آرک فورس چیست و کاربرد آن چیست؟ (+آموزش تنظیم)

صنعت جوشکاری در سال های اخیر با پیشرفت های قابل توجهی همراه بوده است. دستگاه های جوش اینورتر که جایگزین دستگاه های قدیمی و سنگین شده اند، امکانات و قابلیت های متنوعی را برای بهبود فرآیند جوشکاری در اختیار جوشکاران قرار داده اند. یکی از مهم ترین این قابلیت ها، ولوم آرک فورس (Arc Force) است که نقشی حیاتی در کنترل فرآیند جوشکاری ایفا می کند.

در این مقاله به بررسی ولوم آرک فورس پرداخته می‌ شود، به این صورت که ابتدا مفهوم و ماهیت این تکنولوژی را معرفی خواهیم کرد، سپس به نحوه عملکرد آن در فرآیند جوشکاری و تأثیر آن بر کیفیت و پایداری قوس الکتریکی خواهیم پرداخت. هدف از ارائه این مطالب، ارتقای دانش فنی کاربران و فراهم کردن امکان تنظیم بهینه دستگاه‌ های جوشکاری است تا در نهایت بتوانید با تسلط بیشتر بر این قابلیت، کیفیت و راندمان عملیات جوشکاری خود را به شکل چشمگیری افزایش دهید.

 

 

آرک فورس (Arc Force) چیست؟

آرک فورس یا قدرت قوس الکتریکی، یک تکنولوژی پیشرفته در انواع مدل های به روز اینورتر جوشکاری است که به منظور کنترل و تنظیم قوس الکتریکی در حین فرآیند جوشکاری به کار می رود. این سیستم که با نام های “کنترل قوس” یا “کلید تنظیم قدرت قوس الکتریکی” نیز شناخته می شود، به جوشکار امکان می دهد تا میزان سایز، قطر و حجم قوس جوش و همچنین قدرت نفوذ جوش در قطعه کاری را کنترل کند.

در بسیاری از دستگاه های اینورتر جوشکاری، ولوم آرک فورس به صورت یک کلید یا پیچ قابل تنظیم روی بدنه دستگاه تعبیه شده است که جوشکار می تواند با تغییر آن، قدرت قوس الکتریکی را به میزان مورد نیاز و متناسب با شرایط جوشکاری تنظیم کند. این ویژگی به خصوص برای جوشکاری با الکترود دستی (MMA یا SMAW) بسیار مفید است.

 

اصول فنی و نحوه عملکرد آرک فورس

عملکرد سیستم آرک فورس به این صورت است که با تنظیم ولتاژ قوس جوش در حین جوشکاری، از چسبیدن ناخواسته الکترود به قطعه کار جلوگیری می کند. وقتی در حین جوشکاری، ولتاژ قوس به کمتر از مقدار تنظیم شده می رسد (که معمولا به معنای نزدیک شدن بیش از حد الکترود به قطعه کار یا احتمال چسبیدن آن است)، سیستم آرک فورس به طور خودکار جریان را افزایش می دهد. این افزایش جریان باعث می شود:

1. از چسبیدن الکترود به قطعه کار جلوگیری شود.
2. قوس جوش پایدار بماند.
3. کیفیت جوش بهبود یابد.

بنا به گفته سایت weldclass، توضیح ویژگی آرک فورس به این صورت می باشد که:

Arc Force, sometimes called “Dig” or “Arc Control”, is a similar feature to Hot Start, except Arc Force operates during welding, not just at ignition. When the welding machine senses a short circuit it will deliver a peak of current. This greatly assists in stabilizing the arc, preventing the arc from cutting out while welding and preventing electrode sticking.

آرک فورس که گاهی با نام «دیگ» یا «کنترل قوس» نیز شناخته می‌ شود، قابلیتی مشابه “هات استارت” است، با این تفاوت که نه تنها فقط هنگام آغاز قوس الکتریکی بلکه در حین جوشکاری عمل نیز می‌ کند. زمانی که دستگاه جوشکاری وقوع اتصال کوتاه را تشخیص دهد، به صورت لحظه‌ ای جریان بیشتری ارسال می‌ کند. این ویژگی باعث پایداری بیشتر قوس، جلوگیری از قطع شدن قوس در حین جوشکاری و همچنین جلوگیری از چسبیدن الکترود می‌ شود.

به عنوان مثال، اگر ولتاژ مشخص شده در دستگاه جوش 19 ولت باشد و ولوم آرک فورس روی 100% تنظیم شده باشد، در صورت کاهش ولتاژ به کمتر از 19 ولت، سیستم آرک فورس جریان را افزایش می دهد تا از چسبیدن الکترود به قطعه کار جلوگیری کند. هرچه میزان ولتاژ پایین تر باشد، مقدار جریان بیشتری توسط سیستم آرک فورس اضافه می شود.

از نظر فنی، آرک فورس منحنی ولت-آمپر دستگاه جوش را تغییر می دهد تا در شرایط ولتاژ پایین، جریان بیشتری ارائه دهد. این ویژگی به خصوص در جوشکاری با الکترودهای سلولزی یا قلیایی مفید است و به جوشکار اجازه می دهد از قوس کوتاه تر با قدرت نفوذ بیشتر استفاده کند.

تفاوت آرک فورس با هات استارت (Hot Start) و آنتی استیک (Anti-Stick)

در دستگاه های جوش اینورتر معمولا سه تکنولوژی مهم وجود دارد که اغلب با هم اشتباه گرفته می شوند:

ویژگی	زمان عملکرد	هدف
هات استارت	فقط در لحظه شروع جوشکاری	افزایش موقت جریان برای شروع راحت تر قوس
آرک فورس	در طول فرآیند جوشکاری	جلوگیری از چسبیدن الکترود و کنترل نفوذ
آنتی استیک	پس از چسبیدن الکترود	کاهش جریان برای جلوگیری از آسیب و جدا کردن راحت تر الکترود

به بیان ساده، هات استارت برای “شروع بهتر” جوشکاری، آرک فورس(Arc Force) برای “ادامه بهتر” آن و آنتی استیک برای “مشکلات احتمالی ناشی از چسبندگی” در حین فرآیند جوشکاری به کار می رود.

 

مزایای استفاده از ولوم آرک فورس

استفاده از ولوم آرک فورس در دستگاه های جوش اینورتر مزایای متعددی دارد:

1. جلوگیری از چسبیدن الکترود: مهم ترین مزیت آرک فورس، جلوگیری از چسبیدن الکترود به قطعه کار در حین جوشکاری است، به خصوص در آمپراژ های پایین کمک می کند.
2. افزایش کیفیت جوش: با کنترل دقیق قوس جوش، کیفیت اتصال جوش بهبود می یابد.
3. کنترل عمق نفوذ جوش: با تنظیم ولوم آرک فورس می توان میزان نفوذ جوش در قطعه کار را کنترل کرد.
4. امکان کار با جریان پایین: با تنظیم صحیح آرک فورس می توان حتی در آمپراژ های پایین، جوشکاری با کیفیت و بدون چسبیدن الکترود انجام داد.
5. کاهش پاشش: با کنترل دقیق قوس، پاشش جوش کاهش می یابد.
6. جوشکاری آسان تر برای افراد مبتدی: آرک فورس به افراد تازه کار کمک می کند تا با مشکلات کمتری جوشکاری کنند.
7. کنترل حوضچه مذاب: با تنظیم طول قوس، می توان روان بودن حوضچه مذاب را کنترل کرد.
8. امکان جوشکاری قطعات نازک: با تنظیم دقیق میزان آرک فورس می توان از سوراخ شدن قطعات نازک در حین جوشکاری جلوگیری کرد.
9. افزایش قدرت جوشکاری: به ویژه در استفاده از الکترود های سلولزی که نیاز به قدرت نفوذ بیشتری دارند.
10. کاهش زمان و هزینه جوشکاری: با جلوگیری از مشکلات مانند چسبیدن الکترود و نیاز به شروع مجدد، در ز.

 

نحوه تنظیم ولوم آرک فورس

تنظیم ولوم آرک فورس بسته به نوع دستگاه، ضخامت قطعه کار، نوع الکترود و تجربه جوشکار متفاوت است. در ادامه راهنمای تنظیم ولوم آرک فورس برای شرایط مختلف آورده شده است:

 

• تنظیم بر اساس نوع الکترود

الکترود های مختلف به تنظیمات متفاوتی از آرک فورس نیاز دارند:

نوع الکترود	تنظیم پیشنهادی آرک فورس	توضیحات
E7018	حدود 30%	برای جلوگیری از ضربه قوسی و ثبات بیشتر
E6010/E6011	70-100%	برای جوشکاری تهاجمی و ریشه در لوله
E6013	10-30%	برای جوشکاری نرم و با پاشش کمتر

 

• تنظیم بر اساس ضخامت قطعه کار

1. قطعات نازک: برای جوشکاری قطعات نازک، علاوه بر کاهش جریان خروجی، تنظیم آرک فورس روی مقادیر پایین (10-20%) ضروری است تا از سوراخ شدن قطعه جلوگیری شود.
2. قطعات ضخیم: برای قطعات ضخیم تر، تنظیم آرک فورس روی مقادیر بالاتر (50-70%) می تواند به نفوذ بهتر جوش کمک کند.

 

• تنظیم بر اساس آمپراژ جوشکاری

برای الکترود نمره 3 (3.2 میلی متری):

1. برای آمپراژ کمتر از 60-70 آمپر: آرک فورس را روی مقادیر بیشتر تنظیم کنید تا عمق و پایداری جوش بیشتر شود.
2. برای آمپراژ حدود 90 آمپر: آرک فورس را روی مقادیر متوسط تنظیم کنید.
3. برای آمپراژ بالای 200 آمپر: آرک فورس را روی مقادیر کمتر تنظیم کنید تا از پاشش بیش از حد جلوگیری شود.

 

• تنظیم بر اساس نوع جوش

1. جوش فیله باریک: برای داشتن جوش فیله باریک، از طول قوس پایین استفاده کنید. در این حالت، آرک فورس را روی مقادیر کمتر تنظیم کنید.
2. جوش با عرض زیاد: برای داشتن جوشی با عرض زیاد، از طول قوس بالا استفاده کنید. در این حالت، آرک فورس را روی مقادیر بیشتر تنظیم کنید.

 

• تنظیم در دستگاه های مختلف

1. دستگاه های با ولوم چرخشی: در این دستگاه ها با چرخاندن ولوم، میزان آرک فورس تنظیم می شود. معمولا چرخاندن در جهت عقربه های ساعت، میزان آرک فورس را افزایش می دهد.
2. دستگاه های دیجیتال: در اینورتر های دیجیتال، تنظیم آرک فورس از طریق دکمه ها و صفحه نمایشگر انجام می شود.
3. دستگاه های اتوماتیک: برخی از دستگاه های پیشرفته، سیستم آرک فورس را به صورت اتوماتیک و بر اساس جریان خروجی و ضخامت قطعه کار تنظیم می کنند.

 

 

جنبه های علمی آرک فورس

از منظر علمی، آرک فورس نتیجه تعامل بین الکترود جوشکاری و قطعه کار است که انرژی را به قطعه کار منتقل می کند و باعث ذوب و تشکیل جوش می شود. نیروی الکترومغناطیسی در جوشکاری قوس، که آرک فورس بخشی از آن است، از طریق فرمول (F = J × B) محاسبه می شود که در آن J چگالی جریان و B شار مغناطیسی است.

 

در دستگاه های اینورتر مدرن، منحنی ولت-آمپر (V/A) اهمیت زیادی در عملکرد آرک فورس دارد. دو نوع اصلی منحنی V/A در دستگاه های جوشکاری وجود دارد:

1. منحنی V/A تند: در بسیاری از اینورتر های مدرن، این منحنی تقریبا عمودی است و به این معنی است که آمپراژ تقریبا بدون توجه به تغییرات ولتاژ/طول قوس ثابت می ماند. بدون آرک فورس، این دستگاه ها آمپراژ بسیار پایداری را حفظ می کنند اما ممکن است در هنگام کاهش ولتاژ، الکترود به قطعه بچسبد.
2. منحنی V/A افتان: در دستگاه های ترانسفورماتوری قدیمی تر، این منحنی با افزایش ولتاژ به شکل چشمگیری افت می کند. این به طور طبیعی قابلیت “نفوذ” بیشتری فراهم می کند زیرا با کاهش ولتاژ، آمپراژ افزایش می یابد.

 

آرک فورس به طور خاص بخش پایینی منحنی V/A (معمولا زیر 20 ولت) را اصلاح می کند. وقتی ولتاژ به زیر آستانه مشخص شده می رسد (که نشان دهنده کوتاه شدن طول قوس است)، آرک فورس افزایش پویای آمپراژ را متناسب با تنظیم آرک فورس ایجاد می کند.

 

کاربردهای ویژه آرک فورس در صنایع مختلف

آرک فورس در صنایع مختلف کاربردهای ویژه ای دارد:

 

• جوشکاری لوله

در جوشکاری لوله، به خصوص در مرحله ریشه زنی، استفاده از آرک فورس بالا (70-100%) با الکترودهای E6010/E6011 بسیار مفید است. این تنظیم به جوشکار اجازه می دهد تا کنترل دقیقی روی قوس داشته باشد و از چسبیدن الکترود جلوگیری کند، در حالی که نفوذ عمیق و مناسبی را ایجاد می کند.

 

• جوشکاری سازه های فولادی

در جوشکاری سازه های فولادی، معمولا از الکترودهای E7018 استفاده می شود. تنظیم آرک فورس در محدوده متوسط (30-50%) به نفوذ یکنواخت، به خصوص در جوشکاری خارج از وضعیت (عمودی یا سقفی) کمک می کند.

 

• جوشکاری مواد نازک

در ساخت قطعات با مواد نازک، استفاده از آرک فورس کم (10-20%) با الکترودهای E6013 یا مشابه، از سوختگی و ایجاد سوراخ در قطعه جلوگیری می کند، در حالی که کنترل مناسبی را حفظ می کند.

 

نکات کاربردی برای استفاده از ولوم آرک فورس

1. تنظیم تجربی: بهترین روش برای تنظیم آرک فورس، استفاده از روش تجربی است. با قطعات مشابه ضایعاتی آزمایش کنید و بهترین تنظیم را پیدا کنید.
2. شروع با مقادیر توصیه شده: همیشه با مقادیر توصیه شده در دفترچه راهنما شروع کنید و سپس بر اساس نیاز خود تنظیمات را تغییر دهید.
3. توجه به جوش آزمایشی: قبل از شروع جوشکاری اصلی، یک جوش آزمایشی انجام دهید و کیفیت آن را بررسی کنید.
4. تغییر تدریجی: تغییرات آرک فورس را به صورت تدریجی انجام دهید تا به بهترین نتیجه برسید.
5. توجه به کابل های جوشکاری: طول کابل و کیفیت آن نیز بر عملکرد آرک فورس تأثیر می گذارد. کابل های بلندتر ممکن است نیاز به تنظیم آرک فورس بیشتری داشته باشند.
6. توجه به نوع دستگاه: هر دستگاه جوش اینورتر ممکن است تنظیمات متفاوتی داشته باشد، بنابراین دفترچه راهنمای دستگاه خود را مطالعه کنید.
7. ترکیب با تنظیمات دیگر: آرک فورس را در ترکیب با تنظیمات دیگر مانند جریان اصلی و هات استارت در نظر بگیرید تا به بهترین نتیجه برسید.
8. حساسیت به تغییرات دما: در محیط های با دما های مختلف، ممکن است نیاز باشد تنظیمات آرک فورس را تغییر دهید.

 

 

رفع مشکلات رایج با استفاده از آرک فورس

آرک فورس می تواند به رفع بسیاری از مشکلات رایج در جوشکاری کمک کند:

مشکل	راه حل با استفاده از آرک فورس
چسبیدن الکترود به قطعه	افزایش میزان آرک فورس
ناپایداری قوس	افزایش میزان آرک فورس
نفوذ ناکافی	افزایش میزان آرک فورس
سوراخ شدن قطعات نازک	کاهش میزان آرک فورس و جریان
پاشش زیاد	کاهش میزان آرک فورس
جوش کرمو یا متخلخل	افزایش میزان آرک فورس و تنظیم دقیق جریان
مشکل در جوشکاری عمودی	تنظیم آرک فورس متوسط برای کنترل بهتر حوضچه مذاب
ریزش مذاب در جوشکاری سقفی	کاهش میزان آرک فورس و استفاده از تکنیک قوس کوتاه

 

سوالات متداول درباره ولوم آرک فورس

• آیا آرک فورس همیشه مفید است؟

برخی جوشکاران بسیار ماهر ممکن است ترجیح دهند کنترل بیشتری روی قوس داشته باشند و آرک فورس را، محدود کننده احساس کنند. با این حال برای اکثر جوشکاران، به ویژه افراد در حال یادگیری یا کسانی که در شرایط چالش برانگیز کار می کنند، آرک فورس یک ابزار بسیار مفید است.

 

• آیا می توان آرک فورس را خاموش کرد؟

در اکثر دستگاه های مدرن، امکان تنظیم میزان آرک فورس از صفر تا حداکثر وجود دارد. تنظیم آن روی صفر یا کمترین مقدار، تقریبا معادل خاموش کردن آن است.

 

• آیا دستگاه های جوش غیر اینورتری هم آرک فورس دارند؟

دستگاه های جوش ترانسفورماتوری قدیمی تر معمولا ولوم آرک فورس ندارند، اما برخی از آنها دارای منحنی V/A هستند که به طور طبیعی برخی ویژگی های مشابه آرک فورس را دارد. برخی دستگاه های ترانسفورماتوری پیشرفته تر ممکن است دارای کلید تنظیم آرک فورس باشند.

 

• آیا برای جوشکاری TIG هم آرک فورس لازم است؟

جوشکاری TIG معمولا نیازی به آرک فورس ندارد، زیرا در این روش الکترود غیر مصرفی است و مشکل چسبیدن الکترود به قطعه کار وجود ندارد. ولوم آرک فورس عمدتا برای جوشکاری با الکترود روکش دار (MMA/SMAW) استفاده می شود.

 

 

ولوم آرک فورس یکی از مهم ترین قابلیت های دستگاه های جوش اینورتر است که با تنظیم صحیح آن می توان کیفیت جوشکاری را به میزان قابل توجهی افزایش داد. این ولوم به خصوص برای افراد تازه کار بسیار مفید است و می تواند بسیاری از مشکلات رایج جوشکاری مانند چسبیدن الکترود به قطعه کار را برطرف کند.

 

تنظیم آرک فورس یک فرآیند تجربی است و با انجام آزمایش های مختلف و کسب تجربه، می توان به بهترین تنظیمات برای شرایط مختلف جوشکاری دست یافت. با درک صحیح از عملکرد ولوم آرک فورس و استفاده مناسب از آن، می توانید به نتایج بهتری در جوشکاری دست پیدا کنید، زمان و هزینه های خود را کاهش دهید و محصولات با کیفیت بالاتری تولید کنید.

 

به یاد داشته باشید که کیفیت جوش تنها به آرک فورس بستگی ندارد و عواملی مانند انتخاب صحیح الکترود، آمپراژ مناسب، سرعت حرکت، زاویه الکترود و تمیزی سطح کار نیز بسیار حائز اهمیت هستند، اما با تسلط بر تنظیم آرک فورس، یک گام مهم در مسیر تبدیل شدن به یک جوشکار حرفه ای برداشته اید.