Прямая и обратная полярность при сварке

Полярность при работе полуавтоматом

Отличительная особенность полуавтоматических аппаратов – подача присадочной проволоки в автоматическом режиме, с фиксированной скоростью. Понятно, что в этом случае шовный валик получается аккуратным, ровненьким, ведь металл проплавляется равномерно. Для генерации тока используют инвертор – компактный преобразователь с электронной начинкой, дополнительными функциями, облегчающими процесс сварки.

Специфика автоматической сварки предусматривает несколько режимов работы оборудования:

• на открытом воздухе с присадкой, образующей шлаковый слой;
• с использованием проволоки, содержащей флюсы;
• в среде защитного газа, покрывающего рабочую зону.

Подключение клемм зависит от вида режима. Прямая подходит для обычной порошковой проволоки. На обратную переходят:

• применяя защитный газ, ионизированные молекулы отлично пропускают электроны, дуга быстро разгорается;
• используя флюсовую присадку, тепло концентрируется на кончике наплавки, флюс выгорает полностью, формируется однородный диффузный слой.

Работая с современным сварочным оборудованием, при обратном подключении клемм можно скорректировать стабильность горения дуги.

Зная особенности работы на переменном токе, можно подобрать режим сварки под размер заготовок, тип металла. Постоянный ток дает большие возможности, меняя положение полюсов, сварщик контролирует положение высокотемпературной области дуги. Смещая положение анодного пятна, получают прочные соединения на любых заготовках.

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.

Критерий выбора

Опытные сварщики самостоятельно решают, куда подсоединять провода к плюсу или минусу во время подключения массы на сварочный аппарат, чтобы концентрировать большую температуру на конструкции или плавящемся прутке с обмазкой. Выбирать полярность иногда приходится несколько раз — это напрямую зависит от сложности конструкции или толщины соединяемого металла, например, при средней или большой толщине выбирают вариант прямой полярности.

Сильный прогрев заготовки позволяет выполнить более глубокий шов, что намного повышает прочность и качество соединения, аналогичная полярность выбирается, когда надо отрезать какой-нибудь элемент от общей конструкции. Обратная полярность выбирается при работе с тонкостенными деталями, при этом детали не перегреваются, но электрод плавится быстрее.

Толщина металла

Специфика сварки толстого металла довольно простая: подключаем массу к плюсу на агрегате, а электрод — к минусу. Наличие высокой температуры на заготовке способствует большему прогреву металла, что усилит глубину проварки, а в результате шов получается более качественный и прочный.

При обработке сваркой тонкостенного металла применяется обратная полярность, т. к. анодное пятно перемещается на электрод и угроза пережога конструкции полностью ликвидируется.

Вид

Полярность во многом зависит и от типа металла, из которого состоит соединяемая конструкция или отдельные детали, приготовленные для сварки. Например, для прочного соединения изделий из нержавеющей стали или чугуна применяют обратную полярность, чтобы избежать перегревания заготовок и избавиться от появления тугоплавкого сварного соединения, которое требует особой обработки.

При сварке алюминия используется прямая методика подключения — прочная плёнка, покрывающая цветной металл, при сильном нагревании расплавляется и не препятствует образованию шовного соединения. Опытные сварщики знают, как и какими методами надо варить различные по химическому составу металлы, а начинающие исполнители — сверяются по справочнику или изучают сопроводительную документацию, где подробно описана методика сварки, а также какую полярность надо применить.

Р. И. Смоляков, образование: лицей, специальность: газоэлектросварщик пятого разряда, опыт работы: с 2004 года: «Молодые сварщики обязаны постоянно совершенствовать свои теоретические знания и наращивать практические навыки, чтобы повышать разряд и уметь соединять любые металлы, используемые на производстве».

Влияние толщины соединяемых деталей на выбор подключения.

Коротко об электродах

Если используют для сварки инвертор, то при подключении прямого или обратного варианта обязательно учитывается тип используемого электрода, т. к. эти изделия имеют индивидуальные параметры, которые зависимы от изменения температуры.

Химический состав обмазки или напыления оказывает особое влияние на качество сварочного процесса, например, при использовании обратной полярности нельзя применять угольный электрод, потому что из-за влияния высокой температуры флюс перегревается и теряет необходимые свойства — изделие будет непригодно для дальнейшего использования.

Надо применять прямой вариант подключения, да и на каждом типе электродов нанесена маркировка, где указан режим использования, а на упаковке имеются аналогичные рекомендации производителя, т. ч. перепутать крайне трудно.

Работа на полуавтомате

Такой вид сварки характерен для производственных процессов, при этом надо правильно установить полярность данного полуавтомата, например, для соединения деталей из нержавеющего металла применяют защитный газ и выбирают обратное подключение, а когда используется порошковая присадочная проволока при сварке изделий из алюминия — прямое.

Полярность аккумулятора

Полярностью называют схему расположения токовыводящих элементов на верхней крышке или лицевой стороне аккумулятора. Другими словами, это положение плюса и минуса. Токовыводы также выполнены из свинца, как и пластины внутри.

Прямая и обратная полярности

Существуют две распространенные схемы расположения:

• прямая полярность;
• обратная полярность.

Прямая

В советский период все аккумуляторы отечественного производства были с прямой полярностью. Полюсные выводы располагаются по схеме – плюс (+) слева и минус (-) справа. Аккумуляторы с такой же схемой выпускаются и сейчас в России и на постсоветском пространстве. АКБ иностранного производства, которые сделаны в России, также имеют данную схему расположения выводов.

Обратная

На таких аккумуляторах слева расположен минус, а справа плюс. Данное расположение характерно для АКБ европейского производства и поэтому такую полярность часто называют «европолярностью».

Аккумуляторная батарея

Каких-то особых преимуществ разная схема положения не дает. Она не влияет на конструкцию и эксплуатационные особенности. Проблемы могут возникнуть при установке нового аккумулятора. Другая полярность заставит поменять положение батареи и длины провода может не хватить. Также водитель может просто перепутать контакты, что приведет к замыканию

Поэтому важно уже при покупке определиться с типом АКБ для своего автомобиля

Чем обусловлен выбор полярности

Изменяя тип подключения, можно сконцентрировать нагрев или на свариваемой детали или на электроде (перемещая анодное пятно). За нагрев отвечает плюсовое гнездо, поэтому при прямом подключении, когда плюс присоединен к металлу наблюдается больший нагрев сварного соединения, а при обратной полярности больше греется электрод.

Рекомендуем! Как правильно варить полуавтоматом с углекислотой

Благодаря этой особенности мы можем выбирать схему подключения исходя из:

• Толщины металла. Если мы свариваем толстые детали или средней толщины, то подойдет прямое подключение, при котором тепло, сконцентрированное на изделии поможет получить более глубокий шов и качественный провар. Также этот вид подключения подходит для отрезания металлов различной толщины. Тонкие металлы лучше всего сваривать при обратной полярности, концентрируя большую часть тепла на электроде. Таким образом деталь не будет поддаваться перегреву, а сам электрод будет плавиться быстрей.
• Типа металла. Возможность изменять локализацию теплового пятна помогает подобрать наиболее эффективные схемы работы для различных металлов. К примеру, если мы варим нержавеющие стали или чугун, то необходимо обратное подключение, помогающее избежать перегрева сплава и формирования тугоплавких соединений. Для алюминия необходимо прямое подключение иначе пробиться через окислы будет очень сложно. Перед началом работ внимательно изучите рекомендации по настройки аппарата к конкретному сплаву.
• Типа электрода или проволоки. Как и металлы, электроды имеют свои особенности температурных режимов, в большей степени связанных с типом флюса. К примеру, для работы с угольными электродами нельзя использовать обратную полярность иначе флюс перегреется и электрод придет в негодность. Чтобы подобрать настройку, подходящую для вашего электрода смотрите на тип проволоки и флюса или воспользуйтесь рекомендациями производителя. Говоря о проволоках для полуавтоматов, то они тоже имеют рекомендации, относительно подключения минуса и плюса аппарата.

Теперь вы знаете, что может повлиять на настройки подключения. Бывают случаи, когда металл требует одних, а электрод совсем других настроек. В таких случаях следует искать компромиссы, подстраивая силу тока и рабочие циклы.

Можно ли установить аккумулятор другой полярности?

Такой вопрос часто возникает у тех, кто по невнимательности купил аккумулятор другого типа. Теоретически, это возможно, но потребует затрат и лишней волокиты с установкой. Дело в том, что если купить АКБ с обратной полярностью на отечественный автомобиль, то может банально не хватить длины проводов. Просто так удлинить провод не получится. Нужно учитывать сечение и диаметр клемм. Также это может сказаться на качестве передачи тока от батареи.

Оптимальным вариантом станет замена аккумулятора на другой с подходящим расположением контактов. Можно попытаться продать купленный АКБ, чтобы не быть в убытке.

Преимущества и недостатки разных методов

Зная, что такое прямая и обратная полярность при сварке, нужно учитывать достоинства и недостатки обоих способов. Это позволит изменить подключение клемм, добиться лучшего результата работ.

Преимущества прямой полярности перед обратным методом:

• получение узкого валика шва;
• глубокая проварка детали;
• наличие стабильной электрической дуги;
• широкий ассортимент расходников с разными видами покрытий.

Недостатки:

• разбрызгивание металла;
• повышенный риск прожога заготовок;
• появление остаточного напряжения в местах термообработки.

Преимуществом прямой полярности является глубокая проварка детали. Достоинства минусовой полярности в том, что схема подходит для аккуратной обработки тонких и специальных сплавов.

К недостаткам причисляют:

• необходимость использования электродов, устойчивых к перегреву;
• малую глубину шовного валика;
• поддерживание короткой дуги.

Род тока

Особенность сварки на переменном токе в том, что при прохождении синусоиды через ноль дуга потухает, а затем снова разгорается. Человеческий глаз на высокой частоте тока этого не улавливает. Сразу напрашивается вывод: род тока влияет на стабильность дуги. Не случайно для сварки используют переменный ток высокой частоты.

Когда аппарат выдает постоянный ток, увеличиваются возможности сварки, можно менять направление движения потока электронов, влиять на плотность электрической дуги. От рода и полярности тока в конечном итоге зависит прочность образуемых соединений.

У генераторов переменного тока провода можно подключать в любой последовательности, на процесс сварки это не влияет.

При выборе электродов важно учитывать род тока. Покупая расходники, нужно внимательно изучать инструкцию, там всегда даются необходимые указания

Электроды бывают для постоянного или переменного тока и универсальные. Например, УОНИИ – для постоянного. Но удобней всего работать с универсальными стержнями, с ними меньше проблем. Подготовил необходимое количество, прогрел до указанной температуры, и за работу.

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.

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.

Итог

Главная задача для новичка – научиться «вести» сварочный шов. Основной металл прогревается до состояния расплавления, формируя сварочную ванну. В зависимости от ситуации сварщик меняет установки тока, ориентируясь на состояние ванны. Начинать нужно с настроек, рекомендованных производителями, а дальше постепенная практика поможет понять и правильно использовать все возможности инвертора.

Для монтажа металлоизделий, ремонтных работ чаще применяют сварку постоянным током. Используя выпрямители, инверторы, можно менять полярность при сварке, регулировать зону максимального нагрева дуги. О нюансах прямого и обратного подключения полюсов стоит рассказать подробно: как подключают полюса, в каких случаях минус выводят на электрод, в чем особенность шва при прямой и обратной полярности.