پاوران

دستگاه جوش اینورتر چیست و چگونه عمل میکند؟

محمد جواد شهبازی

اتصالات در صنعت به دو دسته دائم و موقت تقسیم می­شود. از جمله اتصالات دائم می­توان به جوش و پرچ اشاره کرد. همچنین خود فرآیند جوشکاری انواع مختلفی دارد از جمله جوش اولتراسونیک، اصطکاکی، پرتو لیزر، اکسی استیلن (حرارت شعله) و از همه مهمتر و رایج تر جوشکاری به کمک قوس الکتریکی. دستگاه جوشکاری یکی از رایج‎ترین ابزارهای صنعتی است که برای اتصال فلزات در صنایع بزرگ و کوچک استفاده می‎شود.

با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، این ابزارها نیز دستخوش تغییرات شدند. اکنون میزان بازدهی آن­ها بیشتر شده، ایمنی بهتری دارند، استفاده از آن­ها راحت­تر شده و به طیف وسیعی از نیازها در این زمینه به خوبی پاسخ می‌دهند.

این دستگاه‎ها نیاز به منبع تغذیه دارند. آن­ها از طریق جریان  مستقیم DC و یا متناوب AC کار می­کنند. منبع تغذیه، جریان الکتریکی لازم را برای قوس الکتریکی فراهم می‌کند. این جریان ممکن است متناوب یا مستقیم (دائم) باشد. در ابتدا فقط از جریان مستقیم DC استفاده می‌شد. چون با جریان متناوب مشکل عدم پایداری قوس وجود داشت که بعدا این شکل به کمک افزودن ترکیبات مناسب در پوشش الکترود برطرف شد. بدین ترتیب هر دو نوع منبع تغذیه قابل استفاده‌اند. هر چند بر حسب امکانات استفاده یکی از این دو منبع جریان الکتریکی بر دیگری می‌تواند مقرون به صرفه‌تر باشد.

انواع مولدهایی که در جوشکاری استفاده می­شود:

دستگاه جوش ترانسفورماتور

رکتیفایر

ژنراتور الکتریکی

احتراقی

اینورتر

 

 

ترانسفورماتور

دستگاه جوش ترانسفورماتوری به عنوان ساده‌ترین نوع این ابزار صنعتی مطرح هست. از ترانسفورماتور برای افزایش و یا کاهش ولتاژ استفاده می­شود. در دستگاه جوشکاری انواع کاهنده آن مورد توجه قرار می‌گیرد.

ترانسفورماتور دارای یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه و یک هسته است. ما در جوشکاری به ولتاژ پائین حدود ۱۰ تا ۵۰ ولت و شدت جریان بالا حدود ۵۰ تا ۴۰۰ آمپر نیاز داریم این کار توسط ترانسفورماتور که با جریان AC کار می‌کند انجام می‌گیرد.  یعنی با استفاده  از آن­ها جریان متناوب و یا همان AC با شدت کم و ولتاژ بالا، به جریان الکتریکی با شدت بالا و ولتاژ پایین تبدیل خواهد شد. این امر سبب می‎شود تا ایمنی دستگاه نیز بیشتر شود، چرا که خطر برق گرفتگی با کاهش ولتاژ، کمتر خواهد شد.  .

این دستگاه‌ها با ورودی برق سه فاز؛ جریان  مستقیم (DC) مناسب برای جوش؛ برش و کوجینگ انواع فلزات ( آهنی و غیر آهنی ) را ایجاد می‌نماید.

تغییرات جریان مستقیم توسط سیستم کنترل رآکتورهای اشباع انجام می‌شود، سیستم کنترل راکتور اشباع سیستمی است متشکل از سلف‌هایی که در مسیر خروجی هر فاز ترانسفورماتور اصلی قرار می‌گیرند و یک بوبین که هسته‌های این سلف‌ها را احاطه می‌کند. تغییر جریان خروجی بوسیله یک رئوستا که ولتاژ متغیری را به دو سر بوبین مذکور اعمال می‌کند انجام می‌گیرد. در این سیستم قطعات آسیب‌پذیر وجود ندارد؛ در نتیجه باعث می‌شود دستگاه‌ها دارای استحکام بسیار زیادی بوده و در شرایط بد آب و هوایی و وضعیت نامطلوب در نگهداری بسیار مقاوم باشند.

در صورتی که نیاز به آمپراژ بالاتر باشد می‌توان دو یا چند دستگاه از این نوع را با یکدیگر موازی نمود. بدین منظور ترمینال‌های مثبت دو دستگاه را با یک کابل جوش مناسب و ترمینال‌های منفی را با کابل دیگری به هم وصل می‌کنند. سپس رئوستاهای تنظیم کننده جریان هر دستگاه را روی یک عدد تنظیم می‌کنند، در اینصورت جریان دو برابر هر یک از دستگاه‌ها را خواهید داشت.

ترانسفورماتورهای جوشکاری، صدای کمی داشته، اما هنگام جوشکاری جرقه‎های زیادی را تولید خواهد کرد. همچنین بوسیله آن­ها نمی‎توانید از هر نوع الکترودی برای جوشکاری استفاده نمایید.

 

 

رکتیفایر

مولدی است که در آن جهت جریان یک سویه یا یک طرفه می‌شود و همانطور که می‌دانید جهت جریان در جریان متناوب AC در کشور ما دارای فرکانس ۵۰ هرتز می‌باشد.

دستگاه جوشکاری رکتیفایر، مبدل‌هایی هستند که می‎توانند جریان‌های متناوب با شدت ۳۸۰ و یا ۲۲۰ ولت را به جریان مستقیم DC تبدیل کرده تا انرژی لازم برای جوشکاری فراهم شود. اینورتر جوشکاری به طور کلی به جریان برق سه فاز نیاز دارند. برای این منظور فیش مخصوصی برای آن­ها طراحی شده است. جوشکاری با این دستگاه از طریق الکترودهای مختلف  انجام خواهد شد و باید گفت که جوشکاری از کیفیت بسیار بالایی برخوردار خواهد بود. از این دستگاه بیشتر برای پروژه‌های سنگین و صنعتی استفاده خواهد شد. وزن زیادی داشته و جابه‌جایی آن مشکل است. همچنین باید بدانید که این نوع از دستگاه‌های جوش نسبت به انواع دیگر گران‎تر هستند. رکتیفایرها در شرایط سخت و زمانی که به برق شهری دسترسی وجود ندارد، می‌توانند بسیار کاربردی باشند.

به طور کلی می‎توان گفت رکتیفایر به دو دسته نیم موج و موج کامل تقسیم می‎شود. در نوع نیم موج، جریان الکتریکی تنها از یک قطب منفی و یا مثبت عبور خواهد کرد، این در حالی است که در رکتیفایر موج کامل، جریان الکتریکی از هر دو قطب مثبت و منفی گذر خواهد کرد. یکی از قطعات مهم در رکتیفایر، دیود است. در انواع  نیم موج دستگاه تنها دارای یک تا دو دیود است، در صورتیکه در رکتیفایر موج کامل، تعداد دیودها به چهار عدد می‎رسد.

ژنراتور الکتریکی

ژنراتور تولید کننده جریان DC است. ژنراتور الکتریکی جریان برق را برای جوشکاری افزایش می‌دهد و به همین دلیل مولد می‌باشد. در این نوع از دستگاه‎ها از مولدهایی به نام دینام جوشکاری استفاده خواهد شد. بوسیله آن­ها جریان الکتریکی مستقیم برای جوشکاری ایجاد می‎شود. جوش و اتصال فلزات از کیفیت خوبی برخوردار است، اما باید گفت که این دستگاه‌ها حجم و وزن زیادی داشته و در عین حال هزینه تعمیر و نگهداری آن­ها نیز بالا است. به همین دلیل کمتر مورد توجه قرار گرفته‎اند.

 

ژنراتور احتراقی

ژنراتورهای احتراقی نیز عملکردی مانند ژنراتورهای الکتریکی دارند و مهمترین تفاوت، به سوخت آن­ها باز می‎گردد. همانطور که از نام آن­ها می‎توان حدس زد، انرژی آن­ها از طریق سوخت‌هایی نظیر بنزین و گازوئیل تامین می­شود. وزن بالا، سر و صدای زیاد و آلودگی محیط زیست از معایب و مشکلات این‌گونه دستگاه­ها است که استفاده آن­ها را در پروژه‌های ساختمانی شهری محدود می‌کند.

 

دستگاه جوش اینورتر

دستگاه هایی با تکنولوژی جدید هستند که با این وجود همچنان استفاده زیادی در صنعت جوش‌ کاری دارند؛ اما در صنعت امروز تکنولوژی جدیدی به نام اینورتر عصر جدیدی در منابع انرژی جوش‌کاری پدید آورده است.

دستگاه اینورتر جوشکاری، نسل نسبتا جدید و نوآورانه همان دستگاه‌های جوشکاری است که در قیاس با مدل‌های قدیمی که ما می­شناسیم از مزایای بسیار بیشتری برخوردار می‌باشد. این دستگاه­ها با توجه به سبک بودن و جوش با کیفیتی که ارائه می‌دهند در اکثر فعالیت­های جوشکاری مورد استفاده قرار می­گیرند.

دستگاه جوش اینورتر نوعی دستگاه جوش است که منبع تغذیه آن قادر به فراهم آوردن جریان بالای جوشکاری می­باشد. دستگاه جوش اینورتر به کمک یک سری رکتیفایر و سوئیچ حالت جامد جریان متناوب ۶۰ هرتز (AC) برق ورودی را به جریان (DC) خروجی تبدیل می­کند. مقدار جریان خروجی  قابل تنظیم بوده و در طول فرآیند جوشکاری توسط مدار الکترونیکی کنترل می­شود.

اینورترهای جوشکاری تکنولوژی نوظهور عرصه صنعت جوش می­باشند که توانسته­اند در مدت کوتاهی درحوزه صنعت جوش و برش بسیار موفق و موثر ظاهر شوند. تا قبل از پیدایش تکنولوژی اینورتر، دستگاه­های جوش مستقیما به برق متناوب شهری (AC) با فرکانس ۵۰ تا ۶۰ هرتز (۵۰-۶۰ Hz) متصل می­شدند. اما پیدایش تکنولوژی اینورتر نحوه کارکرد دستگاه­های جوش را تغییر داد.

نکته حائز اهمیت در مورد دستگاه­های جوش اینورتری آن است که این دستگاه­ها دارای ولتاژ خروجی با فرکانس بالا (۱۰۰KHz) می­باشند. همین امر باعث می­شود که این دستگاه نسبت به دیگر دستگاه­های جوش با هسته آهنی برتری محسوسی پیدا کنند.

مقایسه اینورتر جوش MOSFET  با  IGBT

غالبا در دستگاه جوش اینورتر از تکنولوژی ماسفت MOSFET و یا IGBT  استفاده می‎شود. کلیه مبدل‎های الکتریکی دارای قطعه‎ایی به نام سوییچ قدرتی  هستند. عملکرد همه مبدل‎های الکتریکی به این سوئیچ‌ها و مدارات کنترلی آن­ها بستگی خواهد داشت. از جمله پرکاربردترین آن­ها می‎توان به  MOSFET وIGBT  اشاره کرد. از لحاظ ساختاری در اینورتر­های جوشکاری باید گفت دستگاه­های MOSFET به دلیل قابلیت کار در فرکانس­های بالاتر تکنولوژی بالاتری نسبت به دستگاه های IGBT  دارند. به همین دلیل کنترلر سیستم در زمان­های بسیار کوتاه­تری جریان خروجی را کنترل کرده و انتظار می‎رود کیفیت جوش بهتری را ایجاد نماید. ضمنا کار کردن در فرکانس بالا باعث می­گردد دستگاه مبتنی بر ماسفت در یک توان مساوی نسبت به دستگاه مبتنی بر IGBT سبک­تر باشد که بسیار برای مصرف­کنندگان حائز اهمیت می­باشد. ساختار مکانیکال ساده­تر دستگاه­های مبتنی بر ماسفت تعمیرات آن­ها را راحت‎تر نموده است. سوئیچ­های سرعت بالا در هنگام بروز اتصال کوتاه با سرعت بالاتری عمل کرده و از آسیب دیدن دستگاه جلوگیری می­‌کنند.

دستگاه جوش ماسفت چه ویژگی‌هایی دارد؟

آنها به راحتی تعمیر خواهند شد، قطعات آن­ها در دسترس بوده و از قیمت کمتری نیز برخوردار هستند و وزن کمتری دارند.

 

 

 

 

 

 

دستگاه جوش IGBT چه ویژگی‌هایی دارد؟

کیفیت جوش در آن­ها پایین­تر است مصرف انرژی آن­ها به دلیل حجم بیشتر هسته، بالاتر است.

جریان خروجی اینورتر جوش با توجه به سرعت روشن و خاموش کردنِ جریان ورودی با فرکانس­های مختلف که برای دستگاه­های با تکنولوژی MOSFET حدود ۱۱۰ کیلوهرتز و برای دستگاه­های با تکنولوژیIGBT  حدود ۲۰ کیلوهرتز است، تعیین می­شود. سرعت روشن و خاموش کردن جریان ورودی با توجه به پالس PWM تولید شده توسط مدارات مجتمع (آی­سی) که به پایه گیت ترانزیستورهای MOSFET و یا IGBT اعمال می­شود، صورت گرفته و با توجه به تنظیم پتانسیومتر روی پنل جلوی دستگاه، پالس PWM تغییر کرده و می­توان سرعت روشن و خاموش شدن این ترانزیستورها را تغییر داد و در نهایت، جریان خروجی تغییر خواهد کرد.

 

 

 

 

 

تقریبا بحث دستگاه جوش ما به پایان رسید. نکته ی دیگری که بیانش خالی از لطف نیست الکترود یا همان سیم جوش در جوشکاری است.

به طور عموم و جامع الکترود یا سیم جوش در جوشکاری عبارت است از ماده­ای رسانا که از یک طرف به قسمت فلزی و از قسمت دیگر به قسمت غیر فلزی متصل می­گردد. کار اصلی این قطعه برقراری ارتباط بین دو شی رسانا و نارسانا است. اما هدف ما در ادامه این مقاله معرفی انواع الکترود است. الکترود طبق دسته­بندی­های خاصی به چندین نوع تقسیم می­شود که در مطلب زیر آن­‌ها را به طور مختصر توضیح داده­‌ایم.

 

 انواع سیم جوش از لحاظ پوشش

 

خب جوش سلولزی یعنی چه ؟

به عبارت خیلی ساده یعنی استفاده از سیم جوش یا الکترود سلولزی در فرایند جوشکاری.

از جمله مزایای الکترودهای سلولزی عبارتند از:

 

بیش از ۴۰ درصد از وزن پوشش این نوع الکترودها را سلولز تشکیل می­دهد که در اثر سوختن، مقدار زیادی هیدروژن و اکسید آزاد می­کند، گازهـای حاصل حوضچه مذاب و قوس الکتریکی را از نفـوذ گازهای مخرب موجـود در اتمسفر محافظت می­نماید؛ از این رو، استفاده از این الکترودها اغلب درجوشکاری پالس ریشه خطوط لوله انتقال نفت و گاز و سایر سیالات که در فضای باز انجام می­شوند کاربرد وسیعی پیدا کرده است. این نوع الکترودها دارای نفوذ بسیار زیاد بوده و برای جوشکاری حالات مختلف مناسب می­باشند. سرباره آن­ها نازک بوده و به راحتی از روی گرده جوش جدا می­شوند. جوش حاصل از این نوع الکترودها دارای خواص مکانیکی خوبی بوده و از نظر آزمایش رادیوگرافی نتیجه خوبی دارند. ازدیگر مشخصات پوشش­های سلولزی می­توان به امکان استفاده ازآن­ها در وضعیت­های مختلف، دود زیاد، قوس بسیار قوی و نافذ و پایدار، پاشش نسبتاً زیاد جرقه­های جوش به اطراف جوش و سطح جوش خشن با مهره جوش­های فاصله­دار ناهموار اشاره نمود. در ضمن، بودن عناصر پایدار کننده قوس در پوشش آن­ها سبب شده تا این الکترودها را بتوان با جریان یکنواخت مستقیم بدون هیچ مشکلی به کار برد.

خروج از نسخه موبایل