Графитовые электроды: сварка меди инвертором, медные электроды

Электроды, которые покрываются металлическим слоем и используются для ручной дуговой сварки стальных элементов, классифицируются по своим механическим свойствам, по назначению и по составу. Также предусматривается разделение графитовых электродов по толщине покрытия и особенности сварочных характеристик.

Разновидности электродов для сварки меди

Специальные медные электроды используются для сварки меди и цветных металлов. Также они находят применение для обработки медных труб. Сюда можно отнести электроды:

  • ESAB OK 94.55;
  • ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86);
  • ЕСАБ OK Ni-1 (OK 92.05);
  • ZELLER 390;
  • ЕСАБ OK 94.55;
  • ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86);
  • ЕСАБ OK Ni-1 (OK 92.05);
  • ZELLER 390.

Начинать работать с их помощью следует, вникнув в характерные особенности.

Комсомолец-100 используется для наплавки и сварки меди М1 и М3. Работа осуществляется на постоянном токе. Ведётся она в наклонном или нижнем положениях. Толщина угольных электродов для сварки медных проводов варьируется от 3 до 5 мм. Сила тока для диаметра 3 мм рекомендуется от 90 до 180 ампер. Если поперечник составляет 4 мм, она лежит в пределах 120−140, если 5 мм — 150−190. Указанные параметры зависят во многом от расположения шва. Перед тем как начать работу, надо нагреть свариваемые изделия до 200 градусов в зависимости от толщины.

ОЗБ2М предназначается для работы с бронзовыми элементами. Они применяются в художественном литье. С их помощью можно направлять указанный металл на сталь, корректировать дефекты чугуна. При этом необходимо включать ток обратной полярности. Работу производят в горизонтальном или вертикальном положениях. Модификация состоит из следующих соединений:

  • фосфор;
  • железо;
  • медь;
  • марганец;
  • олово;
  • никель.

Длина их равна 350 мм. Для успешной работы надо устанавливать сварочный ток со значениями:

  • от 90 до 120 ампер — для диаметра 3 мм;
  • от 120 до 160 — для поперечника 4 мм.

ОЗБ-3 используют при манипуляциях, связанных с медью и бронзой, а также цветными металлами. Их делают со специальным покрытием. Сварка производится в нижнем положении. Используется постоянный ток. Производительность наплавки и коэффициент этого показателя лежат в пределах 12,5 г/А.ч — 3,5 кг. ч, если изделие в поперечнике равно 4 мм.

Использование типов АНЦ/ОЗМ-2 и АНЦ/ОЗМ-3

Электод АНЦ/ОЗМ-2 используется для манипуляции с чистой медью. При этом нет необходимости в её нагреве, если структура у неё не очень толстая. Сварка производится в нижнем или наклонном положении. Постоянный ток при этом должен обладать обратной полярностью. Чтобы наплавить килограмм металла, требуется 1,6 кг указанной модификации.

АНЦ/ОЗМ-3 необходим для работы с медными изделиями технических марок. Выпускают их в толщине от 4 до 6 мм. Чтобы выполнить сварку, надо настроить ток на показатели от 220 до 300 ампер для диаметра 4 мм. Если поперечник составляет 5 мм, аналогичный показатель лежит в пределах от 350 до 400, если 6 мм, то от 420 до 600. Расположение шва должна быть нижним. Использовать необходимо короткую дугу. Действия производятся без подогрева с медью толщиной до 10 мм. Колебания медного электрода для сварки должны быть небольшими поперечными. Кромки не подвергаются разделке двусторонним швом.

Особенности стержней ESAB ОК 94.25, ESAB OK 94.35, ESAB OK 94.55

Модель ESAB ОК 94.25 хорошо подходит для работы с большинством цветных металлов и сплавов. Особенно хорошо использовать ее для оловянной бронзы, латуни и меди. Может использоваться для наплавки на сталь с целью защиты от коррозионного воздействия. Толстые медные изделия лучше нагреть при 300 градусах. Данная модификация хорошо зарекомендовала себя при использовании в пространственных положениях 1−4.

Тип скрутки ESAB OK 94.35 имеет толстое рутиловое покрытие. Его применяют для обработки медных и никелевых изделий. Причём содержание последнего не должно превышать 30%. Электрод позволяет наплавлять кромки. С его помощью можно работать в нескольких положениях. Металл, который был наплавлен с помощью данного изделия, устойчив к коррозии, не теряет своих свойств под воздействием морской соленой воды и отличается хорошей прочностью.

Электрод ESAB OK 94.55 хорошо зарекомендовал себя в работе с красной латунью, бронзой и медью. Чтобы сварить его, используется короткая дуга. Расположение электрода должно быть перпендикулярно по отношению к кромкам. Надо, чтобы сварные валики переходили друг на друга. Каждый проход необходимо своевременно зачищать от шлака. Подходящими видами положений для данного изделия являются 1−4 и 6. Твёрдость составляет 120 HB, предел прочности равен 400 мПа.

Характеристики изделий ESAB OK NiCu-7, ESAB OK Ni-1, ZELLER 390

Сварочные электроды ESAB OK NiCu-7 используются для никеля и меди. Металл, наплавленный с их помощью, характеризуется устойчивостью к воздействию солёной воды, образованию трещин. Даже при наличии щелочной и кислотной среды металл сохраняет свои характеристики. Хорошо поддается ковке. Для варки этим электродом используют положение 1−4, 6. Данная марка выпускается толщиной от 2 до 4 мм. В работе используется постоянный ток обратной полярности.

Вариант ESAB OK Ni-1 имеет основной тип покрытия. Чтобы не допустить образования трещин и пор, лучше работать на допустимых для данного диаметра электрода токах. Положения здесь допускаются те же, что и для предыдущего варианта. Электрод прокаливается на протяжении 2 часов при температуре плюс 250 градусов. Для этого требуется постоянный ток.

Электроды типа ZELLER 390 имеет основное покрытие. Предел прочности равен 200 мПа, текучесть составляет 185, твердость 40 HB. Модель выпускается в различной длине: от 300 до 450 мм. Диаметр равен 2,5−5 мм.

Силу тока надо устанавливать для электрода толщиной 2,5−5 мм. Сила тока здесь составляет 80−110 ампер. Если поперечник равен 3 мм, то параметр варьируется от 100 до 130 А, если 4 мм, то от 130 до 170 А, 5 мм — 174−200 А. Используется при работе с изделиями, которые должны отвечать увеличенным показателям стойкости к воздействию ржавчины, проводимости домашней электропроводки и воздействию тепла.

Список популярных производителей

Наилучшим образом себя зарекомендовала компания ESAB и производимые ею электроды. Ими пользуются во всём мире. Шведская фирма ESAB была основана в 2019 году. Она специализируется на изготовлении сварочных аппаратов различных модификаций того или иного назначения. Компания также смогла разработать множество современных сварочных методик, которые соответствуют современным требованиям.

ZELLER — еще одна организация из Германии, которая работает с 2019 года. Она представляет на рынке каталог, включающий более 500 товаров. Все соответствуют высоким требованиям, отличаются хорошей коррозионной стойкостью и образуют надежный шов.

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.

Ключевые принципы сварки

Проводя сварочные работы по сварке меди и ее сплавов, сварщик сталкивается с определенными трудностями. На шве может формироваться трещина. При работе легкоплавкие соединения скапливаются на границах кристаллов. Соответственно, образуются поры. Надо это учитывать и предотвращать. Медь толщиной до 4 мм соединяют без разделки кромок, до 10 мм — с односторонней разделкой. Скос кромок должен иметь угол не более 70 градусов.

Допускается притупление от 1,5 до 3 мм. Текучесть заметно осложняет работу в потолочном, горизонтальном и вертикальном положениях. Дуговая сварка производится при повышенном сварочном токе из-за высокой теплопроводности металла. Кромки соединяются с минимальным зазором из-за высокой текучести меди. Нередко рекомендуют использовать стальную подкладку.

Изделия толщиной больше 6 мм необходимо нагревать до 250 градусов. Делать это заранее, учитывая при этом характеристики плавления металла и особенности сплавов. Тонкий металл не следует нагревать. Лучше производить дугой от 10 до 15 мм такую сварку. Это позволяет манипулировать электродом намного легче.

При постоянном токе обратной полярности сваривается медь. Это также нужно учитывать. Дуговая сварка латуни и бронзы выполняется мощной дугой. Это происходит при увеличенном напряжении за счёт соответствующей силы тока. Работа выполняется быстро и на большой скорости. Сварку по возможности рекомендуется делать в нижнем положении, а также при угле наклона 20 градусов по отношению к вертикали.

Дуга направляется на поверхность сварочной ванны. Лучше применять специальные подкладки. Их делают из графита и асбеста. Характеристики металла при этом надо обязательно учитывать. Медь плавится при плюс 2019 градусах. Прочность ее составляет 20 кг на квадратный миллиметр. Если изделие толстое, надо обрабатывать его постепенно. Наполняется один слой за другим.

Сварка выполняется обратноступенчатым швом. Длина каждого участка составляет от 20 до 30 см. Его делят на две части: в соотношении 75% и 25%. Обрабатывается длинный участок по направлению к меньшему. За счет этого понижается риск возникновения трещин. Работа выполняется снизу. Шов правится кувалдой или молотком по причине вспенивания. В процессе сварки необходимо уменьшить ток, так как разогрев тонкой меди может привести к ожогам. Перед началом работы электроды прокаливаются при рекомендуемой производителем температуре.

Выбор диаметра электрода

Подбирая подходящий диаметр электрода, необходимо обращать внимание на толщину материала или сплава на его основе. Учитывается и то, что в структуре могут появляться поры при сварке на повышенных токах. Специалисты рекомендуют выбирать такой диаметр при определенной толщине меди и сплавов на ее основе.

Есть электроды, которые используют для наплавки и сваривания с заблаговременным подогревом до 300 градусов по Цельсию. Есть и малый подогрев со 150 градусов. Возможно сделать это всё и без подогрева. Для меди может применяться ручная сварка угольными электродами или металлическими, аргонодуговая сварка. Сваривание цветных металлов может значительно отличаться от аналогичного процесса для стали, что обусловлено разными физическими свойствами материалов.

Основными факторами, оказывающими влияние на свариваемость цветных металлов, являются температура кипения и плавления.

Также важны теплопроводность и восприимчивость к воздушным газам, таким как кислород и азот. Медь имеет повышенную текучесть в расплавленной форме, характеризуется увеличенными тепло- и электрической проводимостью. При сварке могут образовываться микротрещины и поры, если отмечается взаимодействие с кислородом и водородом. Чтобы не допустить такой дефект, необходимо использовать только хорошо раскисленный металл.

Сварка по меди своими руками осуществляется хорошо прокаленными электродами. Детали должны быть подготовлены в местах наложения швов. Здесь требуется зачистка до металлического блеска с удалением загрязнений и жиров.

Одной из частых причин возникновения пожаров является неисправность электропроводки. Возгорания происходят из-за нарушения изоляции или нагрева жил кабелей в местах соединения (розетках, выключателях или распределительных коробках).

Плохой контакт приводит к появлению большого переходного сопротивления, на котором выделяется тепло. Это разрушает изоляцию, становится причиной короткого замыкания и пожара.

Поэтому получение надежного качественного соединения медных проводников является обязательным условием безопасной работы любых домашних электроприборов.

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.

Контактный способ

Кроме использования инвертора для сварки медных проводов может применяться и точечная контактная сварка, время сваривания которой не превышает 1-2 секунд.

В домашних условиях для соединения бытовой электропроводки можно воспользоваться обычным трансформатором мощностью 500 Вт с напряжением во вторичной обмотке 12-36 В. Присоединив к вторичной обмотке держак для электрода и медных проводов, получим простой сварочный аппарат.

В зависимости от сечения и количества медных проводов экспериментально установлено, что ток для сварки должен быть:

  • для 2-х проводов сечением 1,5 мм2 – 70 А;
  • 3-х сечением 1,5 мм2 – 80 А;
  • 3-х сечением 2,5 мм2 – 90-100 А;
  • 4-х сечением 2,5 мм2 – 100-120 А.

Однако значения тока могут сильно различаться в зависимости от используемого кабеля и его производителя. Дело в том, что производители кабельной продукции используют медные провода с различными примесями, что влияет на электро и теплопроводность, сечения проводов иногда не соответствуют заявленным характеристикам.

Поэтому точечная сварка проводиться только после того, как отрегулирован оптимальный сварочный ток на обрезках такого же кабеля, который предстоит варить.

Порядок действий

При сварке проводов своими руками порядок действий будет следующий. Сначала нужно освободить от изоляции концы свариваемых проводников на расстояние 8-10 см.

При снятии изоляции нельзя допустить повреждения жил провода. Перед скруткой их необходимо зачистить наждачной бумагой и протереть ацетоном для обезжиривания.

Затем соединяемые медные провода скручивают и концы обрезают кусачками, чтобы торец скрутки был плоским. В результате должен получиться пучок длиной около 5 см.

Подготовительные работы на этом заканчиваются, и начинается непосредственно сварка. К скрутке присоединяют зажим массы включенного сварочного аппарата, а к торцу скрученных проводников подносится графитовый или угольный электрод, который держится на конце второго сварочного провода с помощью специального держателя.

В итоге происходит короткое замыкание с образованием электрической дуги. Ее энергии достаточно, чтобы за 1-2 секунды расплавить концы медных проводников.

На конце скрутки образуется расплавленная капля меди, ей нужно дать время на остывание. После этого место скрутки изолируют лентой или термоусадочной трубкой (трубку надо надеть заранее).

Сварочное соединение получается высокого качества, по электрическим характеристикам оно не отличается от параметров всего медного провода, и прослужит не меньше, чем он.

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.

Используемые электроды

Для сваривания медных проводов используются угольные или графитовые электроды с омеднением. Характеристики их практически одинаковы.

Они имеют температуру плавления в три раза больше, чем у меди, благодаря этому расход электрода минимальный; легко режутся, что позволяет получать удобную для сварки длину.

Угольные электроды дают дугу более высокой температуры, чем графитовые, что позволяет использовать их при минимальных сварочных токах. Они удобны и при использовании самодельных маломощных сварочных аппаратах.

Сварку графитовыми электродами чаще используют с инверторами, имеющими регулировку тока в широком диапазоне и нетребовательны к квалификации сварщика. Кроме этого медное сварное соединение получается более высокого качества.

Внешне электроды отличаются цветом – угольные черные, а графитовые темно-серые с металлическим отливом.

Если под рукой нет фабричных электродов, то при сварке их вполне могут заменить щетки от электродвигателя или угольный стержень из старой батарейки.