Салимóненко Дмитрий Александрович

Варю я сравнительно давно, лет, наверное, 25...30. Правда, это - от случая к случаю, по надобности. Ну, а Youtube мне выдает и видео соответствующие - про сварку, в том числе. Правда, честно говоря, ничего особо полезного из этих видео, если говорить об их авторах, я так и не вынес (для себя). Хотя посмотрел их штук 10, наверное. А вот в комментариях... бывает, попадаются, в самом деле, полезные нюансы. 

Просто так о сварке я бы, конечно, писать не стал. Это если говорить о сварке металла толщиной от 2 мм (хотя, помнится, когда я был совсем начинающим, лет 20 назад, то и с такой толщиной иногда возникали проблемы). А вот когда нужно заварить нечто тонкое - вот тут приходится, скажем так, поднапрячься. Да еще прочитал, что люди вовсю консервные банки друг к другу приваривают... Ну, или толстые стальные сгоны - к обычному оцинкованному ведру... Это, конечно, квалификация, да.

Так вот, пару человек написали, что для облегчения электросварки тонкой стали используют электрод... обмотанный медной проволокой. Хм... По идее, конечно, при сварке полуавтоматом (тонкой проволокой) в среде защитных газов используется омедненная проволока. Но, там меди-то - очень мало, покрытие - толщиной доли миллиметра . А вот чтобы обматывать - это интересно. Ну, и я решил попробовать.

Взял стальную пластину из обычного кровельного железа толщиной 0,5 мм. Ржавую такую. Слегка зачистил ее. 

Электрод взял ОЗЛ-6 диаметром 2,0 мм. Производства - того самого лосинностровского электродного завода. Увы, такой толщины удалось купить только эти электроды.

 

Электрод обмотал проволокой диаметром 0,7 мм, виток к витку. Примерно так, как на рисунке.

Затем сделал несколько надрезов ножницами на стальной пластине и стал их (разрезы, т.е.) заваривать. Для сравнения, пытался варить тем же электродом, но необмотанным, без проволоки. Ток установил минимальный (для моего аппарата) - 30 А. Впрочем, аппарат своевольничает и на малых токах в процессе сварки сам повышает силу тока до 50 А и даже больше. Видимо, это - функция форсажа дуги. Отключить которую невозможно. По всей видимости, для сварки на малых токах лучше бы использовать, скажем, автомобильный аккумулятор с последовательно включенным небольшим мощным сопротивлением (скажем, 0,5 Ом). Или даже брать питание от генератора автомобиля при работающем двигателе (на токах до 30 А). Правда, не совсем понятно, как на напряжении 12 В зажигать дугу...

 

Тестовые швы на пластине толщиной 0,5 мм

Полярность использовал прямую. Ибо на обратной как-то даже хуже получается, что ли. В противовес теории.

И вот, что получилось. Кое-где даже видны красноватые пятна - это выделилась медь. Еще раз: это - металл толщиной всего 0,5 мм. 

Швы, увы, неидеальные. Т.е. не как у профессионалов, когда шов - будто паяный. Но, в целом, более-менее. Если посмотреть с обратной стороны - непроваров, вроде бы, нет. А вот с этой стороны есть натекания металла - намеки на возможные непровары.

Вначале, при первых касаниях, нередко возникали дыры (прожиги) по краям разрезов. Однако, впоследствии их удавалось заварить. Поэтому в ряде мест швы расширены.

Для разнообразия, я сделал также один небольшой вертикальный шов. Если не считать прогоревшей верхней части (там надо было подложить теплоотводящую подкладку), то, можно сказать, что швы получились более-менее. Правда, о герметичности, наверное, говорить не приходится. О ней можно было бы вести речь, если бы аппарат не своевольничал и не повышал силу тока выше установленного значения. В целом, вполне приварилось.

Т.е. что сказать. Медь и в самом деле ОЧЕНЬ даже помогает при сварке тонкой стали. Реально, когда варишь таким электродом, металл иной раз будто сам натекает туда, куда нужно и, самое главное, там же и остается, не образуя прожигов. Т.е. процесс слегка напоминает пайку.

Для сравнения, я попробовал варить аналогичным электродом, но обмотанный проводом диаметром 0,3 мм. В итоге - толком даже не смог ничего заварить, пластинка прогорала очень быстро.

Ну, а сварка обычным, не обмотанным электродом и вовсе не получилась от слова совсем: вместо швов получались в основном лишь дыры. Возможно, это у меня квалификации не хватает. Хотя, в ней ли дело... когда металл прогорает практически сразу после зажигания дуги.

Электросварка консервных банок

Вот я попытался (чисто ради интереса, т.к. практической пользы это не имеет) приварить два донышка консервной банки друг к другу. Разрезал поперек одну банку (от сгущенки) и стал приваривать донышки:

 

Слева сварка велась электродом ОЗЛ-6, а правее, где видны следы меди, - МР-3С. Начал варить при помощи МР-3С с обмоткой медной проволокой диаметром 0,7 мм. А потом обмотка закончилась, сварка все равно получалась, прожигов не было. Что, впрочем, немудрено, т.к. на краях донышек толщина металла где-то 0,7...1,0 мм. Т.е. это уже не 0,5 мм. Поэтому больше обмотку решил не делать, варил, как обычно. Варил с периодическим касанием и отрывом электрода.

Получилось, что следы меди присутствуют как-то местечково, частями. Т.е. она при охлаждении и в самом деле почти не была растворена в стали, в основном, закристаллизовавшись отдельно, в виде включений, перемешанных с ней. Но, при этом получилось некое подобие сплава.

Ну, и качество сварки от ОЗЛ-6 все же гораздо лучше, чем от МР-3С.

Шов от ОЗЛ-6, конечно, не выглядит как паяный, вдобавок, есть и несколько непроваров; но как-то еще более-менее. Кстати, слева донышки банки сваривались, попутно, еще и "на просвет". Т.е. если ОЗЛ-6 разжечь, то ими и в самом деле легче варить, правильно сварщики говорят про основные электроды. Шлака меньше и металл получше затекает. Видимо, то же и УОНИ касается.

Если бы была задача - можно было бы местами подчистить и заварить, как следует. Просто не хотелось тратить электроды, поэтому доделывать не стал.

Чтобы не наделать прожигов, я использовал следующий прием (известный сварщикам). Разместил рядом с началом шва более толстую пластину и начинал дугу на ней. Это особенно актуально для ОЗЛ-6. А после начала дуги, когда отработает функция "быстрый старт" и минует сильная опасность прожига, переносил дугу на донышки банок и варил уже там. Попутно, так как дуга не прерывалась, было отлично видно, где она начинается и куда переходит. У меня ведь щиток-то - не хамелеон, самый обычный, советский еще. Начинать дугу в нем нужно практически вслепую. Собственно, такой прием и позволил избавиться от прожигов.

Медь - это присадочный пруток, по сути

Вообще, для сварки тонких металлов сварщики используют присадочные прутки (или проволоку). Для того, чтобы они забирали на себя излишки тепла, отводя их от сварочной ванны и, попутно, доставляли бы туда дополнительное количество металла, снижая склонность к прожигам.

И в данном случае медь как раз и выполняет функции теплоотвода, расплавляясь от тепла сварочной дуги и забирая часть тепла.

При надлежащей сноровке использование присадочного прутка - быстрее. Однако, можно ошибиться в скорости подачи прутка. А здесь - пруток (проволока) равномерно расходуется вместе с самим электродом, т.е. это - проще.

Вот когда металл потолще, хотя бы 1...1,5 мм - другое дело. Там ошибки со скоростью подачи прутка не столь критичны.

Но, мне все же стало интересно, почему же столь облегчилась сварка. Неужели дело только в дополнительном теплоотводе, как считают сварщики?...

Оказалось, наличие меди еще и снижает температуру сварочной ванны

 

В самом деле, по диаграмме состояния "железо - углерод" видно, что дли типичной малоуглеродистой стали (типа Ст.3, Ст.20) температура плавления начинается примерно с 1300...1500 ^оС. Ниже идет аустенит - твердое состояние.

А полное плавление такой стали начинается уже после 1500 ^оС. Именно тогда можно говорить именно о сварочной ванне и, собственно, о сварке.

А вот диаграмма состояния "железо - медь".

Как видно, там температура плавления тем пониже, чем больше меди в расплаве.

 

Если меди очень много (более 50%), то температура полного плавления будет ниже 1500 ^оС, а начало плавления происходит и вовсе при 1094 ^оС. Т.е. начало плавления ниже для сплава "железо - медь", чем для низкоуглеродистой стали. И температура полного плавления - также ниже.

И вот, образовалась жидкая сварочная ванна, где медь и железо присутствуют в примерно равных концентрациях (или даже меди - больше, чем железа). Если эта ванна перетечет на еще не расплавленный участок стальной пластины, то она лишь подплавит его, но не расплавит до конца. А это как раз и будет определенной гарантией того, что прожига или не будет вообще, или он будет, разве что, при существенном увеличении температуры сварочной ванны, например, в результате излишне длительного нахождения электрода в одном и том же месте или из-за сильного повышения силы тока.

Иными словами, металл из сварочной ванны натечет на тонкую нерасплавленную кромку стальной пластины, подплавит ее и в итоге всё затвердеет. А прожечь - не успеет. Что, собственно, и требуется.

Однако, чтобы указанный эффект работал, необходимо в сварочной ванне наличие меди не менее, чем 60% (остальное - железо и примеси). Собственно, что я и ощутил на практике: при сварке электродом, обмотанным тонкой медной проволокой, швы получались с очень большим трудом, было много прожигов. А уж о вертикальных швах и говорить не приходилось: кромки пластины практически сразу оплавлялись. Возможно, в силу недостатка моей квалификации.

Тогда как электрод с обмоткой толстой (диаметром 0,7 мм) медной проволокой вполне уверенно позволил делать не только горизонтальные швы, но и вертикальный шов тоже.

При обмотке электрода ОЗЛ-6 с наружным диаметром 3,4 мм и внутренним диаметром 2, мм проволокой диаметром 0,7 мм витком к витку, если не учитывать толщину эмалевой изоляции и зазоры между витками, получится, с учетом того, что медь тяжелее стали, что меди почти в 2 раза больше по массе, чем стали (материал электрода). Т.е. меди будет примерно 70%, стали - 30%. А вот при обмотке тонкой (0,3 мм) проволокой соотношение примерно обратное, меди будет меньше.

Конечно, строго говоря, это получается нечто среднее между сваркой и горячей пайкой (твердыми припоями). Дело в том, что после остывания расплав меди и железа расслаивается на отдельные медную и железную фазы, т.к. их растворимость друг в друге при комнатных температурах очень ограничена. Т.е. внутри швов, стало быть, присутствует двухфазная структура: отдельно медь и отдельно железо - вперемешку. Впрочем, это даже в чем-то и плюс, т.к. шов будет более пластичным. Но, конечно, силовые швы так не получатся.

Попробовал варить то же самое электродом МР-3С (синие) диаметром 1,6 мм. Результат - примерно аналогичный: более-менее качественные швы получились только с обмоткой проволокой диаметром 0,7 мм, в остальных случаях - оплавление кромок и прожиги. Собственно, даже не заметил существенной разницы. Правда, ОЗЛ-6 все же как-то лучше растекаются (все-таки, нержавейка) по металлу, чем МР-3С. Да и варить ими удобнее - виднее расплавленный металл, его не загораживает шлак. Но, зато их слегка сложнее зажигать. Ну, и ширина шва побольше, т.к. больше диаметр электрода.

Также попробовал намотать на электрод диаметром 1,6 мм (МР-3С) обычную стальную проволоку диаметром 1 мм. Это - совсем не то. Качество сварки стало хуже, больше появилось прожигов. Т.е. действительно дело не только в самом по себе присадочном (медном) прутке, как экране для отвода излишнего тепла, но именно в более низкой температуре плавления меди.

И, конечно, вопрос - по поводу коррозионной стойкости швов. Ведь медь стоит в ряду напряжений левее железа (низкоуглеродистой стали). Поэтому медные включения вполне могут стать в будущем источником разрушения шва, как только в него попадет влага. Впрочем, олово, скажем, находится даже левее меди, тем более - левее железа; однако паяные оловом железные поверхности не особо-то быстро разрушаются, даже при наличии царапин; если, конечно, они не погружены прямо в воду, не находятся постоянно в очень влажной среде. Но, в любом случае, не помешает окончательно пройтись по шву уже "чистым" электродом, т.е. без медной намотки.

И, попутно, если так варить массово - то где-то нужно будет найти большое количество сравнительно тонких медных проводов. Да еще намотка - достаточно длительное занятие. В итоге, видимо, дешевле и проще будет использовать более качественные электроды. 

А вот в быту, в хозяйстве, при разовых работах, этот способ, реально, может выручить.

Это может быть полезным при ремонте кузова автомобиля

Раньше я, конечно, варил электродом кузов своей Нивы (там, вроде металл потолще - 0,6...0,7 мм), но, приходилось, скажем так, напрягаться. Делать подкладки, т.д. А если варить с медью - так сварка существенно упростится.

Т.е. если приспичит варить кузов или иной тонкий металл именно электродом - то данный способ вполне себе. И во многих случаях сварочный полуавтомат будет необязательным.

Например, раньше, в СССР, выпускался автомобиль ЕрАЗ. Это был фургон на базе Волги ГАЗ-21. Так там лонжероны кузова были... припаяны твердым припоем к самому кузову (латунью или бронзой). Такова была заводская технология. В итоге, конечно, практически вся эта пайка через определенное время отваливалась и приходилось многие лонжероны приваривать, как полагается (или приклепывать). Однако, какое-то время это всё функционировало. Несмотря на то, что там  была именно горячая пайка в чистом виде, без сварки.

Также можно приварить что-то, например, к металлическому ведру. Правда, там лучше все же использовать либо пайку, либо механическое соединение (типа "болт-гайка"). Есть у меня огородная лейка, старая такая, еще даже ручка у нее особенная, длинная и круглая, большого диаметра. Таких уже лет 40-50 не делают. И лет 15 назад у нее практически отвалилась поливочная трубка (через которую выходит вода) от корпуса. Я ее припаял обычным оловом. И... она служит до сих пор. Паяное соединение не протекает. Даже удивительно. Хотя, контакт олова с оцинкованным покрытием и самим железом, казалось бы, должен корродировать. Лейка-то постоянно, годами, находится под открытым небом. Но, такого не происходит.

Или можно, например, заварить дырку в металлической крыше/кровле. Если речь идет о дырке, полученной механическим путем, не в результате коррозии. В последнем-то случае придется вырезать соответствующий кусок вокруг нее. Впрочем, проще такую дырку все же залепить каким-нибудь условным битумом, чем тащить на крышу сварочный аппарат. Другое дело, если потребуется заварить достаточно большое по площади отверстие.

Или, например, можно приварить, при необходимости, медные детали к стальной подложке. Это может потребоваться, скажем, при ремонте контактных болтов реле стартера автомобиля.

Можно также, скажем, сварить оцинкованную кровлю (толщиной от 0,5 мм). Правда, для кровли все же будет лучше использовать более простые решения, например, банально, заливку битумом (не гудроном!) соответствующих стыков или (небольших) отверстий.

Достаточно легко варится оцинкованный монтажный профиль, используемый, например, для евроремонта. Там толщина 0,5 мм. У меня вполне получалось варить его внахлест (встык - тоже можно, но как-то не очень). Правда, гораздо проще скреплять его саморезами, чем сваривать.

Ну, или для обеспечения хорошего электрического контакта между стальной шиной и медным проводом, реализовав надежное неразборное соединение. Да, мало ли еще для чего.

И такой нюанс. Эмалевая изоляция медных проводов при сварке горит и распространяет запах. Т.е. ее лучше бы удалить как-то заранее. И - необходима хорошая вентиляция, т.к. часть меди тоже может просто сгорать; дышать этим - из серии не очень.

Чтобы яснее понимать происходящее, посмотрел я научные статьи

По поводу коррозионной стойкости, а также механических свойств сварочного шва меди со сталью. Насчет коррозионной стойкости, как ни странно, ничего необычного. Т.е. какого-то существенного снижения ее, видимо, нет. А вот по поводу прочностных свойств железосодержащих сплавов от присутствии меди - данные слегка противоречивые.

С одной стороны, когда делают наплавку меди на сталь, то стараются сделать минимум проплавления стали, чтобы туда не попала медь, иначе место шва становится хрупким. Т.к. медь вклинивается между кристаллов стали и потом ее включения являются концентраторами напряжений. Исследователи пишут, что это особенно критично для легированной коррозионностойкой стали (т.е. для нержавейки, если сказать проще).

С другой стороны, при сварке (или, может, горячей пайке?) чугуна используют, например, электроды, содержащие до 80% меди. И это делается, как ни парадоксально, для пластификации шва, чтобы не было трещин...

Хотя, еще раз: в данном случае речь идет о толщине металла всего 0,5 мм. При таких толщинах понятие прочности - относительно. А что касается пластичности шва - так его толщина получилась на порядок выше, чем у основного металла, поэтому пластичность для него тоже неактуальна. К тому же, если, скажем, хорошенько постучать по таким швам молотком, проковать их, то они не разрушаются, трещин при этом незаметно.