اینورتر جوشکاری چیست؟ همه چیز درباره دستگاه جوش اینورتر

اینورتر جوشکاری پیشرفته‌ترین نسل دستگاه‌های جوشکاری است که در مقایسه با نمونه‌های قدیمی‌تر مزایای بسیاری دارد.

اگر به دنبال خرید یک دستگاه جوش باشید احتمالا اولین گزینه‌ای که به ذهن می‌رسد خرید دستگاه جوش اینورتری (اینورتر جوشکاری) است؛ اما دلیل محبوبیت این دستگاه چیست؟

ویژگی‌های خاص اینورتر جوشکاری که آن را از دستگاه‌های قدیمی متمایز می‌کند چیست؟

در این مطلب ابتدا مروری کوتاه بر ویژگی‌ها و نحوه عملکرد دستگاه‌های جوش قدیمی خواهیم داشت و سپس به معرفی کامل اینورتر جوشکاری، انواع آن و تکنولوژی‌های استفاده شده در این دستگاه خواهیم پرداخت.

انواع دستگاه جوشکاری

فرایند تولید دستگاه‌های جوش در طول زمان دستخوش تغییرات زیادی شده است.

امروزه به لطف پیشرفت تکنولوژی انواع مختلفی از این دستگاه‌ها در دسترس هستند. به طور کلی هر چه از زمان ساخت اولین دستگاه جوشکاری فاصله می‌گیریم تغییرات عمده‌ای در میزان بازدهی، ایمنی و راحتی کار با آن‌ها ایجاد می‌شود.

این دستگاه‌ها انواع مختلفی دارند که با توجه به معیارهای مختلف می‌توان از هر کدام در جای مناسب خود استفاده کرد.

در ادامه ابتدا با انواع دستگاه‌های جوشکاری و مزایای هر کدام در مقایسه با دیگر دستگاه‌ها آشنا می‌شویم و سپس به معرفی کامل اینورتر جوشکاری می‌پردازیم.

 

ترانسفورماتور جوشکاری

دستگاه جوش ترانسفورماتوری به عنوان ساده ترین دستگاه جوش محسوب می‌شود.

به طور کلی از ترانسفورماتور برای افزایش و کاهش ولتاژ استفاده می‌شود. ترانسفورماتورها بر اساس تبدیل ولتاژ به دو دسته کلی ترانسفورماتور افزاینده و کاهنده تقسیم می‌شوند.

در دستگاه‌های جوش مختلف به ولتاژ پایین نیاز است؛ پس برای انجام عملیات جوشکاری از انواع کاهنده ترانسفورماتور استفاده می‌شود.

همان طور که بیان شد برای عملیات جوشکاری به ولتاژ پایین و شدت جریان بالا نیاز است.

میزان ولتاژ حدود 10 تا 50 ولت و میزان جریان حدود 50 تا 400 آمپر خواهد بود که مقدار بهینه آن‌ها هنگام کار با سطوح مختلف متفاوت و توسط کاربر قابل تغییر است.

استفاده از ولتاژ پایین در دستگاه‌های جوش، موجب کاهش خطر برق گرفتگی انسان نیز می‌شود.

در ساختار ترانسفورماتور جوشکاری از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه استفاده شده است.

با وصل شدن دستگاه به جریان برق شهری، جریان برق وارد سیم پیچ اولیه شده و موجب ایجاد یک میدان مغناطیسی در سیم پیچ ثانویه می‌شود. به این ترتیب می‌توان شدت و ولتاژ دستگاه جوش را کنترل کرد.

از مزیت‌های بزرگ کار با این دستگاه این است که در استفاده‌های مداوم و طولانی به خوبی پاسخگو است و هیچگونه آسیبی نمی‌بیند.

دستگاه ترانسفورماتور جوشکاری اگرچه صدای کمی تولید می‌کند اما جرقه‌های حاصل از جوشکاری با این دستگاه بیشتر از دستگاه‌های دیگر است و همین امر کار با این دستگاه را کمی سخت می‌کند.

همان طور که می‌دانید با توجه به مقاومت و سختی سطحی که قرار است جوش داده شود ممکن است نیاز به قطرهای متفاوتی از الکترود جوشکاری باشد؛

در حالی که استفاده از ترانسفورماتور جوشکاری گزینه‌های یک جوشکار برای انتخاب الکترود با قطرهای متفاوت را محدود می‌کند.

از دیگر معایب این نوع دستگاه جوشکاری می‌توان به وزن و اندازه زیاد اشاره کرد که جابجایی آن‌ها را سخت می‌کند.

 

رکتیفایر جوش

می‌توان گفت که رکتیفایر جوشکاری شکل تکامل یافته ترانسفورماتور است که یک سیستم یکسو کننده جریان الکتریسیته به آن اضافه شده است.

کیفیت جوش در رکتیفایر جوشکاری بسیار بالاست.

قیمت این نوع دستگاه جوشکاری معمولا بیشتر از انواع دیگر است و بیشتر مناسب پروژه‌های سنگین و صنعتی است.

در رکتیفایر جوشکاری آزادی عمل بیشتری برای انتخاب الکترود با قطرهای مختلف دارید. مزیت دیگر این نوع دستگاه این است که حتی وقتی که به برق شهری دسترسی ندارید هم می‌توانید از این دستگاه استفاده کنید.

 

ژنراتور یا دینام جوش

در ژنراتور جوشکاری از دینام برای ایجاد جریان الکتریکی مستقیم استفاده می‌شود.

کیفیت جوش ژنراتور جوشکاری در مقایسه با دستگاه‌های قدیمی‌تر قابل توجه است اما آلودگی صوتی زیاد و همچنین هزینه بالای تعمیر و نگهداری از معایب عمده این نوع دستگاه محسوب می‌شود که کاربردهای آن را محدود می‌کند.

نوع دیگری از ژنراتورهای جوشکاری وجود دارند که ژنراتورهای احتراقی نام دارند که مهم ترین تفاوت آن با نوع قبلی در نحوه تامین سوخت آن است.

همان طور که از نام آن‌ها پیداست انرژی آن‌ها از طریق سوخت‌هایی مثل بنزین و گازوئیل تامین خواهد شد. مهم ترین عیب این نوع این است که آلودگی زیادی تولید می‌کند.

 

اینورتر جوشکاری

جدیدترین و پیشرفته ترین نسل دستگاه جوش، اینورتر جوشکاری است.

ویژگی‌هایی که دستگاه جوش اینورتری دارد موجب آسان شدن و کاهش هزینه جوشکاری شده است. اینورتر قطعه‌ای است که جریان برق را چند برابر قوی‌تر می‌کند. منبع تغذیه این دستگاه، شدت جریان بالایی که برای جوشکاری مورد نیاز است را فراهم می‌کند.

اینورتر جوشکاری به کمک یک سری رکتیفایر و سوئیچ حالت جامد، جریان متناوب AC را به جریان DC تبدیل می‌‍کند.

برای جوشکاری سطوح مختلف به مقادیر متفاوتی از ولتاژ و شدت جریان نیاز است که در دستگاه جوش اینورتری می‌توان به راحتی و به کمک نرم افزارهای کامپیوتری، این مقادیر را کنترل کرد.

با استفاده از تکنولوژی‌های جدید برای تولید اینورتر جوشکاری، ساخت این دستگاه‌ها مقرون به صرفه‌تر شده است و همین امر موجب کاهش هزینه خرید اینورتر جوشکاری شده است.

از مهمترین مزایای اینورتر جوشکاری این است که برای استفاده، الزامی به استفاده از برق سه فاز و صنعتی نیست و با استفاده از برق شهری می‌توان از این دستگاه استفاده کرد.

دستگاه‌های قدیمی جوشکاری وزن بسیار بالایی داشتند؛ به نحوی که جابجایی آن‌ها برای استفاده در مکان‌های مختلف، معضل بزرگی بود. به دلیل وزن کم و ابعاد متناسب دستگاه اینورتر، حمل و جابجایی این دستگاه به آسانی قابل انجام است.

دستگاه جوش اینورتر کیفیت جوش بسیار خوبی فراهم می‌کند که بخش عمده ای از این کیفیت جوش بالا مربوط به استفاده از تکنولوژی‌های ماسفت (Mosfet) و IGBT است.

در همه مبدل‌های الکترونیکی، سوئیچ قدرتی وجود دارد که عملکرد تمامی مبدل‌های الکتریکی توسط آن انجام می‌شود.

این سوئیچ‌های الکترونیکی انواع مختلفی دارند که پرکاربرد ترین آن‌ها MOSFET و IGBT هستند.

در ادامه با تفاوت این دو تکنولوژی که در دستگاه اینورتر جوش استفاده می‌شوند آشنا خواهیم شد.

 

دستگاه جوش ماسفت (MOSFET) بهتر است یا IGBT؟

علی رغم شباهت‌های زیاد بین اینورترهای ساخته شده با تکنولوژی ماسفت و آی جی بی تی، تفاوت‌هایی هم بین این دو تکنولوژی وجود دارد.

معمولا دستگاه جوشی که از تکنولوژی ماسفت استفاده می‌کند اندازه بزرگتر و وزن بیشتری از دستگاه جوشی که از IGBT استفاده می‌کند دارد.

ساختار ماسفت در دستگاه جوش ساده‌تر از ساختار IGBT است.

همچنین ساختار ماسفت در دستگاه‌های گوناگون بسیار به یکدیگر شبیه است در حالی که تنوع ساختار در تکنولوژی آی جی بی تی زیاد است و همین امر منجر به سخت و پیچیده تر شدن فرایند تعمیر دستگاه اینورتر igbt می‌شود.

از مزایای تکنولوژی ماسفت می‌توان به ارزان بودن، تعمیر راحت تر و فراوانی قطعات در صورت خرابی اشاره کرد.

وزن و حجم زیاد دستگاه هم از معایب این تکنولوژی محسوب می‌شود. از مزایای تکنولوژی igbt در ساخت اینورتر جوش می‌توان به پایین بودن حجم و وزن دستگاه و همچنین کاهش میزان اتلاف انرژی اشاره کرد.

مزیت بزرگ دستگاه‌هایی که از تکنولوژی آی جی بی تی استفاده می‌کنند این است که قادر به تامین کیفیت جوش بهتر و نفوذ بیشتر در سطح مورد نظر با استفاده از جریان برق کمتر هستند؛ یعنی این دستگاه‌ها از لحاظ قیمتی کمی گران‌تر از دستگاه‌های ماسفت هستند اما در مصرف برق، بهتر عمل می‌کنند.

 

 

انواع اینورتر جوشکاری

اینورترها در دستگاه‌های مختلف کاربرد دارند. برای جوشکاری سطوح مختلف باید از دستگاه جوش متناسب با ویژگی‌های آن سطح استفاده کرد. در این قسمت به بررسی هر کدام از روش‌های جوشکاری تیگ، میگ و MMA می‌پردازیم.

 

اینورتر جوش تیگ یا آرگون TIG

برای جوشکاری فولادهای پرآلیاژ و پرکربن، مس، آلومینیوم، منیزیم و برخی دیگر فلزات، بهترین و مقاوم‌ترین نوع جوشکاری، روش تیگ (Tungsten Inert Gas) است.

جوشکاری تیگ یکی از تخصصی ترین روش‌های جوشکاری است. در این روش از گاز آرگون، که یک گاز خنثی است، استفاده می‌شود.

وجود گاز آرگون در محل جوش و حوضچه مذاب از نفوذ اکسیژن به محل جوشکاری جلوگیری می‌کند و به این ترتیب کیفیت جوش بالایی فراهم می‌شود.

اینورترهای تیگ در دو نوع AC و DC در بازار موجود هستند.

برای جوشکاری کلیه فلزات غیر از منیزیم و آلومینیوم می‌توان از اینورتر تیگ DC استفاده کرد؛ جوشکاری فلزات منیزیم و آلومینیم به وسیله اینورتر تیگ AC بهتر انجام خواهد شد.

دستگاه جوش اینورتر میگ یا CO2

یکی دیگر از روش‌های مرسوم جوشکاری استفاده از اینورتر میگ (Metal Inert Gas) یا CO2 است.

کاری که گاز CO2 در روش جوش میگ انجام می‌دهد همان کاری است که گاز آرگون در روش تیگ انجام می‌دهد؛ یعنی CO2 در محل جوش، از ورود اکسیژن جلوگیری می‌کند.

از مزایای جوشکاری به روش میگ می‌توان به نداشتن گل یا سرباره جوش اشاره کرد.

همچنین سرعت جوشکاری در این روش در مقایسه با روش‌های جایگزین بالاتر است و به همین دلیل یکی از روش‌های رایج جوشکاری در کارخانجاتی که نیاز به جوش دارند روش MIG است.

روش میگ با همه مزایایی که دارد در مواردی که نیاز به مقاومت جوش بالایی باشد گزینه مناسبی به نظر نمی‌رسد.

اینورتر جوشکاری الکترود یا MMA

آهن یکی از پرکاربرد ترین فلزات است که اگر با عناصر دیگر ترکیب شود طیف کاربردهای آن وسیع تر هم می‌شود.

فلزات و آلیاژهای آهنی که به آن‌ها فولاد هم گفته می‌شود قابلیت جوش پذیری بسیار بالایی دارند.

یکی از مناسب ترین گزینه‌ها برای جوشکاری این فلزات، استفاده از اینورتر جوشکاری  الکترود یا MMA (Manual Metal Arc welding) است.

روی الکترودهای اینورتر جوشکاری، لایه‌ای سیلیسی یا سیمانی وجود دارد که مانع از رسیدن اکسیژن به محل جوش و حوضچه مذاب می‌شود و به این ترتیب کیفیت جوشکاری در سطح بالایی حفظ می‌شود.

اینورتر MMA از دستگاه‌هایی است که ولتاژ ثابت با جریان متغیر دارند. این دستگاه‌ها با ماکزیمم جریانی که می‌توانند تولید کنند نامگذاری می‌شوند.

مثلا دستگاه اینورتر جوشکاری 160 آمپر دستگاهی است که حداکثر قادر به تولید جریانی با شدت 160 آمپر است.

البته شدت جریان این دستگاه‌ها فقط برای مصارف خانگی و سبک نیست و برخی از آن‌ها قادر به تامین جریان 500 آمپر هم هستند.

راهنمای خرید اینورتر جوشکاری

ماندگاری و کیفیت جوش دو فلز علاوه بر مهارت و تجربه جوشکار، به کیفیت ابزار کار جوشکار، یعنی دستگاه جوش هم وابسته است.

اینورتر جوشکاری یکی از بهترین دستگاه‌های جوشکاری است که برای مصارف خانگی هم مناسب است؛ اما انتخاب یک اینورتر مناسب با نیاز هر شخص کار چندان آسانی نیست.

اگر به فکر خرید اینورتر جوشکاری هستید بهتر است قبل از هر گونه اقدامی با مهم ترین فاکتورهای انتخاب یک دستگاه جوش اینورتری آشنا شوید.

در این قسمت عوامل مهم و تاثیرگذار در انتخاب یک اینورتر مناسب را بررسی می‌کنیم.

 

شدت جریان تولیدی توسط دستگاه جوش

جنس و مقاومت سطحی که قرار است جوشکاری روی آن انجام شود عاملی تعیین کننده در انتخاب و خرید اینورتر جوشکاری است.

هر چه ضخامت سطح مورد نظر بیشتر باشد به اینورتری با توانایی تولید شدت جریانی بالاتر نیاز است.

توان اینورتر در تولید جریان به قدری مهم است که اصولا نامگذاری اینورترها با ماکزیمم قدرتشان در تامین جریان صورت می‌گیرد.

مثلا دستگاه اینورتر جوش 200 آمپر یعنی دستگاهی که در حالت بیشینه، قادر به تامین جریانی معادل 200 آمپر است.

به طور کلی برای مصارف خانگی، شدت جریان 200 آمپر کافی به نظر می‌رسد.

 

چرخه عملکرد (Duty Cycle) اینورتر جوش

چرخه کاری یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب اینورتر جوشکاری است.

استفاده مدام از دستگاه موجب آسیب دیدن دستگاه می‌شود؛ به همین دلیل دستگاه جوشکاری به ازای مقدار کار مشخصی باید مدتی هم در وضعیت استراحت باشد.

مفهوم چرخه کاری این است که یک دستگاه جوش، بعد از هر مدت زمان مشخصی استفاده، چه مقدار نیاز به استراحت دارد تا دوباره بتوان از آن استفاده کرد.

هر چه چرخه عملکرد یک اینورتر بیشتر باشد یعنی نسبت زمانی که دستگاه قابل استفاده است به زمانی که دستگاه نیاز به استراحت دارد بیشتر است.

مثلا چرخه عملکرد 50 درصد به این معنی است که اگر دستگاه 20 دقیقه استفاده شود باید 20 دقیقه هم در وضعیت استراحت قرار بگیرد تا دوباره بتوان به خوبی از آن استفاده کرد.

به عنوان مثالی دیگر، مثلا چرخه کاری 75 درصد به این معنی است که اگر دستگاه 75 دقیقه استفاده شود باید 25 دقیقه در حالت استراحت قرار بگیرد.

چرخه عملکرد اینورتر جوشکاری در کارخانه‌ها و خطوط تولید اهمیت دو چندانی می‌یابد؛ زیرا ممکن است کند شدن روند تولید در یک بخش موجب کند شدن کل خط تولید شود.

چرخه کاری مناسب برای یک دستگاه جوش که قرار است در کارخانه‌ها و خطوط تولید استفاده شود معمولا باید بیشتر از 60 درصد باشد.

نمایشگر دیجیتال

در دستگاه‌های قدیمی جوشکاری خبری از مانیتورهای پیشرفته نبود.

بسیاری از اینورترهایی که در بازار موجود هستند برای اینکه میزان کنترل جوشکار بر فرایند جوشکاری را افزایش دهند مجهز به مانیتورهای پیشرفته‌ای هستند.

در این مانیتورها متغیرهای مهمی مثل مقدار آمپر، تنظیم پالس، تغییر وضعیت جوش از الکترود به تیگ یا میگ و … وجود دارد که هر کدام از آن‌ها توسط کاربر قابل تغییر است.

به طور کلی اگر هنوز تسلط و تجربه کافی در کار با دستگاه‌های جوش را ندارید، وجود نمایشگر دیجیتال می‌تواند بسیار کمک کننده باشد.

 

وزن و اندازه دستگاه

یکی از مهمترین معایب دستگاه‌های جوش قدیمی، وزن زیاد و اندازه نامتناسب آن‌ها بود که جابجایی آن‌ها را سخت می‌کرد.

اکثر اینورترهای جوشکاری که در بازار موجود هستند از ابعاد و وزنی متناسب برخوردارند تا به راحتی قابل جابجایی باشند.

 

لوازم جانبی

برای استفاده از اینورتر جوشکاری نیاز به ابزار و قطعات مختلف است.

معمولا این لوازم جانبی همراه اینورترها هستند؛ مواردی مثل انبر و کابل جوش، گیره و کابل اتصال از این قبیل هستند.

به منظور بالا بودن کیفیت جوش، کابل رابط باید توان انتقال همه جریان تولید شده را داشته باشد.

 

تعداد ولوم‌های دستگاه اینورتر جوشکاری

روی اینورترهای جوشکاری ولوم‌هایی وجود دارند که هر کدام کاربرد خاصی دارند و به کاربر کمک می‌کنند بتواند مقادیر دلخواه برای هر متغیر را وارد کند و بر فرایند جوشکاری کنترل داشته باشد.

دستگاه‌های قدیمی‌تر در دو نوع تک ولوم و دو ولوم بودند و اخیرا نوع سه ولوم این دستگاه‌ها هم تولید و عرضه شده‌اند.

اولین ولوم، ولوم تغییر جریان اینورتر جوشکاری است که به کمک آن می‌توان شدت جریان خروجی از دستگاه را کنترل کرد.

برای کار با الکترودهای مختلف و سطوح مختلف نیاز به جریان‌های متفاوتی است. ولوم دوم اینورتر جوشکاری ولوم نفوذی نام دارد که کلمه arc force در زیر آن دیده می‌شود.

به وسیله این ولوم می‌توان عمق نفوذ جوش را تنظیم کرد.

کم یا زیاد بودن میزان نفوذ جوش می‌تواند منجر به این شود که قوسی که در محل جوش ایجاد می‌شود یکدست و ملایم باشد یا عمق زیادی را روی قطعه کاری حفر کند.

ابزار و قطعات دستگاه جوش اینورتر

اینورترها برای انجام عملیات جوشکاری نیازمند ابزار و قطعاتی هستند. معمولا برندهای تولید کننده اینورتر جوشکاری، این ابزار و قطعات را همراه با دستگاه عرضه می‌کنند.

این ابزار و قطعات شامل کابل جوشکاری، کابل اتصال، انبر اتصال، انبر جوش، ماسک جوشکاری، کیف حمل دستگاه و … است.

جمع بندی

در این مطلب با آخرین نسل دستگاه‌های جوش یعنی اینورتر جوشکاری آشنا شدیم و از مقایسه آن با دستگاه‌های قدیمی‌تر به مزایای آن پی بردیم.

تکنولوژی به کار رفته در این دستگاه‌ها معمولا Mosfet و یا IGBT است.

معمولا اینورترهایی که از ماسفت استفاده می‌کنند وزن بیشتر و ابعاد بزرگتری از اینورترهای IGBT دارند.

ساختار IGBT در اینورتر پیچیده‌تر و متنوع‌تر از تکنولوژی ماسفت است و همین امر تعمیر آن را سخت و پرهزینه‌تر می‌کند.

از مهم‌ترین فاکتورهای انتخاب و خرید یک اینورتر جوشکاری توجه به ماکزیمم جریان خروجی از آن است.

چرخه عملکرد دستگاه دیگر فاکتور تاثیرگذار در انتخاب این دستگاه است. چرخه عملکرد به این مورد اشاره دارد که یک اینورتر پس از مدتی استفاده به چه مدت استراحت نیاز دارد تا مجدد قابل استفاده باشد.

اگر حمل و جابجایی دستگاه برایتان مهم است باید وزن و ابعاد دستگاه را هم در نظر بگیرید. همچنین وجود لوازم جانبی مثل انبر اتصال و جوش، ماسک جوشکاری و … در خرید یک اینورتر جوشکاری مزیت بزرگی محسوب می‌شود. با گذشت زمان و کسب تجربه در جوشکاری، کیفیت و سرعت جوشکاریتان افزایش پیدا خواهد کرد؛

با این حال بهتر است در شروع جوشکاری آموزش‌های اولیه را ببینید و نکات ایمنی در کار با اینورتر جوشکاری را رعایت کنید.