Графитовые электроды люди применяют уже более ста двадцати пяти лет. Работать с ними начинал еще изобретатель электросварки Николай Бернадос. В наши дни большая часть сварочных работ выполняется металлическими электродами – стержневыми и проволочными. Графитовые сохраняются для специальных видов сварки.
Содержание
Достоинства и недостатки
Графитовые электроды обладают следующими достоинствами:
- простота изготовления и низкая себестоимость;
- способность проводить большой ток, не разрушаясь;
- высокая проводимость, малые потери тока;
- не окисляются даже при высоких температурах;
- простота применения, не требуется дорогостоящее оборудование;
- работает прямой и обратной полярностью;
- незаменим для ряда технологий сварки
Присущ электродам, сделанным из графита, и ряд недостатков.
- узкий диапазон применимости;
- непригодность для массовых сварочных операций;
- повышает процентную долю углерода в материале шва и в основной детали;
- невозможность сформировать стержень тоньше 6 миллиметров.
В специальных технологиях дуговой сварки преимущества значительно перевешивают недостатки, в таких случаях графитовые изделия незаменимы, для чего и нужны в современной сварке.
Физико-химический состав
Основной компонент графитного сварочного электрода- это кристаллический углерод. Стержень состоит из двух половин, правой и левой. Межу ними проложен диэлектрический слой, содержащий оксиды железа, креолитовых глин, меди, алюминиевого порошка и магния.
Основные слои выполнены либо из цельного коксующегося угля, либо из электродного прессованного графита. Графитовые сварочные материалы при нагреве свариваемых материалов повышают в них содержание углерода.
Отличия от угольного
Прессованный графитовый электрод на практике проявляет себя как более эффективный и стабильный, чем угольный. Его проще отформовать до необходимой пространственной конфигурации; нанести медное покрытие.
Угольные изделия более прочны, однако электропроводность их ниже от 2 до 4 раз. Это вызывает большие потери тока и может привести к перегреву. Поэтому угольные электроды используют при меньшей плотности тока. Для угольных следует использовать специальный держатель, в то время как графитовые можно вставлять в обычный держак MMA.
Технические характеристики
Основными физико-механическими характеристиками изделий служат:
- диаметр;
- удельный вес;
- зольность;
- удельное сопротивление;
- коэффициент линейного расширения при нагреве от 20 до 500оС;
- предел прочности на изгиб;
- модуль упругости.
Кроме того, нормируются максимальный рабочий ток, размеры формируемой канавки и некоторые другие.
Стандарты производства
Требования к технологии производства и качеству сформулированы в ГОСТ 4426-62. В нем описан химический состав изделия, способы изготовления, их конструкция и следующие типовые формы сечения:
- квадратная;
- круглая;
- овальная;
- прямоугольная.
Регламентирован также ряд диметров: от 60 до 550 мм и длин от 1 до 1,7 м.
На стержне следует нарезать резьбу для крепления ниппельного окончания.
Резьба может выполняться со следующим профилем:
- конус;
- цилиндр;
- трапеция.
В стандарте описаны способы и методики контроля качества производителем, приемки и отгрузки продукции
Процесс производства
В качестве сырья для производства используют как природный уголь, добываемый из месторождений, так и искусственно полученный графит. Связующим веществом служат различные смолы. Производство разбивается на следующие технологические стадии:
- экструзия стрежневидных заготовок при большой температуре и давлении;
- окончательная формовка и охлаждение;
- нарезка резьбы;
- омеднение.
[stextbox id=’info’]Для выпуска изделий определенного назначения в материал добавляют небольшие количества металлических присадок.[/stextbox]
C медным покрытием
Графитовые омедненные электроды используются для сварки заготовок из медных сплавов. Они выпускаются в следующих версиях:
- круглый, с диаметром от 3 до 19 мм;
- плоский, с прямоугольным или квадратным сечением, шириной от 8 до 25 мм;
- полукруглый, широко применяемый тип, с одной стороны плоский, с другой — полукруг, ширина от 10 до 19 мм;
- полый, выпускается для специальных применений — выполнения канавок на изделиях, диаметр от 5 до 13 мм.
Широкий диапазон форм и размеров выпускаемых изделий позволяет подобрать для каждого приложения наиболее подходящий по своим параметрам и возможностям.
Популярные марки
Среди электродов отечественного производства наиболее популярными являются следующие:
- ЭГ— графитированный, производится из нефтяного кокса с добавлением каменноугольного пека. Выдерживает плотность рабочего тока до 25 А/см2. Комплектуется ниппелями, применяется в электропечах для плавки руды и для сварки металлов в различных сочетаниях, например, сварка нихром-медь.
- ЭГС— вместо нефтяного коса используется игольчатый. Такие изделия используют в электропечах на сталелитейных заводах и установках рафинирования металлов.
- ЭГП дополнительно пропитываются пеком. Применяется в установках электродуговой резки, в литейных производствах.
- ЭГСП— изделия на базе игольчатого кокса, с усиленной пропитки пеком. Используются для того, чтобы сваривать цветные металлы, а также в плавильных печах различного назначения.
Обозначение и маркировка
Обозначение изделия указывает на его тип, способ производства и назначение. Маркировка включает в себя первые буквы обозначений:
- П – с пропиткой пеком;
- С – специального назначения;
- Г – графитированный;
- Э – электрод.
Так, например, ЭГСП-1 означает: «графитированные электроды, специального назначения, пропитаны пеком».
[stextbox id=’warning’]Импортные производители, например, из Китая, используют собственные системы марок.[/stextbox]
Выбор
Во время выбора электрода для сварных или разделочных работ следует учитывать мощность сварочного аппарата. Его предельный рабочий ток должен соответствовать диаметру выбранного изделия.
Следующий фактор, влияющий на выбор — состав. Добавки должны соответствовать материалу заготовки.
Для сварочных операций рекомендуется выбирать по возможности меньший по диаметру электрод.
Следует также обратить внимание на наличие ниппеля.
Основные режимы и нюансы сваривания
Наиболее важной характеристикой служит плотность рабочего тока.
Зависимость предельной плотности тока от диаметра и марки.
Превышение этого ключевого параметра приводит к перегреву изделия и к выходу его из строя, вместе с оборудованием.
Регулировка силы тока
В ходе электродуговой сварки проводов силу тока устанавливают в диапазоне 30-120А, исходя из толщины заготовок, их числа и диаметра электрода. Зависит сила тока также и от химического состава конкретных свариваемых образцов, температуры воздуха и ряда других условий.
Рекомендованные значения для типовых соединений медных проводов следующие:
- две жилы сечением по 1,5 мм2: 70 А
- три жилы по 1,5 мм2: 80-90А;
- три жилы по 2,5 мм2: 80-100А;
- четыре жилы по 2,5мм2: 100-120А.
Вначале лучше провести пробную сварку образца, по ее результатам уточнить значение тока.
Сварка алюминиевых проводов
Для сварки можно применять инвертор достаточной мощности, а можно собрать аппарат самостоятельно. Устройство для сварки алюминиевых проводом отличается чрезвычайной простотой конструкции, его может собрать своими руками домашний мастер, обладающий некоторыми знаниями в области электротехники.
Схема устройства для сварки проводов.
Для сборки потребуются:
- понижающий трансформатор с 220 на 12-10 вольт;
- диодный мост достаточной мощности;
- электролитический конденсатор большой емкости;
- пассатижи для массового зажима;
- электродный держатель;
- сварочные провода сечением от 10 мм2.
питаться такой агрегат может от электросети или от генератора. Питание от 24- вольтового аккумулятора вызывает неудобства: весит он много, а разряжается быстро.
Провод ниже скрутки охватывается пассатижами, а к концу скрутки подносят графитовый стержень. Разжигается электродуга, и скрутка быстро разогревается, позволяя сварить кончики проводов.
При работе таким аппаратом очень важно не передержать электрод до такой степени, чтобы провода начали оплавляться и стекать. Такой навык приходит с опытом. Опытные сварщики сваривают провода и с помощью переменного тока.
Как правильно сделать и сварить скрутку?
Операция разбивается на несколько этапов:
- зачистка изоляции и лака с проводов;
- скручивание соединяемых концов вместе;
- подрезание скрутки с целью выровнять концы и обеспечить длину соединения в 50 мм;
- установка на скрутку медного зажима-теплоотвода, подключенного к массе;
- поднесение к концу скрутки графитового электрода, разжигание дуги на время в 1-2 секунды;
- формирование на конце скрутки оплавленного шарика металла;
- гашение дуги.
После того, как сваренное соединение остынет, его следует заизолировать изолентой или термоусадочным колпачком.
Требования техники безопасности к эксплуатации
Несмотря на то, что напряжение невысокое и время проведения операции невелико, необходимо строго соблюдать все правила техники безопасности:
- применять персональные защитные средства: маску сварщика, огнестойкая спецодежда, спилковые краги;
- удалить от зоны работ все огнеопасные и легковоспламеняющиеся материалы на расстояние от 5 метров;
- перед началом работ осмотреть оборудование на отсутствие механических повреждений и нарушения изоляции;
- обесточить свариваемые провода.
Выполнение этих несложных требований безопасности к хранению и эксплуатации графитированных электродов позволит сохранить здоровье и жизнь людей и материальные ценности.
Графитовые электроды используются для специальных приложений. Они применяются в металлургии, электролизе, сварке цветных металлов. При подборе электрода нужно учитывать состав и толщину свариваемых заготовок, климатические параметры и возможности сварочного аппарата.
