Отличительные особенности угольных электродов, нюансы применения, плюсы и минусы

Назад

Время на чтение: 3 мин

0

6044

Пользователи сварочных аппаратов в основном используют электроды со стальным легкоплавким стержнем.

Но для цветных металлов или U-образных швов необходим стержень из угля.

С помощью него можно варить, резать и плавить. Пришло время узнать о преимуществах этого типа изделий.

• Общие сведения
• Сфера применения
• Разновидности
• Особенности сварки
• Итоги и выводы

Общие сведения

Что собой представляет такой сварочный электрод? Это стержень, основной его компонент — коксовый уголь. В его классический состав также включены и другие материалы.

Например, металлический порошок, который делает заготовку прочной, смола — объединяющий компонент. Диаметр его (в зависимости от типа) 1,5-25 мм, а длина – 25 — 300 мм.

Изготовление угольного изделия делится на три этапа: на первом этапе создается «смесь» из всех материалов, затем смеси придают форму, а в конце производства стержни проходят сушку.

Работа с угольными электродами

Сварочный процесс с применением угольных электродов имеет два варианта:

• правосторонний;
• левосторонний.

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

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

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

Сфера применения

Чаще всего этот расходник помогает при воздушной духовой резке металлов. Профессиональные мастера, которые берутся за сложные проекты, подмечают, что стержни из угля могут использоваться для обработки различных металлов:

• Стали (углеродистая, низколегированная);
• Цветных металлов (медь, алюминий, цинк);
• Легких и тяжелых сплавов (чугун, вольфрам и другие).

При работе с цветными металлами угольный стержень даст надёжное аккуратное соединение. В случае пайки легкоплавкими стержнями такого шва не получится.

Более того, благодаря угольному расходнику процесс будет быстрее и проще. При обработке бронзы или чугуна необходимо заточить окончание угля под острым углом (примерно 60 градусов).

Чтобы повысить плотность изделий, производители напыляют на них слой медного порошка. Для экономии материалов делают это при помощи электролитической лампы.

Угольную заготовку вместе с медным порошком помещают в сосуд с расвором электролитов. В ёмкости присутствует электролитическое поле, под воздействием которого медь оседает на поверхности изделия.

Технология

Сварка медных проводов в домашних условиях возможна как на переменном, так и на постоянном токе. Его напряжение составляет 12-36 В. Обязательное требование — возможность регулировать ток. Подобным требованиям отвечает основная масса сварочных инверторов. Но наилучшим вариантом все равно остается специализированная модель, предназначенная для электриков.

Мощность такой аппаратуры для сварки медных проводов колеблется от 1 до 1,5 кВт. Мощность можно понизить до 30 или поднять до 120 А. Такая техника легче типового инвертора и относительно компактна. Края сварочных кабелей оборудуются особым держателем под угольные электроды. Впрочем, когда уже есть подходящий типовой инвертор, специальный аппарат покупать необязательно.

Заменить стандартный держатель электрода способен всякий мощный зажим, надо лишь изолировать ручки.

В некоторых случаях применяют точечную контактную сварку (продолжительностью не более 2 секунд). Соединение бытовых проводов возможно при помощи простого трансформатора мощностью 0,5 кВт. Напряжение на вторичной обмотке должно варьироваться от 12 до 36 В. Именно к этой обмотке подключают держатель для электрода и проводов. Опытным путем было выяснено такое оптимальное значение силы тока:

• 2 жилы по 1,5 кв. мм – 70 А;
• 3 жилы того же сечения — 80 А;
• 3-жильный кабель на 2,5 кв. мм – от 90 до 100 А.

Подавать ток от 100 до 120 А нужно, чтобы сварить четырехжильный провод сечением 2,5 кв. мм. Но это правило работает не всегда. Каждый производитель может добавлять в продукцию свои особые примеси сообразно рецептуре. Это прямо влияет на теплопроводность и на электрические свойства материала. Точно подобрать параметры работы можно путем экспериментов с отрезами.

Разновидности

Ассортимент диаметров довольно широк
Сейчас омедненный электрод представлен в пяти разных вариантах. Для каждой модификации существует своя область использования. Угольные сварочные электроды бывают:

• круглые (3,2-19 мм) – универсальные, для простых сварочных работ;
• полукруглые (диаметр 10-19 мм) – их используют для нарезки заготовок из металла;
• круглые бесконечные – называются так, потому что во время работы расход материала будет минимальным (в сравнении с другими типами электродов);
• плоские (диаметр 8-25 мм) – в разрезе такие стержни квадратные или прямоугольные, а используют их в основном для исправления дефектов на стальной поверхности;
• полые (сечение 5-13 мм) – их применяют редко, но при помощи этого вида электродов можно образовать характерную U-образную канву.

Строение угольного электрода

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

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

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

Технологический процесс изготовления угольных электродов состоит из трех этапов:

• формирование смеси;
• изготовление электродов;
• термическая обработка.

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

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

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

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

Особенности сварки

Некоторые сварщики делились историями о том, как они использовали в качестве источника угля батарейки, не имея возможности купить стержень. Учтите, что этот вариант не подойдёт, если вам нужен красивый шов.

Угольный электрод имеет свойство не плавится. В этом заключается его основное отличие от типичных металлических стержней.

Работа с ним имеет некоторые особенности: сварка с этим стержнем требует не переменного, а постоянного тока, полярность которого прямая. Плюс должен подсоединяться к металлу, с которым вы работаете, а минус – непосредственно к электроду.

Некоторые ситуации во время сварочных работ требуют использования присадочного элемента. Такой ситуацией может быть, например, отбортовка тонких заготовок из металла. Используя присадку, можно сделать эту процедуру проще и выгоднее.

Выбирать присадку нужно учитывая материал, с которым проводится работа. При пайке меди, например, следует выбирать бронзу как присадочный материал.

Стоит обратить внимание и на форму и площадь сечения присадочной проволоки (также это может быть пластина).

Советы по сварке

При сварке медных проводников следует помнить, что в первую очередь нужно подготовить и очистить свариваемые поверхности, а затем надежно их зафиксировать. Сварка медных проводов и шин осуществляется только в положении сверху вниз, т. к. расплавленная медь обладает повышенной текучестью. При этом используется флюс «борный шлак». Еще одной особенностью данного типа электродов является то, что процесс плавления у них почти неразличим, т. к. практически сразу начинается испарение (электротехнический уголь плавится при температуре 3800 °C, а испаряется — при 4200 °C).
Рекомендуемый угол заточки торцов угольных стержней — 60÷70°, но для сварки цветных металлов их необходимо затачивать под углом 20÷40°. Листовую медь толщиной до 4 мм можно сваривать без использования присадочных прутков (но с обязательной отбортовкой кромок), а свыше 4 мм — встык с присадочным материалом и разделкой кромок под углом 45°. Технология сварки латуни требует разделки кромок под углом 60÷70° с притуплением торцов на 1÷2 мм. Сварка производится путем погружения конца стержня, который должен быть полностью окутан парами цинка.

Рисунок 5 — Провода из латуни

Итоги и выводы

Во время работы с электродом из угля есть два возможных варианта сварочного процесса:

• правосторонний — сварщик переносит электрод справа налево, а сразу за стержнем идет присадка;
• левосторонний – наоборот, электрод двигают слева направо, но присадка всё так же идет за ним.

Правый вариант более эффективный, если учитывать приложение тепла непосредственно в участке сварки. Детали с большой толщиной удобнее варить именно правосторонним способом, а тонкие — левосторонним.

Кроме того, скорость «правой» работы выше скорости левостороннего примерно на четверть. Однако, многие сварщики чаще предпочитают именно второй способ работы.

Угольные электроды в целом используют для работы с медью и резки металлов. А благодаря разнообразию, прочности и удобству, они нашли своё применение в домашнем хозяйстве.

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.

Алгоритм сварки проводов

Для безопасной работы понадобятся рукавицы, защитные сварочные очки, спецодежда. Нужно еще раз проверить, что под местом сварки нет легковоспламеняющихся предметов. Убедившись в полной безопасности, можно начинать сварку:

• на скрутку возле изоляции ставят зажим-радиатор для отвода избыточного тепла от медного проводника и защиты изоляционного покрытия от оплавления;
• туда же крепится «масса» сварочного инвертора;
• к сварочному аппарату подключают питание от сети;
• держатель с электродом подносят к концу скрутки;
• дуга расплавляет медь, на конце жгута-скрутки образуется наплыв в виде капли;
• процесс сварки происходит 1-2 секунды.

После того как сварка остынет, скрутку помещают в термоусадочную трубку или обматывают изоляционной лентой.