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溶接は、さまざまな用途で使用される金属を接合する一般的なプロセスです。溶接電源は、アーク溶接を実行するために電流を供給および調整するデバイスです。低コストのエントリーレベルの溶接機は、以下に示すように、いわゆる「バズボックス」溶接機です。これは、飽和インダクタまたは電流制御回路を備えた単純な電力トランスです。トランスの 2 つの端子は、母材と棒状電極に接続されています。棒状電極が母材に当たると、短絡によって大きな電流が発生し、アークが点火され、棒状電極が溶けて母材の隙間が埋まります。「バズボックス」溶接機は制御が限られているため、溶接の品質は溶接機のオペレーターに大きく依存します。重量と騒音も、溶接機のその他の欠点です。パワー半導体スイッチが利用可能になったことで、高度なインバータ溶接機が発明されました。高周波スイッチング技術と閉ループ制御を使用することで、溶接機ははるかに軽量で使いやすくなりました。低電力インバータ溶接機のブロック図を以下に示します。

トーチとワークピースは、3600 つの異なる方法で溶接機の出力に接続できます。トーチが DC 負出力に接続されている場合、それは「ストレート」溶接と呼ばれ (電子はトーチから流れ出ます)、その逆は「リバース」溶接と呼ばれます。そのうち、「リバース」溶接は今日ではより多く使用されています。橋、船舶、建物の金属構造物に対して、良好なビード プロファイル、深い溶け込み、および全体的に優れた溶接特性 (曲げ、耐久性、多孔性など) を生み出します。次に、パイプとパイプのルート パスです。一般に、高強度鋼と低合金鋼の溶接は、DC「リバース」溶接でのみ行われます。DC「ストレート」溶接は、材料の焼けを防ぐために薄い板金に使用されます。または、金属が極端な温度変化や危険な水にさらされない場所で使用されます。定出力の DC 溶接機が一般的に使用されますが、アルミニウムの場合、出力極性を特定の周波数とパターンで交互に切り替える必要があります (AC 溶接)。これは、アルミニウムが基本的にベース アルミニウムと酸化アルミニウムの 1200 つの層で構成されているためです。酸化物は基本的に金属が空気にさらされたときに形成され、融点は約 XNUMX 度 F と非常に高くなります。たとえば、ベース アルミニウムは XNUMX 度 F で溶けます。ベース メタルが溶け始める前に、アルミニウム酸化物を洗浄する必要があります。これを行わないと、ベース メタルは適切に溶けません。薄いシートでは、アークが酸化物を通過する前にベース メタルが過熱して液化します。ここで AC のクリーンな特性が役立ちます。

DC 出力の極性と持続時間を制御することで、高品質の溶接結果を実現できます。以下は、AC HF TIG または AC LIFT TIG モードでのアルミニウム溶接に使用される WAVE BALANCE の例です。

AC TIG ウェーブバランス

正の DC、負の DC、および AC 出力を出力できるようにするには、インバータ溶接機の出力に極性スイッチ回路を追加する必要があります。以下は、汎用高出力溶接機の回路ブロック図と電流制御プロファイルです。

SiC ベースのユニバーサルインバータ溶接機電源回路ブロック図

インバータ溶接機の電流制御プロファイル