Сварка угольными электродами
статья

СВАРКА УГОЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ

25.05.2021

Угольные электроды в сварочных работах применяются редко, но отказаться от них полностью профессионалы пока еще не готовы. Один из самых старых способов соединения металла обладает важными преимуществами по сравнению с металлическими аналогами.

СОДЕРЖАНИЕ

Разновидности и их свойства

Особенности процесса

Применение в домашних условиях

Работа с алюминием

Электродуговая сварка угольным электродом относится к числу самых старых способов соединения металлов. Она была изобретена еще в 1882 году. Автором разработки стал русский инженер Николай Бернардос. Со временем угольные стержни уступили свое место металлическим и на сегодняшний день применяются очень редко. Однако отказываться от них полностью пока еще рано.

Разновидности и их свойства

Угольный электрод – это изготовленный из угля твердой марки расходный материал. В его составе имеются добавки, определяющие характеристики сварочного стержня. Чтобы состав держал форму и мог использоваться в работе, в смесь добавляется смола.

Электроды угольные подходят для работы со всеми металлами, начиная от тугоплавких и заканчивая материалами с небольшим удельным весом, с большим количеством пор. Диаметр стержней варьируется в широком диапазоне значений – от 1,5 до 25 мм. По длине они тоже очень отличаются. Самый короткий электрод по длине достигает всего 25 мм, а самый длинный – 300 мм. Расходники такой большой длины востребованы для сваривания швов в труднодоступных местах. Электроды отличаются и формой. Они бывают круглыми, прямоугольными, полыми или полукруглыми.

Для работы специалисты наиболее часто применяют круглые и полукруглые, которые являются оптимальным выбором для формирования сварного соединения стандартной конфигурации. Прямоугольные являются идеальным вариантом в случаях, когда требуется устранить изъяны на металлической поверхности. С помощью полых электродов можно создать в месте стыка канавку в форме буквы «U».

Кроме обычных в арсенале сварщиков есть и омедненные угольные электроды. Они применяются для придания прочности сварному соединения и создают на поверхности стыка медное покрытие в виде напыления. Остальные эксплуатационные показатели данных расходных материалов ничем не отличаются от обычных.

Особенности процесса

От металлических угольные электроды отличаются тем, что принадлежат к группе неплавких расходных материалов. Они не растворяются в массе расплава, а их состав не пополняет сварочную ванну. Стержни исполняют роль проводника электрического тока. При замыкании электрической цепи стержень быстро греется и достигает высокой температуры. Предел составляет 4200 градусов. При таком нагреве уголь закипает.

Особенности материала ограничивают выбор параметров для использования сварочных электродов. Работать с ними можно только при постоянном токе, а подключение должно быть прямой полярности. То есть минусовая клемма должна быть подключенной к электроду, а положительная – к массе (металлическая поверхность соединяемых деталей).

Работая с угольными расходными материалами, сварщик использует присадки. Формировать сварочный шов можно такими способами:

справа-налево. Присадочный элемент перемещается спереди электрода;

слева-направо. Присадки идет сразу за электродом.

Как показывает практика, второй способ позволяет эффективнее использовать тепловую энергию. В результате работы выполняются быстрее. Тем не менее специалисты чаще прибегаю к способу формирования сварочного шва справа-налево, поскольку он привычней.

Практикуется использование угольных электродов без присадки. Такая потребность возникает, например, во время отбортовки тонких металлических листов или при сварке угловых соединений. Более того, если применять угольные расходные материалы без присадок для сварки тонких металлических материалов, то производительность выше по сравнению с иными электродами.

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.

Работа с алюминием

Угольные электроды можно использовать в работе с алюминиевыми заготовками. Они являются одними из наиболее неудобных для сваривания, и далеко не каждый мастер сможет качественно выполнить такую работу. Алюминий сложно варить, поскольку он имеет защитную оксидную пленку, обладает хорошей теплопроводностью и невысокой плотностью. Плавится легкий металл при температуре всего лишь 660 градусов Цельсия. Расплав очень быстро реагирует с атмосферным кислородом, образуя на своей поверхность оксид – ту самую защитную пленку.

Кроме окиси на своей поверхности алюминий имеет и другую отрицательную сторону, а именно – легко образовываются трещинки и поры в металле шва. Справиться с этими трудностями намного проще, выполняя работу угольными электродами. Именно такой подход предпочитают специалисты, выполняющие работы по сварке алюминия в цехах электролиза. Они соединяют алюминиевые шины встык, применяя подкладку из графита или алюминия.

Сваривая алюминий угольными электродами, специалисты в качестве присадки используют пруток или проволоку, изготовленную из такого же материала. Чтобы окисная пленка не мешала процессу на кромках стыков применяют флюс АФ-4А. Он представляет собой мелкодисперсный однородный по консистенции порошок белого цвета.