Які відмінності між TIG (DC) і TIG (AC)?

Зварювання постійним струмом TIG (DC) - це коли струм тече тільки в одному напрямку.Порівняно зі зварюванням TIG на змінному струмі (змінним струмом), поточний струм не зникає до нуля, доки зварювання не закінчиться.Загалом інвертори TIG можуть виконувати зварювання постійним струмом або змінним/постійним струмом, причому дуже небагато апаратів працюють лише на змінному струмі.

​

Постійний струм використовується для зварювання TIG з м’якої сталі/нержавіючої сталі, а змінний струм використовується для зварювання алюмінію.

Полярність

Процес зварювання TIG має три варіанти зварювального струму залежно від типу з’єднання.Кожен спосіб підключення має як переваги, так і недоліки.

Постійний струм – негативний електрод (DCEN)

Цей спосіб зварювання можна використовувати для широкого діапазону матеріалів.Зварювальний пальник TIG підключається до негативного виходу зварювального інвертора, а робочий кабель повернення до плюсового виходу.

​

Коли дуга встановлюється, струм тече в колі, а розподіл тепла в дузі становить близько 33% на негативній стороні дуги (зварювальний пальник) і 67% на позитивній стороні дуги (заготовка).

​

Цей баланс забезпечує глибоке проникнення дуги в оброблювану деталь і зменшує тепло в електроді.

​

Зменшення тепла в електроді дозволяє пропускати більший струм меншими електродами порівняно з іншими полярними з’єднаннями.Цей спосіб підключення часто називають прямою полярністю, і він є найпоширенішим підключенням, що використовується під час зварювання постійним струмом.

Постійний струм – позитивний електрод (DCEP)

Під час зварювання в цьому режимі зварювальний пальник TIG підключається до плюсового виходу зварювального інвертора, а робочий зворотний кабель – до мінусового виходу.

Коли дуга встановлюється, струм протікає в ланцюзі, а розподіл тепла в дузі становить приблизно 33% на негативній стороні дуги (деталь) і 67% на позитивній стороні дуги (зварювальний пальник).

​

Це означає, що електрод піддається найвищим рівням тепла, тому він повинен бути набагато більшим, ніж у режимі DCEN, навіть якщо струм відносно низький, щоб запобігти перегріву або плавленню електрода.Заготовка піддається нижчому рівню нагрівання, тому зварювання буде неглибоким.

 

Цей спосіб підключення часто називають зворотною полярністю.

Крім того, у цьому режимі вплив магнітних сил може призвести до нестабільності та явища, відомого як розряд дуги, коли дуга може блукати між матеріалами, які зварюються.Це також може статися в режимі DCEN, але більш поширене в режимі DCEP.

​

Виникає питання, для чого цей режим при зварюванні.Причина полягає в тому, що деякі кольорові матеріали, такі як алюміній, під час нормального впливу атмосфери утворюють оксид на поверхні. Цей оксид утворюється внаслідок реакції кисню в повітрі та матеріалу, схожого на іржу на сталі.Однак цей оксид дуже твердий і має вищу температуру плавлення, ніж справжній основний матеріал, і тому його необхідно видалити перед початком зварювання.

​

Оксид можна видалити шліфуванням, щіткою або хімічним очищенням, але як тільки процес очищення припиняється, оксид починає утворюватися знову.Тому в ідеалі його було б зачистити під час зварювання.Цей ефект виникає, коли струм тече в режимі DCEP, коли потік електронів розривається та видаляє оксид.Тому можна припустити, що DCEP буде ідеальним режимом для зварювання цих матеріалів із таким типом оксидного покриття.На жаль, через вплив на електрод високих рівнів тепла в цьому режимі розмір електродів мав би бути великим, а проникнення дуги було б низьким.

​

Рішенням для цих типів матеріалів буде глибока проникаюча дуга в режимі DCEN плюс очищення в режимі DCEP.Для отримання цих переваг використовується режим зварювання змінним струмом.

Зварювання змінним струмом (AC).

При зварюванні в режимі змінного струму струм, що подається зварювальним інвертором, працює або з позитивними і негативними елементами, або з напівперіодами.Це означає, що струм тече в один бік, а потім в інший у різний час, тому використовується термін змінний струм.Комбінація одного позитивного елемента і одного негативного елемента називається одним циклом.

​

Кількість разів, коли цикл завершується протягом однієї секунди, називається частотою.У Великій Британії частота змінного струму, що подається в мережу, становить 50 циклів на секунду і позначається як 50 Герц (Гц)

​

Це означатиме, що струм змінюється 100 разів кожну секунду.Кількість циклів на секунду (частота) у стандартній машині визначається частотою мережі, яка у Великобританії становить 50 Гц.

​

​

​

​

Варто зазначити, що зі збільшенням частоти магнітні ефекти посилюються, і такі елементи, як трансформатори, стають дедалі ефективнішими.Крім того, збільшення частоти зварювального струму робить дугу жорсткішою, покращує стабільність дуги та забезпечує більш контрольовані умови зварювання.
Однак це теоретично, оскільки при зварюванні в режимі TIG існують інші впливи на дугу.

На синусоїду змінного струму може впливати оксидне покриття деяких матеріалів, яке діє як випрямляч, що обмежує потік електронів.Це відоме як дугове випрямлення, і його ефект призводить до обрізання або спотворення позитивного напівперіоду.Наслідком для зони зварювання є непостійні умови дуги, відсутність очисної дії та можливе пошкодження вольфрамом.

Дугове випрямлення позитивного півперіоду

Форми хвиль змінного струму (AC).

Синусоїда

Синусоїдальна хвиля складається з позитивного елемента, який зростає до свого максимуму від нуля, а потім повертається до нуля (часто називають пагорбом).

Коли він перетинає нуль і струм змінює напрямок у бік свого максимального негативного значення, перш ніж піднятися до нуля (часто називають долиною), один цикл завершується.

​

Багато зварювальних апаратів TIG старого типу були лише машинами синусоїдального типу.З розвитком сучасних зварювальних інверторів із все більш досконалою електронікою з’явилися розробки щодо керування та формування форми сигналу змінного струму, який використовується для зварювання.

Квадратна хвиля

З розвитком зварювальних інверторів AC/DC TIG, які включають більше електроніки, було розроблено покоління апаратів прямокутної форми.Завдяки цьому електронному управлінню перехід від позитивного до негативного і навпаки може бути здійснений майже миттєво, що призводить до більш ефективного струму в кожному напівперіоді через довший період у максимумі.

 

Ефективне використання накопиченої енергії магнітного поля створює хвилі, які дуже близькі до квадратної.Елементи керування першими електронними джерелами струму дозволяли контролювати «квадратну хвилю».Система дозволить контролювати позитивний (очищення) і негативний (проникнення) півцикли.

​

Умова балансу буде рівною + позитивні та негативні напівперіоди, що дасть стабільний стан зварювання.

Проблеми, з якими можна зіткнутися, полягають у тому, що якщо очищення відбулося менш ніж за позитивний напівцикл, то частина позитивного напівциклу є непродуктивною, а також може збільшити потенційне пошкодження електрода через перегрів.Однак цей тип машини також мав би контроль балансу, який дозволяв змінювати час позитивного напівциклу в межах часу циклу.

 

Максимальне проникнення

Цього можна досягти, розташувавши регулятор у такому положенні, яке дозволить витратити більше часу на негативний півперіод порівняно з позитивним напівперіодом.Це дозволить використовувати вищий струм із меншими електродами та більшою кількістю

тепла знаходиться в плюсі ​​(робота).Збільшення тепла також призводить до глибшого провару під час зварювання з тією ж швидкістю руху, що й у збалансованому стані.
Знижена зона теплового впливу та менші спотворення завдяки вужчій дузі.

 

Максимальне очищення

​Цього можна досягти, розташувавши регулятор у такому положенні, яке дозволить витратити більше часу на позитивний напівперіод порівняно з негативним напівперіодом.Це дозволить використовувати дуже активний струм очищення.Слід зазначити, що існує оптимальний час очищення, після якого більше очищення не відбуватиметься, і потенціал пошкодження електрода є більшим.Вплив на дугу полягає у створенні ширшої чистої зварювальної ванни з дрібним проваром.