در حالی که انتخاب فرآیند جوشکاری بسیار مهم است، حتی ماهرترین تکنیک ها نیز نمی توانند منبع تغذیه نامناسب را جبران کنند. این مقاله منابع نیروی جوشکاری را ابهام می کند تا به متخصصان کمک کند تجهیزات را با فرآیندهای جوشکاری خاص برای نتایج بهینه مطابقت دهند.

انتخاب فرآیند جوشکاری در درجه اول به ویژگی های جوش، انواع مواد، شکل ها و ضخامت ها و طراحی اتصال بستگی دارد. الزامات تولید - از جمله سرعت و کیفیت جوش - نیز باید در نظر گرفته شود. تنها پس از ایجاد فرآیند جوشکاری باید منابع برق و تجهیزات کمکی انتخاب شوند. فرآیند جوشکاری عامل اصلی در انتخاب منبع انرژی است.

این راهنما بر انتخاب منبع انرژی برای فناوری‌های جوشکاری که در دهه گذشته بالغ شده‌اند، تمرکز دارد. زمانی که این روش‌ها به صورت تخصصی یا محدود به تولید انبوه در نظر گرفته می‌شدند، اکنون تقریباً در هر بخش ساخت فلز ظاهر می‌شوند. تولید رو به رشد فلزاتی که قبلاً به سختی جوش داده می شدند، همراه با مزایای اقتصادی و کیفی فرآیندهای پیشرفته، این فناوری ها را حتی برای مغازه های تولید فلز در مقیاس کوچک قابل دسترس کرده است.

این فرآیندها نیازمند قدرت و نیازهای کنترلی پیچیده تری نسبت به جوشکاری قوس فلزی محافظ معمولی (SMAW) هستند. از آنجایی که اکثر متالوژیست ها و مهندسان جوش متخصص برق نیستند، انتخاب منابع برق مناسب می تواند چالش برانگیز باشد. این بررسی نیازهای توان برای فرآیندهای جوشکاری تولید با هدف روشن کردن این ملاحظات فنی است.

دو نوع منبع تغذیه اصلی بر کاربردهای جوشکاری غالب هستند: سیستم‌های جریان ثابت (CC) و ولتاژ ثابت (CV) که هر کدام برای فرآیندها و کاربردهای خاص مناسب هستند.

• منابع برق جریان ثابت (CC):به دلیل افت ولتاژ با افزایش جریان جوشکاری که باعث ایجاد یک منحنی خروجی ولت آمپر در حال افتادگی می شود، اغلب آنها را «دروپر» می نامند.
  • هنگامی که برق می گیرند اما قوس نمی شوند (بدون جریان جریان)، ولتاژ مدار باز نسبتاً بالایی را حفظ می کنند، معمولاً 70-80 ولت. جوشکاری عموماً در قسمت تندتر منحنی اتفاق می‌افتد و این جوشکاری را برای جوشکاری الکترود دستی ایده‌آل می‌کند.
  • ولتاژ قوس به طول فیزیکی بین الکترود و قطعه کار بستگی دارد - ثابت ماندن در جوشکاری دستی غیرممکن است. با این حال، از آنجایی که جریان نرخ ذوب فلز پرکننده را تعیین می کند، جریان ثابت ذوب پایدار را تضمین می کند.
  • تغییرات بر اساس ورودی برق (تک فاز یا سه فاز)، خروجی (AC، DC، یا AC/DC)، و نوع کنترل خروجی (مکانیکی یا الکتریکی) وجود دارد.
• منابع برق ولتاژ ثابت (CV):جریان می تواند از صفر تا سطوح اتصال کوتاه بسیار بالا در هر تنظیم ولتاژ متغیر باشد. این دستگاه ها که به طور خاص برای جوشکاری قوس فلزی با گاز (GMAW) طراحی شده اند، معمولاً برای جوشکاری قوس فلزی محافظ مناسب نیستند.
  • هیچ دستگاه جوشکاری ولتاژ واقعاً ثابتی را ارائه نمی دهد - واحدهای عملی حداقل افت 1 ولت را در هر 100 آمپر خروجی نشان می دهند. جریان اتصال کوتاه ممکن است به هزاران آمپر برسد.
  • ماشین‌های CV معمولاً دارای ولتاژ مدار باز کمتر (حداکثر 50 ولت) در مقایسه با ماشین‌های CC (80 ولت) هستند. اپراتورها ولتاژ مدار باز را به جای جریان، با محدوده معمولی از 10 تا 48 ولت تنظیم می کنند.
  • جریان جوشکاری در طول اتصال کوتاه برای حفظ طول قوس در ولتاژ تنظیم شده خود تنظیم می شود، با سرعت تغذیه الکترود که مقدار جریان را تعیین می کند.

همه دستگاه‌های جوشکاری دارای رتبه‌بندی چرخه کاری هستند - یک مشخصات که اغلب اشتباه گرفته می‌شود اما حیاتی است. بر اساس یک دوره ده دقیقه ای، رتبه بندی چرخه کاری 100٪ به این معنی است که منبع تغذیه می تواند به طور مداوم در جریان نامی یا کمتر از آن کار کند. چرخه کاری 60 درصد نشان دهنده کارکرد نامحدود در ظرفیت 60 درصد نیست، بلکه نشان دهنده شش دقیقه کارکرد با جریان و ولتاژ نامی در هر سیکل ده دقیقه ای است که به چهار دقیقه زمان خنک کننده در حالت بیکار نیاز دارد. ماشین‌های با چرخه کاری زیر 100% می‌توانند با کاهش جریان خروجی به طور مداوم کار کنند.

فرآیندهای جوشکاری پیشرفته کلیدی و توان مورد نیاز آنها عبارتند از:

• جوشکاری تنگستن گازی (GTAW/TIG):در حالی که جدید نیست، جوشکاری TIG به دلیل کارایی آن با مواد چالش برانگیز - از جمله فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، منیزیم، مس، مس بریلیوم، هاستلوی، اینکونل، اینوار و کوار- به ویژه در مقاطع نازک شایستگی گنجاندن آن را دارد.
  • TIG به منابع انرژی مشابه SMAW نیاز دارد - منابعی که منحنی‌های ولت آمپر در حال کاهش هستند. با این حال، ملاحظات خاص فرآیند، ماشین‌های اختصاصی را ترجیح می‌دهند.
  • منابع برق AC استاندارد که برای TIG طراحی نشده اند، به دلیل اصلاح جزئی که اجزای DC را معرفی می کنند که می توانند ترانسفورماتورها را بیش از حد گرم کنند، برای سرویس AC TIG نیاز به کاهش قیمت دارند. چالش های اضافی خاص TIG شامل شروع قوس، پایداری و کنترل متغیر دقیق برای کارهای ظریف است.
• جوشکاری قوس فلزی گازی (GMAW/MIG):تغذیه سیم پیوسته GMAW جایگزین گاز بی اثر تنگستن (TIG) و SMAW در بسیاری از کاربردها شده است که عمدتاً به دلیل سرعت - اغلب چندین برابر سریعتر از فرآیندهای جایگزین است.
  • مزایای اضافی شامل جوش های تمیزتر (کاهش تشکیل اکسید از گاز محافظ)، به حداقل رساندن ضایعات الکترود، خواص متالورژیکی برتر، و سادگی عملیاتی بهبود ثبات کیفیت و در عین حال کاهش متغیرهای انسانی است.
• جوش نقطه ای قوسی:به دست آوردن محبوبیت برای قابلیت جوش نقطه ای یک طرفه و تولید سریع و قابل تکرار جوش های چند نقطه ای.
  • از طریق فرآیندهای TIG یا GMAW انجام می شود. جوشکاری نقطه‌ای TIG از منابع برق استاندارد TIG استفاده می‌کند، اما به تفنگ‌ها و کنترل‌های جوش نقطه‌ای تخصصی نیاز دارد که معمولاً مواد پایه را بدون سیم پرکننده همجوشی می‌کنند که برای فولاد نورد سرد و فولاد ضد زنگ رایج است.
  • جوش نقطه‌ای GMAW از جریان‌های بالا (500-750 آمپر) با سیم‌هایی با قطر کمتر استفاده می‌کند که به ماشین‌های ولتاژ بالاتر و فیدرهای سیم تخصصی و واحدهای کنترل نیاز دارد.
• جوشکاری قوس پلاسما:توسعه فناوری برش پلاسما که شباهت هایی با TIG دارد، اما مزایایی نسبت به جوشکاری پرتو الکترونی، لیزر و اولتراسونیک از نظر محدودیت ها و هزینه اولیه دارد.
  • مانند TIG، جوش پلاسما معمولاً مواد را ذوب می کند (اگرچه ممکن است از سیم پرکننده سرد استفاده شود). الکترودهای تنگستن توریدار با آب خنک شده، در برابر حرارت های شدید ناشی از شعله های پلاسمای متمرکز با قابلیت نفوذ عمیق و باریک مقاومت می کنند.