Режимы полярности в дуговой сварке
Для соединения металлов путем ручной дуговой сварки используется электрическая дуга. Для её возникновения нужен источник переменного или постоянного тока, а также плавящиеся электроды. Электрическая дуга возникает при коротком замыкании электрода со свариваемым металлом.
Очень важно для удержания стабильной и ровной сварочной дуги выдерживать небольшое расстояние между кончиком электрода и металлом, порядка 3-5 мм (длина сварочной дуги)
Источники переменного тока не имеют смены полярности по причине хаотичного движения заряженных частиц
Поскольку переменный ток постоянно меняет заряд с положительного на отрицательный, то здесь не важно, где будет плюс и минус, на электроде или заготовке
При сварке постоянным током, когда заряженные отрицательные электроды постоянно перетекают в одном направлении, от минуса к плюсу, возникает такое понятие как полярность. Следовательно, меняя вывода подключения источника сварки можно выставлять различные режимы полярности.
Сварка на постоянном токе имеет свои преимущества:
- Постоянный ток отличается большей стабильностью;
- В результате сварочная дуга горит ровно;
- Практически отсутствует разбрызгивание металла;
- Вследствие данных преимуществ проще контролировать процесс создания и заполнения металлом сварочной ванны.
У источника постоянного тока есть два вывода, к которым можно подсоединить держатель массы и электрода. Один вывод плюсовой, другой минусовой. Подключая держатель электрода к плюсу или, наоборот, к минусу, мы тем самым получаем две различные полярности в сварке — обратную и прямую.
Виды сварки
Сварочные аппараты имеют блок выпрямительных диодов. Что создает постоянный ток, это обязательное условие для сварочных полуавтоматических аппаратов, для которых материалом является проволока. Если для аппарата требуются электроды, то это обозначает возможность использования во время работы всех их моделей. А полярность во время сварки – это залог ее качества.
Используя полуавтомат, надо соблюдать полярность подсоединения. Сварка под газовой защитой омедненной проволокой происходит с помощью полярности прямого тока. Фактически это значит:
- на деталь идет плюс;
- на держак идет минус.
Сила тока подается на деталь от проволоки, и она нагревается, в отличие от сварочной проволоки, сильнее. В итоге повышается площадь свариваемого участка. Ему необходим значительный нагрев для образования варочной ванны. Проволока, имеющая меньшее сечение, быстрей плавится и попадает на необходимый участок уже жидкой каплей. Током, который проходит от разных полярностей, увлекается расплавленный материал, получается подходящая ванна для сварки.
Используя полуавтомат без защитной газовой среды, нужно использовать специальную порошковую или флюсовую проволоку. В этом случае изменяется полярность соединения держака и «массы». На «массе» находится минус, а на держаке находится плюс. Температура плавления флюсовой проволоки имеет примерно такое же значение, как и температура плавления металла. Чтобы достичь качественного шва, необходимо, чтобы сгорел флюс. Затем ожидают два таких процесса:
- Появление газообразного облака;
- В среде этого облака и происходит сварка.
Сила тока переходит от минуса к плюсу, и падение жидкой капли металла становится более низким. Именно это обуславливает меньший нагрев металла для сварки. Так как его охлаждение не происходит под защитной газа. Поэтому образование ванны для сварки практически не отличается от сварки в газовой среде. Работа переменным током имеет определенные преимущества. Она не расходится с дугой относительно изначальной оси. А на качество соединения воздействует именно отклонение дуги.
Делая сварку генератором с переменным током, легко заметить: его полярность изменяется циклически. Циклы имеют частоту 50 Герц. Она, повысившись до плюсового напряжения, может снизиться до нуля или упасть до отрицательного уровня. Напряжение меняется с плюса на минус и, наоборот.
Сварка нержавейки и цветных металлов
температуру в участке нагрева
Полярность при сварке напрямую способствует образованию:
- более качественного шва;
- более лучшего проплавления металла, в том числе и из нержавеющей стали;
- более концентрированной узкой электрической дуги.
У процесса также существует и немаловажная экономическая часть. Используя дорогой вольфрамовый электрод меньшего диаметра, попутно добиваются уменьшения газовых затрат. Если же подключить вольфрамовый электрод при сварке в другой полярности, а именно, на держателе – с плюсом, то шов будет не таким глубоким. У данного способа есть свои преимущества. Работая с тонкими пластинами, можно не переживать, что вы прожжете насквозь изделие из нержавейки и цветного металла.
Значительным недостатком является эффект электромагнитного дутья. Образующаяся дуга выходит блуждающей, а шов – не сильно привлекательным и герметичным. Используя переменный ток, необходимо использовать электроды для переменки. Опытные сварщики обычно выбирают постоянный ток. Благодаря ему сварка создает однонаправленный проход электронов. Полярность влияет на качество сварочных работ, в том числе материала из нержавеющей стали.
Сварка прямой полярности
Когда подсоединяют электрод
- на электроде – плюс;
- на «земле» – минус.
Ток переходит от отрицательного контакта к положительному. Именно поэтому электроны переходят на электрод от металла. В результате сильно нагревается окончание электрода. Для классической сварки эффективно используют плюс – на электроде, а минус – на клемме. При прямой полярности сварки предполагается минус – на электроде, плюс – на «земле». Ток перемещается от электрода к изделию. Электрод – холодный, а изделие – горячее. Эта особенность широко используется в особых электродах, которые предназначены для быстрой сварки листов нержавеющей стали.
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 обратной полярности при сварке
Сварка металла при таком способе подключения оборудования имеет следующие характеристики:
- Шов сварочного соединения менее глубок по проникновению в металл, с более выраженной шириной;
- Метод наиболее подходит для соединения средних по толщине заготовок либо тонких листов металла;
- При операциях с толстыми заготовками наблюдается хрупкость шва под воздействием нагрузок;
- Для работы не подходят электроды, структура которых разрушается при перегреве;
- Электрическая дуга отличается меньшей стабильностью, особенно в режиме работы на низких токах, что ведет к неравномерности соединения;
- Осуществляя сварку высоколегированных сталей, необходимо строго выполнять технологический процесс рабочего цикла.
Прямая и обратная полярность при сварке
Таким образом, при подключении сварочного аппарата постоянного тока можно подключить электрододержатель к плюсовому или минусовому выводу. Если держатель с электродом подключён к плюсовому выводу источника сварочной дуги, то мы получим обратную полярность.
Для обратной полярности характерен больший нагрев электрода, поскольку там, где плюс, там и температура будет всегда выше. Такое подключение позволит не прожигать металл небольшой толщины, поскольку основная концентрация температуры при сварке будет приходиться на электрод, а не на свариваемый металл.
И наоборот, если держатель с электродом подсоединить к минусовому выводу, а держатель массы к плюсовому, то больше всего будет прогреваться металл. Прямую полярность используют при сварке заготовок из металла значительной толщины. Данный режим при сварке позволяет хорошо проплавить металл и достаточно углубить корень шва.
Отличия режимов при сварке
При сварке током постоянного действия, на кончике расходника появляется термопятно, обладающее высокой температурой. В зависимости от полюса, подсоединенного к электроду, выбирается режим сварки. Например, если к электроду подключена положительная клемма, на его конце будет образовываться анодное пятно с температурой 3900 градусов по Цельсию, если отрицательная — пятно будет катодным, а его температура достигнет 3200 градусов по Цельсию. Это основное отличие между двумя методами.
Подключение сварочных кабелей с разной полярностью.
При применении сварки с прямой полярностью основную часть температурной нагрузки получает металлическая деталь. В результате удается легко добиться углубления сварного шва. В случае с обратной полярностью, высокая температура концентрируется на конце электрода. При этом детали в местах соединения нагреваются меньше, что целесообразно для сваривания заготовок небольшой толщины.
Осуществление работ подразумевает прогревание металла до расплавления, то есть образования сварочной ванны, на состояние которой влияет выбор режима сварки с обратной или прямой полярностью:
- при слишком большой силе тока электродуга начнет отталкивать разогретый металл. При этом детали соединить не удастся;
- если напряжение будет недостаточным, металл не разогреется до нужного состояния.
При прямой полярности в ванне создается растекаемая среда, где можно руководить электродом, направляя сварный шов и контролируя его глубину. Конечный результат зависит от скорости движения электрода. Чем она меньше, тем больше тепла поступает в сварочную зону и лучше прогревается металл. От используемого режима зависит глубина и ширина сварного шва.
Схема подключения полюсов при обратной полярности.
Что касается выбора расходников, то для осуществления сварочных работ в режиме обратной полярности рекомендуется использовать чистые металлические стержни без покрытия, а для прямой — угольные электроды.
Дуговая сварка – режимы полярности
Для соединительных операций сваркой обычно находит применение ток неизменного значения. Имеется возможность выбирать, как будет осуществлена сварка постоянным током – обратной или прямой полярности.
Установка, предполагающая полярность прямую, позволяет качественно сваривать детали, обладающие немалой толщиной. Сварка током обратной полярности помогает избежать такого трудно исправляемого дефекта, как прожег, часто появляющегося, когда сварке подлежат тонкие металлические листы. Режим, предполагающий применение переменного тока, применяют исключительно редко, поскольку производительность прохождения процесса резко снижается.
При сварке ручным методом выбор режима, в частности, заключен в том, что имеется возможность устанавливать разную полярность, подключая соединение и электрод к разным клеммам, находящимся на лицевой стороне аппарата. Обратная полярность при сварке – это следующий способ подключения – электрод к клемме положительной, а детали – к клемме отрицательной. Такая раскладка определяет понятие, что значит обратная полярность при сварке.
Прямой вариант означает противоположное включение. Тогда интенсивнее электрода начинают плавиться детали соединения, что является преимуществом при сварке толстых элементов конструкции. Эти явления соответствуют законам физики по термодинамике. Электрическая дуга, представляющая собой поток электронов и ионов, служит источником тепла.
Три составные части дуги: столб, область анодная и область катодная. При горении дуги происходит образование активных пятен. То из них, которое находится на аноде, именуется анодным пятном, а на катоде – катодным.
Столб – это плазма, разогретая до сверхвысокой температуры. Энергия тепла в дуге выделяется неравномерным образом. Электроны, достигшие анода, отдают ему собственную энергию. На этом месте появляется анодное пятно, разогретое в значительной степени. Ионы с положительным зарядом двигаются в сторону катода. Достигнув его, они отдают собственную энергию и образуют там катодное пятно. Поскольку электронов, как правило, больше, то анод является более разогретым, чем катод.
Полярность при сварке постоянным током имеет два варианта. Это находится в зависимости от способов подключения. Они являются противоположными. Для получения прямого вида к изделию подсоединят “плюс”, а к стержню с обмазкой – “минус”. Для получения обратной делают все противоположным способом.
Если процесс происходит с неизменным током при установке прямого варианта, электрод начинает нагреваться медленнее, чем свариваемый металл. Получаемый сварной шов имеет более глубокую величину проплавки. Помимо этого, горение дуги является более устойчивым. Обратный вариант полярности имеет смысл применять, если слишком большое выделение теплоты ухудшает качество шва. Такая ситуация возможна, когда сварке подлежат материалы, не слишком хорошо переносящие перегрев – высокоуглеродистые, легированные стали, некоторые цветные металлы. Также, если сварке подлежат тонкие листы.
При распространенном виде процесса – дуговой сварке, существенную роль играют различные параметры, такие как выбранный диаметр электрода, его тип и марка, напряжение на сварной дуге, скорость сварного процесса, положение шва. Одним из самых важных параметров является полярность сварки.
Род тока, который применяется в дуговой сварке, делится на два вида. Сварку дуговым способом на переменном токе осуществляют, когда предстоит совместить детали, выполненные из низколегированной стали. При этом желательно использование электродов, имеющих рутиловое покрытие. Сварку постоянным током можно осуществлять двумя способами – прямым и обратным.
Прямой вариант используют, когда предстоит сварка чугунных изделий или требуется глубокий проплав металла. Обратный вариант применяется, когда требуется сварить нетолстые листы, а сварка происходит с усиленной скоростью расплавки электрода, и еще для сваривания низкоуглеродистой стали.
Полярность влияет на внешний вид шва – его габариты и конфигурацию. При сварке постоянным током обратной полярности величина, которая означает глубину проплавки, почти в два раза значительнее, чем прямой.
Зачем все это нужно
При сварке постоянным током на кончике электрода образуется термическое пятно, которое обладает высокой температурой. В зависимости от того, какой полюс подключен к электроду, будет зависеть и температура на его кончике, а соответственно будет зависеть режим сварочного процесса. К примеру, если подключен к расходнику плюс, то на его конце образуется анодное пятно, температура которого равна 3900С. Если минус, то получается катодное пятно с температурой 3200С. Разница существенная.
Что это дает.
- При сварке током прямой полярности основная температурная нагрузка ложится на металлическую заготовку. То есть, она разогревается сильнее, что позволяет углубить корень сварочного шва.
- При сварке током обратной полярности концентрация температуры происходит на кончике электрода. То есть, основной металл при этом нагревается меньше. Поэтому этот режим в основном используют при соединении заготовок с небольшой толщиной.
Необходимо добавить, что режим обратной полярности применяют также при стыковке высокоуглеродистых и легированных сталей, нержавейки. То есть, тех видов металлов, которые чувствительны к перегреву.
Внимание! Так как на анодном и катодном пятне температура разная, то от правильного подключения сварочного аппарата будет зависеть расход самого электрода. То есть, обратная полярность при сварке инвертором – это перерасход электродов.. В процессе сварки постоянным током необходимо добиться того, чтобы металл заготовок прогрелся хорошо, практически до состояния расплавленного
То есть, должна образоваться сварочная ванна. Именно прямая и обратная полярность режима сваривания влияет на качественное состояние ванны.
В процессе сварки постоянным током необходимо добиться того, чтобы металл заготовок прогрелся хорошо, практически до состояния расплавленного. То есть, должна образоваться сварочная ванна. Именно прямая и обратная полярность режима сваривания влияет на качественное состояние ванны.
- Если сила тока будут большой, а значит, и температура нагрева также будет высокой, то металл разогреется до такого состояния, что электрическая дуга будут просто его отталкивать. Ни о каком соединении здесь уже говорить не придется.
- Если ток будут, наоборот, слишком мал, то металл не разогреется до необходимого состояния. И это тоже минус.
При прямой полярности внутри ванны будет создана среда, которой легко руководить электродом. Она растекается, поэтому одно движение стержня создает направленность сварного шва. При этом легко контролируется глубина сваривания.
Кстати, скорость движения электрода напрямую влияет на качество конечного результата. Чем скорость выше, тем меньше тепла поступает в зону сварки, тем меньше прогревается основной металл заготовок. Уменьшая скорость, увеличивается температура внутри сварочной ванны. То есть, металл хорошо прогревается. Поэтому опытные сварщики выставляют на инверторе ток больше необходимого. А вот качество сварного шва контролируют именно скоростью перемещения электрода.
Что касается самих электродов, то выбор полярности обусловлен материалом, из которого он изготовлен, или видом обмазки. К примеру, использование обратной полярности при сварке постоянным током, в которой применяется угольный электрод, приводит к быстрому расходу сварных стержней. Потому что при высоких температурах угольный электрод начинает разрушаться. Поэтому этот вид используется только при режиме прямой полярности. Чистый металлический стержень без покрытия, наоборот, хорошо заполняет сварочный шов при обратной полярности.
Глубина и ширина сварочного шва также зависит от используемого режима. Чем выше ток, тем происходит увеличение провара. То есть, увеличивается глубина сварного шва. Все дело в погонной энергии на дуге. По сути, это количество тепловой энергии, проходящей через единицу длины сварочного шва. Но увеличивать ток до бесконечности нельзя, даже в независимости от толщины свариваемых металлических заготовок. Потому что тепловая энергия создает давление на расплавленный металл, что вызывает его вытеснение. Конечный результат такой электросварки при повышенном токе – прожог сварочной ванны. Если говорить о влиянии прямой и обратной полярности при сварке инвертором, то большую глубину проплавки может обеспечить режим обратной полярности.
https://www.youtube.com/watch?v=GrVBaIZ3ddE
Что делать, если полярность неподходящая
Если вы все-таки не учли этот параметр, а возможности приобрести аналог на замену нет, батарею можно подключить.
Для этого оборудование придется развернуть и сместить немного в сторону, чтобы плюсовой вывод размещался максимально близко к соответствующему зажиму.
В такой ситуации минусовой провод не будет доставать до соответствующего гнезда, но это и не нужно. Далее следует взять длинный отрезок шнура с максимально большим сечением. Подойдет модель, которая обычно используется для прикуривания машины.
Родной провод откручивается от автомобиля, заменяется подготовленным отрезком. На его конце закрепляется клемма для присоединения к батарее, которая накидывается на вывод. Таким образом подключить можно устройство с любым расположением.
Плюсовой шнур наращивать нельзя. Поэтому ваша задача – расположить АКБ таким образом, чтобы плюсовой зажим и вывод качественно соединялись с помощью родных приспособлений.
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.
Сварку с применением силы постоянного тока различают двух основных видов:
процесс сварки с прямой полярностью; процесс сварки с обратной полярностью.
В первом случае к электроду подведён минус, в то время как к изделию плюс. Сварка постоянным током обратной полярности подразумевает ситуацию, когда изделие получает минус, а электрод – плюс.
