CHARAKTERYSTYKA METODY MIG/MAG

I) INFORMACJE PODSTAWOWE

1) JAK TO DZIAŁA ?

Podczas spawania metodami MIG / MAG, łuk elektryczny jarzy się między elektrodą, mająca postać ciągłego drutu, a spawanym materiałem. Łuk stapia materiał podstawowy ze spoiwem tworząc spoinę. Podczas całego procesu spawalniczego drut jest nieprzerwanie transportowany z podajnika przez uchwyt spawalniczy, podobnie jak gaz ochronny.

2) CZYM RÓŻNI SIĘ MIG OD MAG??

Metody spawalnicze MIG oraz MAG różnią się pomiędzy sobą tym, że w metodzie MIG (spawanie elektrodą topliwą w osłonie atmosfery gazu obojętnego) wykorzystywany jest obojętny gaz ochronny, który nie uczestniczy w procesie spawalniczym, natomiast w MAG (spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu aktywnego), jako osłonę wykorzystuje się gazy aktywne biorące udział w procesie spawania

Zazwyczaj gaz ochronny zawiera aktywny chemicznie dwutlenek węgla lub tlen i dlatego spawanie metodą MAG jest daleko bardziej rozpowszechnione aniżeli metoda MIG. W rzeczywistości termin MIG często stosowany jest zupełnie przypadkowo w powiązaniu ze spawaniem metodą MAG.

• MIG - (Metal Inert Gas) - tą nazwą określa się proces spawania wówczas, gdy jako gaz osłonowy używany jest gaz chemicznie obojętny, np. argon, hel.

• MAG - (Metal Active Gas) - tą nazwą określa się proces spawania wówczas, gdy jako gaz osłonowy używany jest gaz chemicznie aktywny, np. CO₂.

• spawanie migomatem, spawanie półautomatem, spawanie półautomatyczne - to potoczne nazwy procesu spawania zarówno metodą MIG jak i MAG.

3) CECHY UŻYTKOWE, WADY I ZALETY METOD MIG/MAG

• Zalety:

• uniwersalna metoda - można spawać różne metale i ich stopy we wszystkich pozycjach,

• wysoka wydajność spawania - znacznie wyższa niż elektrodami otulonymi,

• relatywnie niski koszt materiałów spawalniczych - łączne koszty niższe o około 20% od kosztów spawania elektrodami otulonymi,

• dobra jakość spoin,

• możliwość zmechanizowania i zautomatyzowania metody.

• Wady:

• jakość spoin w dużym stopniu zależna od umiejętności spawacza,

• relatywnie wysokie koszty zakupu urządzeń i wyposażenia,

• spawanie MAG cechuje większa skłonność do powstawania przyklejeń i porowatości spoin.

4) ZASTOSOWANIE METODY MIG/MAG

Metoda MAG jest stosowana do łączenia stali konstrukcyjnych niestopowych, niskostopowych i wysokostopowych, natomiast metoda MIG do spawania aluminium, magnezy, miedzi i innych metali nieżelaznych i ich stopów.
Spawanie półautomatem (migomatem) jest stosowane nieomal we wszystkich gałęziach przemysłu spawalniczego, m. in. przemysł ciężki oraz maszynowy obejmujący stocznie, wytwarzanie konstrukcji stalowych, rurociągów, zbiorników ciśnieniowych, jak również branże remontowe oraz konserwacyjne.
Półautomaty spawalnicze są powszechnie stosowane w przemyśle obróbki blach cienkich, szczególnie w branży samochodowej, nadwozi oraz przemyśle drobnym. Migomaty są również często stosowane do prac hobbistycznych lub domowych.

5) SKŁAD STANOWISKA DO SPAWANIA MIG/MAG

W skład stanowiska do spawania metodą MIG/MAG wchodzi:

• źródło prądu wraz z układem sterowania. Popularne nazwy to: półautomat spawalniczy, migomat.

• podajnik drutu - może być wbudowany w źródło prądu lub umieszczony na zewnątrz,

• przewód zespolony - łączy podajnik drutu ze źródłem prądu - niezbędny tylko wówczas, gdy podajnik jest na zewnątrz źródła prądu,

• wielofunkcyjny przewód z uchwytem MIG/MAG doprowadzający prąd spawania do drutu, gaz osłonowy, sterowanie oraz opcjonalnie układ chłodzenia,

• przewód masowy z zaciskiem łączący spawany przedmiot ze źródłem prądu,

• źródło gazu osłonowego - butla z gazem,

• opcjonalnie - układ wodnego chłodzenia uchwytu - chłodnica cieczy.

6) JAK SPAWAĆ PUŁAUTOMATEM SPAWALNICZYM (MIGOMATEM) - podstawowe informacje

Przed przystąpieniem do spawania migomatem należy dobrać podstawowe parametry spawania opisane niżej.
Zajarzenie łuku następuje po naciśnięciu przycisku na uchwycie spawalniczym. Zajarzenie ma charakter kontaktowy. Wysuwający się drut z zadaną prędkością stapia się i dzięki zjawisku samoregulacji długość łuku pozostaje w przybliżeniu stała. Po rozpoczęciu spawania należy uchwyt spawalniczy przemieszczać równomiernie wzdłuż spoiny. Należy obserwować kształt spoiny, utrzymywać stałą pozycję oraz odległość uchwytu od spawanego elementu. Spawacz przez cały czas powinien koncentrować się na tworzeniu prawidłowej spoiny. Chwila nieuwagi zwiększa ryzyko powstania błędów. Należy wówczas przerwać spawanie, a następnie je wznowić.

II) INFORMACJE PONADPODSTAWOWE

1) PARAMETRY PROCESU SPAWANIA MIG/MAG

• Rodzaj i biegunowość prądu spawania - w metodzie MIG/MAG stosuje się prąd stały o biegunowości dodatniej, co powoduje intensywne stapianie drutu spawalniczego.
  Półautomaty spawalnicze wyższej klasy umożliwiają spawanie prądem pulsującym, a nawet prądem o podwójnej pulsacji. Między drutem a spoiną jarzy się wówczas łuk o małej mocy, zasilany prądem podstawowym (bazowym), przerywany impulsami o bardzo wysokim natężeniu prądu. Wszystkie parametry są tak dobrane, aby w czasie niskiego prądu następowało uformowanie jednej kropli ciekłego metalu na końcu drutu, a następnie jej bezzwarciowe przeniesienie w sposób natryskowy do spoiny w czasie wysokiego impulsu. Pierwotnie spawanie prądem pulsującym było wykorzystywanie do spawania aluminium oraz stali nierdzewnych. Największą korzyścią spawania prądem pulsującym jest spoina wolna od odprysków o prawidłowym przekroju bez porowatości. W przypadku związków niklu oraz innych trudnospawalnych materiałów, ułatwia to również pracę spawacza.

• Natężenie i napięcie łuku - półautomaty spawalnicze mają płaskie charakterystyki napięciowe źródła prądu, przez co parametrem bezpośrednio regulowanym jest napięcie łuku. Natężenie prądu spawania jest natomiast uzależnione od wartości nastawionego napięcia, ale także od szybkości podawania drutu i jego średnicy. Wartość napięcia może być regulowana w migomatach skokowo lub płynnie. Wyższa wartość napięcia to dłuższy łuk, co powoduje mniejszą głębokość wtopienia i szersze lico spoiny. Zbyt duże napięcie zwiększa rozprysk, porowatość, ryzyko podtopień i przyklejeń. Zbyt małe napięcie może spowodować niestabilność procesu.

• Prędkość podawania drutu - to drugi obok napięcia łuku podstawowy parametr nastawiany podczas spawania półautomatem. Przy danej wartości napięcia łuku należy tak nastawić prędkość podawania drutu aby jego stapianie miało stabilny przebieg.

• Rodzaj i średnica drutu - rodzaj drutu dobiera się w zależności od spawanego materiału. Drut spawalniczy występuje w średnicach: 0,6mm, 0,8mm, 1,0mm, 1,2mm, 1,6mm i dobiera się w zależności od grubości spawanego elementu i pozycji spawania. Istotna jest gęstość prądu płynącego przez drut spawalniczy. Im mniejsza średnica tym większa gęstość i większa głębokość wtopienia. Gęstość prądu ma również wpływ na charakter przenoszenia metalu w łuku spawalniczym.

• Rodzaj i natężenie przepływu gazu osłonowego - rodzaj gazu osłonowego ma bardzo duży wpływ na przebieg procesu spawania. Stale niestopowe i niskostopowe spawa się głównie w osłonie mieszanek aktywnych na bazie argonu z dodatkiem CO₂ lub CO₂ i O₂ co daje lepszą jakość spoin i wydajność niż przy użyciu samego CO₂, który to gaz zaleca się używać tylko do stali niskowęglowych.
  W osłonie gazów obojętnych takich jak argon, hel i ich mieszanki można spawać wszystkie metale, ale praktycznie używa się ich do spawania metali podatnych na utlenianie, takich jak Al, Mg, Cu, Ti, Zr i ich stopów.
  Stale wysokostopowe również można spawać w samych gazach obojętnych, ale proces przebiega korzystniej w mieszance argonu z dodatkiem 1÷3% O₂ lub 2÷4% CO₂.
  Natężenie przepływu gazu osłonowego powinno być tak dobrane, aby zapewnić skuteczną osłonę łuku spawalniczego i jeziorka, nawet w przypadku niewielkich przeciągów powietrza. Orientacyjnie można przyjąć zasadę, aby natężenie przepływu wynosiło 1,0 litr/min. na każdy milimetr średnicy dyszy gazowej.

• Wolny wylot - czyli długość wysunięcia drutu mierzona jako odległość od topiącego się końca drutu do końcówki prądowej. Wolny wylot drutu spawacz reguluje wysokością trzymania uchwytu nad spawanym przedmiotem. Długość wysunięcia drutu wpływa na intensywność podgrzania drutu na długości między końcówką prądową a stapiającym się końcem drutu, a więc o jego temperaturze i prędkości stapiania. W związku z tym, ze wzrostem długości wolnego wylotu elektrody, przy tym samym natężeniu prądu, znacznie wzrasta wydajność stapiania elektrody, a więc wyższe są prędkości spawania. Zbyt duża wartość wysunięcia drutu zaburza stabilność łuku, aż do powstania tzw. "strzelania" i zwiększonego rozprysku. Za krótki wolny wylot prowadzi do jarzenia łuku zbyt blisko końcówki prądowej i może prowadzić do przyklejenia się drutu i zniszczenia końcówki.
  Długość wolnego wylotu jest uzależniona m.in. od rodzaju i średnicy drutu, natężenia prądu i napięcia łuku. Przykładowo podczas spawania metodą MAG łukiem zwarciowym optymalna długość wynosi 6÷15mm, a przy łuku natryskowym 18÷25mm.

• Prędkość spawania - to szybkość przemieszczania końca drutu z jarzącym się łukiem. Prędkość jest parametrem wynikowym dla danego natężenia prądu i napięcia łuku, przy zachowaniu właściwego kształtu spoiny. Gdy prędkość spawania ma być nawet nieznacznie zmieniona, należy zmienić prędkość podawania drutu lub napięcie łuku w celu utrzymania stałego kształtu spoiny. Prędkość spawania ręcznego zwykle mieści się w zakresie 0,25÷1,3 m/min.

• Pochylenie uchwytu - pochylenie uchwytu zależy m.in. od rodzaju złącza i spoiny oraz pozycji spawania. Pochylenie decyduje o głębokości wtopienia oraz szerokości i kształcie lica spoiny. Pochylenie uchwytu w kierunku zgodnym z kierunkiem spawania daje większą głębokość wtopienia przy mniejszej szerokości spoiny. Pochylenie w kierunku przeciwnym zmniejsza głębokość wtopienia a lico spoiny jest wyższe i szersze, co pozwala na spawanie cieńszych materiałów.

2) SPOSÓB PRZEPŁYWU CIEKŁEGO METALU

Sposób przepływu ciekłego metalu z topiącego się drutu do jeziorka w procesie spawania MIG/MAG ma wpływ na jego stabilność, wielkość rozprysku, możliwość spawania w określonych pozycjach, kształt spoiny, głębokość wtopienia i na wydajność spawania.
W zależności od nastawionych parametrów spawania: natężenia prądu, napięcia łuku oraz od składu gazu osłonowego można w uproszczeniu wyodrębnić przepływ ciekłego metalu jako zwarciowy, natryskowy i mieszany.
Przy małym natężeniu prądu spawania i niskim napięciu łuk jest krótki, a tworzące się na końcu elektrody krople są duże i co pewien czas powodują zwarcia obwodu spawania. Powstały w ten sposób łuk zwarciowy posiada małą energię i nadaje się do spawania elementów cienkich we wszystkich pozycjach oraz elementów grubszych w pozycjach przymusowych. Łuk zwarciowy zapewnia dobre wtopienie i niewielki rozprysk ale niezbyt równe lico spoiny.
Zwiększanie tylko napięcia, a więc wydłużanie łuku powoduje tzw. przelot grubokroplowy, bezzwarciowy, charakteryzujący się mniejszą stabilnością, większym rozpryskiem i nierównym licem.
Równoczesne zwiększanie natężenia prądu i napięcia łuku wywołuje przepływ mieszany, który jest bardzo niekorzystny - niestabilny, o dużym rozprysku i bardzo nierównomiernym licu.
Dalsze zwiększanie natężenia prądu i napięcia łuku inicjuje strumieniowy przepływ w łuku dużej liczby drobnych kropelek, zwany przepływem natryskowym. Spawanie łukiem natryskowym zapewnia dużą wydajność, wzrasta głębokość wtopienia spoiny, maleje ilość odprysków a lico spoiny staje się gładkie. Z uwagi na dużą energię spawania i objętość jeziorka, łukiem natryskowym można spawać tylko w pozycji podolnej. Warunkiem pojawienia się przypływu natryskowego jest również odpowiedni skład gazu osłonowego. Łuk natryskowy nie występuje, gdy osłoną jest sam CO₂ lub jego udział w mieszance przekracza 20%.

3) DOBÓR SPRZĘTU I MATERIAŁÓW DODATKOWYCH

• Uchwyt spawalniczy - należy zwrócić uwagę czy dostarczany jest w komplecie z urządzeniem czy należy dokupić osobno. Jeżeli osobno to mamy wpływ na wybór długości przewodu - zwykle 3m, 4m lub 5m. Parametry uchwytu - prąd maksymalny w danym cyklu pracy - powinny być dobrane do parametrów migomatu. Zwykle uchwyty do około 350A są chłodzone gazem, natomiast większe chłodzone cieczą. Uchwyty łączy się ze źródłem prądu lub z podajnikiem za pomocą standardowego tzw. eurozłącza. Należy pamiętać, aby końcówka prądowa znajdująca się na końcu uchwytu była dostosowana do średnicy drutu spawalniczego.

• Drut spawalniczy - rodzaj drutu dobiera się w zależności od spawanego materiału. Drut spawalniczy występuje w średnicach: 0,6mm, 0,8mm, 1,0mm, 1,2mm, 1,6mm i dobiera się w zależności od grubości spawanego elementu i pozycji spawania. W opisach technicznych urządzeń podawana jest informacja jakiej średnicy druty mogą być stosowane do danego migomatu.

• Gaz osłonowy - dostarczany jest w butlach pod wysokim ciśnieniem. Gazy osłonowe dostępne są w punktach sprzedaży gazów technicznych. Opis gazów zobacz: Technika spawania MIG/MAG. Gaz nie jest wymagany w przypadku spawania drutem samoosłonowym.

• Reduktor gazu - przykręcany jest standardowym gwintem do butli z gazem. Ważne jest, aby był dobrany odpowiednio do rodzaju gazu osłonowego.

• zasilacze łuku spawalniczego- Podstawowymi zespołami w urządzeniach do spawania elektrodami topliwymi w osłonach gazowych są zasilacze łuku spawalniczego, dostarczające energię do łuku. jako zasilacze są stosowane prostowniki: diodowe, tyrystorowe, inwersyjne.

5) GAZ OCHRONNY I JEGO WPŁYW NA KSZTAŁT SPOINY I GŁĘBOKOŚĆ WTOPIENIA

Gaz ochronny - decyduje o sprawności osłony obszaru spawania, ale i o sposobie przenoszenia metalu w łuku, prędkości spawania i kształcie spoiny

Gazy obojętne, argon i hel, choć doskonale chronią ciekły metal spoiny przed dostępem atmosfery, nie są jednak odpowiednie we wszystkich zastosowaniach spawania MIG/MAG

1

1

---