Чтобы ответить на вопрос зачем менять полярность при сварке электродами, для начала нужно разобраться какие виды полярности бывают, как и в каких случаях их использовать.
Сварка электрической дугой может осуществляться на оборудовании которое вырабатывает или постоянный, или переменный ток.
При работе на переменном токе не имеет значения куда подключать «плюс», «минус», так как при сварке на постоянном токе подключение имеет большое значение. Можно сказать, что полярность при сварке – это основа качества сварки. Полярность обеспечивает качество сварки материала. При сварке постоянным током, сварочная дуга бывает прямой или обратной полярности.
При прямой полярности «плюс» подключается к соединяемым заготовкам (массе), соответственно «минус» подключается на держатель электрода; при обратной полярности «плюс» подключается на электрод, «минус» подключается на деталь. Менять полярность нужно в зависимости от того какую задачу сварки нужно выполнить. На «плюсе» тепла выделяется больше, чем на «минусе».
Прямая полярность используется при сварке цветных металлов (медь, латунь, алюминий), так как они имеют большую теплопроводность, в итоге получаем большую температуру в месте нагрева, что позволяет превысить температуру плавления цветного метала, особенно это важно для алюминия, так как сначала надо одолеть оксидную пленку. У нее температура плавления существенно выше в сравнении с самим металлом.
На прямой полярности так же лучше работать с большими, массивными деталями. При прямой полярности получается более сконцентрированная и узкая электрическая дуга, следовательно металл проплавляется глубже, шов получается более качественный, что происходит благодаря тому, что направление движение электронов постоянное и при сварке не происходит большого разбрызгивания расплавленного металла. Также при использовании прямой полярности можно производить резку металла независимо какой тип электрода используется.
Обратная полярность используется при сварке высоколегированых сталей, тонколистовых металлов, нержавейки, так как температура для их сварки нужна небольшая. Недостатком подключения обратной полярности есть то, что электрическая дуга «гуляет», соответственно шов получается менее герметичным и красивым, но при таком подключении почти полностью исключается возможность прожечь свариваемый материал.
Следовательно менять полярность нужно в зависимости от того, какую задачу сварки необходимо выполнить и верно выбранный вид полярности подключения электродов способствует тому, что качество шва будет выше, а процесс сварки станет намного проще.
При выполнении сварочных работ основное внимание уделяется соединению стыкуемых деталей. Данный фактор во многом зависит от правильных настроек сварочной аппаратуры. Работая с полуавтоматами, следует настраивать не только силу тока, но и устанавливать нужную полярность при сварке инвертором. Настройки, установленные по умолчанию, не позволяют в полном объеме решать поставленные задачи, особенно, когда дело касается редких материалов или высоколегированных сталей. Тем не менее любой инвертор можно настроить в нужном режиме и получить качественный шов.
Как влияет на сварку прямая и обратная полярность
Само понятие полярности, применительно к сварочной аппаратуре, означает тот или иной вариант подключения, связанный с текущими процессами и необходимостью решения конкретной задачи. Для того чтобы изменить полярность, достаточно всего лишь поменять местами клеммы подключения. Ток изменит свое направление и физические процессы, а сама сварка в каждом случае будут протекать по-разному.
Существует два вида полярности, настраиваемые перед выполнением работы:
- Прямая полярность. Устанавливается на аппаратуре перед началом соединения толстых заготовок с глубокими швами. В данном случае электрод подключается к минусу, а свариваемый металл – к плюсовой клемме. Благодаря прямой полярности, в процессе сварки возникают так называемые анодные и катодные пятна. Более горячее анодное пятно появляется со стороны заготовки. За счет этого основной металл расплавляется на большую глубину, позволяя сваривать чугунные, алюминиевые и другие заготовки из сложных металлов.
- Обратная полярность. При таком подключении плюс соединяется с электродом, а минус – с металлической заготовкой. Анодное пятно с повышенной температурой возникает уже на противоположной стороне, то есть, на электроде. Металл остается относительно холодным, а электрод разогревается. Этот способ соединения позволяет сваривать тонкостенные заготовки.
В соответствии с конкретными задачами, сварщиком настраивается прямая и обратная полярность при сварке инвертором. Некоторые молодые специалисты не знают всех особенностей настройки, поэтому у них иногда возникают сложности с прогревом и проплавлением заготовок из разных материалов. Рекомендуется сначала изучать техническую документацию инверторной сварки и проверять теорию практическими действиями.
Технические условия для выбора полярности
Полярность соединения выбирается исходя из технических условий, необходимых для решения конкретной задачи. Путем изменения типа подключения можно получить концентрацию горячего анодного пятна или на самой заготовке, или на электроде. Непосредственный нагрев осуществляется за счет плюсовой клеммы, поэтому прямое подключение к ней приводит к разогреву данного участка.
Эта особенность подключения дает возможность выбирать рабочий режим с учетом следующих факторов.
Толщина металлической заготовки
При сваривании деталей со средней и большой толщиной следует воспользоваться прямым подключением. В этом случае тепловая энергия концентрируется на самом изделии, способствуя получению глубокого сварного шва. В этом же режиме возможна резка металлов, независимо от их толщины. Для сварки тонких листовых металлов рекомендуется использовать обратную полярность, когда основное тепло сосредоточено на электроде. За счет этого удается избежать перегрева заготовок, а плавление электрода будет происходить намного быстрее.
Типы свариваемых металлов
Возможность изменения места расположения анодного теплового пятна позволяет выбрать режим работы, максимально эффективный для конкретной детали. Например, при сварке чугуна или нержавеющей стали при сварке инвертором применяется обратная полярность, чтобы не перегреть сплав и сформировать надежное соединение. Алюминий, наоборот, нужно варить в режиме прямого подключения, чтобы как можно быстрее преодолеть окислительную пленку. Существуют рекомендации по настройке аппаратуры под конкретные сплавы, которые следует внимательно изучить и использовать на практике.
Тип сварочной проволоки или электрода
Данные компоненты также отличаются индивидуальными особенностями режимов температур, которые во многом зависят от используемых флюсов. Если сварка производится угольными электродами, то подключение в режиме обратной полярности не подходит, поскольку флюс подвергнется сильному перегреву и электрод станет непригоден для работы. В таких случаях выбор наиболее подходящих настроек полностью зависит от типа флюса и проволоки.
Иногда для металла и электродов требуются совершенно разные настройки, и сварщику приходится подбирать наиболее оптимальное совмещение рабочих циклов с силой тока. Кроме того, нужно обязательно учитывать рекомендации завода-изготовителя, отраженные в технической документации.
Особенности сварки с прямой и обратной полярностью
Прямая и обратная полярность инвертора обладают индивидуальными свойствами, которые нужно обязательно учитывать при выполнении сварочных работ.
Особенности сварки при подключении инвертора с прямой полярностью:
- Электроды и присадочные материалы во время работы расплавляются и переносятся в сварочную ванну в виде крупных металлических капель. Это приводит к увеличенному разбрызгиванию металла и росту коэффициента проплавления.
- Режим прямого подключения отличается нестабильностью электрической дуги.
- С одной стороны заготовки глубина проваривания снижается, а с другой – снижается количество углерода, внедряемого в металлическую массу детали.
- Металл нагревается правильно, его структура не нарушается и остается неизменной.
- Сварочная проволока или электрод нагревается меньше, что дает возможность при необходимости увеличить силу тока.
- Отдельные сварочные материалы отличаются увеличенным коэффициентом наплавки, особенно, когда в активных и инертных газах используются плавящиеся электроды. Такой же эффект получается при взаимодействии присадок с некоторыми типами флюсов.
- Прямая полярность при сварке оказывает влияние на структуру материала, остающегося внутри шва между сваренными металлическими деталями. Получается состав с содержанием марганца и кремния при полном отсутствии углерода.
Обратная полярность при сварке инвертором обязательно используется, когда свариваются заготовки из тонких листовых металлов. Этот процесс требует внимания и осторожности, поскольку велика вероятность прожечь и испортить материал. Данный режим подключения дополняется другими методами, позволяющими избежать неосторожных повреждений.
Среди них можно выделить следующие:
- Понижение силы тока, вызывающее уменьшение температуры на поверхности заготовки.
- В процессе сварки рекомендуется использовать прерывистый шов. Вначале свариваются несколько участков в разных местах, после чего они соединяются между собой в единое целое. Данная схема может меняться, в зависимости от конкретных условий соединения металлов. Таким образом, удается предотвратить деформацию металлических заготовок, особенно, если их длина превышает 20 см. Большее количество отрезков делает каждый участок более коротким, и металл за счет этого намного меньше коробится.
- Сварка слишком тонких заготовок осуществляется с периодически прерывающейся электрической дугой. Электрод быстро выходит из рабочей зоны и тут же возвращается на место и поджигается. Процесс выполняется практически непрерывно.
- При соединении внахлест прижим заготовок друг к другу должен быть максимально плотным и герметичным. Наличие даже незначительного воздушного зазора может вызвать прожигание детали, расположенной сверху. Создать плотное прилегание можно каким-нибудь грузом или струбцинами.
- Выполняя соединение встык, необходимо обеспечить минимальный зазор между свариваемыми изделиями. В идеальном варианте зазор должен вообще отсутствовать.
- Если тонкие листовые заготовки имеют слишком неровные кромки, то в этом месте под сварочным стыком укладывается материал, компенсирующий избыточное тепло. Лучше всего для этих целей подходят медные или стальные пластины, толщину которых желательно выбирать как можно больше.
Новичкам, только начавшим осваивать данный вид соединения, рекомендуем проводить тренировочную сварку с обратной полярностью на испорченных металлических листах. Это даст возможность прочувствовать все особенности процесса и в дальнейшем избежать прожогов и других дефектов.
Осуществляя сваривание конструкции при помощи постоянного тока, важно знать, что качество шва будет зависеть во многом от настроек аппарата. Важным нюансом будет то, что кроме регулятора силы тока необходимо правильно выбрать полярность. Может быть всего два вида — это прямая и обратная полярность при сварке инвертором.
Что означает прямая полярность
Для того чтобы добиться качественного шва во время сварки различных сталей, важно знать, какая полярность подходит под материал, который нужно обработать. Общая суть сварки инвертором состоит в том, что у аппарата должны быть гнезда "+" и "-". В зависимости от того, к какому гнезду будет подключаться масса, а к какому — электрод, и будет зависеть полярность.
Прямая полярность подключается таким образом: к плюсовому гнезду добавляют массу, а к минусовому — электрод. Тут важно знать, что род и полярность тока будет обусловлена существованием анодного и катодного пятна. Во время наличия прямой полярности при сварке анодное пятно, которое является более горячим, будет образовываться на стороне заготовки.
Что означает обратная полярность
При обратной полярности логично, что подключение массы и электрода меняют местами. То есть к плюсовому гнезду подключают электрод, а к минусовому гнезду — массу. Здесь нужно понимать, что при подключении гнезд таким образом анодное пятно также будет образовываться, однако оно появится не на стороне заготовки, а на противоположной от нее, то есть на электроде.
Важное замечание! Подключение полярности вручную осуществляется лишь при сварке инвертором, то есть при наличии постоянного тока. При осуществлении этого же процесса, но на переменном токе смена полярности осуществляется до сотни раз за секунду самостоятельно. Поэтому способ подключения не имеет значения.
Как можно было заметить, отличие прямой и обратной полярности при сварке инвертором заключается в том, что анодное пятно будет образовываться в разных местах.
Критерий выбора полярности
При смене подключения специалист меняет место концентрации нагрева, перенося его либо на заготовку, либо на сам электрод. Здесь важно знать, что за нагрев отвечает гнездо с плюсом, а значит, при прямом подключении максимальная температура будет наблюдаться на сварочном шве. При обратном подключении максимальная температура уходит на разогрев расходного элемента. Зная эту особенность, можно самостоятельно выбирать схему подключения, исходя из такого параметра, как толщина материала. Выбор между прямой и обратной полярностью при сварке будет сильно зависеть от толщины металлического изделия. Если этот параметр имеет среднее или высокое значение, то лучше всего прибегнуть к прямой полярности. Это объясняется тем, что сильный нагрев заготовки обеспечит более глубокий шов, что, в свою очередь, повысит и качество сварного шва. Прямая полярность также используется при необходимости отрезать куски металла. И, напротив, при сваривании менее тонких металлических заготовок рекомендуется использовать обратное подключение, так как материал не будет сильно перегреваться, а вот электрод станет плавиться гораздо быстрее.
Тип металла
Прямая и обратная полярность при сварке будет также зависеть от типа металлического изделия, которое необходимо обработать. Важно понимать, что возможность самостоятельно изменять тип подключения сказывается на эффективности работы с разного рода заготовками. В качестве примера можно привести сварку нержавеющей стали или же чугуна. При работе с такими материалами лучше всего использовать обратную полярность, при которой удастся избежать сильного перегрева сырья, что избавит от создания тугоплавкого сварного соединения. А вот, к примеру, для работы с таким типом металла, как алюминий, лучше всего использовать прямую полярность при сварке. Так как при малом нагреве пробиться через оксилы этого сырья будет очень и очень сложно. Чаще всего к каждому материалу имеется рекомендация, в которой прописано, каким типом полярности лучше обрабатывать эту заготовку.
Типы электрода и проволоки
Еще одна очень важная деталь, которую необходимо учитывать при сварке инвертором прямой полярности или же обратной, — это тип электрода, который, так же как и металл, имеет свои характеристики при разных температурных режимах. Чаще всего параметры связаны с типом флюса, используемого в основе расходного материала. Допустим, имеется электрод угольного типа. Использовать обратное подключение для работы с таким элементом нельзя, так как слишком большой нагрев расходника такого типа перегреет флюс и товар придет в полную негодность. Можно использовать лишь сварку постоянным током с прямой полярностью. Здесь, как и в случае с металлическими заготовками, чтобы не ошибиться, лучше всего изучать маркировку и рекомендации производителя по работе с каждым типом расходника в отдельности.
Свойства прямой полярности
Вполне очевидно, что имеются свои плюсы при сварке прямой и обратной полярностью. Если говорить о первом типе подключения, то можно выделить следующие пункты:
- полученный сварной шов будет достаточно глубоким, но при этом довольно узким;
- используется при сварке большинства металлических заготовок, толщина которых выше чем 3 мм;
- осуществлять сварку, к примеру, цветной стали можно лишь при наличии вольфрамового электрода, а также при прямом подключении инвертора;
- прямая полярность при сварке металлов также отличается более стабильной дугой, что, в свою очередь, обеспечивает более высокое качество сварного шва;
- при использовании прямого подключения строго запрещается применять электроды, которые подходят для сварки переменным током;
- прямая полярность также отлично зарекомендовала себя в резке металлических заготовок.
Свойства обратной полярности
Также как прямая полярность при сварке имеет свои сильные и слабые стороны, обратное подключение тоже можно охарактеризовать некоторыми свойствами:
- Если использовать сварку с постоянным током, но сделать обратное подключение, то в результате шов получится не слишком глубоким, но очень широким.
- Наилучшее качество шва достигается лишь при работе с металлами, имеющими малую толщину, если применять обратную полярность для сварки толстого сырья, то качество шва будет слишком неудовлетворительным.
- При сварке на обратном подключении строго запрещается использовать электроды, которые нельзя перегревать.
- Если сила тока значительно уменьшается, то сильно будет ухудшаться и качество шва из-за того, что дуга начнет "скакать".
- Так как обратная полярность чаще всего используется для сварки высоколегированных сталей, то необходимо руководствоваться не только правилами сварки инвертором, а еще и учитывать требования металла к длительности рабочего цикла, а также к процессу остывания металла.
Смена полярностей
После того как человек детально изучит особенности сварки при прямой полярности, а также при обратной становится довольно просто отвечать на вопрос, зачем же ее менять. Если коротко подвести итоги, то можно сказать следующее:
Использование прямой полярности оправдано в случаях большой толщины металла. Также этот тип подключения оправдывается в том случае, если происходит сварка цветного металла: латунь, медь, алюминий. Наиболее важно обратить свое внимание на работу с алюминием, так как его оксидная пленка имеет огромное значение температуры плавки, которая сильно превышает температуру плавления самого сырья. Другими словами, можно сказать, что прямая полярность при сварке — это грубая обработка и соединение конструкции.
Обратное подключение же, в свою очередь, используется для работы с тонкими сталями. Кроме этого ее применяют при обработке высоколегированной или нержавеющей стали. Эти материалы плохо переносят перегрев, а потому использовать плавку с высокой температурой нельзя. То есть работа на обратном подключении считается более тонкой.
Из этого можно сделать вывод, что ответом на вопрос, зачем менять полярность при сварке электродами, станет то, что от этого зависит качество сварного шва, а также работоспособность самого расходника, так как не все электроды можно подключить обратным способом.
Заключение
Если подвести итог всему вышесказанному, то применение инвертора или полуавтомата для сварки в быту — это очень распространенное дело. Но вот правильный выбор подключения при постоянном токе, а также знание того, какой материал каким способом нужно варить, — это основная информация, необходимая для успешного завершения работы. Если эти знания имеются, то применение этих инструментов не станет проблемой.
