Quali sono le differenze tra TIG (DC) e TIG (AC)?

La saldatura TIG (DC) in corrente continua avviene quando la corrente scorre in una sola direzione.Rispetto alla saldatura TIG AC (corrente alternata), la corrente una volta che scorre non andrà a zero fino al termine della saldatura.In generale, gli inverter TIG saranno in grado di saldare sia DC che AC/DC con pochissime macchine solo AC.

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La corrente continua viene utilizzata per la saldatura TIG di acciaio dolce/materiale inossidabile e la corrente alternata viene utilizzata per la saldatura dell'alluminio.

Polarità

Il processo di saldatura TIG ha tre opzioni di corrente di saldatura in base al tipo di connessione.Ogni metodo di connessione presenta vantaggi e svantaggi.

Corrente continua – Elettrodo negativo (DCEN)

Questo metodo di saldatura può essere utilizzato per un'ampia gamma di materiali.La torcia per saldatura TIG è collegata all'uscita negativa dell'inverter di saldatura e il cavo di ritorno del lavoro all'uscita positiva.

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Quando l'arco si è stabilito, la corrente scorre nel circuito e la distribuzione del calore nell'arco è di circa il 33% nel lato negativo dell'arco (la torcia di saldatura) e il 67% nel lato positivo dell'arco (il pezzo).

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Questo equilibrio fornisce una profonda penetrazione dell'arco nel pezzo da lavorare e riduce il calore nell'elettrodo.

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Questo calore ridotto nell'elettrodo consente di trasportare più corrente da elettrodi più piccoli rispetto ad altre connessioni di polarità.Questo metodo di connessione viene spesso definito polarità lineare ed è la connessione più comune utilizzata nella saldatura CC.

Corrente continua – Elettrodo positivo (DCEP)

Durante la saldatura in questa modalità la torcia di saldatura TIG è collegata all'uscita positiva dell'inverter di saldatura e il cavo di ritorno del lavoro all'uscita negativa.

Quando l'arco si è stabilito, la corrente scorre nel circuito e la distribuzione del calore nell'arco è di circa il 33% nel lato negativo dell'arco (il pezzo in lavorazione) e del 67% nel lato positivo dell'arco (la torcia di saldatura).

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Ciò significa che l'elettrodo è soggetto ai livelli di calore più elevati e quindi deve essere molto più grande rispetto alla modalità DCEN anche quando la corrente è relativamente bassa per evitare il surriscaldamento o la fusione dell'elettrodo.Il pezzo da lavorare è soggetto al livello di calore più basso, quindi la penetrazione della saldatura sarà poco profonda.

 

Questo metodo di connessione è spesso indicato come inversione di polarità.

Inoltre, con questa modalità gli effetti delle forze magnetiche possono causare instabilità e un fenomeno noto come colpo d'arco in cui l'arco può vagare tra i materiali da saldare.Ciò può verificarsi anche nella modalità DCEN, ma è più prevalente nella modalità DCEP.

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Ci si può chiedere quale sia l'uso di questa modalità durante la saldatura.Il motivo è che alcuni materiali non ferrosi come l'alluminio durante la normale esposizione all'atmosfera formano un ossido sulla superficie. Questo ossido si crea a causa della reazione dell'ossigeno nell'aria e del materiale simile alla ruggine sull'acciaio.Tuttavia questo ossido è molto duro e ha un punto di fusione più alto rispetto al materiale di base effettivo e quindi deve essere rimosso prima di poter eseguire la saldatura.

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L'ossido può essere rimosso mediante molatura, spazzolatura o qualche pulizia chimica, ma non appena il processo di pulizia cessa, l'ossido ricomincia a formarsi.Pertanto, idealmente sarebbe pulito durante la saldatura.Questo effetto si verifica quando la corrente scorre in modalità DCEP quando il flusso di elettroni si rompe e rimuove l'ossido.Si potrebbe quindi presumere che DCEP sarebbe la modalità ideale per saldare questi materiali con questo tipo di rivestimento di ossido.Sfortunatamente, a causa dell'esposizione dell'elettrodo agli alti livelli di calore in questa modalità, le dimensioni degli elettrodi dovrebbero essere grandi e la penetrazione dell'arco sarebbe bassa.

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La soluzione per questi tipi di materiali sarebbe l'arco di penetrazione profonda della modalità DCEN più la pulizia della modalità DCEP.Per ottenere questi vantaggi viene utilizzata la modalità di saldatura AC.

Saldatura a corrente alternata (AC).

Quando si salda in modalità AC, la corrente fornita dall'inverter di saldatura funziona con elementi positivi e negativi o con semicicli.Ciò significa che la corrente scorre in un modo e poi nell'altro in momenti diversi, quindi viene utilizzato il termine corrente alternata.La combinazione di un elemento positivo e di un elemento negativo è definita un ciclo.

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Il numero di volte in cui un ciclo viene completato in un secondo è indicato come frequenza.Nel Regno Unito la frequenza della corrente alternata fornita dalla rete elettrica è di 50 cicli al secondo ed è indicata come 50 Hertz (Hz)

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Ciò significherebbe che la corrente cambia 100 volte al secondo.Il numero di cicli al secondo (frequenza) in una macchina standard è dettato dalla frequenza di rete che nel Regno Unito è 50Hz.

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Vale la pena notare che all'aumentare della frequenza gli effetti magnetici aumentano e elementi come i trasformatori diventano sempre più efficienti.Inoltre, l'aumento della frequenza della corrente di saldatura irrigidisce l'arco, migliora la stabilità dell'arco e porta a una condizione di saldatura più controllabile.
Tuttavia, questo è teorico poiché quando si salda in modalità TIG ci sono altre influenze sull'arco.

L'onda sinusoidale CA può essere influenzata dal rivestimento di ossido di alcuni materiali che funge da raddrizzatore limitando il flusso di elettroni.Questo è noto come rettifica dell'arco e il suo effetto provoca il taglio o la distorsione del semiciclo positivo.L'effetto per la zona di saldatura è costituito da condizioni irregolari dell'arco, mancanza di azione pulente e possibili danni al tungsteno.

Rettifica dell'arco del semiciclo positivo

Forme d'onda di corrente alternata (CA).

L'onda sinusoidale

L'onda sinusoidale è costituita dall'elemento positivo che si accumula al suo massimo da zero prima di ricadere a zero (spesso indicato come la collina).

Quando attraversa lo zero e la corrente cambia direzione verso il suo valore massimo negativo prima di salire a zero (spesso indicato come la valle) un ciclo è completato.

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Molte delle saldatrici TIG di vecchio stile erano solo macchine del tipo a onda sinusoidale.Con lo sviluppo dei moderni inverter per saldatura con elettronica sempre più sofisticata è arrivato lo sviluppo del controllo e della modellatura della forma d'onda CA utilizzata per la saldatura.

L'onda quadra

Con lo sviluppo di inverter per saldatura TIG AC/DC per includere più elettronica è stata sviluppata una generazione di macchine ad onda quadra.Grazie a questi controlli elettronici il passaggio da positivo a negativo e viceversa può essere effettuato quasi in un istante il che porta ad una corrente più efficace in ogni semiciclo a causa di un periodo massimo più lungo.

 

L'uso efficace dell'energia del campo magnetico immagazzinata crea forme d'onda molto vicine al quadrato.I controlli dei primi generatori elettronici consentirono il controllo di un' 'onda quadra'.Il sistema consentirebbe il controllo dei semicicli positivi (pulizia) e negativi (penetrazione).

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La condizione di equilibrio sarebbe uguale + semicicli positivi e negativi fornendo una condizione di saldatura stabile.

I problemi che si possono incontrare sono che una volta che la pulizia si è verificata in meno del semiciclo positivo, parte del semiciclo positivo non è produttivo e può anche aumentare il potenziale danno all'elettrodo dovuto al surriscaldamento.Tuttavia, questo tipo di macchina avrebbe anche un controllo del bilanciamento che consentiva di variare il tempo del semiciclo positivo all'interno del tempo ciclo.

 

Massima penetrazione

Ciò può essere ottenuto posizionando il controllo in una posizione che consentirà di trascorrere più tempo nel semiciclo negativo rispetto al semiciclo positivo.Ciò consentirà di utilizzare una corrente più elevata con elettrodi più piccoli come di più

del calore è in positivo (lavoro).L'aumento del calore si traduce anche in una penetrazione più profonda durante la saldatura alla stessa velocità di avanzamento della condizione bilanciata.
Una ridotta zona interessata dal calore e una minore distorsione dovuta all'arco più stretto.

 

Massima pulizia

​Ciò può essere ottenuto posizionando il controllo in una posizione che consentirà di trascorrere più tempo nel semiciclo positivo rispetto al semiciclo negativo.Ciò consentirà di utilizzare una corrente di pulizia molto attiva.Va notato che esiste un tempo di pulizia ottimale dopo il quale non si verificherà più pulizia e il potenziale di danneggiamento dell'elettrodo è maggiore.L'effetto sull'arco è quello di fornire un bagno di saldatura pulito più ampio con una penetrazione ridotta.