هر آنچه باید درباره اینورتر جوشکاری ( دستگاه جوش ) بدانید

وقتی اسم اینورتر یا دستگاه جوش اینورتر به گوش می‌رسد، خیلی‌ها سریع یاد جوشکاری دقیق، کم‌مصرف و سبک می‌افتند. واقعیت هم همین است! این دستگاه‌ها به‌خاطر پیشرفت‌های فناورانه‌شان، تحولی در صنعت جوشکاری ایجاد کرده‌اند. در این مقاله، با هم به شکلی کامل و بدون عجله، همه چیز درباره اینورترها جوشکاری را بررسی می‌کنیم: از کاربردها و انواع مختلف گرفته تا اجزای داخلی و قابلیت‌های پیشرفته.

اینورتر جوشکاری یا همون دستگاه جوش چیست؟

در دنیای امروز که تکنولوژی به سرعت در حال تغییر و پیشرفت است، تجهیزات صنعتی هم دست‌خوش تحولات بزرگی شده‌اند. یکی از این پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه جوشکاری، ظهور دستگاه‌های جوش اینورتر یا همان اینورتر جوشکاری است. این دستگاه‌ها نسبت به نسل قدیمی‌تر دستگاه‌های جوش ترانسفورماتوری، سبک‌تر، کم‌مصرف‌تر، پرقدرت‌تر و بسیار هوشمندانه‌تر عمل می‌کنند. اینورتر در اصل دستگاهی است که برق متناوب شهری (AC) را به برق مستقیم (DC) تبدیل کرده و سپس آن را با فرکانس بسیار بالا دوباره به برق متناوب تغییر می‌دهد. این روند باعث می‌شود اندازه و وزن دستگاه به شدت کاهش یابد، بهره‌وری انرژی بالا برود و کنترل دقیق‌تری روی جریان و ولتاژ خروجی داشته باشیم. به زبان ساده‌تر، اینورتر جوشکاری به کاربر این امکان را می‌دهد که جوشی تمیزتر، پایدارتر و اقتصادی‌تر ایجاد کند، بدون اینکه با دستگاه‌های حجیم و سنگین گذشته سر و کله بزند.

اگر بخواهیم مقایسه‌ای صادقانه و دقیق داشته باشیم، باید اعتراف کرد که اینورترهای جوش از هر جهت نسبت به دستگاه‌های جوش ترانسفورماتوری قدیمی برتری دارند. نخستین مزیت، وزن بسیار کمتر و ابعاد جمع‌وجورتر است که حمل و نقل و جابه‌جایی دستگاه را به راحتی ممکن می‌سازد. دومین مزیت مهم، مصرف برق کمتر این دستگاه‌ها است که باعث می‌شود در درازمدت، هزینه‌های انرژی شما به طرز چشمگیری کاهش یابد. کیفیت قوس جوش و کنترل دقیق شدت جریان نیز باعث می‌شود کاربر بتواند جوش‌هایی با ظرافت و استحکام بیشتر ایجاد کند. همچنین اینورترها نسبت به نوسانات برق شهری حساسیت کمتری دارند و با بهره‌گیری از مدارهای محافظتی، در برابر آسیب‌های ناشی از تغییرات ولتاژ مقاوم‌تر هستند. علاوه بر همه این‌ها، صدای کمتر حین کار، خنک‌کنندگی بهتر، عمر بالاتر قطعات داخلی و امکان کار با انواع الکترودها (از جمله الکترودهای تخصصی برای فولاد زنگ‌نزن و چدن) از دیگر مزایای قابل توجه این نسل جدید دستگاه‌های جوشکاری به شمار می‌آیند.

بررسی انواع اینورتر جوشکاری ( MMA, TIG, MIG/MAG )

در دنیای جوشکاری، بسته به نوع فرآیند، جنس قطعه‌کار، نوع الکترود یا سیم جوش و شرایط کاری، اینورترهای جوشکاری به مدل‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. این تنوع به جوشکاران این امکان را می‌دهد که دستگاهی متناسب با نیاز دقیق خود انتخاب کنند. در ادامه، به بررسی مهم‌ترین و رایج‌ترین انواع اینورتر جوشکاری می‌پردازیم:

اینورتر جوشکاری MMA (الکترود دستی)

این نوع اینورتر ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع دستگاه جوش است و با نام SMAW یا Stick Welding نیز شناخته می‌شود. در این روش، از یک الکترود روکش‌دار برای ایجاد قوس و جوش دادن قطعات فلزی استفاده می‌شود. قوس الکتریکی بین نوک الکترود و قطعه کار شکل می‌گیرد و حرارت حاصل، فلز پایه و الکترود را ذوب کرده و جوش ایجاد می‌کند.

• نکته: تقریباً تمام جوشکاران از این مدل برای کارهای عمومی استفاده می‌کنند و قیمت مناسب و کاربری ساده آن باعث شده محبوب‌ترین مدل بازار باشد.

اینورتر جوشکاری TIG (تیگ یا گاز خنثی تنگستن)

این مدل که با عنوان GTAW نیز شناخته می‌شود، برای جوشکاری دقیق و تمیز طراحی شده است. در این روش، از یک الکترود تنگستن غیرمصرف‌شونده استفاده می‌شود که قوس بین آن و قطعه شکل می‌گیرد و معمولاً از گاز آرگون به عنوان گاز محافظ استفاده می‌شود تا جوش بدون اکسید شدن و بسیار صاف ایجاد گردد.

• نکته: فرآیند TIG نیاز به مهارت بالای جوشکار دارد و سرعت کار نسبت به MMA یا MIG کمتر است، اما کیفیت خروجی بسیار بالاتر است.

اینورتر جوشکاری MIG/MAG (با سیم جوش)

در این مدل که با نام GMAW نیز شناخته می‌شود، به جای الکترود دستی، از یک سیم جوش مداوم استفاده می‌شود که هم‌زمان با جوشکاری از نازل دستگاه خارج می‌شود. در این روش از گاز محافظ (مثل آرگون یا CO2) نیز استفاده می‌شود تا از منطقه جوش در برابر آلودگی محافظت شود. MIG مخفف Metal Inert Gas و MAG مخفف Metal Active Gas است.

• نکته: اینورتر MIG/MAG نسبت به سایر مدل‌ها قیمت بالاتری دارد و نیاز به تجهیزات جانبی مثل کپسول گاز، رگلاتور و سیم جوش دارد. اما برای پروژه‌های حجیم و صنعتی، بسیار مقرون‌به‌صرفه است.

اگر تازه‌کار هستید یا برای استفاده خانگی و کارهای عمومی به دنبال دستگاه جوش هستید، مدل‌های MMA بهترین انتخاب‌اند. اگر کیفیت جوش برایتان مهم‌تر از سرعت است، دستگاه‌های TIG انتخابی عالی‌اند. برای کارهای سریع، پرحجم و صنعتی، MIG/MAG مناسب‌ترین گزینه است.

 ساختار داخلی اینوتر جوش ( IGBT / MOSFET )

برخلاف ظاهر جمع‌وجور و ساده‌ای که اینورترهای جوش دارند، در دل آن‌ها سیستمی بسیار دقیق و مهندسی‌شده وجود دارد که وظیفه اصلی تبدیل و کنترل جریان برق را بر عهده دارد. ابتدا جریان متناوب ورودی (برق شهر) توسط بخش Rectifier به جریان مستقیم تبدیل می‌شود. سپس این جریان DC وارد بخش Inverter می‌شود که با استفاده از سوئیچ‌های سریع (مانند ترانزیستورهای IGBT یا MOSFET)، جریان را با فرکانس بسیار بالاتر به جریان متناوب تبدیل می‌کند. این فرکانس بالا اجازه می‌دهد که ترانسفورماتور داخلی بسیار کوچکتر و سبک‌تر طراحی شود.

ماسفت ( MOSFET ) چیست؟

MOSFET یا به طور کامل‌تر Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor یک نوع ترانزیستور قدرت است که بر اساس کنترل جریان با ولتاژ طراحی شده. MOSFETها خیلی سریع عمل می‌کنند و چون کنترلشان با ولتاژ انجام می‌شود (و نه با جریان)، مصرف انرژی آن‌ها در مدار بسیار پایین است.
از MOSFETها معمولاً در مدارهای اینورتر، منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS)، درایوهای موتوری کوچک و تقویت‌کننده‌های صوتی استفاده می‌شود. آن‌ها به ویژه برای کار در فرکانس‌های بالا (مثلاً ده‌ها یا صدها کیلوهرتز) بسیار مناسبند، چون سرعت سوئیچینگ خیلی بالایی دارند.

ویژگی‌های اصلی MOSFET:

• سوئیچینگ فوق‌العاده سریع
• کنترل با ولتاژ (نه با جریان)
• تلفات کم در فرکانس‌های بالا
• مناسب برای جریان‌های نسبتاً پایین‌تر یا ولتاژهای کمتر نسبت به IGBT

IGBT چیست؟

IGBT یا Insulated Gate Bipolar Transistor، به نوعی ترکیبی از ویژگی‌های خوب MOSFET و ترانزیستورهای BJT (ترانزیستورهای دوقطبی قدیمی‌تر) است.
یعنی از نظر ورودی، مانند MOSFET عمل می‌کند (کنترل با ولتاژ دارد) ولی در خروجی مانند BJT جریان‌های سنگین‌تر را مدیریت می‌کند. این ترکیب باعث شده IGBTها برای کاربردهایی که نیاز به ولتاژ بالا و جریان بالا دارند (مثل جوشکاری، اینورترهای صنعتی، درایورهای موتوری بزرگ و سیستم‌های قدرت بالا) گزینه‌ی فوق‌العاده‌ای باشند.

ویژگی‌های اصلی IGBT:

• مناسب برای ولتاژهای بالا (مثلاً 600 ولت، 1200 ولت یا بالاتر)
• مناسب برای جریان‌های بالا
• کنترل با ولتاژ در ورودی (مثل MOSFET)
• عملکرد خوب در فرکانس‌های متوسط (چند کیلوهرتز)

پس از این مرحله، خروجی از طریق یکسوسازی و فیلتر دوباره به جریان DC مناسب برای ایجاد قوس جوش تبدیل می‌شود. همچنین در مدار دستگاه، مدارهای حفاظتی مانند محافظ ولتاژ، محافظ حرارت، سنسور جریان و فن‌های خنک‌کننده تعبیه شده‌اند که امنیت و عمر دستگاه را تضمین می‌کنند. در نهایت، یک برد کنترل هوشمند بر تمام فرآیند نظارت دارد و امکاناتی مانند تنظیم شدت جریان، ویژگی‌های آغاز سریع قوس (Hot Start)، جلوگیری از چسبیدن الکترود (Anti-Stick) و تقویت قوس (Arc Force) را فراهم می‌کند.