Сварка медных проводов инвертором с применением угольного и графитового электрода, и точечным методом

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.

Сварочный кабель для инвертора: виды

Марок проводников, предназначенных специально для выполнения сварочных работ, немного. А кабелей, отвечающих вышеперечисленным характеристикам, всего два типа: КГ и КОГ.

Среди мастеров особым спросом пользуется первый тип – кабель гибкий (КГ). Применять его следует для подсоединения передвижных механизмов к сетям с переменным напряжением до 660 В частотой 400 Гц. Также допускается постоянное напряжение величиной до 1000 В.

КОГ – кабель особо гибкий, аналог КГ, незаменим при работах в труднодоступных местах, обеспечивает быстрое изменение положения оборудования и гарантирует свободу действий исполнителя. Использовать его рекомендуется для присоединения электрододержателей, автоматических и полуавтоматических установок к сетям с переменным напряжением до 220 В частотой 50 Гц или постоянным – до 700 В. Если исполнитель раздумывает над тем, какая марка кабеля на ПДУ сварочного инвертора больше подойдет, то можно выбрать КОГ.

Каждая из данных марок имеет следующие разновидности, которые ясно различимы, если посмотреть на маркировку:

• КОГ-ХЛ/КГ-ХЛ – холодостойкий, обладает устойчивостью к чрезвычайно низким температурам, вплоть до -60°С;
• КОГ-Т/КГ-Т – тропический, обладает стойкостью к различного рода плесневым образованиям, температура эксплуатации не должна превышать +55°С.

Также следует обратить особое внимание на следующие разновидности:

• КГн имеет негорючую изоляция, следует использовать в пожароопасных условиях.
• КОГ-У применяется только в умеренном климате, в диапазоне температур от -45 до +40°С.

Многие исполнители располагают оборудованием определенных брендов или произведенных конкретными заводами. Особенно часто сварщиков волнует вопрос, какой следует выбрать сварочный кабель для инвертора Ресанта? Обе марки: и КГ, и КОГ – будут подходящим выбором в подобном случае.

Режимы и особенности процесса

Вследствие ограниченности сварочных токов приборы для сплавления электротехнических проводов могут иметь совсем небольшие размеры. Широко распространённая среди специалистов термитная сварка проводов, организуемая с использованием специальной порошкообразной смеси, позволяет ещё более упростить сварочную процедуру. В этом случае удаётся существенно снизить габариты применяемого переносного оборудования.

При проведении рядовых электротехнических операций (включая сварку медных и алюминиевых проводов) применяется специальное оборудование, для формирования дуги в котором используется постоянный ток прямой полярности. К держателю электрода в таком устройстве подключается плюс питающей цепи, а на заземляющий провод, который принято называть «массой», подсоединяется её минус.

При сварке отдельными типами электродов с медным покрытием используется обратная полярность.

Величина сварочного тока в любом случае определяется размерами обустраиваемого жгута из электрических проводов и поперечным сечением собранных в нём отдельных жил. В процессе сварки требуемое значение этого параметра выставляется с помощью вынесенного на управляющую панель регулятора.

В различных моделях малогабаритных сварных агрегатов предусматривается регулировка выходного напряжения. Отдельные производители и даже домашние мастера ещё более улучшают конструкцию своих моделей, устанавливая в них специальные ограничители тока. С данными по выходным параметрам таких устройств можно ознакомиться по таблицам зависимости рабочего напряжения и тока от сечения свариваемых проводов и их количества в скрутке.

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.

Технические характеристики и критерии выбора лучших аппаратов

Составные части сварочного инвертора.

Разберемся с техническими характеристиками аппаратов, предлагаемые их производителями – попробуем сформировать рабочий список:

1. Номинальный сварочный ток или мощность инвертора. Одна из главных характеристик, всегда присутствует в паспорте прибора. Это сила тока, при которой аппарат работает ровно, стабильно, без перегрева и перегрузки. Этот показатель тесно связан со следующим – ПН.
2. ПН – продолжительность нагрузки. Очень важный критерий об отношении рабочего времени ко времени, нужном на перерыв из-за перегревания. Параметр указывается в процентах. Если, например, ПН указана в 60%, то аппарату после десяти минут работы нужно остывать такие же десять минут.
3. Диапазон скачков напряжения: есть инверторы, которые способны стабильно работать в условиях, когда напряжение скачет на 20 – 30%. Такая характеристика особенно важна для работы в сельской местности. Сварочный инвертор, работающий лишь при стабильном напряжении в 220 В, не годится в условиях нестабильной электросети.
4. Диапазон регулировки сварочного тока. Чем шире этот диапазон, тем универсальнее прибор, с помощью которого можно варить и тонкие металлические листы, и массивные литые детали. У бюджетных моделей для домашнего пользования такой диапазон очень скромный: 150 – 200А.
5. Снижение напряжения холостого хода – R.D.Речь о снижении напряжения до безопасного уровня 10 – 12В в момент простоя аппарата. Нужный уровень тока мгновенно возвращается при касании электродом заготовки.
6. Диаметр электродов для сварочных работ обычно находится в интервале от 1,4 мм до 6,0 мм. Этот показатель зависит от силы тока, генерируемого инвертором. Допускаемые размеры диаметра всегда указываются в технических характеристиках приборов. При покупке аппарата лучше выбирать модели хотя бы с небольшим запасом по этому критерию на всякий случай. «Всяким случаем» является риск прыжка напряжения в сети вниз.
7. Температурные условия эксплуатации. Важнейший критерий для российских регионов, особенно в холодных климатических поясах. Обычно приемлемым температурным диапазоном считаются показатели от -15°С до +40°С. Но если вы живете в регионе с холодными зимами, ищите приборы с более широкими температурными показателями. Не забывайте, что хранить инверторный аппарат нужно с учетом этих же цифр: если это склад, он должен быть отапливаемым. Заодно заметим, что сварочные аппараты в виде инверторов не любят лишней влаги из-за риска образования конденсата. Капризен не сам аппарат, капризны его электронные схемы: что есть, то есть. Температурная чувствительность считается одним из недостатков инверторов в целом.
8. Вентиляция. Кроме слишком низких или слишком высоких температур и повышенной влажности электронные схемы инверторов не любят пыли. Здесь нужно делать разницу: если профессиональные и промышленные аппараты обязательно должны иметь в своем составе специальные туннельные системы вентиляции, то для бытовых ручников эти требования не являются такими уж критичными. Тем не менее любой инвертор нужно чистить от пыли дважды в год по крайней мере.
9. Форсаж дуги – отличная дополнительная функция, полезная особенно для новичков. Это автоматическое повышение сварочного тока при приближении электрода к поверхности заготовки. В результате снижается риск залипания, повышается качество дуги, исчезают брызги расплавленного металла.
10. Горячий старт – еще одна дополнительная опция для быстрого поджига дуги: это опять автоматическое повышение силы сварочного тока, но на этот раз в момент зажигания сварочной дуги. Очень повышает общую комфортность работы и, следовательно, настроение.
11. Антиприлипание или антистик – третья дополнительная опция: в момент прикасания электрода к поверхности металлической заготовки сварочный ток автоматически отключается на очень короткое время. При отнимании электрода он сразу же восстанавливается.

График напряжения и выходного тока.

Теперь нужно решить, какие именно сварочные аппараты инверторного типа вам нужно рассмотреть с точки зрения технологического процесса сварки и режима работы.

Таких типов всего три:

• MMA – приборы для ручной дуговой сварки;
• MIG/MAG – полуавтоматические аппараты;
• TIG – автоматы для сварки в аргоне.

Третьим пакетом будут не «голые» автоматы TIG для аргонной сварки, а универсальные инверторы, позволяющие работать по разным технологиям, в том числе TIG. Нас ведь интересует обзор и выбор самого подходящего инвертора для домашнего пользования или небольшой частной мастерской – как правильно выбрать сварочный инвертор для своих нужд. Промышленными автоматами пусть занимаются крупные производства, они разберутся без нас.

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.

Полезные советы

Специалисты рекомендуют использовать графитовые электроды без омеднения. Это обусловлено тем, что при выгорании угла его сопротивление будет падать, что может привести к долгому контакту. Впоследствии это отразится на качестве соединения.

Также стоит учитывать следующие моменты:

Перед началом работы торец графитового электрода обрабатывается – на нем формируется выемка. Это будет способствовать формированию шарика спайки правильной формы. В качестве альтернативы заводских графитовых электродов можно рассмотреть вариант использования токосъемников, применяемых в троллейбусах или стержней из батареек. Они имеют относительно небольшие размеры и могут быть закреплены на ручке инвертора. Обязательно использование защитных средств – маски сварщика (темных очков), перчаток и одежды с длинными рукавами.

По окончании сварки медных проводов необходимо проверить качество соединения. Для этого на сеть дают максимально допустимую нагрузку и проверяют – есть ли нагрев на скрутке. Только после этого можно окончательно изолировать соединение.

Особенности сварки проводов

Сначала нужно сделать корректный монтаж проводки – выбрать ее оптимальный диаметр, правильно расположить в стенах помещения. Для распределения линий обустраивают специальные коробки. Там появляется возможность перенаправить подачу электроэнергии от центрального провода вспомогательным.

Сварка проводов в коробке имеет следующие нюансы:

• Применение инверторных сварочных аппаратов мощностью до 1 кВт. Это могут быть заводские модели или самоделки.
• Электроды — графитовые или угольные. Не рекомендуется использовать стержни с омеднением, так как это может отразиться на качестве соединения.
• В отличие от спайки во время сварки не потребуется флюс или другие типы присадок.
• Контроль температуры нагрева проводов. В противном случае велика вероятность частичного разрушения или изменения свойств изоляции.

Работы выполняются только при полном обесточивании сети, во время сварки применяется защитная маска и специальная рабочая одежда. Диаметр электродов зависит от расчетной силы тока, которая, в свою очередь, вычисляется в зависимости от диаметра жил и их количества.

Клеммы аппаратуры для сварки

К подбору нажимов, предназначенных для крепления провода к источнику питания, следует относиться с особым вниманием. Правильный выбор способен не только сделать работу сварщика более безопасной, но и обеспечить хорошее качество шва

Нужно учитывать как максимальное количество тока, так и массу кабеля, который соединен с зажимом

Необходимо обращать внимание и на то, насколько надежно клеммы соприкасаются с поверхностью обрабатываемой детали. Контакт зависит от коэффициента упругости пружин, которыми оснащены зажимы

Существуют три основных типа клемм, применяемых при заземлении:

• магнитная прищепка;
• фиксатор «крокодил», получивший свое название из-за схожести с челюстями рептилии;
• струбцина.

Наибольшее распространение нашли первые два вида. Магнит позволяет закрепиться на любой поверхности, например, на деталях необычной или закругленной формы — там, где существуют определенные сложности с фиксацией.

Использование зажима типа «крокодил» обеспечивает надежность крепления. Сам фиксатор отличается удобством в использовании. Срок его службы зависит от состояния пружины, которую не рекомендуется перегревать. Речь идет об одном из главных элементов клеммы: если выйдет он из строя, это негативным образом скажется на функционировании самого зажимного устройства.

Особенности сварки алюминиевых проводов

Использование жил из алюминия запрещено действующим ПУЭ. Но в некоторых старых домах все еще можно встретить этот тип проводки. Полная замена влечет за собой денежные затраты и может занять много времени. Но для сварки алюминиевых проводов необходимо учитывать ряд специфических моментов.

Они заключаются в следующем:

• очистка контактных частей от оксидной пленки;
• применение специального флюса для сварки алюминия;
• обработка места сварки после остывания быстросохнущим лаком.

Использование механических типов соединений для алюминиевых проводов не рекомендуется. Также нельзя скручивать жилы из этого материала с медными. Для этого следует использовать специальные переходники.

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.

Альтернативные способы соединения

Не всегда есть возможность делать сварку токопроводящих жил. Затруднения обусловлены отсутствием инвертора (сварочного аппарата) или недостаточным опытом в выполнении работ этого типа. В этом случае рекомендуется рассмотреть альтернативные варианты соединения проводов.

Методы формирования надежного контакта нескольких жил:

• Скрутка (опрессовка). Отличается от вышеописанного процесса отсутствием сварного соединения. Не рекомендуется делать, так как высока вероятность отсутствия прямого контакта между несколькими проводами, что может привести к резистивному эффекту – нагреву.
• Пайка. В отличие от сварки используется припой и флюс. Они должны заполнить пространство между проводами скрутки. Удобно для соединения жил небольшого сечения.
• Контактные зажимы. Они могут быть винтовыми или с механической фиксацией. Первые применяются для коммутации большого количества проводов. Механическая фиксация рекомендуется для соединения жил большого диаметра для сетей с высоким показателем нагрузки.

Для каждой методики принят индивидуальный порядок выполнения работ. Но в любом случае соблюдаются общепринятые правила безопасности.

№6. Рабочий цикл

О соотношении длительности работы и отдыха сварочного аппарата принято сообщать в процентах. Например, рабочий цикл 60% означает, что из каждых 10 минут аппарат будет работать 6 минут, остальное время – остывать и отдыхать. Для дачи и дома можно брать сварочные аппараты с рабочим циклом 60-70%. Если же сварка – это основной вид деятельность, но понадобится аппарат с рабочим циклом 80-100%, а такие не редкость среди профессионального оборудования. Как правило, показатель рабочего цикла привязывается к максимальному току. Если же использовать ток пониже, то и длительность беспрерывной работы увеличится.

Хорошие профессиональные для инверторной сварки могут обеспечить до 8 часов беспрерывной работы.

Разновидности электродов

Круглые

Простой «круглый» тип может применяться неограниченно широко. Сечение стержня составляет от 3,2 до 19 мм. Есть еще так называемые «круглые бесконечные» электроды. Конечно, они имеют строго ограниченные размеры. Однако экономичность полностью оправдывает основное название.

Диаметр «бесконечных» элементов варьируется от 8 до 25 мм. Чаще всего их используют при сварке с помощью специальной машинки. Оба варианта приемлемы для «простых» сварочных работ. Впрочем, любые виды угольных моделей за счет своей неплавкости расходуются мало.

А еще есть несколько видов таких электродов, которые заслуживают отдельного разбора.

Полукруглые

Электрод в форме полукруга обычно имеет диаметр от 10 до 19 мм. Такие изделия часто рекомендуют, чтобы нарезать металлические заготовки. Именно полукруглые электроды используют большинство самодеятельных и профессиональных сварщиков. Шов имеет оптимальную форму. Создавать кромку электродом полукруглого исполнения несложно.

Прямоугольные

Их еще иногда называют плоскими — но не все так просто. Когда торговцы говорят слово «плоский», они могут подразумевать еще и квадратное сечение. Размер сечения колеблется от 8 до 25 мм. Чаще всего такие инструменты применяют, когда надо заделать дефект на стальной отливке. Для других целей их используют редко.

Полые

Нечасто можно встретить и такой вид электродов. Их типичный размер составляет от 5 до 13 мм. Именно подобное решение подойдет для формирования U-образных линий канвы. Также полые конструкции отлично применяют при вакуумной сварке. Давление в рабочей камере при этом не должно превышать 665 Па.

Графитовый электрод для сварки

Из-за своих технических характеристик графитовый электрод легко режется, медленнее расходуется, не растрескивается при сварке. Как показывает практика, сварка жил проводов производится в распределительных коробах. Расположение коробок довольно высоко, поэтому вам для сварки необходимо будет использовать сварочное переносное оборудование.

Применяют для этих целей промышленные аппараты, применение которых целесообразно в профессиональном плане. Если есть возможность, то можно собрать сварочный аппарат самому. Однако, для большинства отлично подойдут аппараты инверторного типа, которые в большом ассортименте представлены в магазинах. Они компактны, мобильны, легки и к тому же есть регулировка нужного вам тока сварки.

Типы электродов для сварки медных жил проводов

При сварке медных жил должны применяться соответствующие электроды. Об угольных электродах мы уже упоминали. Существует также графитовый тип электродов. В качестве электрода в домашнем обиходе могут быть применены стержни батареек, щетки коллекторных двигателей и подобные изделия, которые выполнены из графита.

Стержни из графита хорошо заменяют покупные электроды, за исключением лишь одного, что на них отсутствует омеднение, но это решаемо путем усовершенствования держателя. Для этого необходимо будет применить зажим типа «крокодил», как для электрода, так и для соединения массы. Они не будут такими громоздкими, как штатные, поэтому вам будет удобней работать в распределительных щитках. Конечно же, вам необходимо будет позаботиться и о дополнительной изоляции ручек.

Графитовые и угольные электроды обладают общим сходством: и у тех, и у других температура плавления в 4 раза превышает порог плавления самой меди. Из-за этого свойства расход электродов при соединении электропроводки очень низок.

Обратите внимание на тот факт, что электрод нагревается до высокой температуры мгновенно, поэтому есть риск перегрева свариваемого материала, что, в свою очередь, может нарушить изоляцию в кабеле. Эти факторы необходимо знать сварщику, чтобы быть достаточно аккуратным при монтаже электропроводки.

Различия графитовых и угольных электродов

Несмотря на схожесть графитовых и угольных стержней при монтаже проводки, характеристики их различаются:

• первое различие – это цена. Изделия графитовые более доступны;
• если стержень из угля абсолютно черный, то электрод из графита обладает серо-темным цветом с металлическим оттенком;
• сварка с применением угольного электрода требует от сварщика определенного навыка, так как угольный стержень создает дугу огромной температуры, которая может привести к разрушению свариваемой скрутки. В то же время огромные температурные показатели происходят при заниженном токе. Исходя из этого, угольные электроды пригодятся сварщику со слабым сварочным аппаратом;
• тем, кто владеет инверторным аппаратом, который оснащен регулятором силы тока, лучше применять графитовые стержни. При работе с ними требуется меньшая квалификация мастера. Кроме этого, соединение жил проводов после их применения отличается большей прочностью, лучшим качеством, повышенной сопротивляемостью к окислению, нежели после процесса сварки углем.

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.

Инструкция по сборке

Сборка аппарата своими руками потребует минимальных навыков работы с ручным инструментом. Для удобства процесс изготовления следует разбить на 5 этапов:

1. Подготовка корпуса. Он выбирается исходя из габаритов трансформатора.
2. Поиск и монтаж трансформатора. Проверка его работоспособности.
3. Подбор питающего кабеля. Защита аппарата от перегрузки.
4. Установка выходных клемм. Другие способы соединения.
5. 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.

Сварочный аппарат для сварки мелких деталей своими руками

Довольно часто в практике любого хозяина возникает необходимость соединить металлические детали. Один из таких способов соединения – это сварка. Но что делать, если нет сварочного аппарата? Конечно, можно его приобрести, но можно и изготовить самый простейший аппарат самому, причем практически за полчаса.

Пролог

Простейший прототип сварочного аппарата – осветительный электродуговой проектор – использовался еще в середине ХХ-го века в киностудиях во время съемок фильмов.

В домашних условиях, возможно, сделать простой раритетный самодельный сварочный аппарат из автотрансформатора мощностью 200 Вт. (Примерная схема автотрансформатора приведена на рисунке). Выходное напряжение регулируется за счет перестановки телевизионной вилки в гнездах.

На вторичной обмотке трансформатора необходимо найти два вывода, на которых напряжение будет около 40 В. К этим выводам остается подсоединить графитовые электроды и сварочный аппарат готов! Правда нужно учитывать, что при использовании такого автотрансформатора в сварочных целях желательно хорошо знать основы электробезопасности, поскольку не обеспечивается гальваническая развязка с электросетью.

Область применения такого самодельного сварочного аппарата довольно широкая: от сварки металлических изделий до закалки рабочих поверхностей инструмента.

Примеры применения Вольтовой дуги

В практике радиолюбителей временами возникает необходимость в сваривании или очень сильном разогреве мелких деталей. В таких случаях нет необходимости в применении серьезного сварочного аппарата, т.к. чтобы создать высокотемпературную плазму не обязательно иметь специальное оборудование.

Рассмотрим несколько примеров практического применения Вольтовой дуги.

Сварка накала магнетрона с питающими шинами

В этом случае сварка просто необходима, хотя многие, при встрече с такой трудностью, производят замену магнетрона. А ведь чаще всего бывают лишь две неисправности: обрывается накал в точке (поз.1) и выходят из строя из-за пробоя проходные конденсаторы (поз.2).

На рисунке магнетрон от микроволновой печи «Kenwood», который проработал после ремонта более двадцати лет.

Ремонт термопары своими руками

Конечно, изготовить термопару – дело совсем безнадежное, однако бывает, что нужно ее отремонтировать в случае облома «шарика». Обычно такие термопары встречаются в мультиметрах, у которых есть режим замера температуры

Нагревание высокоуглеродистой стали

В случае необходимости изменения формы пружины или проделывания отверстия следует учитывать, что закаленная пружина имеет слишком высокую твердость для сверления и слишком хрупкая для пробивания отверстия при помощи пробойника.

А в случае закалки стального инструмента (изготовленного из инструментальной стали) достаточно нагреть рабочую поверхность до малинового цвета и охладить в ванночке с машинным маслом. На рисунке изображено закаленное жало отвертки после механической обработки рабочей кромки.

Как получить Вольтовую дугу?

Мелкие сварочные работы можно выполнять при помощи трансформатора мощностью от 200 Ватт и выходным напряжением в диапазоне от 30 до 50 Вольт. При этом сварочный ток должен быть 10-12 Ампер. Можно не беспокоиться по поводу перегрева трансформатора, поскольку горение дуги кратковременно.

Также подойдет и обычный лабораторный автотрансформатор ЛАТР с силой тока от 9 Ампер. Однако нужно учитывать всю степень опасности в связи с тем, что отсутствует гальваническая развязка с электросетью.

В целях предупреждения повреждения графитового ролика токосъемника ЛАТРа желательно ввести ограничения входного тока применением плавкой вставки (предохранителя). Тогда случайное короткое замыкание в цепи электрода уже не страшно.

Электродами могут быть любые графитовые стержни простых карандашей (желательно мягкие).

В качестве держателя для грифеля используется металлическая часть электромонтажного клеммника.

На этом рисунке показан пример держателя с применением клеммника, причем одно отверстие используется для крепления ручки, а второе для зажима грифеля в клемме.

В целях предотвращения расплавления одноразового шприца (поз.3) при нагреве клеммника (поз.1) используются шайбы из стеклотекстолита (поз.2). А для стандартного подключения к кабелю можно применить стандартное гнездо от прибора (поз.4).

Итак, схема соединения довольно простая: один вывод вторичной обмотки соединяется с держателем, а второй вывод подсоединяется к свариваемой детали.

Есть еще другой вариант крепления держателя электрода с применением электромонтажной клеммы. Второй держатель понадобится в случае сварки металлических изделий с такой же температурой плавления или при необходимости раскалить металлическое изделие (закалка, изменение формы).

Схема подключения к вторичной обмотке трансформатора двух графитовых электродов.

Для сохранения глаз от ожога роговицы и от попадания искр недостаточно будет использовать темные очки из-за малой плотности светофильтров. Можно изготовить такое приспособление: в качестве щитка может быть оправа бинокулярных очков с удаленными линзами; фильтр крепится при помощи канцелярского зажима. Или можно воспользоваться радиолюбительскими очками, применяемыми в SMD технологиях.

В случае сварки меди с нихромом или сталью понадобится флюс. При добавлении небольшого количества воды в тетраборат натрия (буру) или в борную кислоту получается кашица, которой смазываются места сварки.

Материалы для приготовления флюса обычно можно найти в хозяйственном магазине. Также можно воспользоваться средством борьбы с насекомыми «Боракс» содержащим борную кислоту.

Рекомендованные режимы сварочного тока для разных проводников

Величина сварочного тока зависит от размера сечения и количества жил в скрутке: чем толще скрученный жгут, тем большее значение силы тока нужно выставить на сварочном аппарате:

• 2 жилы, сечение каждой 1,5 мм² — 70 А;
• 3 жилы, сечение каждой 1,5 мм² — 80-90 А;
• 2-3 жилы, сечение каждой 2,5 мм² — 80-100 А;
• 3-4 жилы, сечение каждой 2,5 мм² — 100-120 А.

Указанные режимы сварочного тока являются ориентировочными. У разных производителей провода отличаются по химическому составу и заявленному сечению, сварочные приборы также отличаются своими характеристиками. Поэтому величину сварочного тока лучше подбирать практически на небольшом отрезке того же провода. Оптимальным при подборе режима опытным путем будет тот, когда дуга устойчива, а кончик электрода не клеится к месту сварки.

У современных аппаратов инверторного типа:

• устойчивый сварочный разряд, обеспечивающий качественное выполнение сварочных работ;
• при сварке жидкий металл не разбрызгивается;
• дуга не ослепляет сварщика из-за невысокой точки плавления меди;
• инверторы нетяжелые, их габариты небольшие, что позволяет переносить их к месту монтажа на ремне.

Требования техники безопасности при сварке графитом

Графитовый электрод позволяет создавать надежные соединения деталей разного рода металлоконструкций, но сварку крайне важно осуществлять с учетом норм безопасности.

Схема сварки меди с использованием графитового электрода.

Опишем их подробно:

• ток, подающийся к сварочным кабелям, обязательно следует отключить перед началом работы, дабы предостеречь себя от удара током;
• операции при помощи сварного аппарата нужно выполнять только в специальной одежде, обуви и с применением средств индивидуальной защиты, которые помогут уберечь глаза, руки и кожу тела от ожогов;
• место выполнения работ очищают от легко воспламеняющихся предметов, что позволит избежать риска возникновения пожара;
• после сваривания одной скрутки важно подождать, пока она остынет, и только тогда переходить к работе с последующей;
• чрезмерная спешка и нежелание выждать время, пока остынет первая скрутка, может привести к ожогу на теле сварщика;
• скрутки изолируют после сварки при помощи термоусадочной трубки, изолентой.

Если не придерживаться требований безопасности, описанных выше, при выполнении сварочных работ с графитовыми стержнями, можно получить ожог кожи, сетчатки глаз и т.п.