تفاوت جوشکاری AC و DC چیست؟

اگر کسی با صنعت جوشکاری آشنایی داشته باشد یا در آن کار کند، ممکن است اصطلاحات AC و DC را شنیده باشد. این AC و DC دو نوع جریان الکتریکی هستند که در فرایند جوشکاری استفاده می‌شوند. فرایند جوشکاری از قوسی الکتریکی استفاده می‌کند که شرایط حرارتی لازم برای ذوب‌شدن فلز را آغاز می‌کند و این امر نیاز به ایجاد جریان پایداری دارد که بسته به متریال جوشکاری دارای قطبیت‌های مختلف باشد.
برای درج و ایجاد یک جوش خوب، باید این دو جریان را درک کرد و نحوه تأثیر آنها بر دستگاه جوشکاری و الکترودها را دانست. جوشکاری AC و DC بر اساس قطبیت جریان عبوری از الکترود دستگاه تعیین شده و استحکام و کیفیت جوش به قطبیت الکترود بستگی دارد.
برتری قطعا با AC یا DC نیست. آنها از نظر ویژگی‌های ذاتی با هم تفاوت دارند و انتخاب نوع جوشکاری به عوامل مختلفی بستگی دارد که در این مقاله برای درک بهتر تفاوت‌های جوشکاری DC و AC به آنها خواهیم پرداخت.

جوشکاری AC چیست؟

جریان متناوب (AC) باعث حرکت معکوس الکترون‌ها به جلو و عقب می‌شود. این تغییر جهت با سرعتی معادل 120 بار در هر ثانیه رخ می دهد. از آنجایی که جریان دائما در حال تغییر جهت است، به درستی می توان گفت این یک جریان متناوب می‌باشد.
در اکثر موارد، AC برای جوشکاری نسبت به DC (جریان مستقیم) نامناسب تلقی می‌شود و DC به‌عنوان انتخاب طبیعی در نظر گرفته می‌شود. بااین‌حال، این یک انتخاب قطعی نیست و به عوامل متعددی بستگی دارد که در ادامه به بحث در مورد آنها خواهیم پرداخت.

مزایای جوشکاری AC

• مقرون‌به‌صرفه: ماشین‌های AC به‌طورکلی از نظر قیمتی مقرون‌به‌صرفه‌تر از ماشین‌های DC هستند. این امر آنها را به گزینه‌ای جذاب برای جوشکاران مبتدی و همچنین برای افرادی که به دنبال جوشکاری گاه‌به‌گاه هستند تبدیل می‌کند.
• رفع آسان مشکلات انفجار قوس: انفجار قوس پدیده‌ای است که در حین جوشکاری می‌تواند رخ دهد و منجر به ناپایدار شدن قوس و ایجاد نقص در جوش شود. ماشین‌های AC به دلیل ماهیت جریان متناوب خود، کمتر در معرض انفجار قوس هستند. این امر آنها را به گزینه‌ای مناسب برای جوشکاری فلزات نازک و همچنین برای جوشکارانی که تجربه زیادی ندارند تبدیل می‌کند.
• انتخاب ایده‌آل برای جوشکاری آلومینیوم: آلومینیوم فلزی چالش برانگیزی برای جوشکاری است. ماشین‌های AC به دلیل قابلیت نفوذ عمیق‌تر و کنترل قوس بهتر، برای جوشکاری آلومینیوم مناسب‌تر هستند.
• بهترین گزینه برای جوشکاری در میدان مغناطیسی: جوشکاری در نزدیکی میدان‌های مغناطیسی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. ماشین‌های AC به دلیل عدم حساسیت به میدان‌های مغناطیسی، برای این نوع جوشکاری ایده‌آل هستند.

معایب جوشکاری AC

• کیفیت جوش نامناسب: جوشکاری AC به‌طورکلی جوش‌های صاف و یکنواختی مانند جوشکاری DC ایجاد نمی‌کند. این امر به دلیل تغییر جهت جریان و گرمای متناوب در حین جوشکاری است که می‌تواند منجر به ناهمواری و تخلخل در جوش شود.
• پاشش بیشتر: جوشکاری AC به طور قابل‌توجهی پاشش بیشتری نسبت به جوشکاری DC دارد. پاشش به ذرات ریز فلزمذاب گفته می‌شود که در حین جوشکاری از محل اتصال جدا می‌شوند. این امر می‌تواند خطرناک باشد و به تمیزکاری اضافی بعد از جوشکاری نیاز دارد.
• کنترل قوس دشوارتر: به دلیل تغییر جهت جریان در جوشکاری AC، کنترل قوس نسبت به DC دشوارتر است. این امر می‌تواند منجر به ناپایداری قوس و جوش‌های ناسازگار شود.
• نفوذ کمتر: جوشکاری AC به‌طورکلی نفوذ کمتری نسبت به DC دارد. به این معنی که فلزمذاب به عمق فلز پایه نفوذ نمی‌کند که می‌تواند منجر به جوش‌های ضعیف‌تر شود.
• کاربرد محدود: جوشکاری AC برای جوشکاری فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم و منیزیم مناسب نیست.

جوشکاری DC چیست؟

جوشکاری DC نسبت به جوشکاری AC کاربردی‌تر است و از نظر کیفیت، بسیار برتر در نظر گرفته می‌شود. جریان جوشکاری DC به طور مداوم و تنها در یک‌جهت جاری شده و قوس جوشکاری نیز در این حالت، پایدار و بدون نقص است. این نوع جریان در باتری‌ها، دستگاه‌های کم‌ولتاژ و همچنین خودروها که از برق DC استفاده می‌کنند، کاربرد دارد.

مزایای جوشکاری DC

• قوس بسیار پایدار: در جوشکاری DC، قوس الکتریکی بسیار پایدار و یکنواخت است. این امر به دلیل جهت مستقیم جریان الکتریکی است که باعث می‌شود فلز پایه به طور مداوم گرم شود و ذوب شود. پایداری قوس، جوشکاری صاف و با کیفیتی را به ارمغان می‌آورد.
• جوش صاف و یکدست: جوشکاری DC به دلیل پایداری قوس، جوش‌هایی صاف و یکدست ایجاد می‌کند. ذرات مذاب به طور یکنواخت در طول درزجوش پخش می‌شوند و حفره یا ترک ایجاد نمی‌شود.
• پاشش کم: در جوشکاری DC، پاشش ذرات مذاب بسیار کمتر از جوشکاری AC است. این امر به دلیل جهت مستقیم جریان الکتریکی است که ذرات مذاب را در یک مسیر مستقیم نگه می‌دارد. پاشش کم، تمیزکاری پس از جوشکاری را آسان‌تر می‌کند و از هدررفتن مواد جلوگیری می‌کند.
• سهولت کار: جوشکاری DC به‌طورکلی آسان‌تر از جوشکاری AC است. قوس پایدار و پاشش کم، کنترل جوش را آسان‌تر می‌کند. همچنین، تنظیمات دستگاه جوشکاری DC ساده‌تر از دستگاه‌های AC است.

معایب جوشکاری DC

• تجهیزات گران‌قیمت: به‌طورکلی، تجهیزات موردنیاز برای جوشکاری DC در مقایسه با جوشکاری AC گران‌تر است. این امر به دلیل پیچیدگی‌های فنی بیشتر در سیستم‌های DC و همچنین نیاز به قطعات با کیفیت بالاتر برای تحمل جریان مستقیم می‌باشد.
• ایجاد ضربه قوس: یکی از مشکلات رایج در جوشکاری DC، پدیده “ضربه قوس” است. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که قطبیت جریان به طور ناگهانی معکوس شود و باعث ایجاد ناپایداری در قوس و پاشش بیش از حد فلزمذاب می‌گردد. ضربه قوس می‌تواند منجر به ایجاد حفره، نفوذ ناقص و کیفیت پایین جوش شود.
• عدم کارایی برای آلومینیوم: جوشکاری DC به‌طورکلی برای جوشکاری آلومینیوم مناسب نیست. دلیل این امر، کمبود گرما در قوس DC است که برای ذوب کامل آلومینیوم که فلز با رسانایی حرارتی بالایی است، کافی نمی‌باشد. برای جوشکاری آلومینیوم، معمولاً از روش‌های AC یا pulsated DC استفاده می‌شود.

جوشکاری DC بهتر است یا AC

باتوجه‌به مطالب پیشین، به‌طورقطع نمی‌توان تصمیم گرفت که کدام فرایند جوشکاری بهتر است و لزوماً باید از کدام‌یک به طور مداوم استفاده نمود؛ زیرا اینکه از چه نوع جوشکاری استفاده کنیم به شرایط بستگی دارد و هر نوع جوشکاری ممکن است در سناریوهای مختلف انتخاب بهتری باشد. در ادامه به شرح چند مثال برای استفاده از جوشکاری AC و DC می‌پردازیم:

جوشکاری آلومینیوم

جوشکاری AC گزینه بهتری برای جوشکاری آلومینیوم است. جوشکاری AC در این روش به دمای بسیار بالایی دست پیدا می‌کند که رکن اصلی جوشکاری آلومینیوم است. جوشکاری DC به دلیل ماهیت خود قادر به دستیابی به دمای مشابه نیست و بنابراین برای جوشکاری آلومینیوم انتخاب مناسبی نمی‌باشد.

جوشکاری فلزات نازک

جوشکاری DC به دلیل دمای پایین‌تر، برای جوشکاری فلزات نازک که در جوشکاری AC ممکن است ذوب شده و سوراخ شوند، گزینه مناسب‌تری محسوب می‌شود.

جوشکاران مبتدی

جوشکاری DC نسبت به جوشکاری AC یادگیری بسیار آسان‌تری داشته و در نهایت منجر به جوش‌های تمیزتری می‌شود و همین امر آن را به انتخابی طبیعی برای افراد مبتدی تبدیل می‌کند. اما دستگاه جوشکاری DC نسبت به AC گران‌تر است که ممکن است افراد مبتدی را به دلیل هزینه پایین‌تر، به سمت انتخاب AC سوق دهد.
جوشکاری نفوذ عمیق
نفوذ عمیق به قطعه کار فلزی ضخیم برای ایجاد چسبندگی محکم جوش ضروری است؛ بنابراین، هنگامی که نفوذ عمیق موردنیاز است، جوشکاری AC انتخاب بهتری خواهد بود.

جوشکاری عمودی و سقفی

ماهیت جوشکاری DC تمیز، بدون پاشش و با براده‌های بسیار کم است. جوشکاری در موقعیت‌های عمودی و سقفی نیازمند آن است که گِل (پوشش روی کلاه ایمنی) شما عاری از پاشش مذاب باشد. این ویژگی، جوشکاری DC را به انتخابی ایده‌آل برای چنین موقعیت‌هایی تبدیل می‌کند.

جوشکاری فلزات مغناطیسی

در جوشکاری مواد مغناطیسی، انتخاب به سمت جریان متناوب (AC) می‌رود؛ زیرا در این حالت برخلاف جریان مستقیم (DC) در هنگام جوشکاری مواد مغناطیسی، پدیده دمیدن قوس (Arc Blow) رخ نمی‌دهد.

موارد استفاده از جوشکاری DC

1. زمانی که مقرون به صرفه بودن مد نظر نیست: جوشکاری DC به طور کلی گرانتر از جوشکاری AC است. این به دلیل نیاز به تجهیزات تخصصی تر و پیچیده تر است. با این حال، اگر کیفیت جوشکاری و سهولت استفاده از آن برای شما اولویت دارد، جوشکاری DC گزینه ی بهتری محسوب می شود.
2. زمانی که به یک جوش صاف و تمیز نیاز دارید: جوشکاری DC به دلیل ایجاد قوس پایدارتر و متمرکزتر، جوش های صاف تر و تمیزتری را به ارمغان می آورد. این امر جوشکاری DC را برای کاربردهایی که ظاهر جوشکاری اهمیت بالایی دارد، مانند جوشکاری لوله های نازک، ورق های فلزی و سازه های تزئینی، ایده آل می کند.
3. جوشکاری فلزات نازک: جوشکاری DC به دلیل کنترل دقیق جریان و نفوذ عمیق تر، برای جوشکاری فلزات نازک مناسب تر است. این امر خطر ذوب شدن یا سوراخ شدن فلز پایه را کاهش می دهد.
4. جوشکاری سربالا و عمودی: جوشکاری DC به دلیل پایداری قوس و پاشش کمتر، برای جوشکاری سربالا و عمودی ایده آل است. این امر کنترل قوس و حفظ یک جوش با کیفیت را در موقعیت های دشوار آسان تر می کند.
5. جوشکاران مبتدی با تجربه کم: جوشکاری DC به دلیل قوس پایدارتر و کنترل آسان تر جریان، برای جوشکاران مبتدی مناسب تر است. این امر یادگیری تکنیک های جوشکاری و ایجاد جوش های با کیفیت را آسان تر می کند.

شرایط مناسب برای جوشکاری AC

1. بودجه محدود: جوشکاری AC به طور کلی از جوشکاری DC ارزانتر است، زیرا تجهیزات مورد نیاز آن ساده تر و ارزان تر هستند. این امر به ویژه برای پروژه هایی که بودجه محدودی دارند، حائز اهمیت است.
2. عدم اهمیت ظاهر جوش: جوشکاری AC معمولاً ظاهری خشن تر و ناهموارتر از جوشکاری DC ایجاد می کند. بنابراین، اگر ظاهر جوش از اهمیت بالایی برخوردار نباشد، AC می تواند گزینه مناسبی باشد.
3. نیاز به نفوذ عمیق: جوشکاری AC می تواند به طور موثرتر به فلز نفوذ کند، به همین دلیل برای اتصالات ضخیم تر یا زمانی که نیاز به نفوذ عمیق تر به فلز پایه باشد، مناسب تر است.
4. جوشکاری مواد مغناطیسی: جوشکاری AC مناسب ترین روش برای جوشکاری مواد مغناطیسی مانند فولاد ضد زنگ و چدن است. چرا که از ایجاد قوس الکتریکی مستقیم جلوگیری می کند و خطر ایجاد اعوجاج مغناطیسی در ماده را کاهش می دهد.
5. جوشکاری آلومینیوم: جوشکاری AC همچنین برای جوشکاری آلومینیوم نیز مناسب است. زیرا گرمای لازم برای ذوب این فلز را به طور موثر فراهم می کند.

جمع‌بندی

در مقایسه جوشکاری جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC) پاسخی قطعی برای اینکه کدامیک بهتر است وجود ندارد. هر کدام از این روش‌ها نقاط ضعف و قوت خاص خود را دارند. به نظر ما هر کدام در شرایط خاصی بر دیگری برتری دارد و تسلط بر هر دو روش ضروری است. بااین‌حال، اگر مجبور به انتخاب تنها یک روش باشیم، جوشکاری DC گزینه بهتری است. این روش بر روی طیف گسترده‌ای از فلزات کار می‌کند، جوشکاری روان و با پاشش بسیار کم ایجاد می‌کند و یادگیری آن نیز آسان‌تر است. اما توجه داشته باشید که هزینه دستگاه جوشکاری DC نسبت به AC بالاتر است.