Сварка инвертором: прямая и обратная полярности

Сварка с помощью инверторного аппарата применяется и на производстве, и в быту. Но качество сварочного шва что у новичков, что у профессионалов всегда зависит от правильно подобранных настроек оборудования. Важно учитывать не только силу тока, но и полярность. Заводские настройки инвертора «универсальные», они подходят для выполнения обычных «любительских» швов. Но при работе с трудными сплавами, высоколегированными сталями, цветными металлами нужно правильно настраивать сварочное оборудование.

Рассмотрим, что такое прямая и обратная полярность при сварке инвертором, и как она влияет на технологию выполнения работ.

Влияние полярности

О терминах «прямая полярность» и «обратная полярность» слышали многие. С ними приходится сталкиваться практически всем начинающим электрикам и сварщикам. Полярность – это определённый способ подключения сварочного инвертора к заготовкам и электрической сети. Полярность выбирается из условий специфики металлов и требований к качеству сварного шва. Многие знают, что для изменения полярности достаточно просто «перекинуть» клеммы между собой. После этого направление движения тока поменяется, а физический процесс сварки приобретёт другие характеристики.

• Прямая полярность инвертора выбирается в том случае, если необходимо качественно «проплавить» две толстые заготовки. Для этого требуется высокая сила тока. Для надёжной фиксации металлов шов должен быть глубоким, однородным и равномерным. При прямой полярности металлические заготовки подключаются к «+»-клемме, а электрод к «-». Для прямой полярности характерно образование т.н. анодных и катодных пятен за поверхностью металлов. Самое горячее – это анодное пятно, возникающее в месте подключения «+»-клеммы. Металл прогревается на большую глубину, сварочный шов получается равномерным и однородным. Это требуется при работе с чугунными и алюминиевыми сплавами;
• Обратная полярность предусматривает подключение металлических заготовок к «-»-клемме, а электрода к «+». Горячее анодное пятно образуется только на электроде, металл не перегревается. Такое подключение выбирают при работе с легкосплавными металлами.

Проще говоря, сварщик выбирает прямую полярность, если нужно получить мощный шов при соединении толстых заготовок, и обратную, если необходимо бережно и аккуратно сварить тонкостенные поверхности или легкосплавные элементы.

Технические тонкости выбора прямой и обратной полярности

Как указывалось выше, в зависимости от выбора полярности горячее пятно образуется или на поверхности металла, или на электроде. Но на выбор конкретного режима сварки всегда влияют несколько факторов:

• Толщина заготовок. Прямое подключение обычно выбирают при работе с металлическими элементами толщиной несколько сантиметров. Поверхность металла моментально разогревается до температуры 600-800° С, электрод быстро плавится, шов получается глубоким и однородным. Этот же режим выбирают и для резки металла с помощью инверторного аппарата. Обратную полярность выбирают для качественной проварки тонкого листового металла. Разогревается лишь электрод, что позволяет предотвратить температурную деформацию металла;
• Марка стали, тип сплава. Металлы с высокой теплопроводностью вроде чугуна или нержавеющей стали очень легко перегреть. Поэтому при работе с ними выбирают обратную полярность. А при работе с алюминием важно «разрушить» поверхностную оксидную плёнку, поэтому выбирают прямую полярность;
• Тип электродов. Выбор полярности зависит и от флюса электродов. Для угольных электродов подходит прямая полярность. Если угольный флюс перегреть, стержень электрода станет непригодным для сварки, поэтому степень нагрева ограничивают. Сварщику часто приходится проявлять всё профессиональное мастерство, чтобы найти оптимальный баланс силы тока и рабочего цикла.

Сварка прямой полярностью отличается тем, что расходные материалы и присадки быстро расплавляются, образуя в сварочной ванне крупные капли расплавленного металла. Это явление способствует высокой степени проплавления соединяемых металлов, но и ведёт к увеличению так называемых «брызг». Ещё один недостаток сварки прямой полярностью – низкая стабильность электрической дуги. Особенно это проявляется при работе со сварочным инвертором в бытовых условиях. Высокий ток вызывает падение напряжения в бытовой электросети, кратковременные потухания электрической дуги с последующим «прилипанием» электрода – не редкость. Для исключения такого явления необходимо применять стабилизаторы напряжения.

Сварка обратной полярностью выбирается в том случае, если существует риск повредить тонкостенные металлические заготовки. Уменьшенный ток не перегревает поверхность металла и не деформирует её. Также обратную полярность используют в том случае, если необходимо получить прерывистый шов, так называемую «точечную сварку».

Сваривание особо тонкого листового металла ведётся прерывающейся дугой. Электрод при контакте с поверхностью металла уводится из рабочей зоны, а при «прерывании» дуги быстро возвращается на место. Такая техника сварки требует определённых навыков и регулярных тренировок. При сварке двух заготовок внахлёст их необходимо как можно плотнее прижимать друг к другу. Наличие воздушного зазора может привести к тому, что верхний элемент просто «прожжётся». При работе с очень тонким металлом, толщина которого составляет десятые доли миллиметра, используют подложку. Её функция и роль – отвод избыточного тепла. В качестве подложки может выступать любой толстый металл: сталь, медь, латунь. Главное требование к подложке – высокая теплопроводность.

Что учитывать при расчёте расхода электродов?

Существует мнение, что расход электродов при сварке прямой полярностью несколько выше, чем при обратной. Однако, это заблуждение. И в том, и в другом случае важно принимать во внимание несколько параметров, необходимых для подсчёта количества расходуемых электродов:

• Массу наплавки металла на соединяемые поверхности. Это примерно 1,5-2,0% от веса готовой конструкции;
• Длину и глубину сварного шва. Если необходим мощный сварочный шов, количество электродов увеличивается пропорционально;
• Общий вес наплавки на один метр погонный. Конкретные данные можно посмотреть в Ведомственных строительных нормах 452-84.

На практике расчёт потребного количества электродов всегда выполняется по определённым формулам, а не «на глазок». Для того, чтобы оценить правильность расчётов, сварщик, как правило, выполняет несколько пробных проходов. По результатам пробного шва оценивается и длина сварного соединения, и длина огарка, и величина тока в процессе сварки.

Начинающим сварщикам рекомендуется практика сварочных работ с обратной полярностью. Навыки и понимание процесса сварки будут быстро нарабатываться, а риск порчи деталей и брака сварочного шва сведётся к минимуму. В дальнейшем можно постепенно пробовать проваривать заготовки высокой толщины, постоянно регулируя силу тока в процессе работы.

Надеемся, материал был полезен и пригодится в освоении искусства сварочного ремесла.