منابع نیرو در جوشکاری
دستگاه‌های جوشكاری، جریان الكتریكی مورد نیاز برای تشكیل قوس الكتریكی را تامین می‌نمایند. دستگاه‌های جوشكاری به دو دسته مولدها و مبدل‌ها تقسیم می‌شوند.
مولدها
دستگاه جوشكاری از نوع مولد، جریان مورد نیاز را خود تولید نموده و معمولاً در مكان‌هایی كه دسترسی به برق شهری نباشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال برای جوشكاری خطوط لوله بین شهری و انجام جوشكاری در سایت‌ها از دستگاه مولد استفاده میشود. دستگاه‌های مولد شامل موتور ژنراتور دیزلی و بنزینی است. البته یک دستگاه مولد دیگر به دینام است که توسط یك موتور الكتریكی سه فاز كه با یك دینام كوپل شده و جریان مورد نیاز جوشكاری را تولید می‌نماید. این دینام‌ها با پیدایش دستگاه‌های ركتیفایر تقریباً از رده خارج شده‌اند. پس مولدها شامل موتور ژنراتوری احتراقی (بنزینی و گازوییلی) و موتور ژنراتور الكتریكی (دینام) است.
مبدل‌ها
مبدل‌ها دستگاه‌های مبدل جریان الكتریكی برق شهر را به جریان مورد نیاز جوشكاری تبدیل می‌نمایند. این دستگاه‌ها شامل دستگاه ترانس، دستگاه ترانس ركتیفایردار و دستگاه اینونتر هستند. در دسته بندی دیگری می‌توان دستگاه‌های جوشكاری را به شرح زیر ارائه داد.
دستگاه ترانسفور ماتور
ترانس به عنوان یكی از اصلی‌ترین قسمت‌ها در دستگاه‌های مبدل است. ترانس از یك هسته آهنی و دو سیم پیچ به نام‌های سیم پیچ اولیه و ثانویه تشكیل شده است. هر دو سیم پیچ بر روی هسته پیچیده شده‌اند و سیم پیچ اولیه با تعداد دور زیاد سیم و قطر نازك‌تر به برق شهر وصل شده است. سیم پیچ ثانویه با تعداد دور كمتر و قطر ضخیم‌تر به خروجی دستگاه متصل است. ترانس‌های جوشكاری از نوع كاهنده ولتاز و افزاینده آمپر هستند.
برای كنترل تنظیم جریان خروجی از تجهیزات مكانیكی یا الكتریكی استفاده میشود. كنترل كننده‌های مكانیكی شامل موارد زیر است.
- اتصال یک سری مقاومت قابل تغییر به مدار خروجی
- استفاده از هسته اصلی دو تكه كه با یک پیچ فاصله آن قابل تنظیم باشد.
- استفاده از یك هسته فرعی در وسط هسته اصلی كه با یك پیچ حركت آن تنظیم میشود.
- استفاده از یک هسته پیچ كمكی كه بر روی یك هسته آهنی دیگر پیچیده شده و دارای انشعابات مختلفی است.
- استفاده از سیم پیچ‌های متحرک
دستگاه ترانس ركتیفایردار
این دستگاه از ترانس و یكسو كننده تشكیل شده است. جریان خروجی متناوب ترانس وارد یكسو كننده و به جریان مستقیم تبدیل میشود. برای حصول جریان مستقیم صافتر، از ترانس‌های سه فاز استفاده میشود.
دستگاه اینورتور
نسل جدید دستگاه‌های جوشكاری دارای سیستم‌های اینورتوری هستند که موجب سبكی وزن و قابلیت‌های الكترونیكی زیاد هستند. در این دستگاه‌ها برق ورودی ابتدا یكسو شده سپس ترانزیستور به جریان متناوبی با فركانس بالا تبدیل میشود. سپس جریان متناوب فركانس بالا وارد ترانس شده و سپس به جریان مستقیم یكسو تبدیل و مورد استفاده قرار می‌گیرد. با افزایش فركانس برق ورودی ترانس‌ها، ابعاد ترانس كم میشود. همین امر باعث سبكی وزن دستگاه‌های اینورتوردار میشود.
موتور ژنراتورها
در موتور ژنراتورها یک موتور احتراقی یا الكتریكی ژنراتور را به حركت در آورده و جریان مورد نیاز برای جوشكاری تولید میشود. بسته به طراحی ژنراتور خروجی جریان می‌تواند DC یا AC یا با قابلیت خروجی هر دو جریان باشد.
علامت شناسایی دستگاه‌ها
بر روی دستگاه‌ها یك پلاك آلومینیومی وجود دارد كه اطلاعات مختلفی روی آن حك شده است. یكی از موارد شناسایی نوع دستگاه مورد استفاده است.
در دستگاه‌های جوشكاری تیگ نیاز به هر دو جریان متناوب و مستقیم است. همچنین برای جوشكاری به روش قوس الكتریكی دستی كه در آمپرهای بالا، امكان ایجاد وزش قوس وجود دارد از این نوع دستگاه استفاده میشود.
دستگاه ركتیفایر
دستگاه ترانس ركتیفایردار در اصل همان دستگاه ترانس بوده كه مجهز به سیستم یكسو كننده جریان در مسیر خروجی ترانس است. دستگاه ترانس ركتیفایردار به برق سه فاز متناوب متصل شده و خروجی آن جریان مستقیم است. البته دستگاه ترانس ركتیفایرداری هم وجود دارد كه دارای خروجی هر دو جریان DC و AC باشد.
سیكل كاری
سیكل كاری مدت زمانی است كه در یك آمپر مشخص، می‌توان با دستگاه جوشكاری نمود، بدون آنكه آسیب ببینند. این مدت زمان معمولاً بر مبنای ده دقیقه است.
سیكل كاری برای دستگاه‌های نظیر جوشكاری زیر پودری، جوش كاری میگ مگ و فلاكس كورد در خط تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد، باید مورد توجه قرار گیرد. در جوش كاری با قوس الكتریكی دستی باید زمان وقف‌هایی كه برای تعویض الكترود و تمیز كردن گل جوش ایجاد میشود، مد نظر قرار گیرد.
منحنی ولتاژ و آمپر در قوس الكتریكی
قوس یك مقاومت غیر عادی است یعنی تا ۸۰ – ۷۰ آمپر از قانون اهم پیروی نمی‌كند و با افزایش آمپر، مقاومت قوس كم میشود. ولی در آمپرهای بالاتر از قانون اهم پیروی نموده و مقاومت قوس ثابت بوده و با افزایش آمپر، ولتاژ افزایش می‌یابد.
نمودار ولت – آمپر
از نوع ولتاژ ثابت دستگاه‌های جوش كاری زیر پودری، جوشكاری میک مگ و فلاكس كورد از نوع ولتاژ ثابت هستند. در این دستگاه‌ها تغییرات طول قوس سریعاً جبران شده و قوس اثر خود تنظیمی دارد. در این دستگاه‌ها ولتاژ از روی دستگاه تنظیم شده و آمپر در ارتباط با سرعت تغذیه سیم است. با افزایش سرعت سیم آمپر زیاد شده و با كاهش آن آمپر كم میشود. با ادغام منحنی ولت – آمپر قوس با نمودار ولت – آمپر محدوده كاری قوس در جوش كاری میگ مگ و زیر پودری مشخص میشود.
نحوه برقراری قوس در فرآیندهای مختلف
برقراری قوس در فرآیند قوس الكتریكی دستی، از طریق تماس الكترود با سطح كار است. در بعضی از دستگاه‌ها از سیستم (start.Hot) استفاده میشود. در این روش در لحظه برخورد نوك الكترود با سطح كار آمپر، ۱/۵ برابر حالت تنظیم شده، اعمال شده و به محض برقراری قوس، آمپر كاهش یافته و به حد تنظیم شده می‌رسد. در بعضی از دستگاه‌ها با افزایش ولتاژ مدار باز، برقراری قوس راحتتر انجام می‌گیرد. در فرآیند میگ مگ و فلاكس كورد چون قطر سیم جوش مصرفی نازك بوده و آمپر بسیار است به محض برخورد نوك سیم با سطح كار، سیم ذوب شده و قوس تشكیل میشود.
در فرآیند زیر پودری در سیم‌های نازك از طریق برخورد سیم با سطح كار قوس برقرار میشود. در سیم‌های قطورتر نوک سیم تحت زاویه بریده شده تا در لحظه برخورد قوس براحتی برقرار شود. یا از سیم ظرفشویی بصورت گلوله شده در نوك سیم و سطح كار یا از سیستم HF نیز استفاده میشود.
در جوش كاری تیگ از سیستم‌های فركانس HF و قوس تماس برنامه ریزی شده Arc Life استفاده میشود.
سیستم برقراری قوس به روش تماس برنامه ریزی شده Arc Left
برای رفع مشكل سیستم HF و روش تماس معمولی كه امكان آلودگی تنگستنی وجود دارد، از روش برقراری قوس به روش تماسی برنامه ریزی شده استفاده میشود. نحوه برقراری قوس مانند روش تماسی در الكترود دستی بوده ولی با این تفاوت كه در لحظه تماس نوک الكترود تنگستنی با سطح كار دستگاه آمپر بسیار كمی در حدود ۱۵-۱۰ آمپر اعمال نموده و پس از برقراری قوس و افزایش فاصله نوک الكترود با سطح كار آمپر افزایش یافته و به حد تنظیم شده می‌رسد. این روش باعث نویز و آلودگی تنگستنی نمی‌شود. بعضی دستگاه‌های ركتیفایر كه برای قوس الكتریكی دستی بكار می‌روند مجهز به سیستم برقراری قوس تماس برنامه ریزی شده هستند كه می‌توان از این امكان برای جوش كاری تیگ استفاده نمود.
