TIG (DC) と TIG (AC) の違いは何ですか?

直流TIG（DC）溶接は、電流が一方向にのみ流れる場合です。AC（交流）TIG溶接に比べ、一度流れた電流は溶接が終わるまでゼロになりません。一般に、TIG インバーターは、DC または AC/DC 溶接のいずれかを溶接できますが、AC のみの機械はほとんどありません。

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DC は軟鋼/ステンレス材料の TIG 溶接に使用され、AC はアルミニウムの溶接に使用されます。

極性

TIG 溶接プロセスには、接続のタイプに基づいて溶接電流の 3 つのオプションがあります。それぞれの接続方法には、長所と短所があります。

直流 - 電極マイナス (DCEN)

この溶接方法は、幅広い材料に使用できます。TIG 溶接トーチは溶接インバーターの負の出力に接続され、ワー​​ク リターン ケーブルは正の出力に接続されます。

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アークが確立されると、回路に電流が流れ、アーク内の熱分布は、アークのマイナス側 (溶接トーチ) で約 33%、アークのプラス側 (ワークピース) で 67% になります。

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このバランスにより、アークがワークピースに深く浸透し、電極内の熱が減少します。

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この電極内の熱の減少により、他の極性接続と比較して、より小さな電極でより多くの電流を運ぶことができます。この接続方法は、しばしばストレート極性と呼ばれ、DC 溶接で使用される最も一般的な接続です。

直流 - 電極正極 (DCEP)

このモードで溶接する場合、TIG 溶接トーチは溶接インバーターのプラス出力に接続され、ワー​​ク リターン ケーブルはマイナス出力に接続されます。

アークが確立されると、回路に電流が流れ、アーク内の熱分布は、アークのマイナス側 (ワークピース) で約 33%、アークのプラス側 (溶接トーチ) で 67% になります。

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これは、電極が最高の熱レベルにさらされることを意味するため、電極の過熱または溶融を防ぐために、電流が比較的低い場合でも、DCEN モードよりもはるかに大きくする必要があります。ワークピースは低い熱レベルにさらされるため、溶接の溶け込みは浅くなります。

 

この接続方法は、しばしば逆極性と呼ばれます。

また、このモードでは、磁力の影響により不安定になり、アークブローとして知られる現象が発生する可能性があります。この現象では、アークが溶接される材料の間をさまよいます。これは DCEN モードでも発生する可能性がありますが、DCEP モードでより一般的です。

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溶接時にこのモードがどのような用途に使用されるのか疑問に思われるかもしれません。その理由は、アルミニウムなどの一部の非鉄材料は、通常、大気にさらされると表面に酸化物を形成するためです。この酸化物は、空気中の酸素と鋼の錆に似た材料との反応により生成されます。ただし、この酸化物は非常に硬く、実際の母材よりも融点が高いため、溶接を行う前に除去する必要があります。

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酸化物は、研削、ブラッシング、または化学洗浄によって除去できますが、洗浄プロセスが停止するとすぐに、酸化物が再び形成され始めます。したがって、理想的には、溶接中に洗浄する必要があります。この効果は、電流が DCEP モードで流れるときに発生し、電子の流れが壊れて酸化物が除去されます。したがって、DCEP は、これらの材料をこのタイプの酸化物コーティングで溶接するための理想的なモードであると想定できます。残念なことに、このモードでは電極が高い熱レベルにさらされるため、電極のサイズを大きくする必要があり、アークの浸透が低くなります。

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これらのタイプの材料の解決策は、DCEN モードの深く浸透するアークと DCEP モードのクリーニングです。これらの利点を得るために、AC 溶接モードが使用されます。

交流（AC）溶接

AC モードで溶接する場合、溶接インバーターによって供給される電流は、正と負の要素または半サイクルのいずれかで動作します。これは、電流が一方向に流れ、次に別の時間に別の方向に流れることを意味するため、交流という用語が使用されます。プラス要素1つとマイナス要素1つを合わせたものを1サイクルと呼びます。

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1 秒間に 1 サイクルが完了する回数を周波数と呼びます。英国では、幹線ネットワークによって供給される交流電流の周波数は毎秒 50 サイクルであり、50 ヘルツ (Hz) と表されます。

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これは、電流が毎秒 100 回変化することを意味します。標準的な機械の 1 秒あたりのサイクル数 (周波数) は、英国では 50 Hz である電源周波数によって決まります。

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周波数が高くなるにつれて磁気効果が増加し、変圧器などのアイテムがますます効率的になることは注目に値します。また、溶接電流の周波数を上げると、アークが硬化し、アークの安定性が向上し、より制御可能な溶接条件が得られます。
ただし、これは理論上のものであり、TIG モードでの溶接ではアークに他の影響があります。

AC正弦波は、電子の流れを制限する整流器として機能する一部の材料の酸化物コーティングの影響を受ける可能性があります。これはアーク整流として知られており、その影響により、正の半サイクルが切り取られたり歪んだりします。溶接部への影響は、不規則なアーク状態、洗浄作用の欠如、およびタングステンの損傷の可能性です。

正の半サイクルのアーク整流

交流（AC）波形

正弦波

正弦波は、ゼロからゼロに戻る前に最大値まで積み上げられた正の要素で構成されます (多くの場合、丘と呼ばれます)。

ゼロを横切り、電流が最大の負の値に向かって方向を変えると、ゼロに上昇する前に (谷と呼ばれることが多い)、1 サイクルが完了します。

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古いスタイルの TIG 溶接機の多くは、正弦波タイプの機械だけでした。ますます洗練された電子機器を備えた最新の溶接インバーターの開発に伴い、溶接に使用される AC 波形の制御と整形に関する開発が行われました。

方形波

より多くの電子機器を含む AC/DC TIG 溶接インバーターの開発により、方形波マシンの世代が開発されました。これらの電子制御により、正から負へ、またはその逆へのクロスオーバーをほぼ瞬時に行うことができ、最大期間が長くなるため、各半サイクルでより効果的な電流が得られます。

 

蓄えられた磁場エネルギーを有効に利用することで、非常に正方形に近い波形が作成されます。最初の電子電源の制御により、「方形波」の制御が可能になりました。このシステムは、正（洗浄）および負（浸透）の半サイクルの制御を可能にします。

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平衡状態は、正と負の半サイクルに等しくなり、安定した溶接状態が得られます。

発生する可能性のある問題は、クリーニングが正の半サイクル時間未満で発生すると、正の半サイクルの一部が生産的ではなく、過熱による電極への潜在的な損傷を増加させる可能性があることです.ただし、このタイプのマシンには、正の半サイクルの時間がサイクル時間内で変化することを可能にするバランス制御もあります。

 

最大貫通力

これは、正の半サイクルに対して負の半サイクルにより多くの時間を費やすことができる位置にコントロールを配置することによって実現できます。これにより、より小さな電極でより高い電流を使用できるようになります。

熱の正（仕事）です。また、平衡状態と同じ移動速度で溶接すると、熱の増加により溶け込みが深くなります。
より狭いアークによる熱影響部の減少と歪みの減少。

 

最大のクリーニング

これは、負の半サイクルに対して正の半サイクルにより多くの時間を費やすことができる位置にコントロールを配置することによって実現できます。これにより、非常にアクティブなクリーニング電流を使用できます。最適な洗浄時間があり、それ以降は洗浄が行われず、電極への損傷の可能性が高くなることに注意してください。アークに対する効果は、溶け込みが浅く、より広くきれいな溶接プールを提供することです。