Постоянный и переменный ток сварки

Постоянный и переменный ток сварки, или почему нельзя сварить алюминий инвертором начального уровня.

Ни для кого не секрет, что различают два рода тока – постоянный и переменный. Если говорить простыми словами: постоянный ток не меняет своего направления, переменный – меняет направление с определенной частотой. Для бытовой электросети это значение составляет 50 Hz. Но мало кто задумывается какой же ток нужен для сварки того или другого металла.

В сварочном деле источник тока играет определяющую роль в процессе формирования сварочной ванны. Также для сварки даже обычных низколегированных сталей, таких как ст3 и подобных, различают электроды, которые работают на постоянном и переменном, или только на постоянном токе (УОНИИ). Только исходя из этой информации можно сделать вывод, что род тока очень важен для сварки.

А что же с более сложными металлами – высоколегированной, нержавеющей сталью, алюминием? Здесь уже существуют жесткие ограничения по роду тока. Так, нержавеющую сталь можно сваривать только на постоянном токе, неважно аргонно-дуговым методом или ручной дуговой сваркой покрытым электродом. Для сварки алюминия и его сплавов применяется только переменный ток. В этой статье не будем затрагивать исключения в виде сварки алюминия постоянным током обратной полярности, но упомянуть что они существуют я был обязан.

Давайте более подробно рассмотрим почему же для сварки алюминия нужно использовать переменный ток, источники которого к слову стоят достаточно недешево. Главная причина – это наличие на поверхности этого металла оксидной пленки с достаточно высокой температурой плавления – немногим больше 2000 градусов по Цельсию. В то же время температура плавления алюминия составляет всего 660 градусов по Цельсию. Как результат оксидная пленка просто не даст образоваться стабильной сварочной ванне и сварка будет невозможна. Механически удалить пленку также не получится, так как она моментально образуется на поверхности алюминия снова при контакте с кислородом воздуха.

Зато тугоплавкую оксидную пленку можно достаточно эффективно разрушать постоянным электрическим током обратной полярности. Именно за счет этого существуют исключения, о которых упоминалось выше. Но дело в том, что при аргонно-дуговом методе сварки на постоянном токе обратной полярности очень быстро разрушается вольфрамовый электрод из-за перегрева, который вызывает бомбардировка заряженными частицами его поверхности. По этому на практике этой полярности избегают, нормальный процесс сварки возможен только на прямой полярности.

Что же нам дает переменный ток? Ответ на этот вопрос можно получить разобравшись что собой представляет этот род тока. В этом нам поможет простой график.

Рисунок 1. Кривая синусоидального тока.

Как видим переменный ток – это чередования положительных и отрицательных полупериодов, то есть полупериодов тока прямой и обратной полярности. Таким образом полупериод обратной полярности разрушает оксидную пленку на поверхности, а полупериод прямой полярности дает время остыть электроду и плавит свариваемый металл. Аргон, который подается в зону сварки при аргонно-дуговом методе, не дает свариваемому участку контактировать с воздухом, поэтому пленка в это время не образуется заново и сварочная ванна остается абсолютно чистой. Это делает возможным качественную сварку алюминия и его сплавов.

Стоит также отметить, что просто взять переменный ток из бытовой электросети для сварки этого металла не получится. Дело в том, что частоты 50 Hzнедостаточно для обеспечения качественного процесса сварки. К тому же профессиональные источники позволяют регулировать не только частоту тока, а и баланс полярностей, а выражаясь простыми словами – менять длительность полупериода обратной полярности. Это значит, что электрод будет разрушатся значительно меньше в случае когда обратная полярность составляет только 25 – 30%, а прямая до 70% времени сварки, а этого вполне достаточно для новых чистых деталей. Именно поэтому инверторные аппараты для сварки покрытым электродом начального уровня не пригодны для сварки алюминия. Они попросту не имеют сложных электронных блоков, которые дают на выходе нужный нам переменный ток с регулируемыми параметрами.

Отсюда можно сделать вывод, что не все так просто в сварке алюминия и его сплавов, но имея необходимое оборудование и опыт – нет ничего невозможного.