Прямая и обратная полярность при сварке

Виды сварки

Ручная сварка дугой с помощью плавящегося электрода (ММА)

Здесь его роль играет особая плавящаяся проволока, покрытая шлаком. Способ очень популярен, но специалисты считают его не самым лучшим вариантом для получения качественных швов, если изделие по составу является сложным сплавом. Во время плавления проволока соединяет нужные детали, а её покрытие очищает от грязи и защищает от кислорода сварочную ванну. Способ подходит для сварки чугуна, чёрных металлов.

Сварка полуавтоматическая

Электродом является проволока, автоматически попадающая в зону сварки. Аппарат находится в режиме ручного передвижения, поэтому данный способ не подходит для обработки большой рабочей зоны, его используют для сварки тонких листов, цветных металлов, высоколегированной стали. Применяется как постоянный, так и импульсный ток. При использовании порошковой проволоки газ не нужен, в остальных случаях сварка током производится в среде активных или инертных защитных газов. Возможна сварка электродом без его плавки.

Сварка в среде защитных газов

Технологический процесс подразумевает использование газа аргона. Электродом выступает неплавкий вольфрамовый либо графитовый стержень. Применение аргона очищает сварочную ванную от всех ненужных примесей и окислов. Образование шлака исключено, шов получается качественным и чистым, но сварка в среде защитных газов – довольно дорогая технология, требующая серьёзных навыков.

Тип электрода

Для определения полярности необходимо учитывать основные характеристики электрода: разновидности анодного пятна, разновидность флюса и температура. Выделяют следующие виды электрических проводников в зависимости от технических характеристик:

1. ЦЛ-11: применяются при сварке по схемам обратной полярности. Эти электроды способны обрабатывать поверхность металлов из плотной нержавеющей стали и иных сплавов железа с высокой устойчивостью к воздействию коррозии. Они обеспечивают высокое качество шва без разрушения защитного слоя металла. Электродные стержни ЦЛ-11 покрываются специальным раствором из фосфора и калия. Он защищает сварочный шов от негативного воздействия окружающей среды. Электрические проводники ЦЛ-11 нужно хранить в сухих помещениях. При их эксплуатации рекомендуется использовать короткие дуги, что обеспечивает лучшую проплавку металла.
2. НИАТ-1: применяются для соединения деталей небольшой толщины при подключении кабелей по схеме обратной полярности. Эти электроды обладают антикоррозийными свойствами. Они устойчивы к большим нагрузкам. Данные проводники увеличивают прочность сварочного соединения. В состав электрических проводников НИАТ-1 входят магний, молибден, углерод, никель и силикаты. Эти химические элементы обладают невысоким коэффициентов наплавки (до 10 г/Ач), что увеличивает производительность электрода. Перед эксплуатацией электрических проводников рекомендуется подвергнуть их термической обработке в специализированных печах. Прокалку электродов необходимо проводить в течение 1 часа.
3. ОЗЛ-8: используются при обработке цветных металлов током прямой полярности. Они могут функционировать в рабочей среде с температурой ниже 1000°C. Эти электрические проводники имеют антикоррозийные свойства. Поэтому они могут применяться для обработки легированных сталей. Электродные стержни ОЗЛ-8 изготавливаются на основе небольшого стержня из сварочной проволоки диаметром до 5 мм. Коэффициент наплавки данных электрических проводников составляет не более 13 г/Ач, предел текучести – 400 МПА. Для наплавки 1 кг сварочного шва требуется 600 г электродов ОЗЛ-8.

При использовании электродов необходимо соблюдать следующие правила:

1. Перед процессом сваривания металлических деталей тщательно очистить стержни электрического проводника.
2. Обработать свариваемые детали химических раствором, защищающим их поверхность от пыли и иных видов загрязнений. Он также придает металлу блеск.
3. При использовании новых электродов нужно предварительно осуществить их прокалку в специальных сушильных печах.
4. В процессе сваривания заготовок требуется держать электродный стержень перпендикулярно оси сварочного шва.
5. Держать электрическую дугу на расстоянии 3 мм от свариваемых кромок.
6. Во время сварки нельзя совершать резкие рывки. В противном случае изменится рисунок шва.
7. Чтобы избежать образования пористых поверхностей, необходимо очистить обрабатываемые изделия от шлаков и остатков расплавленного электрода.
8. Нельзя допускать резкое понижение температуры электрического проводника. Иначе инструмент может частично деформироваться.

Нюансы эксплуатации электродов при разных полярностях указаны в инструкциях, составляемых при изготовлении этих инструментов. Они публикуются на официальных сайтах производителей электрических проводников.

На что влияет полярность сварки

Во время проведения соединения металлических заготовок инвертором или полуавтоматом на стержне появляется пятно с высокой температурой, зависящей от полярности. При получении расходником питания через положительную клемму пятно разогревается до 390°, пользование минусовой – 320 градусов. Сильный нагрев позволяет варить детали на большую глубину.

Полярность при сварке тонких деталей выбирают прямую. Она годится и для работы с чувствительными металлами: с высоким содержанием углерода, нержавеющими составами, легированными сталями. Они проявляют боязнь к перегревам, поэтому при их соединении используют низкие температуры, но расход стержней при этом методе увеличивается.

Обзор видов

Возможность различного подключения кабелей сварочного аппарата дает перемену полярности, в результате чего можно увеличивать глубину проникновения в металл и в конечном итоге добиться получения плотного сварочного шва на заготовках даже шириной меньше 0,5 мм. Разница между прямой и обратной последовательностью движения электрического тока состоит в возможности регулирования расположения электрической дуги относительно рабочей заготовки, а также в степени нагрева свариваемых поверхностей.

При изменении полярности подключения важно обращать внимание на то, что у анода тепловой энергии будет сгенерировано во много раз больше, чем в области катода. По умолчанию новый инверторный сварочный аппарат настроен на работу с прямым подключением полярности. При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент

При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент

В этом случае сварщик решает сам, как и в какие разъемы подсоединять держатель электродов и прищепку на металл. При изменении полярностей движение электрического тока станет противоположным, меняя при этом и характеристику самого сварочного процесса

При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент. В этом случае сварщик решает сам, как и в какие разъемы подсоединять держатель электродов и прищепку на металл. При изменении полярностей движение электрического тока станет противоположным, меняя при этом и характеристику самого сварочного процесса.

Прямая

Прямая полярность подключения обладает следующими характеристиками:

в процессе электросварки получается довольно глубокий, но узкий шов на поверхности стыкуемых заготовок;

процесс электросварки достаточно облегчен, что бывает особенно важно, если в сплаве отсутствует железо или толщина металлических заготовок равна 3 мм;

электрическая дуга устойчива и постоянна, не склонна к срывам; сварочный процесс невозможно выполнить, если применять проволоку, у которой в составе имеется токопроводящий материал или она предназначена для выполнения работ в режиме переменного тока; с помощью электродуги можно выполнять резку металлических заготовок;

сила электрического тока оказывает влияние на химический состав сварочного шва, делая его прочным и аккуратным; методика может применяться для выполнения сварочных работ в защитной среде аргона или гелия;

нагрев присадочной проволоки или электропроводника происходит медленно;

с данной технологией электросварки можно работать инверторами, которые функционируют в режиме высокочастотного электротока;

при образовании шва снижен процент введения карбона в массу расплавленного металла.

Для успешного выполнения процесса электросварки при работе с постоянным электрическим током необходимо хорошо прогревать поверхность заготовки, доводя ее до момента плавления. Тем самым будет образовываться сварочная ванна. В данном случае прямая и обратная полярность направления электрического тока оказывает влияние на характеристики сварочной ванны. При работе в режиме прямой полярности в пределах ванны образуется среда, которая легко поддается заполнению расплавленным металлом. Он растекается, и движение сварочного электрода задает направление формируемому шву, контролируя при этом его глубину на объекте сваривания.

Обратная

Обратное подключение полярности электрического тока также имеет свои отличительные особенности:

• глубина сварочного шва невелика, но его толщина получается значительной;
• если нужно сварить две очень тонкие металлические пластины, то при таком методе их рабочая поверхность не будет деформирована;
• электродуга нестабильна, поэтому в данном случае нельзя использовать сварочный инвертор, который функционирует на невысоком электротоке;
• при работе риск прожога поверхности тонкостенных деталей минимален;
• для работы не применяются электроды, которые способны разрушаться от действия высоких температурных режимов;
• для получения качественного результата процесс подразумевает наличие минимального зазора между рабочими заготовками;
• сварочный процесс выполняется прерывистым типом шва.

Выбор полярности подключения сварочного инверторного аппарата обуславливает и выбор сварочных электродов. Например, при работе в обратном подключении угольные стержни будут быстро плавиться и сгорать, поэтому такой тип электрода применим только для работ в режиме прямого подключения. Качество ширины и глубины сварочного шва также находится в зависимости от выбора полярности. Чем выше сила электрического тока, тем глубже выполняется проваривание металла.

Особенности прямой и обратной сварки

Для контроля процесса на инверторе меняется полярность: более глубокий шов получается при прямом подключении аппарата, когда главная нагрузка приходится на металл. На коробке с электродами производитель указывает полярность. Изделия, имеющие рутиловое покрытие (ОЗС-12, ОК-46, МР-3) работают при любом соединении проводов, хотя рекомендуется ток обратный. Постоянный дает стабильную дугу, шов получается более аккуратный.

Работа с применением прямой полярности характеризуется переносом расплавленного металла в зону образования шва каплями крупного размера. Глубина провара уменьшается, количество углерода снижается. При этом режиме дуга становится нестабильной, но заготовка прогревается правильно. У сварщика появляется возможность экономии электродов и присадочного материала. В состав шва входит больше марганца и кремния, углерод почти отсутствует.

При использовании тока обратной полярности производится соединение заготовок из тонкого металла. Цель процедуры – не допустить прожога. При данном режиме температура развивается ниже, чем при прямом подключении. Сварку рекомендуется вести прерывисто: сделать небольшой шов в начале, переместиться немного дальше, потом доработать оставшиеся промежутки. Эту схему можно изменять. Прием дает возможность избежать коробления свариваемых заготовок. Чем короче наложенные швы, тем меньше повреждений получает металл.

Соединение внахлест проводится с крепким и плотным сжатием заготовок с помощью струбцин или других приспособлений. Небольшой зазор приводит детали к прожогу. Сварка в стык выполняется с минимальными промежутками между отдельными кусками. Под тонкие листы подкладывается медная пластина, забирающая излишнее тепло. Специалисты высокого класса рекомендуют потренироваться на ненужных листах, чтобы после основной работы не латать полученные в результате прожогов дыры.

Выбор режима

Виды сварочной дуги при сварке электродами

Это отправная точка дальнейшего анализа: толщина стали, марка, вид металла, тип сварочного электрода

В случае неответственной конструкции, возможно, будет лишним обращать внимание на полярность сварки

Толщина заготовки – основной фактор, когда необходимо следить за полярностью. Более толстый материал в месте стыка нужно сильнее прогреть, чтобы частицы его взаимно проникли на большей площади соприкосновения, а пустоты заполнились металлом сварной проволоки – это надежность шва. Тонкий металл нельзя сильно греть, иначе можно получить дырку, некрасивый неравномерный сварной шов.

Когда сварке подвергают такие сплавы как чугун или нержавейка, то перегрев этих материалов может привести к образованию тугоплавких соединений, что нежелательно. Сплав алюминия требует мероприятий по удалению окислов, и хороший прогрев идет только на пользу. В сварочной литературе по каждому виду металла есть рекомендации об оптимальных методах и режимах работы с ним.

Покрытие электродов специальным флюсом тоже рассчитано на работу в определенных режимах. Угольный электрод для электросварки не имеет стойкости к перегреву, поэтому обратная полярность ему противопоказана. Сварная проволока полуавтоматических аппаратов более лояльна к выбору полюсовки, но каждый производитель дает на продукцию свои рекомендации по использованию.

Прямая полярность

По своей сути ток представляет собой движение заряженных частиц – электронов. Они двигаются от отрицательного полюса к положительному – это классика. Вот и у нас в процессе сварки электроны двигаются в направлении к металлической заготовке от электрода. Поэтому происходит нагрев металла. Электрод остается холодным.

Итак, электрод подключен к минусу, металлическая заготовка – к плюсу. Это классическая полярность при сварке инвертором. На стороне плюса распространяет свое тепло чудесное анодное облако.

Прямое подключение постоянного тока имеет некоторые особенности, которые необходимо учитывать в обязательном порядке:

• при прямом подключении получается стабильная и ровная дуга со всеми вытекающими последствиями в виде швов высокого качества;
• сварочный шов отличается узостью и глубиной;
• ни в коем случае не применяется, если на электродах указано, что они предназначены для технологии переменного тока;
• с некоторыми металлами при работе в инертных газах повышается коэффициент наплавки;
• состав металла в шве при прямой полярности имеет особенности: в нем практически нет углерода, зато присутствуют кремний и марганец;
• довольно высокая степень разбрызгивания металла;
• быстрая плавка расходника с его частой заменой.

Основы сварки инвертором

Для начинающих, опытные сварщики советуют кабель держака приложить к телу, прижать локтем руки и обернуть его вдоль предплечья (от локтя до кисти), взять держак в руку. Так плечевой сустав будет тянуть кабель, а рука с кистью останутся свободными.

Способ поможет с легкостью манипулировать рукой.

Правильное расположение кабеля на предплечье. С голыми руками работать не стоит.

Если держак взять просто в руку без обмотки предплечья кабелем, то в процессе сварки рука устанет и кистевые движения приведут кабель в болтающие движения. Что отразится на качестве сварного соединения.

Как варить инверторной сваркой правильно? Устанавливаем на аппарате сварочный ток согласно диаметру электрода, типу соединения и положению сварки. Инструкция по настройке имеется на аппарате и пачке электродов. Принимаем устойчивую стойку, локоть отводим от тела (прижимать нельзя), одеваем маску и начинаем процесс.

Сварку инвертором для начинающих лучше начинать с металлических заготовок более 20 см.

Известно, что новичок, одевая маску и зажигая дугу перестает дышать, пытаясь на одном дыхании проварить всю длину заготовки. При коротких изделиях, появится привычка варить на одном дыхании. Поэтому, тренируйтесь на длинных заготовках, учась правильно дышать при сварке.

Заготовки (пластины) на рабочем столе можно положить в горизонтальной плоскости — вертикально к себе или горизонтально, без разницы.

Зажатый в держателе электрод вначале сварки ставите под углом 90 градусов (перпендикулярно) и отводите в сторону шва на 30-45 градусов. Зажигаете дугу и начинаете движение.

1. Если сварка выполняется углом назад, то наклон 30-45 градусов идет в сторону шва.
2. Если соединение происходит углом вперед, то наклон электрода от шва.

Расстояние между свариваемой поверхностью и электродом 2-3 мм, представьте, что вы ведете карандаш по листу бумаги.

Смотрите полезное видео, как научиться варить электросваркой для начинающих:

Параметры сварки

Перед тем как выбрать нужный режим сварки, необходимо точно определить состав металлов, толщину и тип конструкции. После получения данных устанавливают подходящий режим. Всего факторов, от которых зависит качество сварки, много, поэтому их разбили на две группы: основные и второстепенные.

Основные

От этих параметров зависит количество энергии, а также способ ее передачи на поверхность металла. К основным параметрам режима сварки относятся:

• величина тока, полярность и род;
• диаметр электрода;
• длина дуги сварки и напряжение;
• скорость движения вдоль шва;
• количество проходов.

От каждого из параметров зависит формирование шва. Изменяя тот или иной показатель, можно получить более надежное соединение. Вкратце рассмотрим некоторые пункты.

От силы тока зависит, насколько интенсивно расплавляется материал. Чем выше показатель, тем производительнее сварка. Если установить слишком большую силу тока, не взяв достаточный диаметр электрода, тогда качество снизится. И наоборот: при низких показателях силы тока сварная дуга может обрываться, из-за чего появятся непровары.

Под полярностью тока подразумевают направление движения энергии — от катода к аноду или обратно. Вместе с направлением выбирают тип тока – либо постоянный, либо переменный

Так, при сварке деталей постоянным током с обратной полярностью шов будет получаться глубже на 40 %.
Важно, чтобы расплавляемый материал успевал заполнить шов и делал это равномерно. В противном случае прочность снизится.

Дополнительные

К второстепенным параметрам относятся:

• вылет электрода;
• материал и толщина покрытия электрода;
• температура свариваемых деталей;
• положение заготовок;
• форма кромок;
• качество подготовки поверхности.

Это интересно: Как соединить пластиковые трубы без пайки — фитинги и холодная сварка

Важность полярности при сварочных работах

для соединения изделия и электрода

В анод, подсоединенное к положительному полюсу, преобразуется изделие. Обратная полярность обозначает, что электрод после подсоединения к положительному полюсу становится анодом. Катод в этом положении – это изделие, подсоединенное к отрицательному полюсу.

Материал изготовления электрода задает параметр дуги между неплавящимися электродами из вольфрама и плавящимися металлическими электродами. Сварочная дуга имеет ряд физических и технологических свойств. От этого практически полностью будет зависеть результат работы дуги. К физическим свойствам относятся:

• кинетические;
• электромагнитные и температурные;
• электрические и световые.

Основные технологические свойства имеют три вида:

• мощность дуги;
• пространственную стойкость;
• саморегулирование.

положительные и отрицательные ионы

Промежуток дуги ионизируется во время зажигания дуги, и все время поддерживается при ее горении. В промежутке дуги, как правило, выделяют следующие области:

• область разряда дуги;
• анодную;
• катодную.

В области анодов происходит значительное снижение напряжения, вызванное скоплением около электродов заряженных частиц. На поверхности анода и катода начинается появление электродных пятен, которые представляют некий фундамент дугового столба. Через них и прокладывается маршрут тока к сварке.

У сварки есть общий размер дуги, он состоит из суммарных длин 3-х областей. Общее напряжение дуги – это сумма снижений напряжения в каждой части дуги. Зависимость напряжения от размера дуги – это сумма снижения напряжения в прикатодном и прианодном участках. Удельное снижение в дуге напряжения имеет один миллиметр от столба дуги. А основной характеристикой дуги является тепловая мощность нагревательного источника.

Ее эффективность рассчитывается с учетом количества теплоты, вводимой в металл за единицу времен. Тепловая мощность – это часть общей дуговой тепловой мощности, из которой определенная доля тепла уходит непроизводительно:

• на теплоотвод в изделии;
• излучение;
• на прогрев разбрызгивающихся капель.

Технология сварочных работ дугой

• по среде, где находится дуговой разряд;
• по типу тока;
• по типу электродов.

Для ремонта кузовов автомобилей широко используется дуговая сварка полуавтоматом в защитной среде газа. Для частного пользования наиболее доступной является дуговая ручная сварка. Она делается плавящимися электродами на переменном или постоянном токах. Это хороший шанс сварить в не заводской обстановке большую часть видов металлов.

Размер между поверхностью основного изделия и дном кратера является глубиной провара или проплавления. Глубина зависит:

• величины сварочного тока;
• от скорости передвижения дуги.

Если размер дуги сварки не больше, чем размер стержня электрода, то эта дуга называется нормальной или короткой. Она гарантирует великолепное качество шва. Дугу, которая имеет большую длину, считают длинной. Очень большое наращивание размера дуги приводит к ухудшению качества сварки. Влияние магнитного поля создает отклонение дуги от заданного направления. Это называется электромагнитным дутьем.

Электрод во время процесса передвигается вдоль и поперек сварочного шва в направлении оси, дабы сохранить заданный размер дуги. Ускоренное перемещение электрода приводит к образованию узкого, неровного и неплотного шва. При медленном передвижении есть опасность пережога материала.

Сварочные швы по форме бывают:

• тавровыми;
• нахлесточными;
• стыковыми;
• угловыми.

По длине швы разделяются на сплошные и прерывистые. По пространственному расположению имеют такие разновидности:

• вертикальные;
• потолочные;
• нижние;
• горизонтальные.

Источники питания: трансформатор для сварки, выпрямитель, генератор – при внешнем показателе имеют связь величины нагрузочного тока с напряжением на зажимах выхода. Вольтамперный показатель дуги – это соотношение между напряжением в статическом режиме и током дуги. Внешние показатели сварочных генераторов считаются падающими.

На размеры и форму шва также влияют вид электротока и его полярность. То есть, постоянный ток обратной полярности обеспечивает гораздо большую глубину плавления, чем постоянный ток с прямой полярностью, это объясняется разными количествами тепла, появляющимися на аноде с катодом. От повышения скорости процесса сварки глубина и ширина шва провара снижаются.

https://youtube.com/watch?v=GrVBaIZ3ddE

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.

Это интересно: Особенности метода аргоновой сварки, его плюсы и минусы — объясняем в общих чертах