Vad är skillnaderna mellan TIG (DC) och TIG (AC)?

Likström TIG (DC)-svetsning är när strömmen flyter endast i en riktning.Jämfört med AC (växelström) TIG-svetsning kommer strömmen när den väl flödar inte att gå till noll förrän svetsningen är avslutad.I allmänhet kommer TIG-växelriktare att kunna svetsa antingen DC- eller AC/DC-svetsning med mycket få maskiner som endast är AC.

.

DC används för TIG-svetsning av mjukt stål/rostfritt material och AC skulle användas för svetsning av aluminium.

Polaritet

TIG-svetsprocessen har tre alternativ för svetsström baserat på typen av anslutning.Varje anslutningsmetod har både fördelar och nackdelar.

Likström – elektrodnegativ (DCEN)

Denna svetsmetod kan användas för ett brett spektrum av material.TIG-svetsbrännaren ansluts till den negativa utgången på svetsomriktaren och arbetsreturkabeln till den positiva utgången.

.

När ljusbågen är etablerad flyter strömmen i kretsen och värmefördelningen i ljusbågen är cirka 33 % i den negativa sidan av bågen (svetsbrännaren) och 67 % i den positiva sidan av bågen (arbetsstycket).

.

Denna balans ger djup bågpenetrering av bågen in i arbetsstycket och minskar värmen i elektroden.

.

Denna reducerade värme i elektroden gör att mer ström kan transporteras av mindre elektroder jämfört med andra polaritetsanslutningar.Denna anslutningsmetod kallas ofta för rak polaritet och är den vanligaste anslutningen som används vid DC-svetsning.

Likström – elektrodpositiv (DCEP)

Vid svetsning i detta läge ansluts TIG-svetsbrännaren till den positiva utgången på svetsomriktaren och arbetsreturkabeln till den negativa utgången.

När ljusbågen är etablerad flyter strömmen i kretsen och värmefördelningen i ljusbågen är cirka 33 % i den negativa sidan av bågen (arbetsstycket) och 67 % i den positiva sidan av bågen (svetsbrännaren).

.

Detta innebär att elektroden utsätts för de högsta värmenivåerna och därför måste vara mycket större än med DCEN-läge även när strömmen är relativt låg för att förhindra att elektroden överhettas eller smälter.Arbetsstycket utsätts för den lägre värmenivån så att svetsgenomträngningen blir ytlig.

 

Denna anslutningsmetod kallas ofta för omvänd polaritet.

Med detta läge kan effekterna av magnetiska krafter också leda till instabilitet och ett fenomen som kallas bågblåsning där bågen kan vandra mellan materialen som ska svetsas.Detta kan även hända i DCEN-läget men är mer utbrett i DCEP-läget.

.

Det kan ifrågasättas vilken nytta detta läge har vid svetsning.Anledningen är att vissa icke-järnhaltiga material som aluminium vid normal exponering för atmosfären bildar en oxid på ytan. Denna oxid skapas på grund av reaktionen av syre i luften och materialet som liknar rost på stål.Denna oxid är dock mycket hård och har en högre smältpunkt än det faktiska basmaterialet och måste därför avlägsnas innan svetsning kan utföras.

.

Oxiden kan avlägsnas genom slipning, borstning eller någon kemisk rengöring, men så fort rengöringsprocessen upphör börjar oxiden att bildas igen.Därför skulle den helst rengöras under svetsning.Denna effekt inträffar när strömmen flyter i DCEP-läge när elektronflödet kommer att brytas ner och ta bort oxiden.Det kan därför antas att DCEP skulle vara det idealiska sättet att svetsa dessa material med denna typ av oxidbeläggning.Tyvärr på grund av exponeringen av elektroden för de höga värmenivåerna i detta läge måste elektrodstorleken vara stor och bågpenetrationen skulle vara låg.

.

Lösningen för dessa typer av material skulle vara den djupt penetrerande bågen i DCEN-läge plus rengöring av DCEP-läge.För att erhålla dessa fördelar används AC-svetsläge.

Växelströmssvetsning (AC).

Vid svetsning i AC-läge arbetar strömmen som tillförs av svetsomriktaren med antingen positiva och negativa element eller halvcykler.Detta innebär att ström flyter åt ena hållet och sedan åt andra hållet vid olika tidpunkter så termen växelström används.Kombinationen av ett positivt element och ett negativt element kallas en cykel.

.

Antalet gånger en cykel slutförs inom en sekund kallas frekvensen.I Storbritannien är frekvensen för växelström som tillförs av nätnätet 50 cykler per sekund och betecknas som 50 Hertz (Hz)

.

Detta skulle innebära att strömmen ändras 100 gånger varje sekund.Antalet cykler per sekund (frekvens) i en standardmaskin bestäms av nätfrekvensen som i Storbritannien är 50Hz.

.

.

.

.

Det är värt att notera att när frekvensen ökar ökar magnetiska effekter och föremål som transformatorer blir allt mer effektiva.Att öka svetsströmmens frekvens gör att bågen blir styv, förbättrar bågstabiliteten och leder till ett mer kontrollerbart svetstillstånd.
Detta är dock teoretiskt eftersom det vid svetsning i TIG-läget finns andra influenser på ljusbågen.

AC sinusvågen kan påverkas av oxidbeläggningen av vissa material som fungerar som en likriktare som begränsar elektronflödet.Detta är känt som båglikning och dess effekt gör att den positiva halvcykeln klipps av eller förvrängs.Effekten för svetszonen är oregelbundna bågförhållanden, bristande rengöringsverkan och möjliga volframskador.

Bågrätning av den positiva halvcykeln

Växelströmsvågformer (AC).

Sinusvågen

Den sinusformade vågen består av att det positiva elementet bygger upp till sitt maximum från noll innan det faller tillbaka till noll (ofta kallat kullen).

När den korsar noll och strömmen ändrar riktning mot sitt maximala negativa värde innan den stiger till noll (ofta kallad dalen) fullbordas en cykel.

.

Många av de äldre TIG-svetsarna var bara maskiner av sinusvågstyp.Med utvecklingen av moderna svetsväxelriktare med allt mer sofistikerad elektronik kom utvecklingen av kontroll och formning av AC-vågformen som används för svetsning.

Fyrkantsvågen

Med utvecklingen av AC/DC TIG-svetsväxelriktare för att inkludera mer elektronik utvecklades en generation fyrkantsvågsmaskiner.Tack vare dessa elektroniska kontroller kan övergången från positiv till negativ och vice versa göras nästan på ett ögonblick vilket leder till mer effektiv ström i varje halvcykel på grund av en längre period som max.

 

Den effektiva användningen av den lagrade magnetfältsenergin skapar vågformer som är mycket nära fyrkantiga.Kontrollerna för de första elektroniska kraftkällorna tillät styrning av en "fyrkantvåg".Systemet skulle tillåta kontroll av de positiva (rengörings-) och negativa (penetrerings-) halvcyklerna.

.

Balansvillkoret skulle vara lika + positiva och negativa halvcykler vilket ger ett stabilt svetstillstånd.

Problemen som kan uppstå är att när rengöring har skett på mindre än den positiva halvcykeln är en del av den positiva halvcykeln inte produktiv och kan också öka potentiell skada på elektroden på grund av överhettning.Emellertid skulle denna typ av maskin också ha en balanskontroll som tillåter att tiden för den positiva halvcykeln varieras inom cykeltiden.

 

Maximal penetration

Detta kan uppnås genom att placera reglaget i ett läge som gör det möjligt att spendera mer tid i den negativa halvcykeln i förhållande till den positiva halvcykeln.Detta kommer att göra det möjligt för högre ström att användas med mindre elektroder som fler

av värmen är i positiv (arbete).Värmeökningen resulterar också i djupare penetration vid svetsning med samma körhastighet som det balanserade tillståndet.
En reducerad värmepåverkad zon och mindre distorsion på grund av den smalare bågen.

 

Maximal rengöring

Detta kan uppnås genom att placera reglaget i ett läge som gör det möjligt att spendera mer tid i den positiva halvcykeln jämfört med den negativa halvcykeln.Detta gör att mycket aktiv rengöringsström kan användas.Det bör noteras att det finns en optimal rengöringstid efter vilken mer rengöring inte kommer att ske och risken för skada på elektroden är större.Effekten på bågen är att ge en bredare ren svetspool med ytlig penetration.