جوشکاری برق (MMA) یک روش جوشکاری با قوس الکتریکی با استفاده از الکترود روکش دار است. در این روش جوشکاری، یک قوس الکتریکی بین الکترود و قطعه کار ایجاد می شود. در اثر گرمای ایجاد شده، الکترود و قطعه ذوب شده و یک حوضچه مذاب روی سطح قطعه ایجاد می کنند. در این میان روکش روی الکترود با ایجاد یک پوشش گاز محافظ حوضچه را از تماس با اتمسفر خارجی حفظ می کند. حین انجام این فرآیند لازم است الکترود مرتبا تعویض شود. این موضوع سبب می شود کیفیت جوش تا حد زیادی به مهارت جوشکار وابسته باشد.
در این مقاله تلاش می کنیم تا شما را با دستگاه جوش اینورتر و همچنین تاریخچه و قطعات جوشکاری آشنا کنیم. نحوه کار با دستگاه جوش اینورتر، ساختار مدار جوش و مزایای کار با این محصول مواردی است که در این مقاله به آن پرداخته می شود.
تاریخچه جوشکاری
همانطور که ممکن است حدس زده باشید، جوشکاری از دوران باستان رایج بوده است. پیشینه آن را می توان به عصر برنز و آهن نسبت داد. مدارکی از مصر باستان وجود دارد که نشان می دهد مصریان از حدودا 2000 سال پیش آموخته بودند چگونه قطعات آهن را جوش داده و به هم متصل کنند. با این حال جوشکاری به شکل امروزی آن از قرن نوزدهم آغاز شد. در آن زمان اولین قوس الکتریکی مابین دو الکترود کر بنی توسط هامفری دیوی ایجاد شد. در سال 1836 ادموند دیوی استیلن را کشف کرد و نهایتا در سال 1881 جوشکاری به شیوه امروزی متولد شد.
از آن زمان روش های جوشکاری دستخوش تغییرات مختلفی شد. یکی از دستگاه هایی که امروزه برای جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد، دستگاه جوشکاری اینورتر است.
دستگاه های جوشکاری اینورتر دستگاه های جدید و خلاقانه‌ای هستند که در مقایسه با دستگاه های جوش معمولی مزایای زیادی دارند. آنها از تکنولوژی پیچیده‌ای ( بر اساس سیلیکون ) استفاده می‌کنند و در مقایسه با ترانسفورماتور های کوپر / آلومینیوم سبک تری هستند و توان بیشتری دارند. از آنها برای جوشکاری فلزات مختلف از جمله فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی می‌توان استفاده کرد. همچنین با کالیبراسیون صحیح از این دستگاه برای تکنیک جوش stick، MIG و TIG می‌توان بهره برد.
نحوه کار دستگاه جوشکاری اینورتر
به زبان ساده اینورتر دستگاهی است که برای تنظیم میزان جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در دستگاه جوشکاری، از آن برای تبدیل جریان متناوب به جریان خروجی مستقیم با ولتاژ پایین تر استفاده می‌شود.
برخلاف دستگاه های قدیمی‌تر که از ترانسفورماتور استفاده می‌کنند، اینورتر ها برای تبدیل جریان برق از برخی اجزای الکترونیکی استفاده کرده و می‌توانند فرکانس را از 50 هرتز تا 20000 الی 100000 هرتز افزایش دهند.
ساختار مدار جوش در جوشکاری برق
مدار جوش در جوشکاری برق شامل اجزای زیر می‌باشد:
1- منبع تغذیه: منبع تغذیه باید قوس الکتریکی را میان الکترود و قطعه ایجاد کرده و حفظ کند. قوس الکتریکی و جریان برق باید همواره به طور پیوسته برقرار باشند. با حرکت الکترود میزان جریان نباید تغییر کند. هرچه میزان جریان کمتر تغییر کند، کیفیت جوش بهتر شده و کار اپراتور ساده‌تر است. حفظ جریان برق به طور پیوسته بر عهده منبع تغذیه می‌باشد منبع تغذیه ممکن است از نوع DC یا AC انتخاب شود.
2- گیره نگهدارنده الکترود: کارکرد اصلی گیره الکترود، نگه داشتن الکترود در وضعیت مناسب و تضمین یک اتصال الکتریکی با کیفیت است. گیره باید عایق خوبی برای جریان برق باشد تا کاربر در معرض خطر قرار نگیرد.
3- الکترود روکش دار: الکترود روکش دار یک هسته اصلی و یک روکش بیرونی دارد. این دو بخش عملکرد مجزا ولی مکمل دارند. هسته به عنوان رسانای جریان قوس الکتریکی و ماده پرکننده جوش عمل کرده و روکش الکترود حوضچه مذاب را از اتمسفر بیرونی، آلودگی و اکسید شدن محافظت کرده و پایداری قوس الکتریکی را تضمین می‌کند.
4- گیره اتصال به زمین و کابل ها: گیره اتصال به زمین علاوه بر بستن مدار الکتریکی، امنیت جوشکار را حفظ می‌کند. گیره و کابل ها به ترتیب به گیره نگهدارنده الکترود و گیره زمین متصل شده و اتصال الکتریکی لازم بین منبع تغذیه و ماده پایه را برقرار می‌کنند. انتخاب سطح مقطع و طول کابل ها باید بر اساس آمپراژ دستگاه جوشکاری صورت گیرد.
انواع الکترود
پایداری قوس، عمق نفوذ و سرعت نشست فلز تا حد زیادی به ساختار الکترود و روکش آن بستگی دارد. به همین دلیل الکترودها در جوشکاری برق از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. استفاده از دستگاه جوش اینورتر این امکان را به شما می دهد تا از انواع الکترود ها استفاده کنید. هر کدام از انواع الکترود ها وابسته به نوع جوش شما و نیاز شما می تواند استفاده شود. بنابر این انتخاب الکترود مناسب، یک اصل حیاتی در استفاده از دستگاه جوش اینورتر است. با توجه به این مسئله در ادامه به ارائه توضیحاتی در مورد انواع الکترودها می پردازیم.
الکترودها به چهار دسته اصلی زیر تقسیم بندی می‌شوند:
الکترودهای روتیل
روکش الکترودهای روتیل شامل درصد بالایی از تیتانیوم اکسید(روتیل) است. تیتانیوم اکسید این امکان را فراهم می‌کند که قوس الکتریکی به راحتی تشکیل شده و عملکرد نرم و روانی داشته باشد. استفاده از الکترودهای روتیل موجب می‌شود، پاشش (گدازه پاشی) کاهش یابد.
این الکترودها برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و خصوصیات جوش خوبی دارند. الکترودهای روتیل می‌توانند با منبع تغذیه AC و DC کار کنند. یکی دیگر از مزایای الکترودهای روتیل این است که از آنها در تمام وضعیت های جوشکاری می‌توان استفاده کرد. لازم به ذکر است این الکترودها به خصوص برای جوش فیلت در وضعیت افقی و عمودی بسیار مناسب هستند. خصوصیات جوش با این الکترود عبارتند از:
- کیفیت مکانیکی متوسط
- پاک شدن سرباره به آسانی
الکترودهای سلولزی
روکش الکترودهای سلولزی از مقدار زیادی سلولز تشکیل شده است. در صورت استفاده از الکترود سلولزی، قوس ایجاد شده عمق نفوذ زیادی خواهد داشت. همچنین سرعت ذوب بالای الکترود که موجب افزایش سرعت کار می‌شود. با این حال جوش ممکن است زبر بوده و سرباره سیال داشته باشد. از این الکترودها در هر وضعیت جوشکاری می‌توان استفاده کرد. خصوصیات جوش با این الکترودها عبارتند از:
- نفوذ عمیق در تمام وضعیت های جوشکاری
- مناسب برای جوشکاری عمودی
- خصوصیات مکانیکی قابل قبول
- ایجاد مقادیر زیادی هیدروژن – احتمال شکست و ترک در مناطق دما بالا (HAZ)
الکترود پایه
روکش الکترود های پایه دارای درصد بالایی از کلسیم کربنات(limestone) و کلسیم فلورید (fluorspa) هستند که موجب می‌شود سرباره جوش در آنها سیالتر از الکترود روتیل باشد. سرباره ها به سرعت سرد شده و محکم می‌شوند که برای جوشکاری در وضعیت عمودی و بالای سر بسیار مناسب است. این الکترود ها برای جوشکاری مقاطعی با ساختار متوسط و سخت -که به کیفیت بالاتر جوش، خصوصیات مکانیکی خوب و مقاومت در برابر ترک نیازمند است- مورد استفاده قرار می‌گیرند.
خصوصیات جوش:
- هیدروژن کم
- نیاز به سرعت و جریان بالای جوشکاری
- کیفیت ضعیف bead(زبر و برجسته)
- سختی پاک کردن سرباره
الکترود اسیدی
روکش این الکترود ها شامل اکسید آهن و آلیاژ های آهن با منگنز و سیلیکون است. این الکترود ها قوس پایداری ایجاد می‌کنند که امکان کار با هر دو دستگاه AC و DC را فراهم می‌کند. الکترود های اسیدی حوضچه مذاب سیالی دارند که جوش در برخی وضعیت ها را دشوار می‌کند. مشخصات جوش:
- احتمال ایجاد ترک در جوش
- احتمال وجود هیدروژن در جوش
در چه مواردی می‌توانیم از دستگاه اینورتر استفاده کنیم؟
اگر مایلید از تکنیک های جوشکاری مختلف شامل stick، MIG و TIG استفاده کنید و قادر باشید با مواد پایه مختلف کار کنید، بهتر است یک دستگاه اینورتر انتخاب کنید که از کیفیت سطح و پرداخت خوبی برخوردار است و نیاز های فوق را برآورده می‌کند. لازم به ذکر است که بهتر است از این دستگاه در محیط داخلی کنترل شده –شامل کارگاه خانگی، سایت پتروشیمی و یا ساخت و ساز- استفاده کنید. اینورتر جوشکاری یک دستگاه کاربردی است و در بسیاری از پروژه های اجرایی بکار گرفته می شود. بنابر این از اینورتر جوشکاری در حوزه های مختلف استفاده می شود. اینورتر جوشکاری از معدود ابزار آلات تخصصی است که به دلیل ویژگی های بسیار، استفاده از آن عمومیت بالایی دارد.
مزایای دستگاه جوشکاری اینورتر
1- دستگاه های اینورتر کوچک، سبک و قابل حمل هستند و نقل و انتقال آنها آسان است. همچنین فرکانس کاری آنها بالا است که به نوبه خود مزایای بسیاری به همراه دارد. ضمنا با توجه به ابعاد کوچکتر امکان کار در محل های باریکتر را نیز دارا هستند.
2- کنترل بهتر و راحت تر: با توجه به اینکه اینورتر ها از قطعات نیمه رسانا استفاده می‌کنند، امکان کنترل دقیق میزان جریان در کسری از ثانیه فراهم می‌شود که به نوبه خود منجر به افزایش دقت جوش می‌شود.
3- کارایی بالا و صرفه جویی در مصرف انرژی: با توجه به اینکه راکتور و ترانسفورماتور های دستگاه جوشکاری اینورتر سایز و وزن را به میزان چشمگیری کاهش می‌دهند، اتلاف انرژی تا حد زیادی کاهش می‌یابد که قدرت خروجی را تا 82 الی 93 درصد افزایش می‌دهد، در حالی که خروجی یک دستگاه معمولی بین 40 تا 60 درصد بیشتر نیست.
4- پایداری ولتاژ و جریان خروجی: اینورتر ها به دستگاه ضد پارازیت مجهز هستند که نوسانات ولتاژ و دما را کاهش می‌دهد. با توجه به اینکه دستگاه های سنتی از جریان متناوب استفاده می‌کنند، به خاطر تغییر جهت جریان، پایداری و پیوستگی کمان کاهش می‌یابد که قدرت جوش را کاهش داده و علاوه بر افزایش حرارت، مدت زمان انجام کار را نیز بالا می‌برد. به همین سبب اینورتر ها نسبت به دستگاه های جوشکاری معمولی از کیفیت بهتری برخوردارند.
5- قابلیت کار با منبع تغذیه شهری: با توجه به اینکه اینورتر ها به توان کمتری نیاز دارند، می‌توانند برخلاف مدل های قدیمی‌تر از ولتاژ 110 ولتی شهر استفاده کنند و نیازی به منبع تغذیه با ولتاژ بالا و ژنراتور ندارند.
6- استفاده از ژنراتور های کوچکتر: با توجه به بازده بالای اینورتر ها، امکان استفاده از ژنراتور های کوچکتر و قابل حمل فراهم می‌شود.
7- سیکل کاری: با توجه به تفاوت سایز ترانسفورماتور ها ، دستگاه های اینورتر امکان دسترسی به سیکل کاری طولانی تری را دارا هستند. با وجود اینکه قطعات تشکیل دهنده آنها کوچکتر بوده و سریعتر داغ می شوند، ولی سرعت خنک شدنشان بالاتر است، در حالی که در ترانسفورماتور های معمولی قطعات بسیار بزرگ ترند و سرعت خنک شدنشان نیز کمتر است.
8- خروجی DC: با توجه به اینکه دستگاه های معمولی تنها دارای خروجی جریانAC هستند، نوع الکترود های مورد استفاده محدود می‌شود. ولی اینورتر ها به خاطر دارا بودن خروجی DC امکان کار با انواع مختلف الکترود های جوشکاری را فراهم می‌کنند.
9- کارایی: با توجه به ساده‌تر بودن کار با اینورتر ها به خصوص هنگام استفاده از تکنیک MMA و زحمت کمتر کاربر، کارایی این دستگاه به میزان چشمگیری نسبت به انواع مشابه بالاتر است.
در سایت آچاریست می توانید انواع دستگاه جوشکاری اینورتر با قیمت های مختلف را مشاهده کرده و با کیفیت ترین مدل را با مناسب ترین قیمت تهیه کنید.
نتیجه گیری
دستگاه جوش اینورتر قابلیت های بسیار زیادی دارد. ویژگی های مختلف این دستگاه آن را به یکی از ابزار های کار آمد تبدیل کرده است.
کار با دستگاه جوش اینورتر نیاز به تخصص و مهارت دارد. بنابر این اگر یک فرد با تجربه در زمینه جوشکاری نیستید، می بایست قبل از خرید با مشاوران آچاریست مشورت کنید.
بررسی نیاز ها و انتخاب الکترود متناسب، یکی از اصول مهم کار با دستگاه جوش اینورتر است. در صورت انتخاب الکترود نا مناسب ممکن است دچار خسارات اقتصادی شوید.
