Fuentes de poder Tipo Inversor para soldadura de aluminio


El mundo está cambiando. Esto no es sorpresa para cualquiera que sea consciente de su entorno. Sin embargo, es tentador mirar tecnologías, como la soldadura y creer que haya poco o ningún desarrollo que tenga lugar en estos días. Sin embargo, quién haya tomado ese punto de vista podría estar en un error. De hecho, el diseño y las capacidades de las fuentes de poder de soldadura han cambiado y sigue cambiando, rápidamente. Una de las tecnologías que impulsan este cambio es el desarrollo y popularización de las fuentes de alimentación basadas en la tecnología inversor. Esta tecnología es especialmente adecuada para la soldadura de aleaciones de aluminio, especialmente aleaciones de aluminio en espesores delgados.

¿Qué hay de nuevo?
En el pasado, las fuentes de poder de soldadura se han basado en transformadores. La fuente de poder se llevó en 60 Hertz con voltaje de alimentación de 230, 460 o 575 voltios. Un transformador metálico cambia la relativa tensión alta de entrada a una corriente de 60 Hertz a un voltaje menor. Esta corriente de bajo voltaje fue rectificada mediante una especie de puente rectificador para obtener una corriente directa (CD) de salida de corriente de soldadura. El control de esta producción se realiza generalmente por algún tipo de amplificador magnético relativamente lento.

Los transformadores de soldadura TIG son típicamente pesados y grandes. Los transformadores de soldadura TIG son típicamente pesados y grandes. Los transformadores son relativamente ineficientes funcionando a 50 o 60 Hertz. En ellos se genera una gran cantidad de calor por lo que deben ser relativamente grandes y pesados. Una parte significativa del costo de energía se invierte en calentar el transformador y el aire circundante. La mayoría de las fuentes de poder de soldadura pesan alrededor de 400 libras y tienen una forma algo así como un cubo de 32 pulgadas. Además, si se usan 60 Hertz, las señales de control se limitan a ser emitidas a no más de 120 por segundo, por lo que es imposible para pulsar la corriente de soldadura más rápido.

Aluminum: Inverter Based Power Sources for Welding Aluminum


En una fuente de poder de inversor controlado, se utiliza la misma potencia entrante a 60 Hertz. Sin embargo, en lugar de ser alimentado directamente en un transformador, se rectifica primero en CD a 60 Hertz. Entonces es alimentado en la fuente de poder del inversor que se conecta y desconecta por medio de interruptores a frecuencias tan altas como 20.000 Hertz. Estas pulsaciones de alto voltaje, de alta frecuencia CD se alimenta entonces en el transformador principal de potencia en baja tensión CD a 20000 Hertz adecuado para la soldadura. Finalmente se pone a través de un circuito de filtrado y rectificado. El control de salida es realizado por los controles de estado sólido que modulan la tasa de velocidad conmutación de los transistores de conmutación.

¿Qué ventajas tiene la oferta de este nuevo inversor de diseño controlado? En primer lugar, el transformador de alimentación principal, que opera a 20,000Hertz es mucho más eficiente que los transformadores a 60Hertz, lo que significa que puede ser mucho más pequeño. Recuerde, los transformadores - máquinas suelen pesar 400 libras o más y son un cubo de 32 pulgadas. La foto muestra la línea de inversores de Lincoln – basado en soldadura por arco de tungsteno con gas de protección (GTAW). La máquina en el centro, el V205, pesa 33 libras y es de 9 pulgadas de ancho, 19 pulgadas de profundidad y 15 pulgadas de alto. Las otras dos máquinas son de sólo inversores CD y son incluso más ligeras y más pequeñas. Así que hay una gran ventaja en el peso y la portabilidad a favor de las soldadoras tipo inversor.



Aluminum: Inverter Based Power Sources for Welding Aluminum



Hay otra ventaja de las fuentes de poder de tipo inversor – El costo de la energía. El equipo inversor es mucho más eficiente que el equipo transformador. Por ejemplo, el consumo de corriente a 205 amperios para la Lincoln V205 es de 29 amperios de potencia monofásica de 230 voltios. El consumo de corriente de un soldadora de transformador de más edad es normalmente de 50 a 60 amperios de potencia monofásica de 230 voltios al soldar con corrientes similares. Mientras que el ahorro en los costos por el cambio a la tecnología inversor son a menudo exagerados, en circunstancias normales, es seguro decir que los ahorros de energía anuales son aproximadamente el 10% del precio de compra.

Aluminum: Inverter Based Power Sources for Welding Aluminum



La otra ventaja importante de las fuentes de poder de tipo inversor es que, por "chopping up" la CA entra finamente, y termina con un CD muy constante, sin la típica ondulación de 60 Hertz. Esto resulta, en un arco de soldadura de CD más estable y mucho más suave.

Hasta ahora, sólo hemos hablado de inversores que suministren corriente continua. Para un buen número de años, eso era todo lo que estaba disponible. Simplemente no existían Inversores que abastecían de salida de CA. Entonces, alguien tuvo la idea de envasar dos inversores dentro de una caja. Al tener que corran en diferentes polaridades y alternativamente cambiándolas por intervalos, se generó una salida seudo CA. Algunos inversores siguen generando CA de esta manera. También hay métodos más sofisticados de la generación de AC actual, pero a los efectos de este artículo, es más fácil pensar en la generación de la CA de dos inversores en polaridades opuestas.

La capacidad de generar AC es lo que realmente hace brillar el inversor para soldar aluminio utilizando GTAW. El hecho de que la tensión de arco nunca realmente pasa a través de cero significa que el arco de CA es mucho más estable que antes. La mayoría de los inversores - fuentes de poder GTAW no necesitan la alta frecuencia para estar en forma continua para la estabilidad. De hecho, el Lincoln V205 no tiene ninguna disposición para el uso de alta frecuencia continua. Automáticamente se apaga en cuanto se inicia el arco.. La eliminación de alta frecuencia continua reduce drásticamente la cantidad de RFI generada por la fuente de alimentación.

En segundo lugar, el hecho de que podamos enviar señales de control a los 20 kilohertz significa que podemos variar la frecuencia de la salida de soldadura AC. Las máquinas más antiguas eran sólo de 60 Hertz en salida AC. El V205 puede poner fuera de CA en cualquier lugar 20 y 150 Hertz. Las frecuencias más altas pueden ser beneficiosas en la soldadura de materiales delgados. Cuando se eleva la frecuencia, el cono de arco y la soldadura se vuelven más estrechos, resultando en una penetración más profunda.

Se dieron cuenta hace muchos años que en GTAW, penetración de la soldadura viene de la parte de electrodo negativo del ciclo de AC. Durante la parte del ciclo cuando el electrodo es positivo, penetración de la soldadura se reduce y más calor entra en el electrodo de tungsteno. Sin embargo, durante la parte positiva del electrodo del ciclo, el arco en realidad actúa para eliminar los óxidos de la superficie del aluminio, lo que hace más fácil la soldadura. Es por esta razón que, aunque la mayoría de otros materiales son GTA soldables con corriente continua, el aluminio se suelda por lo general utilizando CA. Muy en el principio, las fuentes de poder GTAW suministraban una sencilla salida de onda sinusoidal, donde se generaban cantidades iguales de electrodo positivo y el electrodo negativo. Sin embargo, esto era ineficiente. No necesitamos mucho electrodo positivo para conseguir una limpieza adecuada. Fuentes de alimentación posteriores nos permitieron variar la proporción de electrodo negativo al electrodo positivo. Se encontró que aproximadamente el 65% de electrodo negativo y 35% dio positivo de limpieza de arco adecuada y una buena penetración. Sin embargo, una gran cantidad de la energía del arco fue todavía va a calentar el electrodo de tungsteno., De modo que se requieren electrodos de tungsteno de gran diámetro.

Las fuentes de poder de inversor proporcionan un adecuado arco de limpieza con tan sólo el 15% del electrodo positivo. Reducir la cantidad de electrodo positivo hace que el proceso sea más eficiente, aumenta la penetración de la soldadura, y reduce la cantidad de calor de entrada en el electrodo de tungsteno, lo que significa menor diámetro, electrodos con forma puntiaguda pueden ser utilizados. Esto además concentra y estrecha la soldadura.

Por último, la potencia de las más nuevas fuentes de poder inversor son programables mediante software. Esto hace que sea mucho más fácil para cambiar las características de la fuente de poder. La foto que acompaña muestra otra fuente de alimentación de Lincoln, el Invertec® V350 Pro. Esta fuente de poder está diseñada principalmente como un inversor - máquina basada para la soldadura por arco metálico con gas (GMAW). Contiene un gran número de diferentes programas para el estado de equilibrio, GMAW pulsante y algoritmos de control tradicionales para GMAW. Un buen número de los programas GMAW pulsados donde los parámetros pulsantes están optimizados para materiales de relleno específicos y tamaños de alambre. Sin embargo, debido a la programación de software, también está listo para usar como una fuente de poder para soldadura de arco con electrodo revestido o soldadura por arco TIG. También se puede reprogramar en el campo en un corto tiempo. Junto con todo esto, la fuente de poder pesa 79 libras y se puede alcanzar hasta 425 amperios.

El futuro ya está aquí.