Сварка с помощью графитового стержня
Обновлено: 18.05.2024
Тонкостенный металл при попытке сварки обычным электродом прожигается. Многие сварщики вообще не работают с заготовками, толщина которых меньше 2 мм, не говоря уже о 1 мм или 0,5 мм. Но и настолько тонкий металл вполне можно варить, просто для этого нужен особый электрод.
Что потребуется:
- Пальчиковая батарейка, обязательно солевая;
- бокорезы;
- наждачный станок.
Процесс изготовления графитового электрода и его использование для сварки
Чтобы сделать особый электрод, потребуется пальчиковая батарейка. Нужно разрезать ее оболочку бокорезами, и извлечь скрытый внутри графитовый стержень. Все это лучше делать в перчатках, так как содержимое батарейки далеко не полезно для кожи.
Кончик стержня нужно обточить на наждаке, чтобы им было удобнее варить.
Затем он устанавливается в зажим сварки вместо обычного электрода. Ток сварки устанавливается в пределах 10-15 Ампер.
Графитовый электрод плавит металл, от чего тот скипается. Чтобы заварить им, к примеру, отверстие, достаточно просто при разогреве заготовки прикладывать к кончику электрода дополнительно стальной прутик или проволоку. Тогда расплавленный металл растечется, и закроет его.
Когда же требуется соединить 2 заготовки, то сварка выполняется подобно использованию обычного электрода с обмазкой. Лучший результат будет, если варить точечно, подготовив перфорацию на верхней детали.
Такую сварку не оторвать.
Особенно графитовый электрод хорош для сварки скруток проводов. Просто скручиваем жилы, цепляем к ним массу, и касаемся стержнем к кончику жил. Буквально за мгновения они сварятся.
Такая скрутка уже не окислится, поэтому контакт будет безупречным.
Смотрите видео
Похожие мастер-классы
Особо интересное
«Сделай сам – своими руками» - сайт интересных самоделок, сделанных из подручных материалов и предметов в домашних условиях. Пошаговые мастер-классы с фото и описанием, технологии, лайфхаки - все, что нужно для рукоделия настоящему мастеру или просто умельцу. Поделки любой сложности, большой выбор направлений и идей для творчества.
130 лет в сварке: угольный электрод
Виды сварки
Угольный электрод – вещь сугубо специализированная. Он не может похвастаться повсеместной популярностью и востребованностью среди мастеров сварочного дела, как, например, электроды с металлическими стержнями.
Но в некоторых случаях без угольного расходника не обойтись. Давайте разбираться, в чем его фишки, как он устроен, и для чего применяется угольный электрод.
Внутреннее устройство угольного электрода
Это расходники чаще с круглым сечением, диаметр которого может быть самым разным – от 5-ти до 25 мм. Длина угольников также разнообразна: от 25-ти до 300 мм. Виды с самой большой длиной используются для сварки в труднодоступных местах.
По форме они выпускаются в нескольких вариантах: с круглым, полукруглым, прямоугольной и полой формой сечения. Чаще применяются круглые и полукруглые расходники – с ними сварочный шов отвечает всем требованиям технических стандартов.
У прямоугольных стержней свои задачи: они отлично справляются с ремонтом самого разного рода дефектов стальных поверхностей. Что касается полых расходников, то их фишка – способность формировать в месте сварочного шва канавку в виде буквы U.
Выполнены эти электроды из довольно сложной смеси кокса и угля с различными добавками вяжущего характера типа смолы и специальных элементов типа металлического порошка или стружки для усиления состава.
Технология производства включает в себя отдельные этапы. Сначала формируется смесь, затем из нее формируются стержни. Третьим самым важным технологическим этапом является специальная термическая обработка вновь сформированных стержней. Именно от термического этапа производства зависит качество расходников.
Технологическая схема производства угольных электродов.
Иногда путают две разновидности специализированных стержней: угольные и графитовые электроды. Путать их не нужно, это разные расходники как по своему составу, так и по сфере применения.
Есть еще один вид угольных электродов – так называемые омедненные. Это стержни, покрытые медным напылением. Это делает их более прочными при сохранении всех остальных характеристик в том же виде.
Где применяются?
Главная отличительная особенность угольных расходников – их универсальность. Область применения – разнообразнейшая: от резки металлов до наплавки и сварки. Заготовки могут быть какой угодно формы, сортамент соединяемых деталей намного шире, чем у электродов с металлическими стержнями.
Природа металлов также допускается практически любая:
Сталь
Могут быть сплавы любого направления: нержавеющая сталь, сплавы с низким содержанием углерода, низколегированные или высоколегированнее марки и т.д.
Чугун и бронза
Вполне по силам угольному электроду. Здесь есть технический нюанс: его конец нужно заточить под углом 65°.
Цветные металлы
Здесь тоже нужна заточка кончика расходника, угол в данном случае 30°. Понимающие и опытные сварщики предпочитают для сварки капризных цветных металлов угольные модели, а не традиционную пайку. Делается это из-за более высокого качества соединения – его прочности прежде всего.
Дополнительным преимуществом является экономия времени: сварка угольным электродом требует намного меньше, чем на манипуляции паяльником и припоем с кислотой.
Угольный электрод чаще применятся в промышленных сварочных работах на автоматическом оборудовании. Особенность – редкое подключение переменного тока. Дело в том, что дуга в данном случае весьма неустойчива, причем ее трудно нивелировать.
Если процесс идет на промышленном производстве, там применяются специальные соленоиды мощного калибра для формирования магнитного поля для компенсации. Если же сварка ручная, соленоиды применить невозможно.
Частичная стабилизация дуги может быть достигнута разве что флюсовыми пастами, нанесёнными вдоль линии шва или реза.
Главный источник питания – постоянный ток с подключением прямой полярности, когда плюсовой полюс приходится на заготовке, а минусовой – на угольном стержне. Сила тока нужна не бог весть какая, чтобы сформировать дугу длиной, к примеру, в пять сантиметров, вполне хватит 5 А.
Сварка с помощью угольного электрода.
Если же полярность подключена неправильно – по обратному типу, электрод сразу же целиком перегреется – по всей длине, в результате чего угольная масса выгорает и снижается качество сварочного процесса.
Значительным преимуществом угольных расходников – отсутствие весьма неприятного явления в сварке – прилипания стержня к свариваемой поверхности заготовки. Это происходит благодаря низкой скорости выгорания массы расходника.
Прилипание не происходит даже при нарушениях технологии сварки, что при других методах мгновенно приводит к этой беде. Поэтому угольные электроды являются любимым методом в начальных стадиях обучения сварочному делу.
Научившись работе с данными электродами, можно приступить к методам сварки посложнее, чтобы освоить навыки избегания прилипания электродов.
Как варить угольными электродами: особенности
Прежде всего нужно знать и помнить, что они относятся к неплавким расходникам. Это означает, что по ходу процесса они выполняют роль лишь электрического проводника, но не принимают участия в формировании сварочной ванны в отличие от своих металлических собратьев.
В это трудно поверить, но даже уголь может кипеть. Делает он это при температуре 4200°С, но перед кипением он плавится — также при заоблачных температурах. По ходу сварочных работ угольные стержни разогреваются, но не плавятся и, теме более, не кипят: температура обычной сварки для просто детская.
Здесь уже упоминалось, что при данном способе можно использовать лишь постоянный ток прямой полярности без каких-либо вариантов.
Варка проходит с помощью присадочных материалов двумя способами:
- справа налево, где в общем расположении деталей впереди всегда находится присадка;
- слева направо с присадкой, которая идет по след электрода.
Способ «слева-направо» считается более подвинутым, так как при нем возможна более высокая скорость сварки, благодаря эффективному использованию тепловой энергии. Тем не менее, способ «справа-налево» применяется чаще – он более традиционный, его знают лучше.
Если вид работы специальный и, к примеру, заключается в отбортовке металлических заготовок с тонкими краями, угольники можно использовать без присадки. В таком случае производительность сварки станет значительно выше. При одном, правда, условии: толщина соединяемых листов не должны превышать 3-х мм.
Угольные электроды в домашних мастерских
Схема сварки медной проволоки.
Для работы с ними кустарным образом вполне подойдет традиционный электродуговой сварочный аппарат. Одна из преимущественных сторон – очень скромная сила тока для создания электрической дуги благодаря низкой теплопроводности: вполне хватает 3 – 5 А.
Электрическая угольная дуга может быть протянута на длину до 50-ти мм, ее очень легко и комфортно вести вдоль будущего шва из-за медленного испарения электрода во время сварки и отсутствия эффекта прилипания.
Учиться сварке с угольными электродами на примерах соединения проводов, металлических заготовок с тонкими краями и т.д. – чудесная возможность освоить все навыки быстро и эффективно.
Важный совет: заниматься этим видом сварки нужно только в закрытых помещениях. Дело в том, что дуга в таких технологиях может потухнуть при малейшем дуновении ветра, не говоря уж о газовых потоках, магнитных полях и других факторах внешней среды.
Лучше всего заточить электрод с обоих концов: в этом случае не нужно будет тратить лишнего времени не перестановку расходника в держателе. Кроме того, снизится риск перегрева расходника при сварке.
А с заточенными концами держатель может разворачиваться на 180° при перегреве одного конца, чтобы продолжать работу другим концом. Это позволит в том числе сэкономить на расходных материалах.
Иногда применяют неплавящиеся угольные электроды для сварки шин из меди в трансформаторах на подстанциях. Варят и медные провода, но это главным образом в мелких мастерских кустарного характера.
В качестве присадочных материалов самым лучшим вариантом являются прутки из бронзового сплава. Они бывают с разными диаметрами, которые нужно подбирать, исходя из толщины соединяемых металлических заготовок, которая используется в расчетах по специальной формуле.
Еще одним видом работ, в которых используются угольники, является резка металлов.
Сварка угольными электродами алюминия
Алюминий и его сплавы – одни из самых сложных и капризных металлов для сварочных работ. Угольникам алюминий по силам.
У данного металла низкая плотность в сочетании с высокой теплопроводностью и стойкостью к коррозийным явлениям. Плавится алюминий при низкий температурах – всего 660°С. Трудностью является его интенсивное взаимодействие с кислородом, в результате чего заготовки покрываются оксидной пленкой в виде окиси алюминия.
Именно поэтому данные электроды имеют широкое применение в специализированных цехах электролиза для сварки алюминиевых шин. Чаще применяют швы встык на подкладке из графита.
Если соединяются две алюминиевые поверхности, лучше использовать угольную электродуговую сварку с использованием присадочной проволоки или прутка тоже из алюминия.
Что же касается неприятности в виде оксидной пленки, то с ней без проблем справляются флюсовые смеси, которые добавляются прямо на кромки сварочного шва. Флюс в данном случае – однородная мелкодисперсная смесь.
Сварочный аппарат на 12 В из батарейки для сварки тонкого металла
Порой возникает необходимость в электросварке мелких деталей, на которые не будет оказываться серьезная нагрузка. При отсутствии сварочного аппарата такую задачу можно решить с помощью аккумулятора и графитного стержня из пальчиковой батарейки. Рассмотрим этот способ подробней.
Материалы:
- старые испорченные батарейки АА;
- аккумулятор 12В;
- клемма;
- сварочный или другой кабель большого сечения.
Сборка сварочного аппарата и сварка
В качестве электрода для сварки будет применяться графитовый стержень из пальчиковой батарейки. Для этого ее нужно аккуратно разобрать бокорезами. Работать лучше в перчатках, чтобы не порезаться о корпус батарейки. В этом деле лучше не спешить, поскольку можно сломать стержень.
К клеммам аккумулятора нужно присоединить по отрезку сварочного кабеля. На батареях с низким емкостью лучше использовать короткие провода, чтобы уменьшить сопротивление. Оптимально применять отрезки длиной 40-60 см. На аккумуляторах 60, 75 Ач можно использовать длинный кабель.
На второй конец плюсового кабеля ставится клемма. К ней прикрепляется графитовый стержень из батарейки. Его нужно крепко зажать, чтобы получить надежный контакт.
Минусовой провод нужно прикрепить к детали для сварки. При отсутствии специальной сварочной массы его можно просто придавить. Прижимать нужно плоскогубцами или другим инструментом с изоляцией.
При касании графитовым стержнем к деталям, тот начнет разогреваться и плавить металл. От этого они будут свариваться между собой. Поначалу грифель обгорает, пока с него не сойдут остатки кислоты из батарейки, а потом варит лучше.
Такой способ сварки сопровождается коротким замыканием на аккумуляторе, что вызывает нагрев батареи. Если та закипит, то может взорваться. В связи с этим нельзя долго держать цепь замкнутой. Нужно делать паузы и периодически проверять температуру аккумулятора. В идеале его накрыть, чтобы в случае взрыва на тело не попали брызги кислоты. Вероятность этого очень мала, но перестраховка не помешает. Сварка забирает много энергии, поэтому одного заряда хватит буквально на пару минут.
Вместо графитового стержня можно использовать сварочные электроды. В этом случае получится действительно надежное соединение, способное держать нагрузку. Также можно пользоваться стержнями из батареек на обычной сварке, если нет под рукой электродов.
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.
Особенности процесса
Электроды, сделанные из угля, отличатся от металлических тем, что относятся к неплавким. Это значит, что при сварке они играют роль проводника электричества, но не становятся частью сварочной ванны.
В ходе работы угольные стержни разогреваются до очень высокой температуры. А если продолжать нагрев, то практически сразу из расплавленного состояния они перейдут в состояние кипения (к слову, уголь кипит при температуре 4200 °C).
Из-за особенностей материала использовать в процессе сварки можно только постоянный электрический ток прямой полярности. Соответственно, минус (катод) здесь должен находиться на электроде, а плюс (анод) на металлической поверхности изделия.
При работе с угольными электродами сварщику, как правило, требуются присадочные элементы. При этом сваривать можно двумя путями:
- слева направо (в таком случае присадка оказывается позади электрода);
- справа налево (впереди находится присадка).
Интересно, что при сварке слева направо тепловая энергия используется эффективнее, и это позволяет увеличить скорость работы. Однако на практике чаще можно встретить технологию «справа налево» – она привычней.
В некоторых ситуациях можно обойтись и без присадки, например, при отбортовке тонких металлических изделий или при сварке угловых стыков. Причём если использовать угольный электрод без присадок для соединения металлических листов, имеющих толщину до 3 мм, то производительность будет на порядок больше, чем при сварке с иными электропроводниками.
Применение в домашних мастерских
Для работы с угольными электродами в домашних условиях подойдёт стандартный элекродуговой сварочный аппарат. Так как теплопроводность угольных стержней мала, можно создавать дугу при силе тока всего в 3-5 Ампер.
Причём эта электродуга при необходимости вытягивается в длину в 30-50 миллиметров. Электрод испаряется медленно и не липнет к металлу, поэтому вести угольную дугу по направлению будущего шва достаточно легко.
Навыки, нужные для выполнения простых работ (таких как сварка проводов, сварка тонких металлических пластин и так далее), приобретаются в данном случае очень быстро.
Варить домашним мастерам следует не на улице, а строго в закрытых помещениях. Угольная дуга реагирует на дуновения ветра, газовые потоки, магнитные поля и другие воздействия.
Чтобы не тратить время на перестановку электрода в держателе и чтобы он не слишком нагревался при сварке, его можно заранее заточить с обоих концов. Когда один конец перегреется, электродержатель поворачивается на 180 °, и сварка продолжается другим концом.
Мастерам, у которых в наличии не слишком много расходных материалов, следует воспользоваться данным советом.
Угольные и графитовые электроды некоторые специалисты используют, чтобы варить медные шины на трансформаторных подстанциях. А в домашних кустарных мастерских такими электродами можно, например, сваривать медные провода.
Хорошим присадочным материалом в данной ситуации станут бронзовые прутки. Диаметры таких прутков подбираются в зависимости от толщины свариваемых деталей и рассчитываются по специальным формулам.
Вдобавок ко всему угольными электродами можно выполнять не только сварочные работы, но и операции по резке металлических изделий.
Работа с алюминием
Угольными электродами соединяют даже алюминиевые изделия, которые традиционно считаются сложными для сваривания. Алюминий обладает малой плотностью, значительной теплопроводностью и стойкостью к коррозии.
Плавится этот металл при температуре 660 °C, к тому же он достаточно хорошо сочетается с кислородом, из-за чего покрывается плёнкой окиси алюминия (химическая формула – Al2O3).
Наличие такой плёнки, а также лёгкость образования трещинок и пор в металле шва – главные трудности, с которыми сталкиваются при сварке алюминия. Но применение угольных электродов позволяет справляться с ними.
В частности, именно такой способ используют для соединения алюминиевых шин в цехах электролиза. Сваривают шины традиционно встык на подкладке из графита или алюминия.
По бокам шин монтируют графитовые пластины с вырезами напротив шва. Данные вырезы дают возможность вывести конечную и начальную точку шва за границы рабочего сечения.
При сварке алюминиевых поверхностей угольной дуговой сваркой присадочным материалом служит проволока или пруток из того же металла. Для того чтобы окисная плёнка не мешала и не повлияла на результат, на кромки шва добавляют флюс марки АФ-4А, который представляет собой однородный мелкодисперсный порошок белого цвета.
Читайте также: