Все чаще монтаж электропроводки не обходится без угольного электрода для сварки медных проводов. Такой способ – альтернатива спаиванию медных скруток, для которого необходимо использование флюса и припоя. Как и у пайки, задача сварки заключается в обеспечении надежного контакта между проводами, которого невозможно добиться их обычным скручиванием, ведь на медной поверхности со временем обязательно появится пленка окисления. Правда, после сваривания неразъемное соединение скрутки получается не по всей ее поверхности, как при спаивании, а только на кончике, который оплавляется в течение 1-2 секунд, однако и такой контакт предотвращает перегрев кабелей при повышении нагрузки.
Благодаря своим техническим характеристикам графитовые электроды медленнее расходуются, легко режутся, не растрескиваются при сварке.
Как правило, сварка проводов ведется в распределительных коробках. Расположены они довольно высоко, поэтому для работы нужно использовать переносное сварочное оборудование. Существуют промышленные аппараты для этой цели, использование которых целесообразно на профессиональном уровне. Можно изготовить самодельный сварочный трансформатор, однако для сварки отлично подходят инверторные аппараты, которые сегодня есть у многих. Они мобильны и к тому же обладают возможностью настройки нужного тока сварки.
Виды электродов для сварки медных проводов
Классификация электродов для сварки.
Сварка меди должна осуществляться специализированными электродами. Об угольном уже упоминалось. Кроме него, существуют графитовые электроды. Нужно сказать, что в этом качестве могут выступать угольные щетки коллекторных двигателей, стержни элементов питания и подобные им изделия. Они полноценно заменяют электроды из магазина, разве что на них нет омеднения, но для этих приспособлений придется сконструировать более удобные держатели. Самодельные зажимы типа «крокодил» и для электрода, и для подключения массы не будут так громоздки, как штатные, поэтому ими гораздо легче пользоваться при работе в распределительных коробках. Конечно же, необходимо позаботиться и о надежной изоляции их ручек.
Угольные и графитовые электроды обладают сходством в главном: и у тех, и у других температура плавления более чем в 3 раза превышает температуру плавления меди. Благодаря этому обстоятельству их расход при монтаже электропроводки крайне низок. В то же время электроды нагреваются до высоких температур практически мгновенно, поэтому существует опасность перегрева свариваемого материала, что может привести к нарушению изоляции в кабелях. Все эти факторы необходимо учитывать сварщику, чтобы быть достаточно расторопным при выполнении работы, ведь нескольких мгновений хватит и для того, чтобы надежно скрепить скрутку, и для того, чтобы привести в негодность часть проводки.
Инверторный сварочный аппарат
Инверторный аппарат обладает явными преимуществами перед другими приборами:
- Малогабаритные параметры;
- Небольшой вес;
- Регулировка параметров тока;
- Наличие переносного ремня (удобно производить работы на стремянке, в распределительной коробке);
- Устойчивая дуга, зажигающаяся при малых токах;
- Качество сварных соединений;
- Меньшее энергопотребление, не изменяющее напряжение бытовой электрической сети.
Кроме того, сварку производят трансформаторными приборами, аппаратами, станциями, устройствами, сделанными самостоятельно (при наличии определенных навыков).
Простота эксплуатации аппарата дуговой точечной электросварки скруток своими руками сделала его наиболее распространенным. Основные параметры данного оборудования:
- Ток электрической дуги;
- Напряжение сети, образующее дугу;
- Тип электрического тока (переменный, постоянный).
Различия угольных и графитовых электродов
Сварка угольным электродом с подачей присадочного металла в дугу: а — «левый» способ; б — «правый» способ.
Несмотря на схожесть угольных и графитовых стержней в области применения, характеристики их несколько различаются:
- Первое различие – цена. Графитовые изделия более доступны.
- Если стержни из угля абсолютно черные, то электроды из графита обладают темно-серым цветом с металлическим отливом.
- Сварка угольным электродом требует от сварщика определенного опыта, так как этот стержень создает дугу очень высокой температуры, которая может стать причиной разрушения скрутки. В то же время высокие температурные значения достигаются при минимальном токе, поэтому электроды из угля пригодятся обладателям слабых трансформаторных устройств.
- Владельцам инверторных аппаратов, оснащенных регуляторами силы тока, лучше использовать графитовые стержни. Они менее требовательны к квалификации мастера. Кроме того, сварное соединение после их использования отличается лучшим качеством, большей прочностью, повышенной сопротивляемостью к окислению, нежели после сварки углем.
Инструкция по сборке
Сборка аппарата своими руками потребует минимальных навыков работы с ручным инструментом. Для удобства процесс изготовления следует разбить на 5 этапов:
- Подготовка корпуса. Он выбирается исходя из габаритов трансформатора.
- Поиск и монтаж трансформатора. Проверка его работоспособности.
- Подбор питающего кабеля. Защита аппарата от перегрузки.
- Установка выходных клемм. Другие способы соединения.
- Выбор и монтаж держака и электрода. Самодельные альтернативы.
Корпус сварочника
Проще всего использовать готовый корпус от какого-либо электрического прибора. Например, от зарядного устройства авто или подходящего по размеру бесперебойника от компьютера. Желательно, чтобы корпус был из диэлектрического материала (пластик, карболит). Это станет плюсом в пользу безопасности будущего устройства. Если никакой из перечисленных вариантов не подходит, то проще всего сделать корпус из тонколистового железа толщиной 1-3 мм.
Подбор трансформатора
Нужный трансформатор иногда возможно найти в магазинах. Другой вариант — поискать у знакомых или намотать самостоятельно.
Первичная обмотка трансформатора рассчитывается на 220 В. Железо подбирается исходя из габаритной мощности в 200-1000 Вт. Маломощные трансформаторы пригодны для сварки тонких проводов, а высокомощные — для толстых.
Вторичная обмотка трансформатора наматывается проводом от 35 кв. мм, ведь ей предстоит испытывать токи короткого замыкания. В качестве материала выходной обмотки лучше использовать медь. Это уменьшит потери на нагрев.
Питающие кабели
Сетевой провод питания 220 В подбирается исходя из мощности трансформатора. Для устройств с потреблением 1 кВт его сечение берется не менее 4 кв. мм. Толстый кабель лучше и тем, что его сложнее надломить или порвать в условиях ремонта и прокладки проводки.
Для защиты аппарата нелишним будет в цепи первичной обмотки установить плавкий предохранитель или автоматический выключатель. Так трансформатор будет защищен от перегрузки по току.
Применение клемм
По возможности стоит избегать применения клемм. Они имеют свойство со временем разбалтываться и обгорать, особенно на больших токах вторичной обмотки трансформатора. Самые надежные соединения выполняются сваркой, пайкой или опрессовкой.
В некоторых случаях клеммы — это удобно. Например, на выходе сварочного трансформатора. Применяя клеммы, можно переносить аппарат отдельно от его проводов. Главное следить, чтобы во время работы клеммы не окислялись, не болтались и не перегревались. Периодически допустимо убирать загрязнение при помощи напильника.
Держатель для электрода
Сварка осуществляется графитовым электродом, покрытым тонким слоем меди. Такая комбинация обеспечивает хорошую проводимость меди в сочетании с жароустойчивостью графита. Подобные электроды имеются в продаже. Если же найти их не удалось, то можно изготовить самостоятельно из графитовой щетки электродвигателя. Ее следует взять покрупнее и выпилить ножовкой по металлу до желаемого размера.
Самодельные держаки для сварки. Держак выполняется из пары медных шин и болтов для затяжки. Приспособление должно надежно зажимать графитовый электрод.
Регулирование тока сварки
Что касается регулировки силы тока, то сварка проводов осуществляется в диапазоне от 30 до 120 А (в этих пределах работают практически все инверторные сварочные аппараты). В любом случае точный ток сварки придется подбирать опытным путем, так как:
Технология сварки медных скруток угольным электродом.
- Каждому инвертору присущи свои особенности.
- Напряжение сети может отличаться от 220 В.
- Химический состав медных проводов разных производителей может отличаться.
К тому же сварщику не помешает потренироваться, чтобы работа велась как можно быстрее и качественнее.
Тем не менее следует знать о значениях силы тока, при которых ведется соединение проводов различных сечений:
- При сваривании 2-х проводков диаметром 1,5 мм2 инвертор настраивается на 70 А.
- 3 провода такого же сечения варятся при токе от 80 до 90 А.
- Ток для сварки 3-х проводков диаметром 2,5 квадрата – 80-100 А.
- 4 провода по 2,5 мм2 свариваются с выставленной на аппарате силой тока от 100 до 120 А.
Особенности процесса
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.
Как сваривать скрутки?
Чтобы предотвратить возможное оплавление изоляции кабеля, к основанию скрутки необходимо прикрепить металлический радиатор. Отводить избыток тепла от скрутки поможет зажим с большой поверхностью, улучшающей теплообмен. Желательно, чтобы радиатор был сделан из меди, так как у нее высокая теплопроводность.
Правила техники безопасности при сварочных работах.
Процесс сваривания скрутки предваряет подготовительный этап, во время которого провода освобождаются от оболочек и изоляции. Длина оголенных сердечников должна быть не менее 10 см, тогда скрутка получится не короче 5 см.
Скручивая проводки, необходимо добиться, чтобы они как можно плотнее прилегали друг к другу. Также нужно следить за тем, чтобы их торцы в результате оказались на одном уровне, иначе какой-нибудь из проводков окажется вне сварного соединения. При необходимости конец скрутки откусывается бокорезами.
Вблизи радиатора к скрутке прикрепляется зажим «массы», после чего к кончику проводков подносится электрод. Время контакта не должно превышать 2 секунд. После его прерывания на скрутке получается небольшой наплыв сферической формы. Таким же образом свариваются остальные скрутки.
Материал для стержней
Стержни, которые устанавливаются в электродах и предназначены для сплавов меди, производятся из прутков и проволоки. Их состав соответствует ГОСТу. Главным образом это бронза и медь. Часто находят применение в производстве сплавы металлов. Медные стержни выполняют в диаметре от 2 до 6 мм. Они могут быть обернуты жестью толщиной 0,3 мм. На них наносится различное покрытие. Оно может быть рутиловым и основным.
Для электродов Комсомолец-100 стержень изготавливается из меди М1. Бронзовые изделия выполняются из специального металла и покрываются смесью различных веществ. Иногда их производят из оловянно-фосфористой бронзы. Бронзовый стержень придает отличное качество швам. Они меньше окисляют металлы, нежели медные. Бронзовые стержни снижают механическую прочность при определённых условиях.
