Обратная и прямая полярность при работе со сварочным инвертором

Обратная и прямая полярность при работе со сварочным инвертором

Обратная и прямая полярность при работе со сварочным инвертором
СОДЕРЖАНИЕ
0
250 просмотров
03 января 2021

Обзор видов

Газовая сварка и процесс соединения заготовок, выполняемый электрической дугой, имеет принципиальные технологические отличия. На сварочные аппараты с подключением электротока спрос намного выше, так как автоматы-инверторы или полуавтоматы, применяемые для ручной электросварки, универсальны, что дает возможность их применения в бытовых условиях.

Считается, что разница в работе с постоянным и переменным током существенна. Приобретая сварочный аппарат, пользователи редко меняют вид постоянного тока на переменный, так как варить постоянным током проще – надо лишь подключить источник питания. Однако не все так просто, как кажется.

Прямая

Обозначение «сварка прямой полярности» подразумевает процесс, во время которого на рабочую поверхность заготовки поступает положительный заряд электрического тока через сварочный выпрямитель. Смена полярности в каждом случае по-разному отражается на эффективности работы электрода. Электрическому току с прямой направленностью будут соответствовать следующие характеристики:

  • во время процесса электросварки рабочая поверхность заготовки не накаляется, так как приток тепловой энергии к ней минимален;
  • под действием электрода происходит достаточная глубина проплавки металла заготовки, но она гораздо меньшая, по сравнению со сваркой обратной полярности;
  • в процессе работы сварочный электрод довольно быстро плавится, и чтобы выполнить весь объем работы, иногда требуется его замена;
  • вероятность того, что в процессе сварки будут образовываться брызги металла, достаточно высока.

При выполнении сварочных работ с применением прямой полярности электротока скорость плавления у металла получается наиболее высокой, она почти вдвое выше, чем при сварке с применением электротока обратной полярности. Но есть нюанс, заключающийся в том, что образующаяся электродуга при методе прямой полярности электротока формирует свое нагревание не так стабильно, как это бывает при обратной полярности, а сам процесс электросварки сопровождается образованием брызг металла.

Обратная

С целью осуществления сварочных манипуляций, где применяется электроток обратной полярности, подключение клемм выполняют противоположным методом. К рабочей поверхности детали должен поступать отрицательный заряд с минусовой клеммы, тогда как на сварочный электрод будет подаваться положительный заряд тока от плюсовой клеммы.

Особенности электросварки обратной полярности заключаются в следующем:

  • в процессе выполнения сварочных работ рабочая поверхность заготовки достаточно сильно нагревается;
  • данный вид технологии обеспечивает довольно глубокую проплавку металла и качественный сварочный шов;
  • сварочный электрод в процессе работы расплавляется очень медленно и не требует частой замены;
  • при выполнении сварки разбрызгивание расплавленного металла очень незначительно.

Работая с постоянным электротоком, для соединения заготовок важно тщательно и равномерно прогреть рабочую поверхность до момента плавления металла. Делается это с целью образования на заготовках сварочной ванны

При этом если сила электротока недостаточна, то поверхность заготовки не будет прогрета надлежащим образом, а если мощность электротока чрезмерно высока, то поверхность детали будет перекалена, и в процессе выполнения электросварки электродуга станет поступать внутрь заготовки, отталкивая назад металл.

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

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.

Выбор изделий в соответствии с другими параметрами

Род тока, а также полярность его подключения являются важнейшими параметрами сварочных операций. Сварочные инверторы преимущественно вырабатывают постоянный ток, который может подключаться к заготовке и электроду по двум схемам.

  • Прямая полярность. При такой схеме плюс подключают к массе, а минус — к сварочному электроду.
  • Обратная полярность. Такая схема предполагает подключение минуса к массе, а плюса, соответственно, к держателю с электродом.

Если варить инвертором на прямой полярности, то соединяемые поверхности подвергаются значительному нагреву, чего не происходит при подключении полярности по обратной схеме. Именно поэтому выбор обратной полярности целесообразен в следующих ситуациях.

  • При выполнении сварки инвертором деталей небольшой толщины. Обратная полярность в таких случаях поможет защитить матриал от прожога.
  • На обратной полярности выполняется сварка деталей, выполненных из высоколегированных сталей, которые очень чувствительны к перегреву.

Работа инверторной сваркой

Прямую полярность, при использовании которой заготовка подвергается значительному нагреву, оптимально использовать для соединения материалов, отличающихся большой толщиной и массивностью.

При выполнении любых сварочных работ с использованием инвертора наиболее значимыми являются три параметра, которые взаимосвязаны друг с другом:

  • сила сварочного тока;
  • диаметр электрода;
  • толщина соединяемых деталей.

На выбор электродов толщина соединяемых деталей оказывает непосредственное влияние. При необходимости соединения тонких деталей (до 1,5 мм), ручная сварка не используется, для этой цели лучше подойдут полуавтоматические аппараты или же устройства, позволяющие выполнять сварку в защитной среде аргона.

Варианты положения электрода при сварке

Решая, какие электроды выбрать для сварки конструкций определенной толщины, можно руководствоваться следующими критериями:

  • для деталей, толщина которых составляет 2 мм, лучше всего подойдут электроды Ø 2,5 мм;
  • при соединении деталей толщиной 3 мм, следует выбирать электроды Ø 2,5–3 мм;
  • если толщина свариваемых деталей составляет 4–5 мм, то подойдут электроды Ø 3,2–4 мм;
  • детали толщиной 6–12 мм лучше всего варить электродами Ø 4–5 мм;
  • когда толщина превышает 13 мм, то оптимальным будет выбор электродов Ø 5 мм.

Сварочные электроды

Если же такой информации на упаковке не содержится, то можно руководствоваться следующими рекомендациями:

  • для сварки электродами Ø 2 мм следует устанавливать сварочный ток, сила которого составляет 55–65А;
  • для изделий Ø 2,5 мм используют ток 65–80А;
  • электроды Ø 3 мм — ток 70–130А;
  • для электродов Ø 4 мм выбирают сварочный ток 130–160 А;
  • изделия Ø 5 мм — ток 180–210 А;
  • 6-ми миллиметровыми электродами лучше варить на токе 210–240 А.

Как становится понятно из всего вышесказанного, для качественной сварки инвертором важен правильный выбор электродов по их диаметру. Также следует устанавливать оптимальную силу сварочного тока. Если, к примеру, вы соберетесь варить инвертором тонкий металл, используя электроды большого диаметра, или сила сварочного тока будет превышать допустимые значения, то в готовом шве могут образоваться поры, что значительно снизит его качественные характеристики.

Практическое определение

Опытному сварщику не составит труда правильно выбрать режим сварки, если известны размеры заготовок и характеристики металла, из которого они изготовлены. При необходимости можно обратиться к одной из технологических таблиц.

Необходимо обращать внимание на рекомендации, прилагаемые к самим электродам и сварочному аппарату в инструкции. Существуют также эмпирические формулы, по которым можно произвести расчёт сварочного тока

Для электродов, имеющих диаметр менее 4 мм или более 6 мм, иногда применяют следующую формулу:

I = (20 + 6d) d

В этой формуле I – сварочный ток, выраженный в Амперах, d – диаметр электрода в миллиметрах.

Для выбора сварочного тока при использовании электродов, имеющих диаметр менее 3 мм, и работе в самом простом нижнем положении, можно применить соотношение:

I = 30 d;

при диаметре 3-4 мм формула меняется на:

I = 40 d.

Расчетное значение на практике корректируют. Обычно происходит изменение в меньшую сторону на 10-15%.

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.

Подключение по схеме прямой полярности

При сварке током прямой полярности клеммная колодка “+” соединяется с обрабатываемым изделием. Подключение электродного стержня к контакту “-“ осуществляется через дуговой промежуток. При сварке с прямой полярностью электрический проводник будет нагреваться медленнее, чем металл. Поэтому температура между ними отличается на 700 °C. Во время сварки с постоянным током обратной полярности концы электродного стержня будут нагреваться сильнее поверхности заготовки. При прямом подключении роль катода исполняет электрод, обрабатываемые детали выступают в качестве анода.

Образование сварочной ванны – основная задача при сварке током прямой полярности. Для этого нужно прогреть заготовку до температуры плавления. При повышении силы электротока детали будут отталкиваться от сварочной дуги, что не позволит плотно соединить детали. При сварке с прямой полярностью требуются приборы, работающие при высокочастотных токах.

В культуре

Порядок использования инвертора

Узнав об основах использования данного аппарата, необходимо рассмотреть порядок работы с ним. Сюда включают следующие стадии:

Поверхность материала отделяют от загрязнений и ржавчины. Это понадобится для того, чтобы сформировать надежный шов;
Выбираете режим сварочного тока и тип электрода

Здесь важно рассмотреть как материал, так и параметры сварного шва;
Соединяете плюсовую клемму с металлической поверхностью для проведения необходимых операций;
К держателю электрода подключаем минус;
Формируем дугу, затем молотком снимаем окалину с получившегося шва.

Это стандартная последовательность действий. Однако она не учитывает форму соединения и ориентацию электрода. Такие тонкости необходимы для формирования специальных видов швов для сварки. Последние используются для цилиндрических емкостей (сепараторы в нефтегазовой сфере, строительные резервуары).

Производительность при сварке прямой полярности.

Многие исследователи отмечают, что применение определенных сварочных материалов при сварке прямой полярности позволяет повысить коэффициент наплавки. Так, к примеру, сварка под флюсами определенных типов (к примеру, ОСЦ-45) увеличивает этот коэффициент, в сравнении с обратной полярностью. Такой же эффект можно наблюдать и при сваривании металлоизделий на прямой полярности плавящимися электродами в среде инертных и определенных активных газов.

На рисунке мы четко видим, что прямая полярность позволяет увеличить упомянутый коэффициент в 1,6-1,8 раза по сравнению с обратной.

Что же касается геометрии шва, тут также следует отметить некоторые особенности. Кроме глубины проплавления, о которой мы вспоминали немного ранее, от полярности зависит и доля наплавления металла в сварном соединении. Так, при прямой она больше, нежели при обратной.

Влияет полярность сварки и на состав шва. Отметим, что при прямой в соединении будет меньше углекислого газа, но больше марганца и кремния.

Знание особенностей сварки при разных полярностях позволяет сварщикам правильно подбирать способ сваривания для разных типов металла и получения сварных соединений с определенным химическим составом и нужных размеров.

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.

Как выбрать правильную полярность

Но если вы работаете с разными металлами и металлическими заготовками разной толщины, вам придется самостоятельно настраивать параметры сварочного тока и, в частности, полярность. Это нетрудно, поехали.

Все дело в перемещении теплого анодного пятна, то есть концентрации нагрева. При прямой полярности плюс идет на металлическую заготовку, как раз она и разогревается. Именно от данного фактора зависит выбор варианта подключения при работе с разными заготовками из разных металлов. Все логично и просто, вот критерии решений по поводу подключения постоянного сварочного тока:

Толщина края металлической заготовки


Постоянный и переменный ток сварки.

Толстые края поверхностей? Конечно же сварка током прямой полярности! Дополнительная концентрация тепла в местах плавки в толстых деталях будет способствовать глубокой проверке и, следовательно, получению качественного прочного шва. Если же края свариваемых поверхностей тонкие, то рассуждать, а затем действовать нужно совсем наоборот.

Тонкие края важно не перегреть, чтобы не допустить прожога. Так что отправляем теплое анодное пятно от греха подальше на другую сторону – к электроду

Так что тонкие детали варим при обратном подключении.

Вид металла

Здесь нам поможет перемещение теплового анодного пятна: каким металлам оно не повредит, а, наоборот, поможет? Правильнее всего будет внимательно читать инструкции по электрической настройке сварочного аппарат, которые сопровождают любой современный сплав.

Но уже сейчас можно запомнить факт, что алюминий вместе со сплавами тепло только приветствуют, оно помогает снизить количество образующихся окислов во время процесса. Так что сварка алюминия постоянным током проводится только при прямом подключении. Официально это будет называться сваркой алюминия постоянным током в среде аргона.

Цветные металлы, как алюминий, варятся неплавящимися вольфрамовыми электродами только при прямом подключении без каких-либо исключений.

Вид электрода

Вы ведь знаете, что современные электроды подразделяются по огромному количеству критериев, они производятся в невероятном разнообразии. Электрические параметры также входит в описание каждого вида электрода. Читать инструкции самым внимательным образом еще никому не помешало.

Но здесь мы вполне можем рассуждать логически, чтобы выбирать правильную полярность для каждого вида электрода. Выбор зависит от того же – теплого анодного пятна, то есть температурного режима. А такие режимы у электродов зависят от типа флюса и многих других факторов.

Невозможно дать короткие рекомендации по полярности тока для разных сварочных расходников – слишком их много. Единственный дельный совет в данном случае – читать инструкции и не пренебрегать ими.

Силу тока, рабочие циклы, подключение к полюсам – все придется настраивать вручную. Но ведь голова нам дана, чтобы думать, верно?

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

Готовимся, приобретаем, запасаемся

Самое главное – знать, что все получится на отлично, ведь технология сварки инвертором очень проста в освоении и использовании, здесь не особо нужны опыт и мастерство.

Техника безопасности

Любое сварочное дело, включая инвертор, напрямую связано с электрически током.

Эти правила просты и бесхитростны:

Нужно проверять кабели на целостность и исправность перед подсоединением к инвертору

Важно запомнить: кабель обратный с прищепкой идет к минусовому полюсу. Кабель, где есть электродержатель, крепим к плюсовому разъему.
После визуальной проверки установить ручку с регулятором силы тока на минимальное значение

Затем подключаем аппарат к сети. Слушаем работу включившегося вентилятора: если шум ровный и без треска, все в порядке.
Теперь учтем немалый вес металла, с которым вам придется работать.

Спецодежда

Сварка инвертором.

Прежде всего нужно учитывать действие высокой температуры и иметь следующие предметы:

  • маску сварщика со специальными светофильтрами;
  • защитные перчатки или краги;
  • костюм из защитной ткани;
  • обувь на подошве из резины;
  • при необходимости респиратор, если сварка пойдет в замкнутой комнате без проветривания.

Оборудование

Список необходимого оборудования:

  • инверторный сварочный аппарат;
  • молоток;
  • электроды, отобранные под вид работы с учетом природы и толщины металла;
  • щетка с металлической щетиной

Характерные черты электродуговой сварки

Прежде чем разбираться с полярностью при сварке инвертором, следует понять базовые принципы сварочных технологий, с учетом влияния на рабочий процесс наиболее важных факторов.

Описание электродуговой сварки: обозначения всех компонентов

Электродуговой способ сварочных работ отличается от традиционного газового большим количеством важных особенностей. Одним из главных отличий можно считать температурный режим — температура создаваемой сварочным аппаратом дуги способна достигать +5000°С, что значительно больше значений плавления большинства известных металлов. Данный факт влияет на обширное разнообразие способов сварочного процесса и сварочных технологий (что позволяет решать самые различные задачи).

Комментировать
0
250 просмотров
Это интересно

Русские никогда не жили в избах Занимательные факты
197 комментариев