Ενώ η επιλογή της διαδικασίας συγκόλλησης είναι ζωτικής σημασίας, ακόμη και οι πιο εξειδικευμένες τεχνικές δεν μπορούν να αντισταθμίσουν μια ακατάλληλη πηγή ενέργειας. Αυτό το άρθρο απομυθοποιεί τις πηγές ισχύος συγκόλλησης για να βοηθήσει τους επαγγελματίες να ταιριάξουν τον εξοπλισμό με συγκεκριμένες διαδικασίες συγκόλλησης για βέλτιστα αποτελέσματα.

Η επιλογή μιας διαδικασίας συγκόλλησης εξαρτάται κυρίως από τα χαρακτηριστικά της συγκόλλησης, τους τύπους υλικών, τα σχήματα και τα πάχη και τον σχεδιασμό των αρμών. Πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη οι απαιτήσεις παραγωγής—συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας και της ποιότητας συγκόλλησης. Μόνο μετά την καθιέρωση της διαδικασίας συγκόλλησης πρέπει να επιλέγονται πηγές ενέργειας και βοηθητικός εξοπλισμός. Η διαδικασία συγκόλλησης παραμένει ο πρωταρχικός παράγοντας στην επιλογή πηγής ενέργειας.

Αυτός ο οδηγός εστιάζει στην επιλογή πηγής ενέργειας για τεχνολογίες συγκόλλησης που έχουν ωριμάσει την τελευταία δεκαετία. Κάποτε θεωρούνταν εξειδικευμένες ή περιορισμένες στη μαζική παραγωγή, αυτές οι μέθοδοι εμφανίζονται πλέον σε σχεδόν κάθε κλάδο κατασκευής μετάλλων. Η αυξανόμενη παραγωγή μετάλλων που προηγουμένως δύσκολα συγκολλούνταν, σε συνδυασμό με τα οικονομικά και ποιοτικά πλεονεκτήματα των προηγμένων διεργασιών, έχουν καταστήσει αυτές τις τεχνολογίες προσβάσιμες ακόμη και σε καταστήματα κατασκευής μετάλλων μικρής κλίμακας.

Αυτές οι διαδικασίες απαιτούν πιο πολύπλοκες απαιτήσεις ισχύος και ελέγχου από τη συμβατική συγκόλληση θωρακισμένου τόξου μετάλλου (SMAW). Δεδομένου ότι οι περισσότεροι μεταλλουργοί και μηχανικοί συγκόλλησης δεν είναι ειδικοί ηλεκτρολόγοι, η επιλογή κατάλληλων πηγών ενέργειας μπορεί να αποδειχθεί δύσκολη. Αυτή η εξέταση των απαιτήσεων ισχύος για τις διαδικασίες παραγωγής συγκόλλησης στοχεύει να διευκρινίσει αυτά τα τεχνικά ζητήματα.

Δύο βασικοί τύποι πηγών ενέργειας κυριαρχούν στις εφαρμογές συγκόλλησης: συστήματα σταθερού ρεύματος (CC) και σταθερής τάσης (CV), καθένα από τα οποία είναι κατάλληλο για συγκεκριμένες διεργασίες και εφαρμογές.

• Πηγές ισχύος σταθερού ρεύματος (CC):Συχνά αποκαλούνται μηχανές "drooper" λόγω της πτώσης της τάσης τους καθώς αυξάνεται το ρεύμα συγκόλλησης, δημιουργώντας μια χαρακτηριστική καμπύλη εξόδου βολτ-αμπέρ.
  • Όταν τροφοδοτούνται αλλά δεν έχουν τόξο (χωρίς ροή ρεύματος), διατηρούν σχετικά υψηλή τάση ανοιχτού κυκλώματος, συνήθως 70-80 βολτ. Η συγκόλληση συμβαίνει γενικά στο πιο απότομο τμήμα της καμπύλης, καθιστώντας τα ιδανικά για χειροκίνητη συγκόλληση ηλεκτροδίων.
  • Η τάση τόξου εξαρτάται από το φυσικό μήκος μεταξύ ηλεκτροδίου και κατεργαζόμενου τεμαχίου—είναι αδύνατο να διατηρηθεί απόλυτα σταθερή στη χειροκίνητη συγκόλληση. Ωστόσο, καθώς το ρεύμα καθορίζει τον ρυθμό τήξης του μετάλλου πλήρωσης, το σταθερό ρεύμα εξασφαλίζει σταθερή τήξη.
  • Υπάρχουν παραλλαγές με βάση την είσοδο ισχύος (μονοφασική ή τριφασική), την έξοδο (AC, DC ή AC/DC) και τον τύπο ελέγχου εξόδου (μηχανική ή ηλεκτρική).
• Πηγές ισχύος σταθερής τάσης (CV):Το ρεύμα μπορεί να κυμαίνεται από μηδέν έως εξαιρετικά υψηλά επίπεδα βραχυκυκλώματος σε οποιαδήποτε ρύθμιση τάσης. Σχεδιασμένα ειδικά για συγκόλληση με τόξο μετάλλου αερίου (GMAW), αυτά τα μηχανήματα γενικά δεν είναι κατάλληλα για συγκόλληση με θωρακισμένο μέταλλο τόξου.
  • Καμία μηχανή συγκόλλησης δεν παρέχει πραγματικά σταθερή τάση—οι πρακτικές μονάδες παρουσιάζουν πτώση τουλάχιστον 1 βολτ ανά έξοδο 100 αμπέρ. Τα ρεύματα βραχυκυκλώματος μπορεί να φτάσουν τα χιλιάδες αμπέρ.
  • Οι μηχανές CV διαθέτουν συνήθως χαμηλότερη τάση ανοιχτού κυκλώματος (μέγιστο 50 βολτ) σε σύγκριση με τις μηχανές CC (80 βολτ). Οι χειριστές ορίζουν την τάση ανοιχτού κυκλώματος αντί για το ρεύμα, με τυπικά εύρη από 10 έως 48 βολτ.
  • Το ρεύμα συγκόλλησης ρυθμίζεται αυτόματα κατά τη διάρκεια του βραχυκυκλώματος για να διατηρεί το μήκος τόξου στην καθορισμένη τάση, με τον ρυθμό τροφοδοσίας ηλεκτροδίου να καθορίζει το μέγεθος του ρεύματος.

Όλες οι μηχανές συγκόλλησης φέρουν ονομασίες κύκλου λειτουργίας—μια συχνά παρεξηγημένη αλλά κρίσιμη προδιαγραφή. Με βάση μια περίοδο δέκα λεπτών, μια βαθμολογία κύκλου λειτουργίας 100% σημαίνει ότι η πηγή ισχύος μπορεί να λειτουργεί συνεχώς στο ή κάτω από το ονομαστικό ρεύμα της. Ένας κύκλος λειτουργίας 60% δεν υποδηλώνει απεριόριστη λειτουργία με χωρητικότητα 60%, αλλά μάλλον έξι λεπτά λειτουργίας με ονομαστικό ρεύμα και τάση ανά κύκλο δέκα λεπτών, που απαιτούν τέσσερα λεπτά χρόνο ψύξης σε αδράνεια. Μηχανήματα με κύκλους λειτουργίας κάτω του 100% μπορούν να λειτουργούν συνεχώς μειώνοντας την έξοδο ρεύματος.

Οι βασικές προηγμένες διαδικασίες συγκόλλησης και οι απαιτήσεις ισχύος τους περιλαμβάνουν:

• Συγκόλληση τόξου αερίου βολφραμίου (GTAW/TIG):Αν και δεν είναι νέα, η συγκόλληση TIG αξίζει να συμπεριληφθεί για την αποτελεσματικότητά της με δύσκολα υλικά - όπως ανοξείδωτο χάλυβα, αλουμίνιο, μαγνήσιο, χαλκό, χαλκό βηρυλλίου, Hastelloy, Inconel, Invar και Kovar - ιδιαίτερα σε λεπτές διατομές.
  • Το TIG απαιτεί πηγές ενέργειας παρόμοιες με το SMAW—αυτές με πεσμένες καμπύλες βολτ-αμπέρ. Ωστόσο, οι ειδικές εκτιμήσεις της διαδικασίας καθιστούν προτιμότερες τις ειδικές μηχανές.
  • Οι τυπικές πηγές εναλλασσόμενου ρεύματος που δεν έχουν σχεδιαστεί για TIG απαιτούν μείωση για την υπηρεσία AC TIG λόγω μερικής ανόρθωσης που εισάγει εξαρτήματα DC που μπορούν να υπερθερμανθούν οι μετασχηματιστές. Πρόσθετες προκλήσεις που σχετίζονται με το TIG περιλαμβάνουν την εκκίνηση τόξου, τη σταθερότητα και τον ακριβή μεταβλητό έλεγχο για λεπτή εργασία.
• Συγκόλληση μεταλλικού τόξου αερίου (GMAW/MIG):Η συνεχής τροφοδοσία καλωδίων του GMAW έχει αντικαταστήσει το αδρανές αέριο βολφραμίου (TIG) και το SMAW σε πολλές εφαρμογές κυρίως λόγω της ταχύτητας—συχνά πολλές φορές ταχύτερη από τις εναλλακτικές διεργασίες.
  • Πρόσθετα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν καθαρότερες συγκολλήσεις (μειωμένος σχηματισμός οξειδίων από προστατευτικό αέριο), ελαχιστοποιημένα απόβλητα ηλεκτροδίων, ανώτερες μεταλλουργικές ιδιότητες και λειτουργική απλότητα που βελτιώνει τη συνοχή της ποιότητας με ταυτόχρονη μείωση των ανθρώπινων μεταβλητών.
• Συγκόλληση με σημείο τόξου:Κερδίζει δημοτικότητα για την ικανότητα συγκόλλησης μονής όψης και την ταχεία, επαναλαμβανόμενη παραγωγή συγκολλήσεων πολλαπλών σημείων.
  • Εκτελείται μέσω διεργασιών TIG ή GMAW. Η σημειακή συγκόλληση TIG χρησιμοποιεί τυπικές πηγές ισχύος TIG, αλλά απαιτεί εξειδικευμένα πιστόλια και χειριστήρια συγκόλλησης σημείου, που συνήθως συντήκουν υλικά βάσης χωρίς σύρμα πλήρωσης—συνήθης για χάλυβα ψυχρής έλασης και ανοξείδωτο χάλυβα.
  • Η συγκόλληση σημείου GMAW χρησιμοποιεί υψηλά ρεύματα (500-750 αμπέρ) με σύρματα μικρότερης διαμέτρου, που απαιτούν μηχανήματα υψηλότερης τάσης και εξειδικευμένους τροφοδότες καλωδίων και μονάδες ελέγχου.
• Συγκόλληση με τόξο πλάσματος:Μια επέκταση της τεχνολογίας κοπής πλάσματος, που μοιράζεται ομοιότητες με το TIG, αλλά προσφέρει πλεονεκτήματα σε σχέση με τη συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων, λέιζερ και υπερήχους όσον αφορά τους περιορισμούς και το αρχικό κόστος.
  • Όπως το TIG, η συγκόλληση πλάσματος συνήθως συγχωνεύει υλικά (αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί κρύο σύρμα πλήρωσης). Τα υδρόψυκτα ηλεκτρόδια βολφραμίου με θορύ αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες από εστιασμένες φλόγες πλάσματος ικανές για βαθιά, στενή διείσδυση.