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溶接と比較すると、一度流れた電流は溶接が終了す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、ACのみの機械はごくわずかです。

。

DCは軟鋼/ステンレス鋼の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、長所と短所の両方があります。

直流–電極負（DCEN）

この溶接方法は、さまざまな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。

。

アークが確立されると、電流が回路に流れ、アーク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。

。

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。

。

電極内のこの減少した熱により、他の極性接続と比較して、より小さな電極によってより多くの電流を運ぶことができます。この接続方法は、ストレート極性と呼ばれることが多く、DC溶接で使用される最も一般的な接続です。

直流–電極ポジティブ（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正の出力に接続され、ワー​​クリターンケーブルは負の出力に接続されます。

アークが確立されると、電流が回路に流れ、アーク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）で約67％になります。

。

これは、電極が最高の熱レベルにさらされることを意味し、したがって、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なければなりません。ワークピースはより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、不安定性やアークブローと呼ば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間を移動する可能性があります。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。

。

溶接時にこのモードがどのよう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、通常大気にさらされるとアルミニウムなどの非鉄系材料が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の反応によって生成されます。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。

。

酸化物は、粉砕、ブラッシング、または何らかの化学的洗浄によって除去することができますが、洗浄プロセスが終了するとすぐに、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されます。この効果は、電子の流れが崩壊して酸化物を除去するときに電流がDCEPモードで流れるときに発生します。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。残念ながら、このモードでは電極が高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、アークの浸透は低くなります。

。

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。1つの正の要素と1つの負の要素の組み合わせは、1サイクルと呼ばれます。

。

サイクルが1秒以内に完了する回数は、頻度と呼ばれます。英国では、幹線ネットワークによって供給される交流の周波数は1秒あたり50サイクルであり、50ヘルツ（Hz）で表されます。

。

これは、電流が毎秒100回変化することを意味します。標準的なマシンの1秒あたりのサイクル数（周波数）は、英国では50Hzである主電源周波数によって決定されます。

。

。

。

。

周波数が高くなると磁気効果が大きくなり、変圧器などのアイテムの効率が向上す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、溶接条件をより制御しやすくなります。
ただし、TIGモードで溶接する場合、アークに他の影響があるため、これは理論上の問題です。

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、その効果により、正の半サイクルが切り取られたり歪んだりします。溶接ゾーンへの影響は、不安定なアーク状態、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、ゼロに戻る前にゼロから最大に達する正の要素で構成されます（多くの場合、丘と呼ばれます）。

それがゼロを横切り、電流が最大の負の値に向かって方向を変えてからゼロ（しばしば谷と呼ばれる）に上昇すると、1サイクルが完了します。

。

古いスタイルのTIG溶接機の多くは、正弦波タイプの機械のみでした。ますます高度な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波形の制御と成形が開発されました。

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伴い、方形波機械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、最大でより長い期間のために、各半サイクルでより効果的な電流が得られます。

 

蓄積された磁場エネルギーを有効に活用することで、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。このシステムでは、正（洗浄）と負（浸透）の半サイクルを制御できます。

。

バランス条件は、等しい+正と負の半サイクルになり、安定した溶接条件が得られます。

発生する可能性のある問題は、正の半サイクル時間未満で洗浄が行われると、正の半サイクルの一部が生産的でなく、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をサイクル時間内で変化させることができるバランス制御もあります。

 

最大浸透

これは、正の半サイクルに対して負の半サイクルで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達成できます。これにより、より小さな電極でより多くの電流を使用できるようになります

熱のは正（仕事）にあります。熱の増加はまた、平衡状態と同じ移動速度で溶接するときに、より深い溶け込みをもたらします。
アークが狭くなるため、熱影響部が減少し、歪みが減少します。

 

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で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で実現できます。これにより、非常にアクティブな洗浄電流を使用できるようになります。最適な洗浄時間があり、それ以降はそれ以上の洗浄が行われず、電極が損傷する可能性が高くなることに注意してください。アークへの影響は、浅い溶け込みでより広くきれいな溶接プールを提供することです。