Полярность электродов при сварке инвертором

​С появлением инверторных сварочных аппаратов помогло раскрыть новые области применения. Благодаря этому каждый домашний мастер может применить его для своих целей. Но не все владельцы знают особенности таких инструментов. Особенно актуальным является вопрос о том, что такое обратная и прямая полярность при сварке инвертором. Именно эта тема и будет рассматриваться в статье.

Немного об азах

Для чего нужен сварочный аппарат такого типа? Чаще всего сварочный инвертор используется для электродуговой сварки. Именно она позволяет соединять либо разделять заготовки из стали различных типов. Прежде чем применять такой аппарат, необходимо подобрать два основных параметра — сварочный ток и вид электродов. После этого можно спокойно приступать к работе с данным агрегатом.

Порядок использования инвертора

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

1. Поверхность материала отделяют от загрязнений и ржавчины. Это понадобится для того, чтобы сформировать надежный шов;
2. Выбираете режим сварочного тока и тип электрода. Здесь важно рассмотреть как материал, так и параметры сварного шва;
3. Соединяете плюсовую клемму с металлической поверхностью для проведения необходимых операций;
4. К держателю электрода подключаем минус;
5. 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).

Правильно подбираем модель

Для всех агрегатов доступна как прямая, так и обратная полярность при сварке инвертором. Но такие инверторы должны обладать дополнительными характеристиками, от которых зависит сфера применения, скорость и комфортность выполненных работ. И потому необходимо профессионально подойти к выбору сварочного инвертора. Рекомендуемый функционал такого агрегата следующий:

• Горячий старт для формирования дуги скорым темпом;
• Антиприлипание позволяет сформировать правильный по форме шов (максимально ровный);
• Автоматически активируется при наличии на конце электрода расплавленного металла. Короткое по времени повышение тока позволит избежать прилипания;
• Переменный ток для работы с алюминиевыми заготовками;
• Для работы в помещениях с повышенной влажностью или маленькой площади необходимо наличие сниженного значения холостого хода;
• Также важен тип индикации, в идеале цифровые обозначения параметра.

Кроме того, нужно четко выбрать сварочный ток, так как он напрямую зависит от диаметра используемого электрода и толщины материала. Чаще всего применяются электроды марки АНО и МР, которые подходят для создания шва на металлических поверхностях. Если нужно сварить алюминиевые конструкции или из нескольких сплавов, то понадобятся специальные материалы, в том числе присадки.

Применение прямой и обратной полярности

Смена полярности происходит из-за текущих процессов. Кроме подбора основных параметров, можно поменять местами подключенные клеммы. В результате произойдет протекание тока от отрицательного элемента к положительному и первый нагревается до необходимых значений.

Прямая полярность нужна в тех случаях, когда обрабатываются глубокие швы при толстой заготовке. Здесь к электроду подключается минус, металл имеет плюс. Также такую полярность хорошо применить при сварке чугуна и глубоким проплавлением главного металла (алюминий, железо и так далее).

Обратная полярность (плюс к электроду, минус к металлу). Металл холодный, электрод нагревается. Применяется только для тонкостенных заготовок, так как электрод очень быстро выходит из строя. В зависимости от целей процесса, мастер применяет один из режимов работы. Также следует учесть, что при переменном токе происходит сварка низкоуглеродистых сталей электродами из рутилового покрытия, при наличии магнитного дутья толстолистовых конструкций из низкоуглеродистых сталей. Здесь нет зависимости от типа полярности, можно применять любую удобную для начинающего специалиста.

Подведем итог. Мы рассмотрели, что представляет собой сварочный инвертор и для чего необходимо знать о прямой и обратной полярности. Нередко начинающие мастера не знают особенностей работы, из-за чего возникают трудности при проплавлении металла или сварке конструкций из различных сплавов. Однако производить смену полярностей достаточно просто. Поменяв клеммы между собой, можно добиться необходимых параметров для работы с разными изделиями. Внимательно изучайте сварочные инверторы, и ваша работа станет заметно комфортнее!

Это статья из серии экспресс-уроков Свар-EXPRESS.
Темы урока: какой диаметр электрода нужен под конкретную толщину металла; какой сварочный ток выставлять для каждого случая; что такое полярность сварки.

Инженер-сварщик Евгений Евсин

Выбор сварочного электрода, для начинающего сварщика может стать проблемой. Например, какой диаметр электрода нужен под конкретную толщину металла, или какой сварочный ток выставить для получения прочного шва?
Постараемся ответить на эти вопросы.
Для начала разберёмся, что такое электрод и для чего нужна обмазка.

Электрод представляет собой металлический сердечник с особым покрытием, которое называется обмазкой. В процессе сварки сердечник плавится, а обмазка при сгорании создаёт газовую защиту шва от вредного воздействия кислорода. Так же в процессе сварки формируется защитный шлаковый слой сварочной ванны.

Выбирая электрод следует обратить внимание на состав сердечника, который должен быть схож со свариваемым металлом. Так существуют специальные электроды для углеродистых, легированных, высоколегированных сталей, электроды для работы с нержавейкой, жаростойкими сталями, для работы с алюминием или чугуном.

Существует огромное множество металлов и их сплавов, рассказывать о каждом мы не будем, а сосредоточимся на тех электродах, которые могут понадобиться в быту. В основном для домашних нужд используется конструкционная сталь небольшой толщины. Вот для неё мы и попробуем подобрать электроды. Но прежде несколько слов об обмазке электродов. Различают 4 типа покрытий: основной, рутиловый, кислый и целлюлозный. Каждый из них применяется для решения своих задач.

Основное и целлюлозное покрытия используются для сварки исключительно на постоянном токе. Данные электроды можно использовать при монтаже ответственных конструкций, где требуется максимальная прочность наплавленного металла.

Рутиловые электроды подойдут для работы на постоянном или переменном токе. Они отличаются лёгким поджигом и малым разбрызгиванием металла. Электроды могут работать с аппаратами обладающими низким значением напряжения холостого хода.

При использовании электродов с кислым покрытием – можно добиться лёгкого отделения шлака, однако пользоваться подобными электродами в замкнутом пространстве не рекомендуется — они достаточно вредны для здоровья сварщика.
Ещё один момент — электроды с рутиловым и кислым покрытием рекомендуется использовать при сварке аппаратами с напряжением холостого хода 50 (+/- 5) вольт.

Наиболее широко распространены электроды с основным и рутиловым покрытием. Для новичка знакомства с ними будет вполне достаточно.

Самыми распространёнными электродами с основным покрытием являются УОНИ 13/55. Данные электроды предназначены для углеродистых и низколегированных сталей. Как сказано в описании данных электродов, они рекомендуются для сварки ответственных конструкций, швы, сваренные с помощью УОНИ 13/55 отличаются пластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам. Изделия, сваренные УОНИ 13/55 могут эксплуатироваться в условиях низких температур.

К недостаткам данных электродов стоит отнести требовательность к чистоте кромок заготовок. Если кромки заготовок перед сваркой не обработать и на них попадёт масло, вода, или ржавчина, велика вероятность появления сварочных пор.

УОНИ 13/55 – предназначены для сварки только постоянным током на обратной полярности – о которой мы расскажем чуть позже.

Самым распространённым представителем рутиловых электродов можно назвать электроды марки МР-3. Они предназначены для работы с углеродистыми и низколегированными сталями.

К сильным сторонам данных электродов стоит отнести возможность сварки как на постоянном, так и переменном токах, малое разбрызгивание металла, стабильность дуги во всех пространственных положениях.

Кроме двух самых распространённых марок электродов для работ с конструкционной сталью, новичкам можно рекомендовать электроды российского производства ОЗС-12 и АНО-4. А для сварки нержавейки электроды зарубежных производителей ОК 63.34, ОК 61.30 или отечественные электроды ЦЛ-11. Подобные электроды, так же могут понадобиться домашнему мастеру.

Большая часть инверторов для ручной дуговой сварки работает с постоянным током. На постоянном токе существует 2 варианта подключения полярности: прямая и обратная.

Прямая полярность – вариант подключения при котором к быстросъёму «+» инвертора подключается масса, держак подключается к «-». Обратная полярность — масса подключается к «-»; «+» к держателю электрода.

При сварке на плюсовом контакте выделяется больше тепла, а значит на обратной полярности лучше сваривать массивные детали, а на прямой тонкий металл (до 2 мм) или высоколегированную сталь, чтобы избежать их перегрева.

Диаметр электрода подбирают, ориентируясь на толщину металла заготовок. Для сварки металлов толщиной до 1.5 мм сварка электродами применяется крайне редко, для таких толщин лучше использовать полуавтоматы или аргонодуговую сварку.

Примерное соотношение толщины заготовок и диаметров электродов вы можете узнать из таблицы:

Следующий важный момент – какой ток необходимо выставить для электрода конкретного диаметра. Данную информацию можно узнать на упаковке электродов, или посмотрев следующую таблицу:

Так же начинающему сварщику, будет полезно знать, что сварочный ток можно подобрать из расчёта 20-30А на один миллиметр диаметра электрода. Т.е. для электрода диаметром 3мм, ток должен быть в приделах 80-110А, в зависимости от пространственного положения, толщины металла и количества проходов.

Точных и однозначных настроек тока не существует – каждый сварщик видит процесс по-своему, и в зависимости от собственных ощущений выставляет необходимые параметры тока.

Чем выше сварщик выставляет параметры тока, тем более жидкой и менее «управляемой» получается ванна. Задача сварщика – настроить аппарат таким образом, чтобы работа была комфортной, а сварочная ванна достаточной для провара и управления краями ванны.

Перейти в каталог:

Смотрите данную статью в видео-ролике:

При выполнении сварочных работ основное внимание уделяется соединению стыкуемых деталей. Данный фактор во многом зависит от правильных настроек сварочной аппаратуры. Работая с полуавтоматами, следует настраивать не только силу тока, но и устанавливать нужную полярность при сварке инвертором. Настройки, установленные по умолчанию, не позволяют в полном объеме решать поставленные задачи, особенно, когда дело касается редких материалов или высоколегированных сталей. Тем не менее любой инвертор можно настроить в нужном режиме и получить качественный шов.

Как влияет на сварку прямая и обратная полярность

Само понятие полярности, применительно к сварочной аппаратуре, означает тот или иной вариант подключения, связанный с текущими процессами и необходимостью решения конкретной задачи. Для того чтобы изменить полярность, достаточно всего лишь поменять местами клеммы подключения. Ток изменит свое направление и физические процессы, а сама сварка в каждом случае будут протекать по-разному.

Существует два вида полярности, настраиваемые перед выполнением работы:

• Прямая полярность. Устанавливается на аппаратуре перед началом соединения толстых заготовок с глубокими швами. В данном случае электрод подключается к минусу, а свариваемый металл – к плюсовой клемме. Благодаря прямой полярности, в процессе сварки возникают так называемые анодные и катодные пятна. Более горячее анодное пятно появляется со стороны заготовки. За счет этого основной металл расплавляется на большую глубину, позволяя сваривать чугунные, алюминиевые и другие заготовки из сложных металлов.
• Обратная полярность. При таком подключении плюс соединяется с электродом, а минус – с металлической заготовкой. Анодное пятно с повышенной температурой возникает уже на противоположной стороне, то есть, на электроде. Металл остается относительно холодным, а электрод разогревается. Этот способ соединения позволяет сваривать тонкостенные заготовки.

В соответствии с конкретными задачами, сварщиком настраивается прямая и обратная полярность при сварке инвертором. Некоторые молодые специалисты не знают всех особенностей настройки, поэтому у них иногда возникают сложности с прогревом и проплавлением заготовок из разных материалов. Рекомендуется сначала изучать техническую документацию инверторной сварки и проверять теорию практическими действиями.

Технические условия для выбора полярности

Полярность соединения выбирается исходя из технических условий, необходимых для решения конкретной задачи. Путем изменения типа подключения можно получить концентрацию горячего анодного пятна или на самой заготовке, или на электроде. Непосредственный нагрев осуществляется за счет плюсовой клеммы, поэтому прямое подключение к ней приводит к разогреву данного участка.

Эта особенность подключения дает возможность выбирать рабочий режим с учетом следующих факторов.

Толщина металлической заготовки

При сваривании деталей со средней и большой толщиной следует воспользоваться прямым подключением. В этом случае тепловая энергия концентрируется на самом изделии, способствуя получению глубокого сварного шва. В этом же режиме возможна резка металлов, независимо от их толщины. Для сварки тонких листовых металлов рекомендуется использовать обратную полярность, когда основное тепло сосредоточено на электроде. За счет этого удается избежать перегрева заготовок, а плавление электрода будет происходить намного быстрее.

Типы свариваемых металлов

Возможность изменения места расположения анодного теплового пятна позволяет выбрать режим работы, максимально эффективный для конкретной детали. Например, при сварке чугуна или нержавеющей стали при сварке инвертором применяется обратная полярность, чтобы не перегреть сплав и сформировать надежное соединение. Алюминий, наоборот, нужно варить в режиме прямого подключения, чтобы как можно быстрее преодолеть окислительную пленку. Существуют рекомендации по настройке аппаратуры под конкретные сплавы, которые следует внимательно изучить и использовать на практике.

Тип сварочной проволоки или электрода

Данные компоненты также отличаются индивидуальными особенностями режимов температур, которые во многом зависят от используемых флюсов. Если сварка производится угольными электродами, то подключение в режиме обратной полярности не подходит, поскольку флюс подвергнется сильному перегреву и электрод станет непригоден для работы. В таких случаях выбор наиболее подходящих настроек полностью зависит от типа флюса и проволоки.

Иногда для металла и электродов требуются совершенно разные настройки, и сварщику приходится подбирать наиболее оптимальное совмещение рабочих циклов с силой тока. Кроме того, нужно обязательно учитывать рекомендации завода-изготовителя, отраженные в технической документации.

Особенности сварки с прямой и обратной полярностью

Прямая и обратная полярность инвертора обладают индивидуальными свойствами, которые нужно обязательно учитывать при выполнении сварочных работ.

Особенности сварки при подключении инвертора с прямой полярностью:

• Электроды и присадочные материалы во время работы расплавляются и переносятся в сварочную ванну в виде крупных металлических капель. Это приводит к увеличенному разбрызгиванию металла и росту коэффициента проплавления.
• Режим прямого подключения отличается нестабильностью электрической дуги.
• С одной стороны заготовки глубина проваривания снижается, а с другой – снижается количество углерода, внедряемого в металлическую массу детали.
• Металл нагревается правильно, его структура не нарушается и остается неизменной.
• Сварочная проволока или электрод нагревается меньше, что дает возможность при необходимости увеличить силу тока.
• Отдельные сварочные материалы отличаются увеличенным коэффициентом наплавки, особенно, когда в активных и инертных газах используются плавящиеся электроды. Такой же эффект получается при взаимодействии присадок с некоторыми типами флюсов.
• Прямая полярность при сварке оказывает влияние на структуру материала, остающегося внутри шва между сваренными металлическими деталями. Получается состав с содержанием марганца и кремния при полном отсутствии углерода.

Обратная полярность при сварке инвертором обязательно используется, когда свариваются заготовки из тонких листовых металлов. Этот процесс требует внимания и осторожности, поскольку велика вероятность прожечь и испортить материал. Данный режим подключения дополняется другими методами, позволяющими избежать неосторожных повреждений.

Среди них можно выделить следующие:

• Понижение силы тока, вызывающее уменьшение температуры на поверхности заготовки.
• В процессе сварки рекомендуется использовать прерывистый шов. Вначале свариваются несколько участков в разных местах, после чего они соединяются между собой в единое целое. Данная схема может меняться, в зависимости от конкретных условий соединения металлов. Таким образом, удается предотвратить деформацию металлических заготовок, особенно, если их длина превышает 20 см. Большее количество отрезков делает каждый участок более коротким, и металл за счет этого намного меньше коробится.
• Сварка слишком тонких заготовок осуществляется с периодически прерывающейся электрической дугой. Электрод быстро выходит из рабочей зоны и тут же возвращается на место и поджигается. Процесс выполняется практически непрерывно.
• При соединении внахлест прижим заготовок друг к другу должен быть максимально плотным и герметичным. Наличие даже незначительного воздушного зазора может вызвать прожигание детали, расположенной сверху. Создать плотное прилегание можно каким-нибудь грузом или струбцинами.
• Выполняя соединение встык, необходимо обеспечить минимальный зазор между свариваемыми изделиями. В идеальном варианте зазор должен вообще отсутствовать.
• Если тонкие листовые заготовки имеют слишком неровные кромки, то в этом месте под сварочным стыком укладывается материал, компенсирующий избыточное тепло. Лучше всего для этих целей подходят медные или стальные пластины, толщину которых желательно выбирать как можно больше.

Новичкам, только начавшим осваивать данный вид соединения, рекомендуем проводить тренировочную сварку с обратной полярностью на испорченных металлических листах. Это даст возможность прочувствовать все особенности процесса и в дальнейшем избежать прожогов и других дефектов.