Проводя монтаж электропроводки, часто приходится удлинять провода, делать много прочных соединений, не повышающих сопротивление медных жил. Быстро соединить концы поможет аппарат для сварки медных проводов. Технические характеристик кабелей не изменяются.
Любители мало занимаются сваркой медных контактов. Они могут переделать сварочный инвертор, заменив электрод. Электрики постоянно соединяют медные жилы. Им выгодно приобрести сварочный аппарат. Любители мастерить сделают приспособление из подручных средств. Созданное оборудование поможет быстро сваривать проволоку.
Сварка медных проводов
Технология сваривания
Сварка соединяет скрутки проводов из меди. Эксплуатационные характеристики кабеля при этом не изменяются. Сложность состоит в электро и теплопроводности меди. Ее сложно нагреть на коротком участке. В аппарате для сваривания меди низкий ток. Рабочее напряжение оборудования от 12 – 14 В.
Сам процесс сварки высокопроизводительный и простой. Применяется графитовый электрод, подключенный к «плюсу» и зажим, отходящий от «минуса». Создание соединения проводов занимает мало времени.
- Снять изоляцию и очистить концы на обеих соединяемых проводах примерно на 100 мм.
- Сделать плотную скрутку.
- Подрезать торец, чтобы оба конца медных жил находились в одной плоскости.
- Клещами зажать скрутку, оставив конец 10 – 15 мм.
- Поднести на секунду графитовый электрод к торцу проволоки.
С первого раза радужная капелька – расплав меди, на конце скрутки может не образоваться. Следует повторять сварку 2 – 4 раза, до образования шарика.
Нельзя долго держать электрод прижатым к скрутке. Медные провода быстро нагреются, передадут тепло дальше. Изоляция начнет гореть. Варить надо короткими касаниями до секунды по времени.
После остывания оголенные провода изолируются термоусадочной трубкой или изолентой.
Основные способы сварки меди
Чтобы сварить медные конструкции, необходимо соблюдать требования технологий сварки меди. Доступны следующие способы сваривания медных заготовок:
- инвертором;
- полуавтоматом;
- аргоном;
- газом;
- угольными электродами.
Инвертором
Варить медь инвертором относительно просто, так как он обеспечивает стабильные параметры по току и напряжению, может иметь ряд предустановок. Также он компактный по размерам и имеет небольшой вес.
Шов формируют небольшими участками, длина которых составляет от 30 до 40 мм. Важно делать перерывы в работе, чтобы не допустить перегрева металла с проплавлением и деформацией. Углы наклона электрода над поверхностью должны составлять от 100 до 200.
Инверторы вырабатывают постоянное напряжение, допустимо подключение проводов по схеме прямой или обратной полярности. При сваривании требуется правильно задать параметры по току и напряжению в зависимости от параметров заготовок.
Полуавтоматом
Для создания длинных швов рекомендуется выполнять сварку меди полуавтоматом. За счёт равномерной подачи проволоки формируется надёжное однородное соединение. Для исключения образования пор нельзя допускать поперечных колебаний проволоки или заготовок.
Полуавтоматическая сварка деталей толщиной более 6 мм производится только после снятия кромки с выполнением притупления менее 4 мм. Обычно применяют проволоку диаметром 2 мм. Рекомендуемые параметры:
- напряжение 30 В;
- сила сварочного тока 300А;
- флюс марки К-13 или АН26;
- тип проволоки М1-3.
Полуавтомат для сварки
Аргоном
При сварке в аргоновой защитной среде используется проволока из вольфрама, подключение питания по схеме обратной полярности. Стыковка тонких конструкций производится без предварительного подогрева.
Шов формируют справа-налево, при этом электрод держат под прямым углом к поверхности заготовки, а прутка — 150. Средний расход газа составляет от 7 до 18 л/мин. Ток сварки подбирается самостоятельно в диапазоне 80-500А.
Сварка аргоном режим TIG
Режим TIG применяется при автоматической или полуавтоматической сварке. Преимущества:
- небольшая зона прогрева;
- исключение образования дефектов в структуре;
- высокая скорость создания сварного шва;
- простота технологии.
Газовая сварка
Газовая сварка выполняется горелкой. Технология достаточно сложная для формирования высококачественных точных швов, поэтому она в основном используется для соединения массивных деталей. Сложностью процесса является подбор оптимального расхода газа:
- для заготовок с толщиной до 1 см расход составляет до 150 л/мин.;
- при толщине более 1 см расход должен быть увеличен до 200 л/мин.
Для обеспечения равномерного прогрева массивных деталей допускается одновременное применение двух горелок. Чтобы повысить качество шва, нужно применять содержащие бор флюсы.
Состав присадочной проволоки должен быть идентичным составу свариваемых конструкций. При отсутствии полных аналогов, нужно выбрать максимально близкий.
Угольным электродом
Процесс сваривания угольными электродами универсален, так как допускается поджиг дуги между двумя электродами, заготовкой и электродом, электродом и массой. Технология схожа с процессом сваривания горелкой.
Используется проволока марки БрКМц3-1. Параметры по току и напряжению подбираются в зависимости от технических особенностей конструкций и их состава.
Угольные электроды для сварки
Инвертором угольным электродом
Сваривание меди угольными электродами требуют наличия навыков проведения подобных работ. Особенности процесса следующие:
- наклон электрода над поверхностью заготовки не более 300;
- диапазон сварочных токов от 35 до 130 А.
Преимущества способа
Аппарат для сварки скруток из меди удобный. Его преимущества:
- высокая производительность;
- сохраняются технические характеристики;
- соединение не требует дополнительных деталей;
- сварка дает прочное соединение.
При скрутке и соединении через клеммы и шины, медь постепенно окисляется. Контакты приходится периодически чистить. Пайка увеличивает сопротивление, место контакта греется. Сварка оставляет однородную структуру медных проволочек.
Полный процесс сварки медных проводов, от зачистки до остывания занимает 2 – 3 минуты.
Особенности сварки меди
Особенности сваривания медных конструкций:
- нагретый металл реагирует с кислородом и образует тугоплавкую оксидную плёнку, поэтому необходимо использовать различные методы противодействия протеканию такой реакции;
- медь имеет высокий коэффициент теплового расширения, превышающий величину для стальных сплавов в 1,5 раза, поэтому после остывания наплавленный металл подвержен значительной усадке;
- при прямом контакте с кислородом расплавленная медь поглощает кислород и водород, что приводит к формированию неоднородной хрупкой фазы с порами и дефектами;
- по причине хорошей теплопроводимости медные конструкции быстро нагреваются и охлаждаются, что негативно сказывается на механических свойствах сварного шва;
- высокая текучесть усложняет процесс сваривания массивных деталей — невозможно обеспечить полную проплавку с одной стороны конструкции, а также создать вертикальный или потолочный шов;
- пластические и прочностные характеристики при повышении температуры нагрева выше +2000С снижаются и к +5500С полностью теряются.
Влияние примесей на свариваемость меди
Примеси в меди негативно сказываются на её свойствах, так как могут приводить к охрупчиванию, снижению пластичности, созданию внутренних дефектов. При сварке в материале могут находиться фазы с отличной от чистого металла температурой плавления, что повышает сложность сварных работ.
Примеси в чистом металле присутствуют практически всегда, поэтому фактически выполняется сваривание сплавов обязательно в защитной атмосфере или с применением флюсов. Важно применять присадки на основе алюминия, марганца, кремния. Они позволят получить однородную структуру и добиться необходимых технических характеристик сварного шва.
Требования к самодельному сварочному прибору
Электрик постоянно занимается ремонтом электрической проводки. Покупка специального оборудования оправдывает себя. Любитель, делает ремонт в собственном доме изредка. Ему удобнее использовать сварочный инвертор с током до 100А, или сделать приспособление своими руками.
Самодельный сварочный аппарат должен соответствовать требованиям:
- иметь зажим;
- работать от сети 220В;
- мощность трансформатора от 600Вт;
- выдерживать кратковременные перегрузки;
- электрод прочно закреплен в ручке;
- настраиваться на рабочие режимы сварки медных проводов;
- на держаке желательно иметь кнопочный выключатель.
Главное требование к сварочному аппарату – безопасная работа. Все контакты должны быть изолированы. Перед включением в сеть оборудование необходимо подключить к заземлению.
Скрутку непросто точно подвести к электроду и прижать на нужное время. Для начинающих специалистов варить будет легче, если прижав торец соединенных проводов, ток включать нажатием кнопки.
Сборка аппарата своими руками
Материалы и оборудование
Для сваривания меди потребуется следующее оборудование и материалы:
- инвертор или сварочный аппарат;
- электроды;
- припой или баллоны с защитным газом.
Что нужно знать об электродах для сварки меди
Сваривание меди выполняется электродами с защитными покрытиями. Применяют стержни легированные бронзой, кремнием или марганцем. Такие составы позволяют исключить раскисление меди и обеспечить однородность металла.
Защитные покрытия выбираются такие, которые обеспечивают стабильное горение дуги, предотвращают раскисление металла, образование раковин или шлаков.
Сварочный аппарат для меди
Для выполнения сварочных работ можно применять следующее оборудование:
- аппараты автоматические или полуавтоматические;
- инверторы;
- TIG-оборудование.
Рекомендуется использовать аппараты следующих производителей:
- ESAB;
- Fubag;
- Ресанта;
- Сварог.
Виды припоев
Сварка медных заготовок на флюсах позволяет улучшить качество швов, увеличить их прочность, снизить количество дефектов. По температуре нагрева бывают такие виды припоев:
- низкотемпературные;
- высокотемпературные.
Флюс для сварки меди
Низкотемпературные припои
Низкотемпературные припои применяются при температурах разогрева до +4500С для сваривания легкоплавящихся сплавов меди. Изготавливаются на оловянной или свинцовой основе, с добавкой сурьмы. С целью повышения коррозионной стойкости в составе присутствует цинк.
Высокотемпературные припои
Флюсы для высокотемпературной сварки способны сохранять свои свойства до +11000С. В составе применяются следующие элементы: фосфор, цинк, медь, серебро, кремний. Большинство составов пригодны для сварки меди с другими металлами.
Как выбрать устройство?
Аппараты для сварки медных скруток включают в бытовую сеть. Они выдают на электрод постоянный ток силой 12 – 36В.
Длина кабелей с клещами и держаком на концах должна быть в пределах 3 – 4 м. С короткими проводами сложно работать, у сварщика ограничены движения. Длинные имеют большое сопротивление, значение тока уменьшается.
Соединяемые концы находятся в разных местах. Электрик постоянно перемещается по помещению. Длинный провод от источника питания к оборудованию и компактный аппарат, висящий на плече, значительно упрощают процесс перехода от одной к другой точке.
Сварочный аппарат для меди
Качественные сварочные аппараты для меди:
- – полуавтоматы и автоматы;
- – TIG – аппараты;
- – инверторы.
Популярные модели производит TESLA, СПЕЦЭЛЕКТРОМАШ, ЭСАБ.
BUDDY TIG 160 от ESAB (на фото справа) имеет двух и четырехтактные режимы включения горелки. С его помощью можно соединять нержавейку и большинство других видов металлов. Он совместим практически с любыми генераторами.
Инвертор RENEGADE ES 300i ESAB сохраняет в памяти несколько параметров сварки. Автоматически устанавливает лучшие параметры пуска по настроенному току. Он легкий, но у него высокая мощность.
Инверторные аппараты позволяют сваривать медные прутки, они вырабатывают ток 60-110 ампер. Для них нужно покупать медь/угольные электроды. Компания HUNTER выпускает полупрофессиональные модели, например, ММА 257D, рассчитанные на непрерывную работу продолжительностью два часа.
TESLA известна надежными аппаратами типа ММА 265, 275, 255. У них есть функция возбуждения бесконтактной дуги. Они без проблем подключаются к обычной бытовой сети. Ими удобно сваривать медь и ее сплавы, цветные металлы.
Для сварки электродами
Импульсно-дуговая сварка медных пластин возможна вольфрамовыми электродами в аргонной среде при помощи аппарата Orion 150s или 250s. Они имеют небольшой вес, позволяют сваривать медь качественно и надежно. Инверторное сварочное устройство Ресанта САИ-220 ПН может подключаться к сети напряжением 140-220 вольт. С ним легко перемещаться, он оснащен принудительной системой охлаждения, поэтому не перегревается.
Для сварки проволокой
Для выполнения работ по сварке меди проволокой применяют полуавтомат инверторный Энергомаш СА-97ПА20. Он имеет небольшой вес 13 килограмм. Он позволяет работать с проволокой разной толщины 0,6-0,9 мм.
Плавную подачу материала обеспечивает модель Shyuan MIG/MMA-290 со скоростью 2,5-13 метров в минуту. Устройство дает возможность применять кассеты 1-5 килограмм, позволяет работать с электродами.
Инверторный сварочный полуавтомат Союз САС-97ПА195 характеризуется наличием функции холостого хода 60 Вольт. Он имеет диапазон регулировки рабочего напряжения 15-23 вольта. Для него подойдет проволока 0,8-1 мм. У него небольшой вес 10 килограмм, он удобен и надежен.
Устройство для сваривания из подручных средств
Простой сварочный аппарат можно сделать своими руками. Чаще всего используется сломанная микроволновка, в которой осталась рабочей первичная обмотка магнетрона.
- Распилить вторичную обмотку и убрать ее.
- Намотать новую, проводом с сечением 6 мм2, необходимо уложить минимум 16 витков, больше лучше. На выходе будет ток 14 – 18А. Он оптимальный для сварки проводов своими руками.
- От аппарата к ручнику подключить медный многожильный кабель сечением 10 – 12 мм2.
- В медную трубку вставить графитовый электрод с одной стороны, ко второму концу приварить кабель.
- Вместо зажима использовать плоскогубцы. К одной ручке закрепить провод от «плюса».
- Провода соединить с выходами микроволновки на задней стенке.
Перед закреплением графитового электрода, медной трубке ей придают соответствующую форму, делают продольный пропил для фиксации.
При самостоятельном изготовлении сварочного аппарата можно сэкономить на покупке электрода. Он представляет собой массивный кусок графита. Заменить его можно щеткой с электродвигателя. Лучше всего подходят контакты с троллейбусных штанговых токоприемников. Найти их легко на конечных остановках, где водители постоянно меняют щетки и выбрасывают старые. Для удобства в графитовом электроде делаются углубления, в которые заводится конец скрутки.
Аппарату для сварки скруток, сделанному своими руками, необходим держак. Он делается из куска дерева. Подходит ручка от напильника. По оси просверливается отверстие для кабеля. Все хорошо изолируется. Специалисты рекомендуют держак для сварки порошковой проволокой. У него широкое отверстие и гнездо для подсоединения кабеля.
Поломанная микроволновка не всегда есть под рукой. Электрики легко рассчитают и изготовят обе намотки сами, подберут нужный выпрямитель. Собранный аппарат ускорит их работу на объекте.
Преимущества и недостатки аппарата сварки проводов
- аппарат вполне хорошо варит, напряжения хватает для зажигания дуги и трансформатор от микроволновки не греется, но если у вас будет транс побольше, то лучше мотать вторичную обмотку проводом на 10 кв мм.
- аппарат получился очень компактный, хотя не скажу, что он легкий, т.к. трансформатор от микроволновки весит обычно 3-5 кг
- аппарату не хватает выключателя, т.к. трудно сразу попасть скруткой в ямку в графите. Удобнее было бы, сначала вставлять в ямку скрутку, а затем включать сварку, кнопку лучше расположить на держаке графитовой клеммы, думаю, я это реализую в будущем…
Процесс пайки электропаяльником
Вся технология пайки паяльником проводов может быть разделена на несколько последовательных этапов. Все они повторяются в определенной последовательности:
- Подготовка проводников. При пайке проводов они освобождаются от изоляции. После этого с них механическим путем удаляется оксидная пленка. Можно использовать небольшой кусок наждачной бумаги с мелким зерном. Металл должен блестеть и быть светлым.
- Лужение. Разогревают паяльник до температуры плавления канифоли (при прикосновении начинает активно плавится). Берут проводник, подносят к куску канифоли, прогревают паяльником так, чтобы вся зачищенная часть провода оказалась погруженной в канифоль. Затем на жало паяльника берут каплю припоя и разносят его по обработанной части проводника. Припой быстро растекается, покрывая тонким слоем провод. Чтобы он распределялся быстрее и равномернее, провод немного поворачивают. После лужения медные проводники теряют красноту, становясь серебристыми. Так обрабатывают все провода, которые надо будет припаивать
Лужение провда - Залуженные проводники складывают вместе, поправляя их пальцами — чтобы они плотно прилегали один к другому. Если пайка должна быть большой протяженности, можно сделать скрутку. Придерживая проводники, на жало берут припой, прижимают его к месту пайки, прикладывая некоторое усилие. При этом место пайки разогревается, начинает кипеть канифоль, припой растекается. Когда он покроет всю зону, затечет между проводниками, можно считать что пайка паяльником проводников закончена. Их еще некоторое время удерживают неподвижно — пока припой не остынет (для ускорения процесса на это место дуют).
Вот, собственно и все. Таким же образом можно спаять два или более провода, можно припаять провод к какой-то контактной площадке (например, при пайке наушников — провод припаять можно к штекеру или к площадке на наушнике) и т.п.
После того, как закончили паять паяльником провода и они остыли, соединение необходимо изолировать. Можно намотать изоленту, можно надеть, а потом разогреть термоусадочную трубку. Если речь идет об электропроводке, обычно советуют сначала навернуть несколько витков изоленты, а сверху надеть термоусадочную трубку, которую прогреть.
Отличия технологии при использовании флюса
Если используется активный флюс, а не канифоль, процесс лужения изменяется. Очищенный проводник смазывается составом, после чего прогревается паяльником с небольшим количеством припоя. Далее все как описано.
Пайка скрутки с флюсом — быстрее и проще
Есть отличия и при пайке скруток с флюсом. В этом случае можно каждый провод не лудить, а скрутить, затем обработать флюсом и сразу начинать паять. Проводники можно даже не зачищать — активные составы разъедают оксидную пленку. Но вместо этого придется места пайки протирать спиртом — чтобы смыть остатки химически агрессивных веществ.
Особенности пайки многожильных проводов
Описанная выше технология пайки подходит для моножил. Если провод многожильный, есть нюансы: перед лужением проводки раскручивают чтобы можно было все окунуть в канифоль. При нанесении припоя надо следить чтобы каждый проводок был покрыт тонким слоем припоя. После остывания, провода снова скручивают в один жгут, дальше можно паять паяльником как описано выше — окунув жало в припой, прогревая место спайки и нанося олово.
При лужении многожильные провода надо «распушить»
Можно ли паять медный провод с алюминиевым
Соединение алюминия с другими химически активными металлами напрямую делать нельзя. Так как медь — химически активный материал, то медь и алюминий не соединяют и не паяют. Дело в слишком разной теплопроводности и разной токопроводимости. При прохождении тока алюминий нагревается больше и больше расширяется. Медь греется и расширяется значительно меньше. Постоянное расширение/сужение в разной степени приводит к тому, что даже самый хороший контакт нарушается, образуется токонепроводящая пленка, все перестает работать. Потому медь и алюминий не паяют.
Если возникает такая необходимость соединить медный и алюминиевый проводники, делают болтовое соединение. Берут болт с подходящей гайкой и три шайбы. На концах соединяемых проводов формируют кольца по размеру болта. Берут болт, надевают одну шайбу, затем проводник, еще шайбу — следующий проводник, поверх — третью шайбу и все фиксируют гайкой.
Алюминиевый и медный проводники паять нельзя
Есть еще несколько способов соединить алюминиевую и медную линии, но пайка к ним не относится. Прочесть о других способах можно тут, но болтовое — наиболее простое и надежное.
Выбор припоя
Выбрать подходящий припой для пайки скруток — это самый ответственный момент. От припоя зависит конечный результат. В процессе использования разных марок припоя, я пытался выявить закономерность между качеством пайки и процентном содержании олова. Однако таковой зависимости обнаружить не удалось.
Единственное, что можно утверждать с полной уверенностью — припой обязательно должен быть с флюсом внутри. Это и не удивительно: метод пайки не предусматривает обязательное нанесение флюса на скрутки, а флюс необходим.
Удобнее всего использовать припой в проволоке толщиной 1мм или около того. Продается он в катушках или пластиковых тубах.
По-большому счету, выбирать припой придется методом проб и ошибок, иного метода я не вижу. Ну и приведу несколько примеров припоев нескольких производителей:
Этот припой хорошо подходит для пайки скруток. А тот, что ниже, лучше не брать — тонкие скрутки из 2-х проводов 1,5 мм² он хорошо спаяет, но скрутки толще он только испортит.
Вот еще достаточно неплохой припой REXANT:
При первом выборе припоя, самым лучшим вариантом будет покупка небольшой тубы на пробу. Ну и запоминать, какие из купленных марок паяли хорошо, а какие плохо. Собственно вот такая нехитрая наука.
Помимо припоя хорошо иметь под рукой очиститель — обычный спирт. Многие медные жилы, даже новые, покрыты слоями окислов или иными налетами, которые затрудняют пайку.
Хорошим вариантом очистителя является флюс «ТАГС» — он превосходно очищает поверхность медных жил и в добавок помогает процессу пайки.
Где можно применить
Если вы обзаведетесь аппаратом специально для сварки скруток, его, конечно, можно будет применить в других сферах. Спектр работ расширится от сварки проводов в распределительной коробке, щитках и шкафах до ремонта электроприборов, домашнего оборудования.
Не стоит забывать о технике безопасности. Если даже на первый взгляд, кажется, что аппарат прост, это вовсе не означает, что он безопасен. Чтобы не получит ожогов во время сварки, все работы стоит производить в специальной защитной маске и рукавицах.
Помимо этого, следите, чтобы приборы, которые вы чините, были обесточены.
Пайка с помощью тигля и горелки
При больших объемах работ имеет смысл выполнять их при помощи тигля, который представляет собой полый металлический цилиндр с ручкой, заполненный расплавленным припоем. Тигель может выполняться как насадка на мощный паяльник или нагреваться при помощи газовой горелки (Рисунок 6).
Рисунок 6. Электрический и газовый тигли для пайки проводов
Большой объем металла в тигле не позволяет ему быстро остывать, поэтому нагретым тиглем можно спаять последовательно несколько скруток. Основное достоинство такого способа пайки в том, что облуживание и спайка скрутки происходит практически мгновенно, когда покрытые флюсом проводники опускаются полностью в ванну с припоем.
