Обратная полярность при сварке

ACϟDС. Понимание сварочного тока и полярности

Сварка – это ручной труд, но сварщики должны обладать достаточным количеством технических знаний, даже если в школе физика для них была чем-то сверхъестественным.

Одним из обязательных понятий, которые необходимо знать, является «сварочный ток». Сварщик должен хорошо понимать, что такое полярность и какое влияние она оказывает на процесс сварки.

На сварочных аппаратах и электродах можно заметить обозначения AC или DC, которые описывают полярность тока. Почему электрические токи и полярность возникают во время сварки? Давайте рассмотрим эти понятия внимательно.

Важность полярности при сварочных работах

Важно! При режиме работы инвертора на прямой полярности запрещено использовать электроды, назначение которых — сварка переменным током

Разница в мощности и распределении электрической дуги определяет большую вариативность в качестве и форме шва. Если проводить аналогию по мощности: прямая полярность при сварке инвертором используется для резки, в то время как с помощью обратной свариваются тонкостенные листы (до 3 мм) или наплавляются новые слои. Обратная полярность — это щадящий режим. Его действие распространяется на бо́льшую площадь, но задействует только верхние слои поверхности. Соответственно, за счет этого быстрее происходит отток тепла: формируется мелкозернистая структура, не успевают образовываться карбиды — что позволяет сохранять оптимальное соотношение пластичности и прочности в легированных сплавах.

Особенности сваривания при прямой полярности

Прямая полярность при сварке обеспечивает устойчивую дугу, что удобно для резки металла с учетом рациональности: небольших элементов деталей, тонколистового железа.

Режим характеризуется усиленным вводом тепла: поток электронов более мощный, поэтому шов получается глубоким и узким. Для сплавов с отличной свариваемостью (углеродный коэффициент до 0,025) отмечают преимущество в структуре околошовной зоны. За счет интенсивного проплавления она куда меньше в размерах, что незначительно сказывается на прочностных свойствах изделия.

Сварка прямой полярностью применяется для большинства металлических деталей (с толщиной кромки не менее 3 мм), в том числе толстостенных.

Технология сварочного процесса при обратной полярности

Этот режим характеризуется сниженным вводом тепла в сварную ванну: более широким и неглубоким швом.

Используемая полярность при сварке основывается на химическом составе металла, обратная — предназначена для сплавов, у которых температура фазового перехода находится в нижних пределах. Менее интенсивный ввод тепла исключает перегрев расплава и околошовной зоны, переупрочнение сварного соединения, которое разрушается при небольших нагрузках.

Обратная полярность при сварке также используется для разнородных металлов, соединение которых проводится по принципу наплавления. Но применение режима для сваривания толстостенных элементов неуместно из-за малой проплавляемости.

Схема подключения инвертора при прямой и обратной полярности

Какое оборудование использовать

Важно! Менять полярность можно только при работе с постоянным током, для переменного такая рокировка не имеет значения

Полярность при сварке инвертором выбирается и настраивается вручную. Для подключения используются гнезда, выставление полярности проводится следующим образом:

• Прямая — к гнезду со знаком «+» подключаем массу, к знаку «–» — электрод.
• Обратная — в обратном порядке.

Имея лишь общие представления о том, как работает инверторная сварка, ее уже можно применить к большинству существующих изделий. Наличие осциллятора (ГВЧ) в аппаратах позволяет разжигать дугу, не прикасаясь к поверхности металла, что обеспечивает более красивый однородный шов. Единственным ограничением считают применение одного типа дуги, который объединяет в электрическую цепь изделие и электрод.

Заключение

Особенности современных инверторов заключаются в использовании ТВЧ. Основные элементы конструкции — это диодный мост и транзисторы высокой частоты. Все бытовые аппараты функционируют от однофазной сети, не перегружая линию.

Чтобы понять, какие возможности открываются при использовании устройства, желательно изучить принцип работы инверторной сварки. Это позволит вникнуть в саму суть происходящих процессов, расширить спектр выполняемых задач и повысить статус сварщика. На начальном этапе необходимо заручиться информационной поддержкой справочников и инструкцией по эксплуатации, в которой расписано, как выбрать ток для сварки инвертором для наиболее частых случаев. Не лишним будет изучить особенности структуры металлов и сплавов.

Что такое прямая и обратная полярность: техусловия выбора

Основой для взвешенного выбора типа полярности служат технические условия, которых необходимо придерживаться во время сварки. Благодаря конкретному типу подключения более высокий температурный режим находится на заготовке или же на самом электроде. На окончательное решение влияют несколько важных факторов.

Толщина заготовки

Прямое подключение лучше всего подходит для работы с заготовками малой и большой толщины. В этом случае заготовка разогревается лучше по сравнению с электродом, что дает возможность получить более глубокий шов. Этот режим отлично подходит и для резки металла. Для тонких листов лучше выбрать обратную полярность. Тогда основное тепло сосредотачивается на электроде и перегрев заготовки удается предотвратить.

Тип металла

Изменение расположения теплового пятна позволяет выбрать наиболее подходящий режим работы под конкретную деталь. К примеру, нержавеющую сталь или чугун достаточно легко перегреть. В этом случае лучше подходит подключение с обратной полярностью, что дает возможность сформировать прочный и надежный шов. А вот алюминиевые сплавы нужно варить с прямой полярностью. В таком случае удается быстрее преодолеть окислительную пленку.

Тип расходных материалов

Условия зависят от типа флюса расходного материала. Для угольных электродов не подходит обратная полярность. При таком раскладе флюс будет перегрет и стержень станет непригодным для дальнейшего использования. Бывают случаи, когда материал флюса и заготовки выдвигают взаимоисключающие требования. Сварщику приходится проявлять максимум изобретательности, чтобы найти оптимальное смещение силы тока и выбрать подходящий рабочий цикл.

Оборудование

Сварка постоянным током обратной направленности осуществляется только на сварочных аппаратах, предназначенных для такой работы. Выбор сварочного аппарата — это отельная немаловажная тема, поэтому в рамках этой статьи мы расскажем только самое главное. Прежде всего, ваш сварочный аппарат должен иметь возможность работать с разными режимами и подавать проволоку с разной скоростью. Так вы сможете варить аргоном или углекислым газом (это очень важно при сварке нержавейки), но не сможете варить порошковой проволокой, поскольку для этого необходима прямая полярность.

С помощью обратной полярности появляется возможность использовать в своей работе полуавтоматическое сварочное оборудование. Здесь держак и масса подключаются к «плюсу» и «минусу» соответственно. За счет этого флюс выгорает постепенно и полностью, сама сварка происходит в образовавшемся газовом облаке.

Выбор полярности

Первое, на что обращают внимание, тип электрода. Для тугоплавких, необходимых для розжига дуги, чаще нужна обратная полярность. Для работы с наплавочной проволокой выбирают только вольфрамовые стержни. Угольные не стойки к нагреву, становятся хрупкими, постоянно будут крошиться.

Второй важный критерий – толщина металла. Заготовки до 3 мм легко прожечь, лучше подключить к ним минус, чтобы анодное пятно сместилось вверх. Это правило верно для стального проката, легированных элементов, цветных сплавов, алюминия.

Главный закон при выборе полярности тока для сварки – за нагрев отвечает плюсовое гнездо. На аноде всегда выделяется больше тепла, чем на катоде. Разница огромная, при работе с тугоплавкими сталями с температурой плавления в пределах +3000°С доходит до 1000°С. То есть, если на катоде будет +3000°С, анод разогреется до +4000°С. К металлам, у которых от перегрева меняется зернистость, нарушается внутренняя структура, подключают минус.

Полярность актуальная при создании швов, работающих на изгиб, кручение. От глубины диффузного слоя напрямую зависит прочность соединения. Что необходимо помнить:

• при прямой полярности шов уходит в глубину;
• при обратной сосредоточен у поверхности, валик образуется высокий и широкий.

Зная основные правила выбора полярности, легче подбирать оптимальные сварочные режимы под различные виды заготовок. Можно добиться необходимой прочности соединения.

Особенности сварочных работ

В домашних условиях при сращивании деталей чаще всего пользуются электродами и малогабаритными аппаратами инверторного типа. Их не рекомендуют применять для работы с нержавеющими и алюминиевыми предметами во избежание их коррозии. Эти изделия лучше сваривать под защитой аргона или других газов. Делается это с помощью полуавтомата, дающего качественный шов на заготовке любого состава.

В данном аппарате подача проволоки происходит специальным механизмом в толкающем или тянущем режиме. Иногда оба способа работают одновременно. Это является залогом высокого качества сварки. При выполнении операций с металлами необходимо использовать мощные струбцины для прижима заготовок, иначе они в местах появления малейших зазоров будут повреждены.

При прямой полярности

Этим способом соединяют толстые детали. Чтобы добиться качественного функционирования аппарата, нужно перевести его переключением проводов: плюсовой вывод – к массе, минус – к электроду. Свариваемый металл лучше прогревается при высоких температурах. Нужно следить за недопустимостью прожогов.

При обратной полярности

Инвертор подключается так: держатель и рабочий стержень – к плюсовой клемме, к минусу присоединяют с помощью зажимов массу. В этом случае на конце электрода создается температура, не позволяющая прожечь листы заготовки. Сварка в таком режиме ведет к перерасходу плавящихся материалов.

Сварка постоянным током

Сварка постоянным током, как и сварка переменным током, имеет свои преимущества, и используется в случаях, когда сварка переменным током не может обеспечить должного результата, например, вертикальная сварка, пайка одним припоем или TIG-сварка нержавеющей стали.

Сварка на постоянном токе имеет более высокую скорость осаждения, она лучше всего подходит для сварщиков, которым требуются большие размеры наплавленного слоя. Несмотря на то, что сварка переменным током обеспечивает лучшее проплавление, она имеет более низкую скорость осаждения, что может быть непригодно.

При сварке постоянным током образуется также меньше брызг, чем при сварке переменным током, что делает сварочный шов более равномерным и гладким. Постоянный ток также является более надежным, и поэтому с ним легче работать, так как электрическая дуга остается стабильной.

Сварка постоянным током часто используется для сварки тонких металлов. Оборудование, работающее с этим типом тока, также дешевле, что помогает сократить расходы.

Однако, несмотря на то, что само оборудование имеет более низкую стоимость, процесс фактического использования постоянного тока немного дороже.

Это происходит из-за того, что необходимо специальное оборудование для преобразования переменного тока на постоянный, потому что это не предусмотрено электрической сетью. Однако, поскольку постоянный ток лучше подходит для большинства видов сварочных процессов, эти затраты считаются необходимыми.

Хотя сварка постоянным током лучше для многих металлов, она не рекомендуется при работе с алюминием, так как для этого требуется выделение тепла высокой интенсивности, что невозможно при использовании постоянного тока. Кроме того, если при работе с постоянным током будет создаваться магнитное поле, то возрастет риск дугового разряда, что может быть опасно.

Как правильно выбрать модель

Использование режимов прямой и обратной полярности доступно для всех видов инверторов. Однако помимо этой функции аппараты должны обладать дополнительными характеристиками. От этого зависит область их применения, скорость и комфорт выполнения работ. Поэтому к выбору модели необходимо подойти профессионально.

Рекомендуемый функционал инверторов:

Горячий старт. Происходит кратковременное повышение тока для быстрого формирования дуги. Антиприлипание. При высоких значениях тока велика вероятность его приваривания к металлу. Снижение этой величины позволит сформировать максимально ровный шов. Форсаж. Активируется автоматически, когда на конце электрода появляется расплавленный металл. Кратковременное увеличение рабочего тока предотвратит прилипание. Переменный ток. Он необходим для сварочных работ с алюминиевыми заготовками. Пониженное значение холостого хода. Относится к мерам безопасности при эксплуатации в местах с повышенной влажностью или небольших помещениях. С помощью специального блока происходит снижение напряжения до 15 В. Тип индикации. Оптимальный вариант – цифровое отображение текущих параметров.

Также важно выбрать ток сварки, который напрямую зависит от диаметра используемого электрода и толщины металла.

При работе с инверторными сварочными аппаратами чаще всего используют электроды марки АНО и МР. Они подходят для формирования шва на стальных поверхностях. Сварка алюминиевых изделий или заготовок из сложных сплавов требует выбора специальных расходных материалов, могут использоваться присадки.

Особенности сварки током обратной полярности

Сваривание тонких заготовок – процесс с повышенной трудностью, потому что постоянно присутствует опасность появления прожогов. Поэтому их соединяют режимом обратной полярности. Но есть и другие методы, чтобы снизить опасность.

• Снизить потенциал тока, чтобы уменьшить температуру на заготовке.
• Сварку лучше проводить прерывистым швом. К примеру, сделать небольшой участок в начале, затем переместиться в центр, после начать стыковку с противоположной стороны, далее начать варить промежуточные участки. В общем, схему можно менять. Таким способом можно избежать коробления металла, особенно если длина стыка больше 20 см. Чем больше сваренных отрезков, чем короче каждый участок, тем меньше процент коробления металла.
• Очень тонкие металлические заготовки сваривают с периодическим прерыванием электрической дуги. То есть, электрод выдергивается из зоны сварки, затем тут же быстро снова поджигается, и процесс продолжается.
• Если проводится сварка внахлест, то две заготовки должны быть герметично прижиматься друг к другу. Небольшой воздушный зазор приводит к прожогу верхней детали. Для создания плотного прилегания нужно использовать струбцины или любой груз.
• При стыковочном соединении заготовок лучше минимизировать зазор межу деталями, а идеально, чтобы зазора не было бы вообще.
• Для сварки очень тонких заготовок с неровными кромками под стык необходимо уложить материал, который бы хорошо забирал на себя тепло процесса. Обычно для этого используют медную пластину. Можно и стальную. В данном случае, чем больше толщина вспомогательного слоя, тем лучше.
• Можно провести отбортовку кромок свариваемых изделий. Угол отбортовки — 180°.

Специалисты же рекомендуют, перед тем как начать сварку тонких заготовок обратной полярностью, лучше немного потренироваться на дефектном листе металла. Лучше потратите время на тренировку, чем латать дыры от прожога.