Сварка медных проводов: оборудование, технология

О чем речь? Сварка медных проводов — надежный метод создания неразъемных соединений с минимальным переходным сопротивлением. Обеспечивает лучшую электропроводность и механическую прочность по сравнению с традиционной скруткой или пайкой.

Как выполняется? Понадобится специальное оборудование — угольно-электродный сварочный аппарат и графитовая форма. Ключевые этапы: подготовка контактов, кратковременный нагрев до температуры плавления меди (1083 °C) и формирование монолитного соединения.

Аппараты для сварки медных проводов

Прогресс не стоит на месте. В новом жилье уже не найти проводки, сделанной из алюминия. На смену ей пришли кабели с медными жилами. На практике применяется несколько методов их соединения:

• сварка и спайка ;
• с использованием клемм и опрессовки.

Для сварки медных проводов требуется сварочный аппарат, который плавит материал жил в точке их соединения. Такое же оборудование необходимо для сварки скруток из них.

Фото: sharpiloandrey / freepik.com

Процедура происходит на постоянном либо переменном электрическом токе. Его напряжение может колебаться в интервале от 12 до 36 вольт. Технология сваривания невозможна без специальных приборов, позволяющих добиться точной регулировки тока. В противном случае не получится определить параметры работы оборудования, соответствующие условиям соединения и характеристикам проводов в данном случае.

Допустим, для сваривания двух проводов с медными жилами сечением 1,5 мм² будет достаточно силы тока в 70 ампер. Если необходимо сварить три таких конца, тогда ее увеличиваем до 90 ампер. Три провода сечением 2,5 мм² потребуют уже 80–100 ампер, а пять – 120 ампер.

Выбрав оптимальную величину тока, можно избежать так называемого «залипания» электрода, а дуга станет гореть стабильно. Сварка медных проводов осуществляется угольным электродом (угольно-медным «карандашом»). При отсутствии специализированных сварочных материалов, есть возможность взять угольные стержни из пальчиковых батареек.

Длительное время основным устройством специалисты считали сварочные трансформаторы, генераторы и выпрямители. Сейчас им на смену пришли аппараты инверторного типа. Почему сварка медных проводов инвертором так популярна? У них нет ряда серьёзных недостатков:

• прямой зависимости выходного напряжения от входного;
• не происходит «залипание» электрода, если упало напряжение в сети (иными словами, когда сварочная дуга тухнет или не загорается);
• отсутствует риск «пережигания» металлической заготовки (появляется сквозное отверстие) в случае увеличения силы тока в трансформаторе;
• появление непроваренного шва, когда падает напряжение в сети;
• тяжесть конструкции;
• неудобство транспортировки агрегата.

Инверторные сварочные аппараты легко создают и удерживают дугу в месте контакта благодаря постоянному напряжению и преобразованию токов высокой частоты.

Устройства делятся на домашние, профессиональные и промышленные. Выбор модели определяется предстоящими задачами. Что требуется: 15 минут работы в день в своём гараже или эксплуатация всю рабочую смену на промышленном предприятии.

Предположим, вы ищете аппарат для сварки медных проводов в домашних условиях где-нибудь в распределительной коробке на даче. Допустим, это скрутка сечением до 25 мм². Для этих целей подойдёт бюджетное устройство, обеспечивающее силу тока при сварке до 160 ампер, мощностью около 500 ватт.

Серьёзным преимуществом инверторных аппаратов будет также потребление энергии. Трансформаторы гораздо менее экономны. Инверторы для сварки медных проводов потребляют ток, не перегружая домашнюю сеть и не выбивая пробки. Количество жил в скрутке влияет на силу сварочного тока.

Данные приборы выдают устойчивую сварочную дугу, которая позволит сделать работу качественно даже при небольших значениях тока.

Ещё один аргумент в пользу аппаратов инверторного типа – отсутствие брызг металла в процессе сварки. Специалисты переносят устройства на плечевом ремне, чему способствуют их скромные габариты и небольшой вес. Все вышеприведённые обстоятельства дают возможность применять инверторы дома и на производстве, в обычной обстановке и при высотных работах.

Едва ли не единственный минус этих устройств – достаточно высокая цена. Если сварочные работы предполагаются периодические и в небольших объёмах, то приобретать аппарат вряд ли разумно. Владельцы иногда высказывают претензии, касающиеся кабеля подключения. Его длина (2,5 м) создаёт неудобства, однако данную проблему легко решить своими силами.

Технология сварки медных проводов

Место соединения зачищают от изоляции (на 5–6 см), после чего скручивают. Делают это от среза изоляционного покрытия, обязательно оставив последние 5–6 мм медных жил по отдельности. Эти кончики следует, расправив, прижать параллельно друг к другу.

Если в скрутке три и более провода, на конце в любом случае оставляют 2 отдельных кончика (прочие надо удалить на месте последнего витка). Это требование актуально, если ваш аппарат не имеет достаточной мощности. Тогда на месте 2 кончиков легко образуется шарик расплавленного металла. В том случае, если сварочное устройство может выдать нужную силу тока, допустимо сделать простую скрутку.

После свитое соединение закрепляют посредством сварочного зажима. У вас нет такого приспособления? Подойдут старые плоскогубцы.

Для сварки медных проводов используют угольный стержень. В ходе работ важно добиться расплавления оставленных нескрученными кончиков. Там должен появиться шарик расплава. Это важно. Надёжный контакт проводов (механический и электрический) невозможен, если точка расплавления не дошла до начала скрутки. Длительность процесса 2-3 секунды. В противном случае начнёт разрушаться изоляционное покрытие. Когда место соединения остынет, его можно изолировать с помощью термоусадочных трубок, ПВХ, специальных колпачков или изоленты.

Технология сварочных работ предусматривает, что электрод соприкасается с проводом, далее отводится на 1 мм. Возникает сварочная дуга, которая плавит скрутку до формирования шарика. Контакт электрода и свариваемого изделия должен носить кратковременный характер.

Фото: freepik / freepik.com

Важно чтобы не только появилась требуемая зона оплавления, но и не нанести вреда изоляции. Большую длину дуги делать не рекомендуется, иначе точка сварки медных многожильных проводов получится пористой. Виной тому будет реакция окисления металла на воздухе.

В сварном соединении ток движется не через несколько проводников, а идёт по монолитному металлу. Отсюда и сопротивление будет незначительным, а также фактически отсутствует выделение тепла. Ещё один плюс – высокая механическая прочность получившегося соединения.

Сварочные работы с применением угольного электрода содержат ряд нюансов:

• сравнительно высокий коэффициент полезного действия дуги;
• сварка происходит при помощи электрического тока с прямой полярностью;
• возникающая дуга характеризуется высокой температурой, даже если процесс идёт при низких электрических параметрах;
• соединение не требует присадок или они могут подаваться прямо на место создания шва;
• медные жилы начинают плавиться при температуре +3800 °C;
• наблюдается быстрый расход электрода в силу большого нагрева соединяемых проводов.

Для сварки можно даже использовать не омедненные электроды. Только следует скрутить жилы, зажать их держателем, а далее сварочный процесс идёт как обычно.

Часто задаваемые вопросы о сварке медных проводов

Какие меры безопасности применяются?

При контактной сварке медных проводов в силу малых токов и низкой (сравнительно со сталью) температуры плавления работа происходит без яркой дуги, глубинного прогрева материала и образования металлических брызг. Это даёт возможность не применять защитную маску, вполне достаточно специальных очков. Одновременно могут быть упрощены и иные правила ТБ.

Тем не менее, готовясь в домашних условиях к сварке медных проводов, следует хорошо усвоить и строго соблюдать нормы техники безопасности:

• перед работой проверьте заземление сварочного аппарата;
• нельзя использовать кабели с дефектами в изоляционном покрытии для электродов;
• внимательно изучите инструкцию от производителя оборудования и используйте только стандартные режимы эксплуатации аппарата.

Сварка медных проводов происходит без контакта с окружающим воздухом. Благодаря этому используется устройство с небольшой мощностью, которое способно функционировать на постоянном или переменном электрическом токе.

Можно ли использовать скрутку вместо сварки медных проводов?

Первый вариант – довольно популярный и, скажем честно, достаточно примитивный способ соединения, использующийся везде и с любыми видами кабельно-проводниковых изделий. Сравнительно недавно скрутку фактически внесли в разряд запрещённых.

Место контакта изолируется при помощи термоусадочной трубки либо изолентой.

Насколько надёжна скрутка как тип соединения? На это влияет целый ряд факторов:

• приложенное усилие при скручивании проводов;
• использование специального зажимного инструмента;
• материал, из которого сделаны проводники;
• уровень профессиональных навыков человека, делавшего соединение.

В любом случае применение аппарата для сварки скруток медных проводов предпочтительнее. Почему? Дело в том, что такое соединение с течением времени потеряет прижимные свойства. Это приведёт к ослаблению контакта между проводами, и как следствие, к повышению температуры в точке соединения. Отсюда риск возникновения пожара. Сварка же позволит избежать подобной опасности. Скрутка подойдёт как вариант создания временного соединения.

Какие электроды используются для сварки медных проводов?

Применяют графитовый стержень или угольный с медным покрытием. Если нет возможности раздобыть специальные неметаллические неплавящиеся электроды, допустимо применить щётку от обычного коллекторного электрического двигателя или взять угольный стержень от батарейки.

Согласно правилам при сварке медных проводов требуется медный стержень. Графитовые или угольные электроды надо обмеднить, иначе говоря, задействовать в качестве присадочного материала медный (или бронзовый) прут. Следует помнить, что электроды быстро нагреваются и температура их плавления выше в 3 раза, чем у меди. Существует риск пережечь скрутку. Достаточно 1-2 секунд, чтобы материал надёжно схватился.

Известно несколько способов соединения проводов. Однако ни по долговечности, ни по проводимости контакта они не идут ни в какое сравнение со сваркой. Даже пайка с течением времени подвергается деформации. Это связано с тем, что припой (более рыхлый и легкоплавкий металл) разрушается в первую очередь из-за того, что на границе разных материалов имеется дополнительное сопротивление и там происходят химические реакции, ухудшающие свойства соединения.

Изображение в шапке статьи: fabrikasimf / freepik.com