Прямая и обратная полярность при сварке: в чем разница?
При выполнении сварки на постоянном токе в режиме прямой полярности к электроду подключается «плюс», а к обрабатываемой заготовке — «минус». На кончике проводникового стержня при этом образуется анодное термическое пятно температурой 3200 градусов Цельсия. При обратной полярности кабель, питающий электрод, вставляется в «плюсовой» разъем сварочного аппарата. В таком случае на конце стержня формируется катодное пятно, раскаленное уже до 3900°C.
Как именно полярность влияет на процесс сварки
При обработке заготовок с прямой полярностью наплавляемый металл переносится в сварочную ванну крупными каплями, что нередко приводит образованию большого количества брызг. Сваривание деталей в таком режиме характеризуется меньшей стабильностью горения дуги, чем при подключении электрода к «плюсу». Обработка заготовок с прямой полярностью за счет высокой степени нагрева термического пятна обеспечивает большую глубину провара. В месте с этим выполнение сварки в таком режиме может повлечь за собой интенсивное проникновение углерода в массу металла обрабатываемых деталей, что при определенных обстоятельствах приводит к ухудшению качества шва. При выполнении сварки с прямой полярностью нагрев заготовки с технологической точки зрения происходит более корректно. Если кабель с электродом подключен в «плюсовой» разъем сварочного полуавтомата, соединять заготовки, во избежание коробления металла, рекомендуется прерывистым швом. При сваривании тонких деталей в режиме обратной полярности горение дуги приходится периодически прерывать, что увеличивает продолжительность выполнения процедуры. Когда кабель заземления детали подключен к «минусу», а заготовки соединяются внахлест, их во избежание прожога необходимо плотно прижимать друг к другу. По этой же причине при сваривании в стык в режиме обратной полярности зазор между кромками должен быть минимальным или отсутствовать вовсе. При соединении деталей в таком режиме можно выполнять отбортовку кромок на 180 градусов.
Полярность при сварке инвертором: прямая или обратная
По сути, полярность при сварке – это один из способов подключения инвертора. Есть два варианта:
- Прямая полярность – электрод подсоединен к минусу, а металл к плюсу. При такой сварке металл нагревается сильнее, а электрод остается сравнительно холодным. Глубина проплавления заметно больше. Сварочная дуга при этом будет ровнее и стабильнее, что упрощает получение хорошего шва. Однако у такого метода сварки есть и свои недостатки. В первую очередь это высокий риск прожога тонких деталей. Также увеличивается разбрызгивание металла.
- Обратная полярность – металл подключается к минусу, а электрод к плюсу. Благодаря такому подключению металл нагревается заметно меньше, зато электрод плавится намного быстрее. Шов при таком типе сварки получается более широким, но не таким глубоким. Дуга менее стабильна, поэтому ее тяжелее удержать. Дело упрощает варка прерывистым швом.
Теперь рассмотрим сферу применения разных способов сварки. Это поможет лучше понять особенности использования прямой и обратной полярности.
Прямая полярность обычно применяется для сварки металлов толщиной от 5 мм. Лучшего всего подходит для работы с чугуном и практически любой сталью. За счет большой глубины проплавления с помощью прямого подключения удобно не только сваривать, но резать различные изделия.
Цветные металлы практически всегда сваривают в режиме прямого подключения инвертора. Это не случайно. Например, при сварке алюминия очень важно быстро преодолеть оксидную пленку. Благодаря этому во время работы на металле образуется меньше окислов.
Обратная полярность применяется в первую очередь для работы с тонким листовым металлом. Хорошо подходит для сварки различных стальных и чугунных сплавов. Дело в том, что из-за сильного нагрева могут образовываться тугоплавкие соединения. Использование обратной полярности позволяет этого избежать. Также такой тип подключения хорошо подходит для сварки нержавейки, низколегированной низкоуглеродистой стали, среде- и высоколегированной стали.
Очень важно правильно подобрать электроды или проволоку под используемый способ сварки. К счастью, практически всегда на упаковке указывается, для какого способа подключения они используются.
Однако есть несколько общих рекомендаций, которые помогут с выбором:
- При обратном подключении всегда используйте электроды устойчивые к перегреву.
- Для цветных металлов обычно используют вольфрамовые неплавящиеся электроды.
- Угольные электроды используют только при прямом подключении.
- Флюсовая проволока лучше всего подходит для варки стали при прямом подключении.
- Для варки и резки стали или чугуна, а также для работы с цветными металлами используется прямая полярность.
- Для работы с тонкими листами металла или со сплавами применяется обратная полярность.
Прямая и обратная полярность при сварке
В литературе по методам сварки и инструкциях к сварочным аппаратам нередко встречаются выражения «прямая и обратная полярность». От выбора полярности зависит процесс сварки, качество шва, расход электрода, глубина проплавления. Начинающим сварщикам важно знать, что означает прямая и обратная полярность, чтобы правильно подбирать режимы сварки в конкретных ситуациях.
В этой статье:
- Дуговая сварка — режимы полярности
- Отличия режимов сварки
- Влияние полярности на сварку
- Сварка полуавтоматом
- Сварка инвертором
- Электрододержатель
- Сварочные электроды
- Выбор инвертора и его эксплуатация
Дуговая сварка — режимы полярности
Для горения электрической дуги, которой осуществляется сварка, требуется источник тока и замыкание полюсов с небольшим воздушным зазором 3-5 мм. Источником тока может быть сварочный инвертор, преобразователь, выпрямитель, генератор. Понятие полярности возможно только у источников постоянного тока, поскольку у трансформаторов, вырабатывающих переменный ток, направление движения электронов меняется до 100 раз в секунду.
Соответственно, заряд тоже меняется с положительного на отрицательный многократно за секунды. При такой «скачке» с хаотичным движением, постоянной полярности быть не может. На постоянном токе отрицательно заряженные электроны движутся от минуса к плюсу. Их направление постоянное, что дает определенные свойства:
У сварочного аппарата постоянного тока есть два гнезда для подключения кабелей держателя и массы. В держатель вставляется электрод и сварщик манипулирует им, ведя шов. Кабель массы через зажим «крокодил» крепится к изделию.
Если держатель установить в разъем «-«, а кабель массы подключить к «+», получится прямая полярность. При подключении наоборот (держатель к «+», а массу к «-«) полярность будет обратная.
Отличия режимов сварки
Рассмотрим, чем отличается прямая и обратная полярность при сварке. По законам физики постоянный ток течет в одном направлении от минуса к плюсу (движение электронов с отрицательным зарядом). При этом тепло всегда концентрируется на плюсе. Соответственно, где «+», там температура будет выше.
При сварке на прямой полярности «+» на изделии. Это обеспечивает больший нагрев поверхности и, в то же время, не перегревает электрод. На его кончике пятно тепла будет анодным. Работа дугой с обратной полярностью означает «плюс» на кончике электрода и образование катодного теплового пятна. За счет этого расходник нагревается больше, а изделие меньше. Разница в температуре составляет около 1000º С.
Влияние полярности на сварку
Теперь обсудим, как полярность, а именно локализация нагрева, сказываются на процессе сварки.
Достоинства и недостатки прямой полярности
Концентрация теплового пучка на изделии дает следующие результаты:
Сварка TIG цветных металлов, например меди, ведется на прямой полярности. Лучше всего применять такой режим при работах с металлами сечением от 4 мм и выше. Но тонкие листовые заготовки на прямой полярности будут прожигаться. Еще стороны может сильно «повести» при сварке и потребуется рихтовка деталей. Не получится использовать электроды для переменного тока при сварке постоянным с «плюсом» на держателе. Разбрызгивание металла при таком режиме тоже повышается.
Достоинства и недостатки обратной полярности
Использование обратной полярности дает следующие особенности при сварке:
Обратную полярность лучше использовать при сварке тонких металлов, чтобы электрод не прилипал, но при этом не было прожогов. В случае ведения прерывистой дугой коротких швов тепловложение уменьшается еще больше.
Соединение толстых заготовок 6-10 мм происходит гораздо хуже, поскольку нет нужной глубины проплавления. При «минусе» на держателе легче добиться качественного шва на нержавейке, алюминии, высокоуглеродистой стали или чугуне. Если требуется наплавить присадочный металл под последующую проточку, то на обратной полярности отделение капли происходит гораздо быстрее.
Источник видео: Территория сварки R
Но кончик электрода от повышенного нагрева укорачивается тоже быстро, поэтому будет перерасход по материалам. Если обмазка электрода чувствительна к перегреву, то от удержания длительной непрерывной дуги покрытие может осыпаться, и голый стержень станет не пригодным для сварки. При снижении силы тока до минимального, дуга начинает «скакать» и управлять сварочной ванной становится сложнее, поэтому при сварке тонколистовой стали пригодятся дополнительные функции в инверторе, о которых упомянем ниже.
Сварка полуавтоматом
При сварке полуавтоматом тоже меняют полярность в зависимости от толщины металла и видах свариваемых материалов. Чаще всего изначально установлено прямое подключение с «минусом» на горелке. Это необходимо для сварки омедненной или нержавеющей проволокой. Поскольку ее сечение маленькое (0.6-1.2 мм), тепло требуется концентрировать на изделии, иначе расходник будет быстро гореть, разбрызгивая металл во все стороны.
Если предстоит варить самозащитной порошковой проволокой без газа, то потребуется обратная полярность. В отличие от инвертора, у которого достаточно поменять местами разъемы кабеля держателя и массы, у полуавтомата горелка крепится к рукаву. В нем проложен канал для проволоки, силовой провод, шланг подачи защитного газа и провода управления. Просто в разъем с массой горелку не вставить — не подойдет по форме.
Для смены полярности полуавтомата есть несколько способов, в зависимости от конфигурации оборудования. У одних моделей нужно поменять местами разъемы в нижней части (силовой кабель горелки имеет отдельный выход с гнездом, как у массы). У других — открыть боковую крышку и переподключить кабеля к клеммам (обычно они разных цветов). Потребуется рожковый ключ.
Сварка инвертором
Сварка инвертором ММА проводится на прямой полярности «классическим» способом, поскольку режим применяется для соединения толстостенных заготовок 4 мм и выше:
Сварка ведется неотрывной дугой с зазором 3-5 мм. Чем быстрее проводить электрод над одним местом стыка, тем меньше глубина проплавления. При замедлении глубина провара увеличивается. Если предстоит подряд сваривать стыки с разной толщиной сторон, можно выставить силу тока на аппарате для самого большого сечения в конструкции, а глубину провара регулировать скоростью ведения электрода. Только дугу при этом всегда держат на более толстом металле, кратковременно перенося на тонкий, чтобы избежать прожогов.
Сварка на обратной полярности чаще всего применяется для соединения тонких листовых материалов сечением 1-3 мм. Но даже концентрирование теплового пучка на кончике электрода не всегда спасает от прожогов. Чтобы предупредить дефекты шва, используют прерывистую дугу. Ее поджигают касанием об изделие и накладывают короткие швы без отступов. Отрыв кончика электрода от изделия на высоту 2 см приводит к затуханию дуги. Затем кончик снова подносят и он загорается без постукивания. Такие паузы дают дополнительное время для остывания шва и исключают прожоги.
Электрододержатель
При работе инвертором с прямым подключением на высоких токах 200-300 А держатель может сильно перегреваться. Такое происходит и при силе тока 140 А, если установлена обратная полярность. Ведь на электроде возрастает нагрев до 1000 градусов. Чтобы не испытывать дискомфорт в руке, важно выбирать держак инвертора с хорошей изоляцией рукоятки. Тогда получится дольше варить без вынужденных перерывов на остывание.
Сварочные электроды
Если Вы новичок и не знаете, на какой полярности будете варить (а может предстоит работать с тонкими и толстыми металлами сразу), выбирайте универсальные электроды. Они рассчитаны на переменный и постоянный ток любой полярности. Среди проверенных универсальных электродов — Lincoln Electric Omnia 46, СпецЭлектрод АНО-21, ESAB ОЗС-12. Для работы с обратной полярностью есть узкоспециализированные электроды ESAB ОК 46.00.
Выбор инвертора и его эксплуатация
Чтобы быстро переключать полярность при работе с тонкими и толстыми металлами, у инвертора должны быть надежные разъемы силовых кабелей. Хлипкие тонкие штырьки в разъеме и невысокий бортик для фиксации быстро износятся от частых перестановок. Тогда возникнет люфт, в гнездах кабеля будут болтаться, образуется повышенное сопротивление и перегрев. Сила сварочного тока будет падать, а между разъемом и гнездом даже возможно образование электрической дуги.
Подбирайте надежные инверторы ММА с прочными гнездами, чтобы при смене полярности ничего не изнашивалось и не болталось. Если у Вас уже есть инвертор и его разъемы изношены, их можно заменить на более крепкие, выбрав из каталога соединительных кабельных разъемов.
Сварка тонкого металла 1.0-1.5 мм покрытым электродом — это сложная задача для новичка. Справиться с ней без прожогов помогут инверторы РДС с функцией «Антиприлипание». Когда кончик электрода погружается в сварочную ванну, аппарат «чувствует» это и выключает сварочный ток. В результате нет удерживающей силы, Вам не требуется наклонять держатель влево-вправо, чтобы оторвать электрод от поверхности. Обмазка расходника не осыпается при этом.
Функция «Форсаж дуги» тоже помогает при сварке тонкого металла на обратной полярности. Когда электрод вот-вот прилипнет, инвертор автоматически повышает силу тока на 10 А, сохраняя электрическую дугу. Как только Вы восстановили воздушный зазор, аппарат сам понижает силу тока до прежнего значения, исключая прожоги.
Ответы на вопросы: особенности прямой и обратной полярности при сварке
При какой полярности шов более красивый внешне?
Скрыть Подробнее
При обратной. Тепло на кончике электрода выше, быстрее отделение капли, шов получается более чешуйчатым и без наплывов. Такой режим применим для лицевых сторон изделия, если толщину металла можно проплавить на обратной полярности.
На каком режиме снижается разбрызгивание металла при работе полуавтоматом?
Скрыть Подробнее
На обратной полярности брызг меньше. Если сварка ведется на лицевой стороне изделия и потом предстоит зачистка всех прилипших капель, лучше переключите полуавтомат на обратную полярность.
Как уменьшить ширину шва при обратной полярности?
Скрыть Подробнее
Чтобы шов был более узким при режиме обратной полярности, требуется быстрее вести электрод.
Электрод при резке становится красным, что делать?
Скрыть Подробнее
Скорее всего, у Вас подключена обратная полярность. Поменяйте силовые кабеля в гнездах местами. Работа при прямом подключении («+» на изделии), экономит расход электрода на 20-40% и снижает его нагрев.
На какой полярности варить алюминий полуавтоматом?
Скрыть Подробнее
На обратной. Алюминий имеет низкую температуру плавления и при перегреве потечет. Поэтому тепловой пучек концентрируют на электроде. Но для разрушения оксидной пленки нужен полуавтомат с импульсом (Pulse), иначе глубокого провара не получится.
Прямая и обратная полярность при сварке инвертором
Понимать, что такое прямая полярность и что значит обратная полярность при сварке инвертором, должен каждый, кто берет в руки электрод и собирается подчинить себе металл для создания новых шедевров.
Что такое полярность на сварочном инверторе?
Это одна из характеристик сварочного процесса, которая обозначает, куда подключается «плюс» — на электрод или на изделие. Технически полярность зависит от варианта подсоединения кабеля массы и кабеля с электрододержателем (или горелкой) к сварочному оборудованию. Выбранный способ присоединения напрямую влияет на технологический процесс сварки на постоянном токе (DC). Именно на постоянном, так как переменный ток (AC) не характеризуется одной полярностью — там происходит постоянная смена полярности.
Зачем менять полярность при сварке
Выбор полярности влияет на то, какой будет сварочная дуга и на каком участке будет происходить большее нагревание. При прямой полярности сильнее будет нагреваться поверхность металлических заготовок, а при обратной — электрод.
Первый вариант отличается стабильной дугой и отлично подходит для соединения деталей большой толщины (от 5 мм). А при обратной полярности тепло сосредотачивается на электроде, поэтому он быстрее плавится. Тот факт, что сами заготовки в этом режиме нагреваются меньше, позволяет применять его для работы с тонкостенными деталями.
Полезный совет для тех, кто все еще сомневается, какой вариант подключения оборудования выбрать: обратите внимание на маркировку на пачке электродов, которыми вам предстоит работать. Помимо прочей информации, она содержит рекомендации по выбору параметров, в том числе рода тока и полярности. Существуют универсальные покрытые электроды, которые могут применяться на прямой и обратной полярности, а также на переменном токе. Рутиловые электроды, как правило, универсальные. А расходные материалы с основным покрытием обычно используют для работы на постоянном токе обратной полярности, но бывают исключения.
Что будет, если неправильно выбрать полярность на сварочном инверторе?
Если не следовать рекомендациям по подбору полярности, указанным на маркировке, то результат работы будет отличаться от заявленного производителем.
В этом случае возможны следующие последствия:
- недостаточное проплавление;
- неравномерная форма шва;
- сильное разбрызгивание металла;
- нестабильное горение дуги;
- возможно появление различных дефектов (непровар, прожог, межваликовое несплавление);
- низкая производительность наплавки.
Прямая и обратная полярность при сварке MMA
На любом сварочном аппарате имеются два стандартных разъема для подключения кабелей. Если к «минусу» мы присоединим кабель с электродом, а в гнездо «плюс» установим кабель с зажимом массы, то это обеспечит прямую полярность. А если наоборот, «минус» — на изделие, а «плюс» — на электрод, то полярность на сварочном инверторе будет называться обратной. Для работы методом MMA можно применять оба режима, в зависимости от того, какие детали предстоит соединить, из какого они материала, какие расходники мы будем применять и каким методом варить.
TIG — Особенности аргонодуговой сварки
Процесс TIG на постоянном токе производится только при прямой полярности или на переменном токе. И этому есть объяснение. Как известно, для ручной аргонодуговой сварки используют вольфрамовые электроды. Несмотря на то, что для их производства используют тугоплавкий металл, они все же могут расплавиться при работе, если раскалятся до температуры плавления. Чтобы этого избежать, не нужно допускать их перегрева. А как мы помним, при обратной полярности на электрод подается «плюс», на котором выделяется больше тепла. Именно по этой причине обратную полярность для метода TIG и не используют.
Второй вариант для аргонодуговой технологии — сварка на переменном электрическом токе. Такая методика применяется для соединения деталей из алюминия и его сплавов. Одна из самых больших проблем этого металла состоит в необходимости очистки его поверхности от оксидной пленки. На прямой полярности разрушения оксидной пленки не происходит, а обратную полярность применить мы не можем, так как произойдет разрушение вольфрамового электрода из-за перегрева. В качестве компромиссного решения мы используем переменный ток, в котором присутствует и прямая, и обратная полярность. На прямой полярности достигается максимальная глубина проплавления, а на обратной происходит очистка от оксидной пленки.
MIG/MAG. Особенности полуавтоматической сварки
Процесс MIG/MAG обычно производится на токе обратной полярности (например, с применением сварочной проволоки Lincoln Electric SuperArc L-56). Исключение составляет лишь полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой проволокой (FCAW-SS) — этот метод осуществляется на токе прямой полярности. Для этого подойдет порошковая проволока от производителя Lincoln Electric: Pipeliner NR-208-XP и Innershield NR-207.
Плюсы и минусы прямой и обратной полярности
В заключении еще раз тезисно перечислим основные отличия, преимущества и недостатки.
- большее нагревание заготовок;
- проплавление металла большей толщины;
- применяется для метода TIG, так как вольфрамовый электрод меньше нагревается;
- подходит для процесса MIG/MAG с применением порошковой самозащитной проволоки.
- большее нагревание электрода/проволоки;
- подходит для соединения тонколистовых деталей;
- меньшее проплавление металла;
- применяется для ручной дуговой и полуавтоматической сварки.
Стоит сказать, что для РД чаще всего применяется обратная полярность, так как за счет ускоренного плавления электрода удается достичь большей производительности. Риск получить прожог сварного шва снижен. Однако есть и недостатки: этот метод характеризуется менее активным проплавлением металла, а также возможностью перегрева электрода.
Каждый, кто планирует начать работы по металлообработке, должен понимать, что значит обратная полярность при сварке инвертором и прямая, какой режим подключения выбрать для аргонодугового аппарата, а какой для полуавтомата. Когда специалист знает, на что влияет выбор рода тока и полярности, он способен грамотно настроить параметры и максимально точно выполнить стоящие перед ним задачи. Надеемся, что статья помогла разобраться, как подключать сварочный аппарат, плюс и минус вы теперь без труда найдете. И так же легко определите, как выбрать полярность в зависимости от применяемой технологии.