جوشکاری اینورتر از تکنولوژی های نوظهور جوشکاری است که در کشورهای صنعتی جای خود را باز کرده است و در کشور ما نیز تولید و استفاده از دستگاه های اینورتر جوشکاری اخیرا رواج بسیاری یافته است که تولیدکنندگان داخلی توانایی تولید خود را به دلیل اینکه تامین کننده های خوبی در زمینه های کابل جوش، انبر جوش، کانکتور جوش، تجهیزات ثابت ، کابل برق و بردهای الکترونیکی در داخل کشور دارند به اثبات رسانده اند و به دلیل مزایای فراوان این تکنولوژی می تواند در آینده بازار رقابتی نسب به سایر تجهیزات جوشکاری را به خود اختصاص بدهد. با توجه به اهمیت این مطلب در ادامه به شرح مختصری از جوشکاری اینورتر، نحوه کار ،کاربردها، مزایا و معایب آن میپردازیم.
حوشکاری اینورتر چیست
اینورتر جوشکاری، دستگاهی است که به وسیله انرژی الکتریکی و حرارت بالایی که ایجاد میکند، دو قطعه را ذوب کرده و آنها را به هم متصل میکند. به عنوان مثال اتصالات درهای آهنی منازل و ادارات به کمک فرآیند جوشکاری اینورتر تولید میشوند. در طی جوشکاری اینورتر دستگاه جوش جریان برق را به یک میله به نام الکترود می‌رساند اکترود که اغلب از جنس سلولز، آهک، اکسید سدیم، خاک رس و… ساخته شده، ذوب میشود و با پر کردن فضاهای خالی و در نهایت سرد شدن، اتصالات قوی را ایجاد میکند.
در مباحث آموزش جوشکاری، دستگاه جوش اینورتر به نوعی از دستگاه جوشکاری گفته میشود که از تکنولوژی بسیار بالایی برای تامین جریان بالا برای جوشکاری استفتده میکنند. دستگاه جوش اینورتر از تکنولوژی روز دنیا بهره میگیرد و نسبت به دستگاه جوش ترانسفورماتور کم حجم، سبک و همچنین مصرف برق بسیار کمتری دارد.
عملکرد دستگاه جوش اینورتر
برق شهری 220 ولتی با فرکانس 50 تا 60 هرتزی که می تواند به صورت سه فاز یا تک فاز باشد ابتدا به عنوان برق ورودی منبع تغذیه وارد میشود و سپس این جریان AC به واحد اینورتری دستگاه منتقل میشود و توسط یکسری از سوئیچ در داخل دستگاه به جریان مستقیم DC موج مربعی با فرکانس بالا در چیزی حدود 1 الی 10 کیلوهرتز تغییر می یابد. این جریان بالا توسط تکنولوژِی IGBT مخفف Insulated Gate Bipolar Transistor تولید میگردد که وظیفه آن افزایش فرکانس می باشد؛ با استفاده از این تکنولوژی اتلاف انرژی و مصرف برق حدود ۱۰ الی ۳۰ درصد کاهش می‌یابد.
همچنین استفاده از IGBT منجر به کاهش چشمگیر تعداد و حجم ترانسفورماتورها و در نتیجه کاهش وزن دستگاه میشود. جریان تولید شده توسط ”IGBT“، پس از عبور از مبدل های هسته ی فریتی دستگاه، جریانی تولید می گردد که پس از یکسو سازی و عملیات فیلترینگ برای جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.
این امر باعث توجه ویژه ای به دستگاه های اینورتر در میان تولیدکنندگان و جوشکاران شده است.
مقدار جریان خروجی دستگاه جوش اینورتر قابل تنظیم است و در طول فرایند جوشکاری توسط کلید تنظیم آمپر خروجی دستگاه جوش اینورتر کنترل میگردد. تفاوت کارکرد دستگاه‌های جوش اینورتر با دستگاه‌های جوش قدیمی در نحوه‌ی تبدیل جریان متناوب ورودی به جریان (DC) خروجی می‌باشد. به دلیل تکنولوژی جدیدی که در ساختار دستگاه‌های جوشکاری اینورتر مورد استفاده قرار میگیرد، هزینه‌ی تولید آنها کمتر از دستگاه‌های جوشکاری پیشین شده و باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ی تولید دستگاه میشود.
تفاوت دستگاه های جوشکاری اینورتر با دستگاه های قدیمی
عمده تفاوت اصلی دستگاه جوش و اینورتر در نحوه تبدیل جریان متناوب به جریان DC خروجی می‌باشد. در دستگاه جوش های قدیمی جهت تبدیل شدت جریان برق پایین AC با ولتاژ بالا به جریان برق بالا AC با ولتاژ پایین از یک ترانسفورماتور هسته آهنی بزرگ استفاده می کردند. سپس جریان AC بدست آمده به وسیله ریکتیفایر به جریان DC تبدیل میشود اما در دستگاه جوشکاری اینورتر از همان ابتدا ورودی AC توسط یک ریکتیفایر به DC تبدیل می شود.
در نتیجه این نوع از دستگاه جوش نسبت به دستگاه جوش های قدیمی، کوچکتر و سبک تر بوده و همچنین مصرف برق کمتری دارد، به همین دلیل امروزه در عمده فعالیت های جوشکاری برای انجام فرایند جوشکاریِ با هزینه کم و با کیفیت بالا از این دستگاه استفاده می شود. هزینه تولید دستگاه های اینورتر نسبت به نمونه های دستگاه جوش قدیمی به دلیل تکنولوژی به کار رفته در آن ها، پایین تر بوده و همچنین دارای قدرت جوش بهتر و مستحکم تری هستند، علاوه بر اینکه امکان استفاده از انواع الکترودها در آن ها وجود دارد. این قابلیت ها و ویژگی های مثبتی که دستگاه های جوش اینورتر دارند باعث شده تا جوشکاران گرایش زیادی به خرید و استفاده از دستگاه های جوش اینورتر داشته باشند.
از ساده‌ترین نوع جوشکاری در این زمینه میتوان به ترانسفورماتورها اشاره کرد. این مولدهای جوشکاری به وسیله یک فیش به برق متصل میشوند و توسط دو ترمینال خروجی که کابل های آنها توسط انبر اتصال کار می کنند به آنها وصل می شوند و در نهایت یک جریان مناسب را برای جوشکاری ایجاد میکنند
جوشکاری‌های مربوط به اینورتر با فناوری های پیشرفته مبتنی بر سیلیکون در مقایسه با ترانسفورماتورهای مسی، آلومینیومی و همچنین دیگر ترانسفورماتورهای سنگین در جوشکاری های سنتی انجام میگیرند .
همانطور که گفته شد اینورتر نسل جدید ابزار جوشکاری با المان‌های الکترونیکی هستند که جریان متناوب برق شهری را با فرکانس بالا به جریان مستقیم تبدیل میکنند. موج تولیدی توسط اینورترها پالس مربعی شکل است. همچنین میتوان فرکانس و سطح ولتاژ خروجی را توسط تقویت‌کننده‌ها به سطح دلخواه تبدیل کرد. این ابزار هم به صورت تک فاز هم سه فاز مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین این دستگاه بدلیل وزن و حجم کم در موارد کارکرد جزئی و سبک مانند کارگاه‌های جوشکاری کاربرد خوبی دارد و بویژه در بخش تاسیسات و پایپینگ بیشترین کارکرد را خواهد داشت. اما رکتیفایر‌ها همانند ترانسفورماتورها برای کارهای سنگین‌تر مورد استفاده قرار میگیرند با این تفاوت که جابجایی آسانی دارند.
رکتیفایر‌ها جزء دستگا‌های جوشکاری بزرگتر به شمار می‌آیند که از دو قسمت اینورتر و ترانس استفاده میکنند. همچنین میزان آمپراژ دریافتی در اینورترها به هنگام کار ۱۸ تا ۲۲ آمپر است. با این تفاوت که رکتیفایر‌ها جریان ورودیشان گاهی اوقات از ۲۵ آمپر هم عبور میکند و موجب بروز نوسانات برق میشود
منابع قدرت جوشکاری از ژنراتورها تا رکتیفایرهای ترانسفورماتوری هر کدام دارای مزایا و معایبی در صنعت جوشکاری هستند که با این وجود همچنان استفاده زیادی در صنعت جوشکاری دارند اما امروزه تکنولوژی جدید جوشکاری اینورتر، عملیات جوشکاری را بیش از پیش آسان نموده است.
ویژگی های اصلی دستگاه جوش اینورتر چیست؟
- دارای جوش بدون قطع و وصل یا جوش زنجیره ای می باشد
- ایجاد حوضچه جوشکاری و قوس الکتریکی مناسب
- فاقد هرگونه آلودگی صوتی
- امکان کنترل جریان خروجی در هنگام جوشکاری با توجه به نیاز کاربر
- بازدهی و قدرت بالا
- سبک و کم حجم
- امکان جوشکاری به وسیله انواع الکترودهای قلیایی، رتیلی، سلولزی و انواع سیم و فیلرهای جوشکاری
انواع دستگاه جوش اینورتر
- دستگاه جوش برق
- دستگاه جوش آرگون
- دستگاه جوش آرگون پالسی
- دستگاه جوش CO2
- دستگاه جوش CO2 دابل پالس
- دستگاه جوش آرگون AC/DC
کاربرد های اینورتر جوشکاری
از مهمترین کاربرد های جوشکاری با دستگاه اینورتر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- بخشی از مهمترین کاربردهای دستگاه جوش اینورتر شامل موارد زیر است:
- صنایع هوا فضا
- طرح‌های صنعتی، ساخت خطوط، برق صنعتی و لوله‌های نفتی
- تولید خودرو و ساخت ماشین آلات صنعتی
- کارخانه‌های صنایع شیمیایی
- صنایع کشتی‌سازی
- خطوط ریلی
- ساخت تجهیزات ریلی
- پروژه‌های ساختمانی
مزایای جوشکاری اینورتر
مصرف توان کمتر
همانطور که گفته شد اینورتر جوشکاری با برق تک فاز نیز کار میکند و به توان کمتری برای کارکرد احتیاج دارد و می توان با برق خانگی از آن استفاده کرد. نیاز کمتر به جریان الکتریکی اینورترها این امکان را فراهم میکند که اینورتر جوشکاری را به هر پریز برق عادی وصل نمایید و مشغول کار شوید در صورتی که دستگاه های جوش سنتی نیاز به برق سه فاز و صنعتی خواهید داشت.
حجم و وزن کم دستگاه
وزن کم و حجم کم دستگاه های اینورتر آنها را به یک ابزار قابل حمل تبدیل کرده که میتوان همه جا حمل نمود. برای تبدیل جریان برق AC به DC در دستگاه‌های جوش اینورتر، از فناوری های جدیدی استفاده شده که باعث شده سایز آنها کوچکتر شود همچنین از مبدل های بسیار کوچکتر در مقایسه با دستگاه های جوش قدیمی استفاده شده، به همین علت فشرده تر، سبک تر، و در نهایت قابل حمل هستند. کاهش حجم و وزن دستگاه این امکان را فراهم میکند تا در موقعیت‌های مختلف استفاده شوند. این تفاوت امکان استفاده از اینورترهای جوشکاری در فضاهای تنگ و باریک را فراهم میکند که همواره یکی از عمده ترین مشکلات دستگاه های جوش سنتی بوده است.
انعطاف‌پذیری
میتوان مقدار دقیق جریان خروجی را با توجه به نیاز کاربر و به کمک ولوم‌های نصب شده بر روی اینورترها تنظیم کرد. این قابلیت کنترل جریان موجب انعطاف‌پذیری بالای دستگاه های اینورتر برای کار با انواع مختلفی از الکترودها میشود.
از آنجا که اینورتر جوشکاری جریان خروجی منظم دارد، امکان تنظیم جریان خروجی را به کاربر می دهد و کاربر میتواند متناسب با قطعه کار و نوع جوشکاری جریان خروجی را تنظیم نماید. به عنوان مثال گاهی در دستگاه های جوش میگ تنظیمات درجه دو قدرت کافی فراهم نمیکند و درجه سه بیش از اندازه است.
کیفیت خروجی نهایی
قابلیت کنترل و کم زیاد کردن جریان خروجی دستگاه جوشکاری نسبت به کار را دارد باعث شده خروجی نهایی کار و کیفیت آن، نسبت به خروجی دیگر دستگاه های جوش قدیمی بالاتر باشد.
افزایش سرعت کار
فناوری به کار رفته در دستگاه جوش اینورتر، باعث میشود سرعت انجام فرآیند جوشکاری افزایش پیدا کند. این موضوع این دلیل است که اینورترها با سرعت بیشتری الکترود را به دمای نقطه ذوب می‌رسانند و این باعث استارت سریع فرآیند جوشکاری میشود.
تحمل نوسانات برق شهری
با کاهش مصرف انرژی در اینورترها، طبیعتا هزینه مصرف انرژی آنها نیز کاهش می یابد. همچنین اینورترهای جوشکاری به نسبت دستگاه های قدیمی جوشکاری خیلی بهتر نوسانهای برق را تحمل میکند و باعث میشود عملیات جوشکاری سریع تر و بهتر صورت گیرد.
بدون قطعی در جریان
دستگاه‌های جوشکاری قدیمی نوسانات ولتاژ و جریان زیادی را متحمل میشوند. این باعث میشود تا حین کار با آنها، دستگاه مکررا از حرکت متوقف شود اما دستگاه جوشکاری اینورتر، به دلیل فناوری پیچیده و جدیدی که در ساخت آن استفاده شده است مقدار این قطعی‌ها را به صفر رسانده است و از ایجاد این مشکل در خروجی کار جلوگیری میکند.
بازدهی بالا در درازمدت
به دلیل کاهش هزینه‌های برق، کیفیت خروجی کار، هزینه‌های نگهداری و… بازدهی مالی استفاده از دستگاه اینورتر در دراز مدت به صرفه‌تر است.
استفاده از قدرت ژنراتور
استفاده از برق ژنراتور با دستگاه کوچک جوشکاری اینورتر بسیار بادوام است و میتواند در مجموعه‌های ژنراتور قابل‌حمل کوچکتر جا بگیرد و این مورد اغلب با ماشین‌های سنتی ترانسفورمر امکان‌پذیر نیست.
چرخه عملکرد بالا
چرخه عملکرد مدت زمانی است که دستگاه جوش اینورتر میتواند بی‌وقفه فرآیند جوشکاری را انجام دهد. اگرچه اجزای کوچکتر در یک دستگاه اینورتر خیلی سریع گرم میشوند، اما به همان اندازه نیز خیلی راحت‌تر و سریع‌تر میتوانند خنک شوند. در دستگاه جوشکاری ترانسفورماتور معمولی، این قطعات بسیار بزرگتر هستند و بنابراین گرما را ذخیره میکنند و برای خنک شدن زمان بیشتری نیاز دارند؛ در نتیجه چرخه‌های عملکرد با دستگاه های اینورتر به دلیل صرفه جویی در زمان بیشتر خواهد بود و در یک زمان یکسان تعداد دفعات بیشتری قابلیت کارکرد دارند.
خروجی DC
بسیاری از جوشکارهای ترانسفورماتور قدیمی معمولاً فقط دارای خروجی AC هستند، به همین سبب الکترودهایی که میتوان با آنها جوشکاری کرد، محدود هستند. در صورتی که در دستگاه های اینورتر جریان به‌راحتی به DC تبدیل میشود در نتیجه آنها قادر به پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از الکترودهای جوشکاری مختلف هستند
راندمان
دستگاه های جوش اینورتر دارای راندمان 80 الی 90 درصدی اند درحالی‌که دستگاه های جوش معمولی دارای راندمان پایین‌تر از حدود ۵۰٪ هستند و مقدار قابل‌توجهی از انرژی را بصورت تلفات گزمایی از دست می‌دهند.
معایب جوشکاری اینورتر
- با توجه به تمام مزایای ذکر شده درباره اینورتر جوشکاری در این مطلب، به طور قطع نمی توان گفت که این دستگاه بهترین و کامل ترین دستگاه برای تمام فرآیندهای جوشکاری است. به عنوان مثال برای جوشکاری‌هایی مانند: جوش جوش co2 یا میگ، آرگون یا تیگ، جوش زیر پودری باید از دستگاه های جوش مخصوص به آنها استفاده میشود.
- اگر سایز و حجم دستگاه جوشکاری مهم نباشد،با توجه به تکنولوژی قدیمی دستگاه های جوشکاری قدیمی، در مدت زمان طولانی تر میتوانند ارزان‌تر محسوب میشود. البته انتخاب دستگاه های جوشکاری به نوع جوشکاری و اندازه کار بستگی دارد.
- در صنایع بزرگتری که فعالیت سنگین جوشکاری به صورت مدام انجام میشود، دستگاه های اینورتر توانایی خود را از دست می‌دهد. در این صنایع استفاده از جوشکاری های قدیمی همچنان به صرفه‌تر است.
جمع بندی
در این مطلب سعی شد مختصری از کلیات عملکرد و نکات قوت و ضعف اینورترهای جوشکاری در مقایسه با انواع جوشکاری قدیمی تر ارائه شود. در یک جمع بندی کلی با وجود تمام قابلیت ها و نکات قوت اینورترها، نمیتوان گفت اینورترهای جوشکاری کامل ترین ابزار جوشکاری هستند و برای هر نوع عملیات جوشکاری بهترین گزینه اند. در واقع اینورترهای جوشکاری به لطف تجهیزات پیشرفته الکترونیکی که دارند می تواند با ولتاژ پایین تری کار کنند. با این وجود اینورترهای جوشکاری نسبت به دستگاه های ترانس جوش ضعیف تر هستند و بنابراین آسیب پذیرتر بوده و عمر مفید کمتری دارند.از طرف دیگر دستگاه های جوش سنتی ساختار ساده تری دارند و در عملیات جوشکاری مداوم و طولانی تر قابل اعتماد تر هستند. می توان اینگونه گفت که دستگاه های جوش سنتی در طولانی مدت سرمایه گذاری ارزان تری هستند به شرط آنکه وزن، اندازه و ظاهر دستگاه جوشکاری اهمیتی نداشته باشد. البته انتخاب نوع و مدل ابزار جوشکاری به نوع شغل و عملیات متداول جوشکاری نیز وابسته است.
