Сварка при производстве электромонтажных работ
Сварка способом контактного разогрева
Тепловыделение при бездуговой сварке способом контактного разогрева происходит в переходном электрическом сопротивлении контакта, в месте касания заточенного на конус угольного электрода и расплавляемой жилы кабеля. При этом нагревается и заточенная на конус
часть электрода, представляющая собой значительное сопротивление по сравнению с другими участками электрической цепи. Таким образом, и сам электрод в некоторой степени является аккумулятором тепла, используемого на сварку.
В процессе сварки по способу контактного разогрева расплавление многопроволочных жил достигается при перемещении по их торцам угольного электрода. При этом происходит последовательное расплавление концов отдельных проволочек благодаря большим плотностям тока, возникающим при касании электродом. Концентрированному тепловыделению в начале сварки способствует также малая теплопроводность пленок окиси и воздушных зазоров (благодаря наличию пленок окиси отдельные проволочки жилы в начале сварки изолированы друг от друга в тепловом и электрическом отношении).
Это обстоятельство является важным преимуществом описываемого способа, так как позволяет производить сварку при относительно малой мощности. Так, например, соединение жил сечением 150 мм2 путем сплавления в общий монолитный стержень удается выполнить, используя трансформатор мощностью 1,5 кВ. Поэтому способ контактного разогрева при использовании маломощного оборудования с наибольшим эффектом применим там, где возможно расплавление многопроволочных жил с торцов в вертикальном положении. К таким случаям относятся оконцевание жил наконечниками ЛА, ЛАШ и ЛАШт и соединение жил путем сплавления их концов в общий монолитный стержень.
Обычно трансформаторы мощностью 1,5—1,8 кВ-А, дающие во вторичной обмотке ток 500—600 А при напряжении 8—12 В, позволяют выполнять соединения и оконцевания жил сечением до 240 мм2. Для соединения же однопроволочных проводов малого сечения (до 10 мм2) обычно используются трансформаторы мощностью 0,6—0,7 кВ*А.
В процессе сварки вследствие малого напряжения источника тока дуга не возникает, что также является преимуществом способа, так как исключается пережог проволок, возможный при воздействии на них дуги.
Соединение однопроволочных проводов малых сечений (до 10 мм2) может выполняться различным образом. Наиболее распространенный и простой способ сварки угольным электродом показан на рис. 5-38, а. Два три, четыре или пять проводов 1 (в зависимости от схемы электропроводки) скручивают вместе. Ток от трансформатора подводят к электрододержателю и зажиму 3, устанавливаемому на скрутке проводов.
При надавливании электродом 2 на торец скрутки происходит расплавление концов проводов и образуется сварное соединение в виде каплевидного наплыва. Сварку выполняют с флюсом ВАМИ, разведенным водой. Немедленно после сварки, пока провода еще не остыли, натирают скрутку куском кабельной массы МБ-40 или
|
Рис. 5-38. Способы бездуговой электросварки однопроволочных алюминие - вых проводов (показаны продольные сечения по месту сварки) |
МБ-90 (или битума № 3), которая, расплавляясь, покрывает провода и защищает их от возможной коррозии.
При известном навыке удается выполнять сварку и без флюса. При этом после расплавления концов проводов перемещают электрод по кольцевой линии по торцу скрутки с целью разрушения пленок окиси и перемешивания капель металла, образовавшихся на отдельных проволочках, для слияния их в общую каплю.
В стационарных условиях, при централизованной заготовке электропроводок на базах монтажных организаций, для сварки применяют приспособления различных конструкций, состоящие из зажимных губок для закрепления скрутки проводов и устройства для перемещения электрода, приводимого в движение рукояткой или педалью.
'Оригинальным является способ сварки «расщепленным электродом», при котором не требуется подводить ток к скрутке проводов (рис. 5-38, б). Скрутку проводов вводят в коническое углубление (выточку) расщепленного электрода, состоящего из двух угольных полуцилиндров 4, изолированных слюдяной прокладкой 5. Ток от трансформатора подводят к полуцилиндрам через специальные контактные пластины держателя электрода. При нажатии электрода на концы соединяемых проводов, введенных в выточку, через них проходит ток, происходит расплавление проводов и их сварка. Этот способ удобен тем, что не надо подводить ток к скрутке, и держателем электрода пользуются как паяльником. К недостаткам следует отнести необходимость частой очистки углубления расщепленного электрода от накипи, образованной остатками флюса.
Сварка проводов в скрутке может производиться также путем расплавления их угольными электродами 2 замкнутых двухэлектродных паяльных [18] клещей 7 (рис. 5-38, в), подключенных к трансформатору с вторичным напряжением 8—12 В. Для нагревания током электроды клещей перед сваркой замыкаются на несколько секунд.
Один из лучших, по мнению авторов, способов соединения однопроволочных проводов — сварка в металлических обоймах 6, нагреваемых углями паяльных клещей (рис. 5-38, г).
Обоймы формуют место сварки, предотвращая растекание металла, что обеспечивает возможность получения соединений высокого качества при отсутствии специальных навыков у работающих. Это с лихвой окупает несколько меньшую производительность сварки в обоймах по сравнению с другими способами.
Для удобства при надевании и снятии обоймы имеют вид щипчиков (рис. 5-39); они изготовляются из стали толщиной 0,8— 1 мм. Губки щипчиков изогнуты в виде полуцилиндров, образую
щих при замыкании цилиндрическую формочку. Размеры обойм приводятсй в табл. 5-11. Вместо специальных обойм при сварке могут использоваться полоски из жести, которые сгибаются, как показано на рис. 5-39, б, в, и охватывают концы соединяемых проводов.
|
Рис. 5-39. Обойма для сварки однопроволочных проводов: а — специальная обойма; б — обойма из стальной полоски в стадии установки; в — то же, но установленная на провода 1 — обойма; 2 — комут; 3 — полоска из жести; 4 — соединяемые провода |
|
Таблица 5-11 Размеры обойм для сварки однопроволочных проводов, мм
|
Внутреннюю поверхность обойм натирают мелом для предотвращения прикипання алюминия. Провода разделывают, как показано на рис. 5-40. Алюминиевые жилы зачищают до блеска проволочной щеткой, ножом или наждачной бумагой и концы их складывают вместе на участке 15— 20 мм для введения в обойму. Обойму устанавливают так, чтобы концы жил выступали из нее на 2 мм, и закрепляют при помощи скрепки или придерживают плоскогубцами. На торцы проводов наносят небольшое количество флюса ВАМИ. Верхнюю часть обоймы зажимают между углями клещей. После расплавления проводов, контролируемого по осадке металла, необходимо немедленно разжать клещи, так как чрезмерный перегрев может привести к прогоранию обойм. Продолжительность сварки составляет 8—15 с для проводов сечением соответственно 4—10 мм2, а сила сварочного тока — ориентировочно 120—180 А.
Принцип сварки с помощью одного электрода используется
|
Рис. 5-40. Подготовка проводов для сварки в обоймах: a — для соединения проводов в соединительных коробках и проводов, проложенных открыто; б — для ответвления проводов в коробках; в — для ответвления проводов, проложенных открыто |
|
а) 6) в} |
|
|
|
£ |
(і Г* |
|
|
^WVWiJ---------- |
|
Рис. 5-41. Сварка однопроволочных проводов аппаратом ВКЗ 1 — зажимные губки; 2 — угольный электрод; 3 — шток; 4 — провода цепей управления; 5 — провода сварочной цепи; 6 — кнопка «пуск»; 7 — рычаг для раскрывания губок; 8 корпус пистолета |
|
|
|
дает возможность производить сварку без флюса. Скрутку проводов закрепляют в раздвигающихся губках сварочного пистолета аппарата В КЗ (рис. 5-41). При нажатии на кнопку (курок) включается сварочный ток и освобождается предварительно взведенная пружина, под действием которой перемещается шток с закрепленным на нем угольным электродом. Электрод имеет коническую выточку, в которую входит конец скрутки проводов. По оконча- |
в аппарате В КЗ (рис. 5-38, д). Особенность процесса состоит в том,
что при осадке электрод 8 нажимает на конец скрутки проводов после начала плавления металла. Благодаря этому происходит разрушение и выдавливание из зоны сварки пленок окиси, что
нии хода штВка сварочный ток автоматически отключается. Таким образом, скрутка расплавляется на участке, равном величине хода штока. Так как плавление проводов в конце процесса происходит под слоем расплавленного (натекающего) металла, окисления алюминия не происходит, торцы проводов оказываются обнаженными от пленок окиси, что обеспечивает получение хорошего качества сварки. Этому способствует также то обстоятельство, что монолитная часть соединения формуется в выточке электрода под некоторым давлением, возникающим при перемещении штока. Металл
|
Рис. 5-42. Готовые соединения однопроволочных проводов, выполненные сваркой: а, б — соединение двух и трех проводов сваркой угольным электродом; в, г — соединение двух и трех проводов сваркой в обоймах |
частично выдавливается из выточки и затекает на боковую поверхность скрутки.
Аппаратом ВКЗ можно соединять алюминиевые провода общим сечением до 18 мм2.
Аппарат состоит из ящика, в котором смонтированы трансформатор мощностью 1,5 кВ • А, 220/12 В и реле, включающее и отключающее сварочный ток. Ток отключается конечным микровыключателем, приводимым в действие штоком сварочного пистолета.
На рис. 5-42 показан внешний вид соединений однопроволочных проводов, выполненных различными способами.
Соединение встык кабелей и проводов сечением 16—240 мм2 производится с предварительным сплавлением многопроволочных жил в монолитные стержни. Необходимость сплавления в монолит вызвана тем, что при воздействии раскаленного электрода на боковую поверхность многопроволочной жилы нельзя полу» ;4ить во всех случаях соединений необходимого качества (возможно переплавле - ние отдельных проволок). Сплавление концов жил в монолит производится в вер - тикальном или слегка наклонном положении. Режимы сварки выбираются по табл. 5-12.
:> При сварке используются установки типа УСАП-1 или УСАП-2. Эти установки состоят из переносных трансформаторов мощностью соответственно 0,7— 1,8 кВ-А, электрододержателей и охладителей, аналогичных применяемым для термитной сварки (см. рис. 5-5).
Графитовым электродам, поставляемым по ГОСТ 4426—71, придают форму и размеры, показанные на рис. 5-43, а, б. При отсутствии электродов, специально предназначенных для сварки, их можно изготовить из огарков электродов электропечей.
|
Рис. 5-43. Угольные электроды и электрододержатели для. сварки способом контактного разогрева: а — угольный электрод для сварки проводов сечением до 120 мм2; б — то же, но для сварки жил сечением 150—240 мм2; в, г — варианты клещей для закрепления электрода 1 — клещи; 2 — рукоятка; 3 — провод для подключения к сварочной цепи |
Жилы сплавляются в монолит в стальных или угольных цилиндрических разъемных формочках. Внутреннюю часть стальных формочек перед сваркой на - тираютмелом. Формочки закрепляютна жилах ободком из жести или проволочным бандажом. На жилу под формочкой подматывают полоску асбестовой бумаги или картона так, чтобы верхняя часть жилы на участке образования монолитного стержня оставалась свободной. Торец жилы должен находиться в одной плоскости с верхней частью формочки или быть несколько утоплен в ней. На оголенный от изоляции участок жилы под формочкой устанавливают охладитель. Вторичную обмотку трансформатора подключают одним концом к электрододержателю, а другим — к охладителю, для чего на последнем должен быть соответствующий винт. Сечение и длина проводов сварочной цепи, указанные в табл. 5-12, имеют существенное значение. При меньших сечениях, чем указано, и большей длине проводов не может быть обеспечен ток, необходимый для сварки.
• Непосредственно перед сваркой на торец жилы и присадочные прутки наносят тонкий слой флюса, разведенного водой. Для расплавления конца жилы
|
Таблица 5-12 Режимы для сплавления концов жил в монолитные стержни
|
електрод перемещают круговыми движениями от середины формочки к ее краям. После образования сплошной жидкой ванны круговые движения продолжают до расплавления жилы на необходимую глубину; в этой же фазе сварки в расплавленный металл под конец электрода погружают присадку из алюминиевого прутка.
Отрывать электрод от сварочной ванны не рекомендуется, так как это может повлечь преждевременное застывание металла (достаточно быстрое повторное расплавление образовавшегося монолитного слоя затруднено, особенно при больших сечениях жил).
После заполнения формочки металлом сварку прекращают* приспособление снимают и место сварки очищают проволочной щеткой от остатков флюса и шлака.
Для сварки встык сплавленных в монолит концов жил кабелям или проводам придают горизонтальное положение. На оголенные от изоляции участки жил устанавливают охладители, закрепленные на соединительной планке. Концы жил заводят в желобчатую формочку из стали толщиной 1,5 мм, которая прижимается к жилам с помощью винта, имеющегося на соединительной планке охладителей. На участки жил до монолитной части наматывают шнуровой асбест для уплотнения формочки. При отсутствии прижимного винта в приспособлении формочку подвязывают к жилам проволокой, которую пропускают в предусмотренные для этой цели вырезы в боковых стенках формочки.
Режимы сварки приводятся в табл. 5-13.
Электроды и присадочные прутки берутся такие же, как для сплавления в монолит жил соответствующего сечения. Б первой фазе сварки концы жил нагреваются от контакта с угольным электродом до начала плавления и образования на дне формочки небольшого слоя расплавленного металла. Для этого электрод задерживают поочередно на каждой из жил в течение 5—10 с. Затем заполняют формочку припадочным алюминием из прутка путем гогружения его в сварочную ванну под к6йМ§йектрода и продолжают плавление жил. В заключительной стадии сварки ванну тщательно перемешивают электродом и в нее добавляют еще Некоторое количество присадки для получения сверху сферического наплыва. В случае появления усадочной раковины расплавляют электродом ее края и эа-
|
Таблица 5-13 Режимы сварки встык способом контактного разогрева
|
полняют раковину металлом из присадочного прутка, который расплавляется теплотой, выделяющейся в месте контакта с угольным электродом.
Соединение и ответвление жил путем сплавления их концов в общий МОНОЛИТ ный стержень ничем не отличается от подобной операции для одиночных жил. Концы двух, трех или четырех проводов, подлежащих соединению, складывают вместе, обжимают универсальными плоскогубцами для придания их сечению круглой формы и вводят в цилиндрическую разъемную формочку, которую выбирают по суммарному или ближайшему большему сечению жил.
|
Таблица 5-14 Режимы приварки кабельных наконечников ЛА, ЛАШ и ЛАШт способом контактного разогрева
|
|
Оконцевание жил производят наконечниками типов ЛА, ЛАШ и ЛАШт (см. рис. 4-4). Технология сварки ничем принципиально не отличается от технологии сплавления жил в монолитные стержни. Режимы сварки выбираются по табл. 5-14. |
Перед сваркой конец жилы и верхнюю внутреннюю часть гильзы наконечника зачищают до блеска от пленки окиси. Наконечник 2 надевают на жилу ь таким образом, чтобы конец ее торчал из гильзы на 3 мм (рис. 5-44* а). Торец
|
Рис. 5-44. Последовательные стадии приварки кабельного наконечника типа ЛА к жиле кабеля по способу контактного разогрева |
жилы покрывают тонким слоем флюса. На выступающую вверх часть гильзы наконечника надевают разъемное кольцо из угля 4, скрепленное хомутом из
|
|
жести, или гильзу обматывают в верхней части асбестом для предотвращения растекания алюминия (при известном навыке можно обходиться без кольца и без подмотки асбестом).
Контактную часть наконечника защищают от теплового воздействия экраном из куска асбеста. На оголенный участок жилы под наконечником устанавливают охладитель5. Провода 7от трансформатора I присоединяют кэлектрододержателю и охладителю.
Выступающий из наконечника конец жилы сплавляют в монолитный стержень так, как указано на стр. 141. При этом гильза наконечника служит формочкой для образовавшейся сварочной ванны (рис. 5-44, б). После расплавления торца жилы расплавляют верхние кромки гильзы наконечника, перемещая конец электрода 3 по окружности гильзы (рис. 5-44, в). Кромки гильзы плавятся от совместного действия теплоты сварочной ванны и теплоты, выде - Рис. 5-45. Макрошлиф продоль - ляющейся в месте контакта с электродом,
ного разреза по месту приварки Глубина расплавления кромок гильзы
кабельного наконечника типа ЛА должна быть не меньше толщины ее стенок,
к жиле кабеля сечением 185 мм2 Это контролируется электродом при его
способом контактного разогрева перемещении в сварочной ванне. После рас
плавления кромок гильзы дается в небольшом количестве присадка из алюминиевого прутка 9, обмазанного флюсом (рис. 5-44,г), для образования наплыва с целью компенсации усадки при засты
вании металла. ВД> время сплавления присадочного прутка концом электрода надо продолжать круговые движения в сварочной ванне 8 для поддержания металла в жидком состоянии. По окончании сварки удаляют остатки флюса и шлака, запиливают напильником неровности и зачищают место сварки от коррозии, покрывая его эмалью (см. стр. 48).
Следует отметить, что приварка наконечников ЛА, ЛАШ и ЛАШт является весьма простой и производительной операцией и дает очень хорошее качество сварки. Это иллюстрирует макрошлиф продольного разреза по наконечнику, представленный на рис. 5-45.
