Какая полярность при сварке алюминия

Обновлено: 19.05.2024

Получение прочных неразъемных соединений между обрабатываемыми элементами металла путем установления межатомных связей при нагреве, где в качестве источника энергии используется электрический ток, называется сваркой током . Процесс предполагает пластическое деформирование материала в местах формирования сварных швов.

Важно! Наиболее широкое применение получила сварка постоянным током с использованием сварочных аппаратов, которая позволяет минимизировать образование окалины в местах соединений. Основным расходным материалом при любых сварочных работах являются электроды.

При этом ширина шва определяется уровнем напряжения и скоростью сварки. Так, при одновременном увеличении обоих показателей ширина шва начнет уменьшаться. От рабочей длины электрода, его диаметра и покрытия, зависит сила тока и производительность работ. Стоит отметить, что на глубину провара напряжение практически не влияет.

Сварка постоянным током бывает двух видов:

прямой полярности;
обратной полярности.

Обратная полярность при сварке

Обратная полярность при сварке постоянным током подразумевает подключение электрода к плюсу, а рабочих деталей к минусу. В данном случае горячее анодное пятно появится в районе соединения заготовок, а катодное — на электроде. Данный вариант подключения подходит для сварки легкоплавких металлов, например, тонколистовой стали.

Прямая полярность при сварке

При сварке с прямой полярностью плюс от инвертора подводится к стальному изделию, а минус к электроду. Анодом здесь выступает заготовка, а катодом электрод. Участок детали будет нагреваться значительно больше электрода.

Метод прямой полярности целесообразно использовать при необходимости соединения деталей из сложных сплавов (чугуна, алюминия), так как он больше подходит для получения глубоких швов. В этом случае электрод подключают к минусовой клемме, а изделия к положительной.

Разница температуры нагревания металла при прямой и обратной полярности.

Обратите внимание! В процессе работы происходит образование анодных и катодных пятен, первые из которых появляются непосредственно на заготовке, куда подключается плюс. В результате достигается прогревание металла и его плавление.

Концентрация тепла на изделии приводит к углублению сварного шва. Именно поэтому сварку с прямой полярностью практикуют для соединения более толстых деталей.

Отличия режимов при сварке

При сварке током постоянного действия, на кончике расходника появляется термопятно, обладающее высокой температурой. В зависимости от полюса, подсоединенного к электроду, выбирается режим сварки. Например, если к электроду подключена положительная клемма, на его конце будет образовываться анодное пятно с температурой 3900 градусов по Цельсию, если отрицательная — пятно будет катодным, а его температура достигнет 3200 градусов по Цельсию. Это основное отличие между двумя методами.

Подключение сварочных кабелей с разной полярностью.

При применении сварки с прямой полярностью основную часть температурной нагрузки получает металлическая деталь. В результате удается легко добиться углубления сварного шва. В случае с обратной полярностью, высокая температура концентрируется на конце электрода. При этом детали в местах соединения нагреваются меньше, что целесообразно для сваривания заготовок небольшой толщины.

Осуществление работ подразумевает прогревание металла до расплавления, то есть образования сварочной ванны, на состояние которой влияет выбор режима сварки с обратной или прямой полярностью:

при слишком большой силе тока электродуга начнет отталкивать разогретый металл. При этом детали соединить не удастся;
если напряжение будет недостаточным, металл не разогреется до нужного состояния.

При прямой полярности в ванне создается растекаемая среда, где можно руководить электродом, направляя сварный шов и контролируя его глубину. Конечный результат зависит от скорости движения электрода. Чем она меньше, тем больше тепла поступает в сварочную зону и лучше прогревается металл. От используемого режима зависит глубина и ширина сварного шва.

Схема подключения полюсов при обратной полярности.

Важно! Чем выше ток и прогонная энергия на дуге, тем глубже провар. Наибольшую глубину проплавки возможно обеспечить посредством режима сварки обратной полярности.

Что касается выбора расходников, то для осуществления сварочных работ в режиме обратной полярности рекомендуется использовать чистые металлические стержни без покрытия, а для прямой — угольные электроды.

Плюсы и минусы двух методик

Оба способа сваривания металла имеют свои плюсы и минусы. Используя схему подключения прямой полярности можно выделить следующие особенности при работе:

Требуется индивидуальный подбор электродов. Для данного метода не подходят расходники для осуществления сварки переменным током. Можно использовать вольфрамовые стержни для соединения цветных металлов.

Сварка металла методом обратной полярности, характеризуется:

Менее стабильной электродугой, особенно при низком напряжении, из-за чего соединение может получиться неравномерным.

При использовании метода обратной полярности сварку высоколегированных сталей необходимо осуществлять в строгом соответствии с технологическим процессом.

Как выбрать полярность

Выбор полярности при подключении сварочного оборудования зависит от нескольких факторов. Важно учитывать, что на аноде выделяется больше тепла, чем на катоде. При выборе режима значение имеет:

толщина заготовки;
вид металла;
типы электродов.

Толстый металл должен быть хорошо прогрет в местах соединения, а пустоты заполнены проволокой, что обеспечит надежность швов. В данном случае следует выбирать режим прямой полярности. Тонкий материал нельзя перегревать. В противном случае, вместо красивого равномерного шва можно получить дырку, поэтому следует использовать обратную полярность при сварке.

Перегрев нержавейки и чугуна может привести к образованию тугоплавких соединений. Алюминий же наоборот требует качественного прогрева. В специальной литературе можно найти подробные рекомендации об оптимизации режимов сварочных работ с прямой и обратной полярностью.

Можно ли менять полярность на сварочном инверторе

Сварочный инвертор-полуавтомат является разновидностью оборудования, позволяющего получать ток большой силы и преобразовывать его в энергию, необходимую для поддержания сварочной дуги. Благодаря инвертору можно менять силу тока и режим полярности при сварке.

На передней панели прибора расположены две клеммы с маркировкой в виде «+» и «-«, к которым подсоединяются сварочные кабели. При прямой полярности «+» подается на клемму, подсоединенную к детали, а «-» к электроду. Полярность при сварке инвертором тонкого металла меняется достаточно легко. Для этого нужно поменять местами соединения с полюсами.

Сварка алюминия постоянным током

Существует несколько способов сварки, которые зависят не только от применяемой техники, но и от режимов, которые выставляет пользователь. Если рассматривать использование электросварки, то здесь может возникнуть несколько вариантов, которые зависят от рода тока. Сварка алюминия постоянным током является как раз одной из таких разновидностей. Она используется не так часто, как переменным током, но все же имеет ряд особенностей, которые определяются полярностью. Мастера отдают предпочтение переменному электричеству, так как оно сочетает в себе преимущества обоих полярностей.

Сварка алюминия на постоянном токе обратной полярности

Сварка алюминия аргоном постоянным током

Преимущества

При использовании постоянного тока прямой полярности получается стабильная дуга, которая помогает формировать качественный и ровный шов;
Если используется постоянный ток для сварки алюминия обратной полярности, то обеспечивается катодной распыление, уничтожающее оксидную пленку.

Недостатки

Приходится выбирать между стабильной дугой или разрушением оксидов;
Без разрушения оксидной пленки невозможно достичь высокого качества сварки, так как она обволакивает расплавленный металл, не давая ему нормально соединиться;
Сложно подобрать параметры оборудования для сваривания конкретной толщины металла при таком режиме работы.

Нюансы при сварке постоянным током

Перед тем как варить алюминий электросваркой требуется в первую очередь разобраться с параметрами оборудования. Специалисты не рекомендуют использовать постоянный ток прямой полярности, так как его недостатки перевешивают преимущества и сварка алюминия электродом с ним получается очень проблематичной. При обратной полярности удается побороть одну из главных проблем свариваемости алюминия, но это не единственная проблема, с которой приходится сталкиваться.

Ток для сварки алюминия

Сварка алюминия аргоном

Материалы и инструмент

Сварочный аппарат, без которого невозможна была бы электросварка алюминия электродом. Он подбирается в зависимости от способа, так как возможно еще применение газа;
Присадочный материал, в качестве которого могут выступать алюминиевые электроды или сварочная проволока;
Баллон с инертным газом, если используется сварка алюминия аргоном постоянным током.
Надежные шланги для соединения баллона с горелкой;
Горелка, которая рассчитана специально для аргонодуговой сварки;
Редуктор, чтобы изменять давление газа, подаваемое с баллона;
Манометр, чтобы следить за уровнем давления, с которым ведется работа.

Выбор материалов и оборудования

Электросварка алюминия на постоянном токе обратной полярности может проводиться стандартным методом, при использовании обычной электросварки и электродов, а также аргонодугового аппарата. Первый вариант более простой и дешевый, тогда как второй оказывается одним из самых надежных, но себестоимость процесса и его сложность становится выше. Поэтому, для обыкновенного соединения используются электросварку, тогда как при работе с ответственными сооружениями и деталями нужно применять только ТИГ вариант. В любом случае, при выборе аппарата нужно обращать внимание на широту его диапазона, а также плавность регулировки параметров.

С подбором расходного материала все проще, так как для электросварки нужны специальные электроды, которые предназначены для чистого металла или его определенного сплава, а для аргонодугового способа требуется сварочная проволока, состав которой бы максимально совпадал с составом свариваемого металла или его сплава.

Пошаговая инструкция

Сварка алюминия постоянным током в среде аргона предполагает следующий ряд действий:

Подготовка металла, куда входит обработка кромок, механическая очистка и обработка растворителем, которым может стать ацетон или другая похожая жидкость;
Далее следует расположить на поверхности сваривания флюс, который улучшит соединение;
После этого можно приступать к настройке техники, в соответствии с заданным режимом;
Далее уже идет сама сварка, во время которой следует провести шов по всей поверхности кромок;
Дать остыть шву и проверить его качество каким-либо из доступных методов.

«Важно!
Процесс проходит преимущественно в нижнем положении, так как металл сильно растекается в горизонтальном или потолочном.»

Как варить алюминий аргоном — технология

Без алюминия трудно представить современный мир. Этот материал широко используется в различных конструкциях, в которых необходимо сваривать различные детали. Данный процесс имеет свою специфику. Сварка аргоном алюминия является одним из самых эффективных вариантов, а потому заслуживает особого внимания.

Что нужно учитывать при сварке алюминия?

Сварка алюминия осложняется специфическими свойствами металла. Для качественного соединения необходимо учитывать следующие нюансы:

Оксидная пленка. Она образуется при контакте металла с кислородом воздуха. Проблема заключается в большой разнице между температурами плавления алюминия и пленки: 650 и 2000 °С, соответственно. В результате оксид остается в сварном шве, создавая его неоднородность. Качественно варить алюминий можно только, удалив оксид и исключив контакт металла с кислородом.
Низкая температура плавления и высокая текучесть расплава. Она вызывает быстрое вытекание расплавленного металла из сварочной зоны и сквозному прожиганию заготовки. Алюминий начинает переходить в жидкую фазу уже при температуре 500-520 °С.
Повышенный коэффициент объемной усадки. Неправильный температурный режим вызывает появление напряжений в шве, что приводит к растрескиванию в нем и пришовной зоне, а также к деформации детали.
Высокая теплопроводность алюминия. При сварке существенно увеличиваются потери тепловой энергии, которая быстро распространяется по всей заготовке. Это требует увеличение мощности аппарата.
Быстрая кристаллизация. Это свойство алюминия приводит к появлению газовых пор в шве из-за неполного газовыделения при быстром отвердении металла.
Алюминий практически не изменяет цвет при расплавлении, что затрудняет визуальный контроль процесса.

Все эти особенности должен учитывать сварщик-новичок. Настройка требует особой тщательности.

Способы сварки алюминия

Алюминий может вариться несколькими способами:

Электродная сварка (ММА). Используются электроды УАНА, ОЗАНА, ОЗА-1 и -2, ОК 96.10 и 96.50. Применяется способ в малоответственных конструкциях и при толщине металла не менее 4 мм. Главный недостаток – недостаточная однородность шва, пористость, пониженная прочность.
Полуавтоматическая или электродуговая сварка. В сварочную зону постоянно подается проволока с присадочным материалом. Соединение обеспечивается за счет электрической дуги. Оксидная пленка разрушается в результате катодного распыления, обеспечиваемого переменным током или постоянным током с обратной полярностью.
Сварка в среде аргона. Самый распространенный способ – аргонодуговая сварка. Газ создает инертную среду без доступа кислорода, что устраняет образование оксидной пленки. Дуга зажигается между вольфрамовым электродом и заготовкой. В сварочную зону подается алюминиевая проволока.

Выбор способа зависит от конкретных требований к сварке и условий, а также наличия необходимого оборудования.

Технология сварки алюминия с помощью аргона

С появлением современного оборудования аргоновая сварка стала широко доступна даже для использования в бытовых условиях. Она может осуществляться в ручном (TIG сварка), полуавтоматическом и автоматическом режиме. Поможет осуществить сварку алюминия аргоном для начинающих пошаговая инструкция, она позволит сделать все правильно и качественно.

Что нужно для сварки?

Оборудование для сварки алюминия

Для осуществления сварки алюминия аргоном начинающему сварщику необходимо заранее приготовить:

Источник тока — TIG-инвертор.
Специальная аргонная горелка. Желательно в нее вставить газовую линзу (цангодержатель) для очистки газа.
Баллон с аргоном и шланг для его соединения с горелкой.
Присадочная проволока. Она выбирается с учетом марки алюминия или сплава. Для чистого алюминия рекомендуется пруток № 5356, для алюминия с примесями – пруток с кремнием №4043.
Вольфрамовые электроды. Рекомендуемые марки: WT 20 (имеет красный наконечник), WC 20 (серый наконечник) или WL 15 (жёлтый наконечник). Минимальный диаметр электрода — 2,4 мм.

Важно! Инвертор следует подбирать с наличием таких функций: бесконтактный поджиг, заварка кратера, регулировка тока.

Как правильно подготовить алюминий?

Качественно сварить алюминий можно только после тщательной предварительной подготовки металлических заготовок. Прежде всего, необходимо очистить поверхность деталей от грязи, жира, машинных масел и окисной пленки. Можно использовать механический и химический метод очистки.

Механический способ подразумевает применение наждачной бумаги, шабера или металлической щетки. Лучше всего, применять специальную щетку для алюминия с нержавеющими проволоками диаметром не более 0,15 мм. Ее не следует использовать для обработки других металлов, чтобы не оставались на ней их частицы.

Химическую очистку можно произвести спиртом, ацетоном или специальными растворителями. Хорошо зарекомендовал себя такой состав: раствор едкого натра (50 г) и фтористого натрия (45 г) в воде (1 л). После обработки таким растворителем чистота поверхности сохраняется до 4 суток.

Непосредственно перед сваркой алюминиевые заготовки следует хорошо прогреть (прокалить). Для этого они нагреваются до температуры порядка 300 °С в течение 20–30 минут.

Подготовки требуют кромки свариваемых заготовок. При толщине металла более 4 мм их необходимо разделать для сварки встык. Большие неровности лучше зачистить шлифовальной машинкой или напильником.

Подготовка аргона для сварки

Важное значение имеет подготовка аргона для проведения сварки. Баллон с газом устанавливается на безопасном расстоянии и обязательно оснащается редуктором понижения давления. При покупке следует выбирать чистый аргон, без примесей воздуха.

В горелку рекомендуется устанавливать цангодержатель. В нем имеется сетка, обеспечивающая дополнительную очистку газа перед подачей его в сварочную зону.

Настраивается расход газа. Он зависит от диаметра присадочной проволоки. Для аргона российского производства устанавливается такой расход: при диаметре до 1 мм — 12–14 л/мин, при 1,2 мм — 14–16 л/мин, при 1,6 мм — до 22 л/мин. При использовании газа чешского производства – расход составляет 7–10 л/мин.

Процесс сварки алюминия аргоном

Схема аргонодуговой сварки

Начинающему сварщику следует придерживаться такой пошаговой инструкции:

После проведения всех подготовительных работ выбранный электрод диаметром 2,5–5,5 мм вставляется в горелку. Его вылет должен быть порядка 2 мм. Залог обеспечения нужной дуги – хорошая заточка электрода.
Возбуждение сварочной дуги. В правую руку берется горелка с электродом, а в левую – присадочный пруток (проволока). Электрод подводится на небольшое расстояние к поверхности заготовок (2–3 мм), достаточное для возникновения дуги. Касаться электродом металла нельзя, т.к. придется снова его затачивать. Горелка держится вертикально, а дуга направлена в начало шва. Меняя расстояние между наконечником электрода и металлом, можно изменять размер дуги.
Формирование сварочной ванны. Она обеспечивается за счет расплавления алюминиевой проволоки. Ее следует подавать после обеспечения стабильной дуги. Принято считать, что количество секунд, необходимых для формирования сварочной ванны, совпадает с толщиной заготовки (в мм).
Формирование сварного шва. После образования сварной ванны обеспечивается регулярная подача проволоки и плавное перемещение горелки вдоль линии соединения заготовок. Электрод держится под углом 60-80°, а присадочный пруток — 10–30°. Желательно, чтобы угол между горелкой и проволокой составлял порядка 90°. Шов формируется пот принципу «капля за каплей», а значит надо следить за их разномерным распределением и одинаковым размером.
Завершение шва. Последний этап – заварка кратера. Основная цель – избавиться от шлаков. Для этого уменьшается подача проволоки и увеличивается скорость движения электрода. Постепенно должна исчезнуть сварочная ванна.

Важно! Работа завершается проверкой прочности соединения и визуальным контролем качества шва.

Правила удержания электрода и присадочной проволоки

Сварка алюминия аргоном: Что нужно знать

В чем сложность работы с металлом? Алюминий — не самый простой материал для сварки. Работу приходится вести, учитывая особенности металла:

На воздухе чистый алюминий окисляется. Оксид Al 2 O 3 — это тугоплавкое соединение, переходящее в жидкое состояние при 2050 o С. Само собой это существенно усложняет процесс сварки. Для того чтобы работать с алюминиевыми деталями потребуется специальная подготовка материала, которая доведет его до «чистого» состояния.
Температура плавления чистого алюминия составляет всего 660 o С. Высокий риск прожига требует тщательного контроля параметров сварочного аппарата и выверенных движений во время сварочного процесса.

Сварка алюминия полуавтоматом в аргоне или аппаратом TIG позволяет избавиться от возникающих проблем, обеспечивая аккуратный и прочный шов на стыке соединения двух деталей.

Технология TIG: преимущества метода

В отличие от стальных сплавов алюминий сложнее в плане термической обработки. Главная проблема — образование оксида при контакте с кислородом воздуха. Подача аргона в зону сварки перекрывает поступление кислорода к алюминию, создавая благоприятные условия для сваривания. В процессе работы происходит расплавление алюминиевого прутка с образованием сварного соединения.

Сварка алюминия аргоном: плюсы метода

Стабильное горение дуги.
Равномерный провар.
Производство тонкого и аккуратного шва.

Метод относится к универсальным: технология TIG годится не только для алюминия, но и для других металлов и сплавов.

Оборудование

Вольфрамовые электроды. Материал содержит небольшое включение редкоземельных элементов. Чем ниже их содержание, тем выше качество электрода и стабильнее дуга.

Присадочный алюминиевый пруток. Расходник длиной до метра предлагается в разных диаметрах в интервале 1,6–4,0 мм. Желательно использовать материал после вскрытия упаковки.

Продолжительное хранение приводит к образованию оксидной плёнки, что усложняет процесс сварки алюминия. Состав прутка должен соответствовать характеристикам свариваемых поверхностей.

Горелка TIG и сопла для равномерной подачи инертного газа к зоне расплава. Если сварку алюминия аргоном планируется вести на открытом воздухе, необходимо брать сопла с большим диаметром, поскольку инертный газ вне помещения скорее уходит из зоны сварки под действием ветра.
Баллон с аргоном, оснащённый редуктором для регулировки давления.

Сварка постоянным и переменным током

Аппарат для сварки алюминия аргоном может работать на постоянном токе (DC) и переменном (AC) (есть и инверторы с двумя режимами AC/DC). Если подключить DC в обратной полярности, произойдёт резкий рост температуры сварки. Условия приводят к перегреву вольфрамового электрода, в результате металл разрушается. Чтобы этого не происходило, сварщику приходится уменьшать сварочный ток. В таком режиме можно сваривать только небольшие по толщине детали.

Переменный ток сварки алюминия аргоном запускает процесс удаления оксидной плёнки электрическим методом. Когда на электроде минус, деталь разогревается и плавится. После смены направления заряженных частиц на электроде возникает плюс, и начинается разрушение Al 2 O 3 . В таких условиях электрод практически не перегревается, поэтому можно поднять сварочный ток.

Читайте также: