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

Зварювання постійним струмом TIG (DC) – це коли струм протікає тільки в одному напрямку.У порівнянні зі зварюванням AC (змінний струм) TIG зварюванням струм не знизиться до нуля, поки зварювання не закінчиться.Загалом інвертори TIG можуть зварювати як постійним, так і AC/DC зварюванням, причому дуже мало машин, які працюють лише на змінному струмі.

​

Постійний струм використовується для зварювання TIG з м’якої сталі/нержавіючої сталі, а змінний струм – 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 спектру матеріалів.Зварювальний пальник TIG підключається до негативного виходу зварювального інвертора, а робочий зворотний кабель – до плюсового виходу.

​

Коли дуга встановлена, струм протікає в ланцюзі, і розподіл тепла в дузі становить приблизно 33% у негативній стороні дуги (зварювальний пальник) і 67% у позитивній стороні дуги (обробка).

​

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

​

Це знижене тепло в електроді дозволяє проводити більший струм меншими електродами в порівнянні з іншими з’єднаннями полярності.Цей спосіб з’єднання часто називають прямою полярністю і є найбільш поширеним з’єднанням, що використовується при зварюванні постійним струмом.

Постійний струм – позитивний електрод (DCEP)

При зварюванні в цьому режимі зварювальний пальник TIG підключається до плюсового виходу зварювального інвертора, а робочий зворотний кабель до мінусового виходу.

Коли дуга встановлена, струм протікає в ланцюзі, і розподіл тепла в дузі становить приблизно 33% у негативній стороні дуги (обробка) і 67% у позитивній стороні дуги (зварювальний пальник).

​

Це означає, що електрод піддається найвищим рівням нагрівання і, отже, має бути набагато більшим, ніж у режимі DCEN, навіть коли струм відносно низький, щоб запобігти перегріву або плавленню електрода.Заготовка піддається впливу нижнього рівня, тому проплавлення зварного шва 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 дугова дуга, коли дуга може блукати між матеріалами, що зварюються.Це також може статися в режимі DCEN, але більш поширене в режимі DCEP.

​

Можна поставити під сумнів, для чого цей режим при зварюванні.Причина в тому, що деякі кольорові матеріали, такі як алюміній, при нормальному впливі 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 фактичний основний матеріал, і тому його необхідно видалити перед зварюванням.

​

Оксид можна видалити шліфуванням, щіткою або деяким хімічним очищенням, але як тільки процес очищення припиняється, оксид починає утворюватися знову.Тому в ідеалі його очищати під час зварювання.Цей ефект відбувається, коли струм протікає в режимі DCEP, коли потік електронів буде руйнуватися і видаляти оксид.Тому можна припустити, що DCEP буде ідеальним способом зварювання цих матеріалів з цим типом оксидного покриття.На жаль, через вплив на електрод високого рівня тепла в цьому режимі розмір електродів повинен бути великим, а проникнення дуги буде низьким.

​

Рішенням для цих типів матеріалів буде дуга глибокого проникнення 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, який подає зварювальний інвертор, працює або з позитивними, і з негативними елементами, або з напівперіодами.Це означає, що струм протікає в один бік, а потім в інший у різний час, тому використовується термін змінний струм.Поєднання одного позитивного елемента і одного негативного елемента називається одним циклом.

​

Кількість разів, коли цикл виконується протягом однієї секунди, називають частотою.У Великобританії частота змінного струму, що подається мережею, становить 50 циклів в секунду і позначається як 50 герц (Гц).

​

Це означало б, що струм змінюється 100 разів кожну секунду.Кількість циклів в секунду (частота) у стандартній машині диктується частотою мережі, яка у Великобританії становить 50 Гц.

​

​

​

​

Варто зазначити, що зі збільшенням частоти магнітні ефекти посилюються, а такі елементи, як трансформатори, стають все більш ефективними.Також збільшення частоти зварювального струму посилює дугу, покращує стабільність дуги та призводить до більш контрольованого стану зварювання.
Однак це теоретично, оскільки при зварюванні в режимі TIG виникають 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 випрямлення дуги, і його ефект призводить до обрізання або спотворення позитивного півперіоду.Наслідком для зони зварювання є нестабільні умови дуги, відсутність очисної дії та можливі пошкодження вольфрамом.

Дугове випрямлення позитивного півперіоду

Форми сигналів змінного струму (AC).

Синусоїдна хвиля

Синусоїдна хвиля складається з того, що позитивний елемент піднімається до свого максимуму від нуля, а потім повертається до нуля (часто називають пагорбом).

Коли він перетинає нуль і струм змінює напрямок до свого максимального від’ємного значення, а потім піднімається до нуля (часто називають долиною), один цикл завершується.

​

Багато зварювальників TIG старого стилю були машинами типу синусоїди.З розвитком сучасних зварювальних інверторів зі все більш складною електронікою з'явилася розробка щодо контролю та формування форми хвилі змінного струму, яка використовується для зварювання.

Квадратна хвиля

З розробкою зварювальних інверторів AC/DC TIG, що включають більше електроніки, було розроблено покоління машин прямоугольної форми.Завдяки цьому електронному керуванню перехід від плюса до мінуса і навпаки може бути здійснений майже миттєво, що призводить до більш ефективного струму в кожній половині циклу завдяки більш тривалому максимуму.

 

Ефективне використання накопиченої енергії магнітного поля створює форми хвилі, які дуже близькі до квадрата.Елементи керування першими електронними джерелами живлення дозволяли керувати «квадратною хвилею».Система дозволить контролювати позитивний (очищення) і негативний (проникнення) півцикли.

​

Умови балансу будуть рівними + позитивний і негативний півперіоди, що дасть стабільний стан зварного шва.

Проблеми, з якими можна зіткнутися, полягають у тому, що після очищення за час, менший ніж за час додатного півперіку, деякі з позитивних півперіодів не є продуктивними, а також можуть збільшити потенційне пошкодження електрода через перегрів.Однак цей тип машини також мав би контроль балансу, який дозволяв змінювати час позитивного півперіоду в межах часу циклу.

 

Максимальне проникнення

Цього можна досягти шляхом розміщення елемента керування в такому положенні, яке дозволить витрачати більше часу на негативний півперіод порівняно з позитивним.Це дозволить використовувати більший струм із меншими електродами

тепла знаходиться в плюсі ​​(робота).Збільшення тепла також призводить до більш глибокого проникнення під час зварювання з такою ж швидкістю руху, що й у збалансованому стані.
Знижена зона теплового впливу та менше викривлень завдяки вужчому дузі.

 

Максимальне очищення

Цього можна досягти шляхом розміщення елемента керування в такому положенні, яке дозволить витрачати більше часу на позитивний півперіод порівняно з негативним.Це дозволить використовувати дуже активний струм очищення.Слід зазначити, що існує оптимальний час очищення, після якого більше очищення не відбудеться, і ймовірність пошкодження електрода більша.Вплив на дугу полягає в тому, щоб забезпечити більш широку чисту зварювальну ванну з неглибоким проплавленням.