Все о полярности при сварке

Сварочные работы, выполняемые с применением электрической сварочной дуги, в отличие от газового метода имеют определенные особенности. Электросварка обладает возможностью создавать электрическую дугу, температура которой достигает 4000-5000°C. Такой температурный режим в несколько раз превосходит порог плавления большинства металлов, что дает возможность применять для их соединения разные типы сварки, которые выбирают в зависимости от цели назначения заготовок.

Электросварка, выполняемая при помощи электрической дуги, может осуществляться с применением как переменного, так и постоянного электротока. Используя постоянный электроток, можно выполнять электросварку прямой и обратной полярности. Суть смены полярностей заключается в движении электронов. Отрицательно заряженные частицы будут двигаться от отрицательного полюса к положительному.

Во время работ постоянным электротоком процесс электросварки можно осуществить, используя электрический ток с прямой либо обратной полярностью. При выполнении электросварки термин «прямая полярность» значит то, что электрический ток проходит от выпрямителя сварочного устройства на поверхность заготовки с положительным зарядом. Плюсовая клемма устройства для сварки посредством специального электрокабеля соединяется с заготовкой, а на электрод, который подключен к минусовой клемме, через электродержатель проходит отрицательный электрический заряд.

Особенности процесса электросварки в этом варианте состоят в том, что положительный полюс анода имеет температуру, значительно превышающую показатели катода, который служит отрицательным полюсом. По этой причине использование электрического тока с прямой полярностью широко распространено при выполнении сварочных работ с деталями, имеющими толстые стенки. Кроме того, этот метод применяется и для проведения разрезания металла, а также в случаях, когда для выполнения того или иного процесса необходимо образование большого объема тепловой энергии. Что касается выполнения сварочного процесса с применением электротока обратной полярности, то для осуществления сварочных работ потребуется изменить порядок подключения в противоположном направлении. В этом случае отрицательный заряд клеммы со знаком «-» будет подаваться на рабочую поверхность заготовки, а положительный заряд от клеммы со знаком «+» будет направлен к сварочному электроду.

Особенностью обратной полярности сварочного электротока является то, что весь потенциал тепловой энергии приходится на электродный конец стержня, при этом сама заготовка нагревается гораздо меньше. Такой вариант электросварки позволяет аккуратно совмещать края заготовок, сведя риск их сквозного прожига к минимуму. Электросварка обратной полярности используется для работы с легированными или нержавеющими марками металла, с тонкостенными деталями, а кроме того, подходит и для тех металлов, перегрев которых во время проведения сварочных работ крайне нежелателен. Выполнение сварочного шва электротоком обратной полярности эффективно и для сварки с применением флюса либо среды защитных газов.

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.

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.

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.

Одним из важных критериев, на котором основывается выбор полярности электросварки, является состав покрытия сварочного электрода. В зависимости от материала электрода подбирается режим электросварки. Например, черные угольные стержни, которые имеют свойство быстро нагреваться, выбирать для сварки методом обратной полярности нецелесообразно. Такие электроды быстро разрушатся, и процесс электросварки будет постоянно прерываться, кроме того, они не подходят для тонкого металла.

Правильная подборка электрода в этом случае зависит от состава материала заготовки. Если взять электрод без покрытия, то при электросварке в условиях прямой полярности он будет хорошо плавиться и гореть, а если работать с такой проволокой в условиях переменного электротока, электрод без покрытия гореть не будет. Прочность и внешний вид сварного шва зависит от полярности расположения полюсов. Чтобы получить максимально глубокую проварку металла, потребуется применить технологию использования постоянного тока с обратной направленностью. При таком расположении полюсов максимальный набор тепловой энергии будет в области анода.

Применение электросварки с обратной направленностью тока считается наиболее востребованным. Сварочный аппарат может осуществлять подачу сварочной проволоки с определенной скоростью, от этого будет зависеть выбор определенных вариантов технологий сварки. Электрический ток обратной полярности применяется для работы в среде защитных газов, а сварка с прямой направленностью используется при работе с флюсовой порошковой сварочной проволокой.

Прямая и обратная направленность электротока выбирается исходя из ряда факторов, главными из которых являются состав расходных материалов, применяемое оборудование, вид металла заготовки и ее толщина. Вне зависимости от того, какая полярность подачи электротока будет выбрана, имеются определенные нюансы, которые важно учитывать.

Известно, что используя постоянный электроток, можно получить сварочное соединение без наличия большого образования окалины из-за брызг. Остывший шов получается аккуратным и прочным. Такие характеристики шва объясняются тем, что при работе постоянным током не происходит частой смены полярностей, в отличие от работы переменным видом подачи электротока.

В случае, когда для сварочного процесса используютсяя электроды плавящегося типа, то ввиду разницы нагрева между катодом и анодом возможны прожоги поверхностей заготовок. Чтобы избежать прожога заготовки в участке подсоединения ее к электрокабелю, используют прижимную струбцину.

О том, как выбрать полярность при сварке электродами разных покрытий, смотрите в следующем видео.