Отличительные особенности угольных электродов, нюансы применения, плюсы и минусы

Назад

Время на чтение: 3 мин

0

6038

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.

Устройство и характеристики

Угольные электроды — это стержни круглого или прямоугольного сечения, изготовленные из электротехнического угля, который представляет собой смесь углерода (в виде кокса или антрацита), сажи и связующих веществ (каменноугольная смола или жидкое стекло). Круглые изготавливают методом экструзии и поставляются потребителям в виде стержней диаметром от 4 до 18 мм и длиной 250÷700 мм, а прямоугольные — методом прессования в формах. Помимо типоразмеров ГОСТ также применяются специальные стержни увеличенной толщины (15х15, 20х20 и т. п.), изготовленные по ТУ.

Угольные электроды намного дешевле и прочнее графитовых. Но удельное сопротивление электротехнического угля в несколько раз выше, чем у графита. Поэтому для улучшения электротехнических характеристик угольных стержней их поверхность покрывают медью.

В качестве примера в таблице приведены основные параметры круглых омедненных угольных электродов марки ВДК длиной 305 мм.

Обязательное условие применения этих изделий — выполнение работ только на прямой полярности. При обратном включении дуга очень неустойчива, качество шва из-за науглероживания металла получается низким, рабочая температура угольного стержня гораздо выше, что увеличивает скорость его испарения.

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.

Плюсы и минусы

Рассмотрим основные достоинства и недостатки, которыми характеризуется электрод графитный.

Достоинства:

• электроды графитированные характеризуются высокой устойчивостью к воздействию тока,
• отличаются хорошими показателями электропроводности, которая обеспечивает небольшие потери стержня в процессе работы,
• при высоких температурных режимах материал не окисляется, благодаря этому подобные электроды могут прослужить дольше,
• для работы с графитовыми электродами не нужны специальные держатели, подойдут стандартные.

Минусы:

• изделия имеют достаточно узкий спектр действия и для определенных условий нужно будет приобретать различные материалы, наконечники у которых будут иметь разную форму,
• в процессе работы графитовый электрод может увеличивать численность углерода в основном металле,
• минимальный диаметр равен 6 мм, что значительно затрудняет возможность применять такой стержень для осуществления тонкого соединения.

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.

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.

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).

Применение в домашних условиях

В небольших мастерских, дома, на станциях технического обслуживания угольные электроды тоже применяются. Для этого достаточно иметь обыкновенный аппарат электрической дуговой сварки. В силу небольшой теплопроводности угольного стержня сварочная дуга образуется при небольшой силе тока – достаточно 3-5 ампер. Такая дуга может достигать длины 3-5 сантиметров. Электрод не залипает и медленно испаряется. Поэтому формировать дугу по направлению стыка довольно просто.

Используя угольные электроды, любители быстрее осваивают навыки работы с тонкостенными листами, металлическими пластинами, проводами разного сечения – всеми теми материалами, где требуется «тонкий подход». Выполнять работы домашним мастерам рекомендуется в закрытых приспособленных помещениях, но не на улице. Дело в том, что угольная дуга очень чувствительна к магнитному излучению, сторонние газы и, главное, на дуновения ветра.

Опытные специалисты с целью экономии расходных материалов советуют прибегнуть к небольшой хитрости. Если электрод заточить с двух сторон, то его можно использовать, переворачивая. То есть, когда один край перегрелся, держатель поворачивается на 180 градусов и можно продолжить работу другой стороной электрода. К тому же не придется расходовать время на замену стержня.

Графитовые и угольные электроды годятся для сваривания медных шин на трансформаторных подстанциях. В домашних условиях такие расходные материалы пригодятся для соединения медной проводки. В качестве присадочного материала в данной ситуации используются бронзовые прутки. Важно правильно выбрать диаметр присадочного материала. Он зависит от толщины свариваемых заготовок и рассчитывается по специальной формуле.

Стоит подчеркнуть, что угольные электроды хорошо работают не только по сварке, но и по резке металла.

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.

Омедненные угольные электроды

Предназначение и использование омедненных угольных вариантов этих изделий обширно, и поэтому сами они и пользуются стабильно высоким спросом.

Сваривание проводов является наиболее эффективным и надежным способом их соединения. Однако, говоря о сварке, стоит помнить, что алюминиевые провода сейчас не используются, так как предпочтение отдаётся медным. Без сварочного инвертора в этом деле никак не обойтись: он отвечает за контролирование величины сварочного тока, при этом сопоставляя диаметр электрода и работу, которая с ним проводится. Температура плавления угольных электродов равна 3800 градусам, это способствует их многократному использованию и делает их подходящими для сварки проводов. Благодаря их применению в сварочном процессе, такое соединение проводов приобретает множество преимуществ: это и прочность, и безопасность, и минимальное сопротивление электротока в том месте, где производилась сварка.

Также угольные электроды активно используются для того, чтобы резать и прошивать отверстия, для строжки в углеродистых сталях (как легированных, так и низколегированных).

Их омеднение происходит электролитическим способом, но стоит не забывать о том, чтобы медное покрытие полностью прилегало к поверхности, при этом не имея раковин. Благодаря омеднению увеличивается длительность пользования воздушно-дуговыми горелками – а это несомненный плюс.

Стоит отметить, что омедненные угольные электроды активно используются и в других сферах, помимо сталелитейной промышленности. Также они активно применяются в судостроении, машиностроении и при производстве металлоконструкций.

От привычных способов резки металла угольные электроды отличают их особенности и связанный с ними ряд преимуществ: благоприятный метод использования углерода, электрического тока и сжатого воздуха – благодаря этому происходит поверхностная резка непосредственно с удалением металла. Омедненный углерод имеет широкий диапазон использования, охватывающий как малоуглеродистые стали, так и сплавы вроде чугуна, нержавеющей стали и, конечно, легких сплавов.

Физический контакт между сжатым воздухом и возникшей электрической дугой позволяет легко удалять расплавленный металл при помощи воздушной струи. Время хранения омедненных изделий от предприятия-изготовителя – двенадцать месяцев, а неомедненных – тридцать шесть месяцев.