура горения которых около 1000° С, остывающими осколками термитных патронов, особенно во время их горения, когда температура достигает более 2000° С.
Перечисленные и другие особенности оконцевания, 'соединения и ответвления алюминиевых жил термитной сваркой приводят к тому, что обычно учащиеся ограничивают свою деятельность выполнением упражнений по подготовке к термитной сварке, а сварку производит мастер в порядке демонстрации. Достаточно организовать упражнения по выполнению ответвлений жил сечением 2,5—10 мм 2 , сплавлению в общий монолитный стержень и по торцам. Этим упражнениям посвящены инструкционные карты.
Термитная сварка обеспечивает высокое качество электрического контакта. Ее осуществляют с помощью термитного патрона, который состоит из муфеля (термитной массы) и стальной цилиндрической формочки-кокиля. После сгорания термитной массы внутри кокиля устанавливается температура, позволяющая успешно производить сварку алюминия. Эта температура сохраняется в течение нужного времени.
При соединении и оконцевании концы жил вводят в кокиль термитного патрна. После их расплавления добавляют присадочный материал из алюминиевого прутка через литниковое отверстие или отверстие в верхней части муфеля (в зависимости от типа термитного патрона), что компенсирует усадку металла в кокиле после охлаждения.

Рис. 11. Приспособления для термитной сварки алюминиевых жил сечением 16—240 мм 2 :

1 — охладители, 2 — винт для стягивания колодок охладителей, 3 — соединительная планка, 4 — винт для крепления соединительной планки к штативу, 5 — штатив, 6 — выдвижная стойка к штативу, 7 — экран, 8 — сменная разрезная втулка

Сварку производят с использованием флюса, который растворяет тугоплавкую пленку окиси, покрывающую алюминий, и переводит ее в легкоплавкий шлак, всплывающий на поверхность сварочной ванны. Состав флюса и область его применения рассматривались при изучении подтемы «Электросварка жил проводов и кабелей». Там же было рассказано о способе его приготовления непосредственно перед работой.
При термитной сварке неизбежен перегрев жил, а следовательно, ухудшение свойств не только самой жилы, но и изоляции. Поэтому во время сварки применяют специальные охладители (теплоотводы), имеющие комплект разрезных сменных бронзовых втулок с внутренним сечением в виде круга или сектора. Заводы выпускают набор инструментов и принадлежностей для термитной сварки жил сечением 16— 240 мм 2 . Для термитной сварки применяют приспособления, показанные на рис. 11.
Инструкционная карта 39. Ответвление однопроволочных алюминиевых жил с применением термитных патронов ATO

1 — скрутка соединяемых жил, 2 — кокиль, 3 — термитный муфель, 4 — термитная спичка, 5 — держатель термитной спички, 6 — мешалка, 7 — экран из асбестового картона

Область применения: лучший способ для ответвления алюминиевых жил сечением 2,5—10 мм 2 (суммарным сечением до 32 мм 2 ) проводов напряжением до 2 кВ и кабелей до 1 кВ.
Учебные цели: изучить способ ответвления алюминиевых жил мелких сечений с помощью термитных патронов АТО; научиться выбирать термитные патроны в зависимости от числа свариваемых жил и их суммарного сечения и освоить другие подготовительные операции; научиться обрабатывать место сварки и проверять ее качество.
Требования. Ответвление должно быть без наружных раковин глубиной более 1/3 диаметра жилы, а боковая поверхность жил, прилегающих к ответвлению, не должна иметь следов подплавления и пережога. При вырывании из монолитной части соединения отдельных проволочек они должны разрываться вне соединения и иметь в месте разрыва сужение сечений, характерное для пластической деформации.
Инструменты и приспособления: проволочная мешалка из стальной проволоки диаметром 1,5—2 мм и длиной 400 мм, держатель для термитной спички (трубка с внутренним отверстием 3 мм и винтом для закрепления спички), отвертка с шириной лезвия 8 мм, щетка из кардоленты, волосяная кисточка, «конопатка» с полукруглым лезвием, защитные очки со стеклами ТИС-1 или синими, монтерский нож, комбинированные плоскогубцы, кусачки, клещи для снятия изоляции КСИ-1, МБ-1, универсальные клещи КУ-1.
Материалы: термитные спички, термитные патроны АТО, асбестовый шнур диаметром 2—4 мм, асбестовая ткань или картон толщиной 2—4 мм, флюс ВАМИ, стеклянная шкурка или наждачная бумага, присадочный пруток или алюминиевая проволока диаметром- 2 мм.

Инструктивные указания и пояснения

Определить расстояние на конце проводов для удаления изоляции
Удалить изоляцию на отмеренном участке с помощью специальных клещей или монтерского ножа. Лезвие ножа должно быть расположено под углом к жиле во избежание ее надрезания

Как выполнить сварку проводов своими руками

Положениями ПУЭ сварка проводов рекомендуется как один из наиболее надежных способов их соединения. Преимущества применения такого способа значительно перевешивают немногочисленные недостатки, что делают его популярным среди домашних умельцев и профессиональных электриков.

Плюсы и минусы сварки, ее разновидности

Преимущества, которыми обладает соединение проводов сваркой заключаются в отсутствие переходного сопротивления которое всегда есть при скрутках или болтовых соединениях. Особенно это актуально при прокладке проводки для мощных устройств.

Недостатки заключаются в необходимости купить или сделать самостоятельно сварочный аппарат, предназначенный для скруток.

Сварочные работы требуют наличия некоторых навыков, поэтому электрику, который будет производить сварку скруток, нужно изучить как минимум азы этого ремесла.

При электромонтажных работах на производстве применяются различные виды сварки: стандартная, дуговая точечная, плазменная, торсионная, электронно-лучевая, ультразвуковая или же их различные комбинации. Для бытового применения чаще всего электриками используется устройство для точечной и дуговой сварки, которая работают на угольных или графитовых электродах.

Это решение позволяет получать хорошее качество соединений при минимальной стоимости необходимых устройств и комплектующих.

Изготавливая аппарат для сварки проводов, больше всего внимания надо уделить следующим характеристикам устройства:

Сила тока которую может выдать аппарат. В идеальном варианте это переменное значение.
Напряжение, выдаваемые устройством, достаточное для возникновения электрической дуги – обычно это 12-32 Вольт.
От какого тока работает сварочник – переменный или постоянный. При наличии опыта подобных работ можно использовать переменный, но для новичков настоятельно рекомендуется начинать с постоянного.

Так как для сваривания различных металлов требуется разная сила тока и напряжение, универсальные сварочные аппараты в обязательном порядке могут регулировать эти значения. Кроме того, при соединении разных материалов могут понадобится специальные флюсы которые будут защищать металл от окисления или проникновения в него газов из воздуха. В большинстве своем сварочные аппараты универсального назначения достаточно громоздкие и тяжёлые, но для мелких сварочных работ можно за относительно невысокую цену найти инверторные сварочники, которые идеально подойдут для сварки проводов.

Если выполняется сварка медных проводов, которые применяются в домашней разводке, нет нужды в использовании очень большой силы тока и напряжения поэтому есть возможность применять сварочные аппараты небольших размеров, которые помещаются в стандартный кейс из-под инструментов.

Принцип работы дуговой сварки – схема устройства

Так как для сварки нужен большой ток, то основой любого сварочного автомата является понижающий трансформатор – проигрыш в напряжении всегда сопровождается выигрышем в силе тока и наоборот.

Для преобразования переменного тока в постоянный используется стандартный диодный мост, а для сглаживания пульсаций – конденсатор.

Ощутимый минус использования устройства постоянного тока – диоды и конденсатор используются немаленьких размеров и они значительно увеличивают вес сварочного аппарата, который изначально делается переносным.

Также специалисты рекомендуют на входе или выходе диодного моста поставить добавочное сопротивление, так как диоды «не любят» короткое замыкание в чистом виде.

Многие умельцы вручную собирают себе сварочный аппарат для сварки медных проводов, что выдает дугу от переменного тока и с успехом ими пользуются. Поэтому однозначно утверждать, что нужно применять именно устройство постоянного тока нельзя – каждый выбирает себе необходимую модель по навыкам. Если вручную собирается сварочный аппарат переменного тока, то из схемы попросту выбрасываются диодный мост и конденсатор.

Необходимый навык, который придется освоить для использования сварочного аппарата переменного тока – научиться «на глаз» определять в течение какого времени следует удерживать зажженную дугу электрического разряда, чтобы конец скрутки разогрелся и сплавился.

Наиболее распространенный способ сделать минусовый контакт, которым осуществляется сварка – это старые плоскогубцы, которыми удерживаются провода.

Для фазы берется зажим, которым можно удерживать графитовый стержень. Конструкция зажима может быть самой разнообразной – от винтового соединения до так называемых «крокодилов», как самодельных, так и заводского изготовления. Для соединения с самим сварочным аппаратом применяются кабели сечением порядка 10 мм².

Несмотря на то, что устройство собранное в промышленных условиях на порядок дороже самодельного, всё же его цена не является заоблачной и позволяет приобрести такой сварочный аппарат даже при ограниченном бюджете. Преимущества его использования очевидны – это точно рассчитанная конструкция с регулятором тока, которая позволяет работать с разными типами металлов и количеством свариваемых проводов.

Нюансы процесса сварки проводов

При необходимых навыках сварка проводников не занимает много времени, но чтобы получить качественное соединение настоятельно рекомендуется сначала попрактиковаться на отдельных кусках кабелей. Тем более это надо сделать, если используется аппарат для сварки скруток, что работает с переменным током – к мощности такого устройства нужно привыкнуть. Наглядно весь процесс показан на следующем видео:

Пошагово все выглядит следующим образом:

Зачистка проводов. Особенностью сварки является необходимость оголять жилы проводов на длину 60-80 мм. Меньше нельзя, так как при сварке провод достаточно сильно нагревается и изоляция будет плавиться.
Скрутка проводов. Казалось бы, что можно просто сложить жилы и произвести сварку – все равно на конце образуется капля, которая соединит все вместе. Проблемой такого способа соединения может заключаться ломкость проводов – не факт, что она возникнет, но в силу некоторых причин, получившаяся в результате сварки угольным электродом капля приобретает губчатую структуру и подвержена излому. На проводимость это не влияет, но если провода не будут скручены, то могут разломаться.

Обрезка скрутки. Распушенные концы жил надо обязательно обрезать, чтобы получить ровный срез. Тогда дуга при сварке равномерно прогреет всю поверхность скрутки и капля получится ровной.

Сварка. Плоскогубцами захватывается скрутка и к её кончику подносится графитовый электрод, пока не возникнет электрическая дуга. Ее надо выдерживать до тех пор, пока не сплавятся концы проводов, образовав гладкую каплю. Следующая скрутка сваривается после остывания предыдущей.

Если дуга не появляется, значит мощность трансформатора недостаточная или используются слишком длинные провода к держателям электродов (их сопротивление мешает получить достаточный ток).

Оптимальный вариант по длине проводов это 2,5-3,5 метра, но в первом случае придется для удобства работы сварочный аппарат ставить на подставку.

Изоляция скруток. Оптимальным по скорости вариантом здесь будет использование термоусадочных кембриков, но для их прогревания дополнительно понадобится строительный фен или хорошая зажигалка. Также нет никаких помех использовать обыкновенную изоленту – разве что это будет чуть дольше по времени.
Сварка медного и алюминиевого проводов. В целом, выполняется точно так же, как и обычная – разница только в подготовке проводов. Медная жила остается прямая, а алюминиевая обматывается вокруг нее. Затем на алюминий наносится флюс, который при нагревании убирает c этого металла оксидную пленку, и можно приступать к сварке.

Но если выполнять предписания ПУЭ, то в бытовых условиях вряд ли придется работать с алюминиевыми проводами, так как для прокладки электропроводки запрещено применение таких кабелей, сечением менее 16 мм².

Сварка проводов инвертором

Использование такого устройства является наиболее предпочтительной, так как проводить сварку медных и алюминиевых проводов инвертором гораздо легче, чем самодельными сварочными аппаратами. Это прибор универсального плана, сила тока в котором регулируется в диапазоне до 160 Ампер. Кроме того, что он может сваривать скрутки, это позволяет выполнять работы с металлом толщиной до 5 мм – для домашнего использования такой мощности обычно более чем достаточно.

Обычно такой прибор это прерогатива профессионалов, которые постоянно сталкиваются со сварочными работами, но при этом его можно смело рекомендовать новичкам, которые только осваивают сварку скруток своими руками. Функция «горячего старта», защита от залипания электрода и возможность работы даже при перепадах напряжения позволят начинающему сварщику быстро освоить азы этого ремесла, а профессионалу всегда приятно работать с хорошим инструментом.

Если прибор позволяет регулировать напряжение и силу тока, то «на глаз» какие выставлять значения можно определять по диаметру проводов и их количеству.

Коротко о главном

Сварка концов скруток проводов значительно улучшает проводимость этих контактов, а значит и характеристики сети в целом.

Сварочные аппараты, которые позволяют проводить точечную сварку, есть в свободной продаже, а также достаточно просты конструктивно, чтобы изготовить их самостоятельно. Но во втором случае чаще всего собирают более простые устройства, выдающие переменный ток – такие приборы требуют наличия определенных навыков работы.

На практике нет особой разницы в использовании того или иного устройства – если мастер достаточно опытный, то результат будет хороший в любом случае.

Читайте также: