W przypadku technologii spawania MIG/MAG ostatnie lata oznaczają prawdziwy przełom. Źródła prądu spawalniczego i procesy spawania zostały poddane zasadniczym ulepszeniom, przy czym w niektórych obszarach osiągnięto całkowicie nowe standardy. Ten skok innowacyjny wywołały z jednej strony nowe materiały i nowe zastosowania, jednakże z drugiej strony jest to również rosnące wykorzystanie dojrzałej mikroelektroniki i techniki cyfrowej. Aby zrozumieć opisywane już wielokrotnie nowe technologie, przydatna jest ugruntowana znajomość podstaw. Dlatego też przedstawiono tutaj ogólne aspekty spawania MIG/MAG.
Zasada działania
W procesie spawania MIG/MAG stapiająca się metalowa elektroda stanowi zarazem dodatek spawalniczy i nośnik łuku spawalniczego. Za pośrednictwem dwóch lub czterech rolek napędowych drut spawalniczy jest dostarczany w sposób ciągły do palnika spawalniczego, gdzie w tzw. końcówce prądowej następuje przejście prądu. Wolny wylot drutu jest otoczony współśrodkowo przez dyszę gazową. Wypływający gaz ochronny zapobiega reakcji chemicznej gorącej powierzchni elementu z powietrzem z otoczenia. Umożliwia to zachowanie wytrzymałości i ciągliwości stopiwa. Jako gaz ochronny stosowane są zarówno gazy obojętne, jak również aktywne. Dlatego też metody te noszą skrótowe nazwy MIG (Metal Inert Gas) oraz MAG (Metal Active Gas).
Oprócz właściwości łuku spawalniczego oraz wydajności stapiania, gaz ochronny ma również wpływ na przejście materiału oraz kształt spoiny. Jako gazy obojętne stosowane są przede wszystkim gazy szlachetne, jak argon i hel, oraz ich mieszanki. Pojęcie „inert” (obojętny) pochodzi z języka greckiego i oznacza „brak reakcji”. Gazy obojętne nadają się do wszystkich metali za wyjątkiem stali, a zwłaszcza do aluminium i miedzi. Gazy aktywne to przede wszystkim mieszanki gazów szlachetnych na bazie argonu, zawierają jednakże dodatkowo tlen lub dwutlenek węgla i są stosunkowo podatne na reakcje. Gazy te nadają się do stali nierdzewnych, wysokostopowych, jak również do stali niestopowych i niskostopowych. Z pewnymi ograniczeniami jako gaz aktywny do spawania stali niestopowych lub niskostopowych nadaje się nawet sam dwutlenek węgla.
Jako alternatywę dla gazów ochronnych stosuje się druty rdzeniowe z otuliną, która w łuku spawalniczym paruje, wytwarzając w ten sposób również atmosferę gazu ochronnego. Druty rdzeniowe zapewniają niezawodną ochronę gazową również w przypadku obecnego ciągu powietrza.
Technika
Źródło prądu spawalniczego działa z prądem stałym, przy czym potencjał drutu spawalniczego to biegun dodatni. Typowe, przełączane skokowo źródła prądu spawalniczego wyposażone są w transformator o ilości przełączanych stopni wystarczającej do uzyskania żądanego prądu spawalniczego. Za transformatorem podłączony jest prostownik, który z prądu przemiennego wytwarza wyprostowany prąd spawalniczy. Regulowana cewka dławikowa wygładza niepożądane wierzchołki natężenia prądu i redukuje w ten sposób skłonność do powstawania rozprysków podczas spawania.
Inwerterowe źródła prądu spawalniczego wytwarzają z napięcia sieciowego napięcie pulsujące o dużej częstotliwości. Napięcie to jest przekazywane do transformatora spawalniczego, który ze względu na wysoką częstotliwość może być o wiele lżejszy, mniejszy i bardziej wydajny, niż ma to miejsce w przypadku źródeł prądu spawalniczego przełączanych skokowo. Inwerterowe źródła prądu spawalniczego wyposażone są również w prostownik. Całkowicie cyfrowe, inwerterowe źródła prądu spawalniczego z procesorem sygnałowym wytwarzają regulowany płynnie prąd wyjściowy, który jest stale mierzony i utrzymywany w zakresie warunków idealnych. Dzięki temu można zapewnić spawanie praktycznie bez rozprysków, a ponadto można zrezygnować z dławika wyjściowego.
Za podawanie drutu odpowiada albo umieszczony w obudowie źródła prądu spawalniczego, zintegrowany napęd drutu, albo też zewnętrzny podajnik drutu. Ręczne i maszynowe palniki spawalnicze dostępne są zarówno w wersji z chłodzeniem gazowym, jak i z chłodzeniem wodnym. Chłodzone gazem palniki spawalnicze są chłodzone przez przepływający gaz ochronny, podczas gdy palniki z chłodzeniem wodnym wyposażone są dodatkowo w wydajny układ chłodzenia cieczą wraz z pompą i wymiennikiem ciepła. Począwszy od wartości prądu spawalniczego 300 A standardem są palniki spawalnicze chłodzone wodą.
Zastosowanie i zalety
O ile metoda spawania MIG/MAG początkowo przyjęła się w zakresie zracjonalizowanego spawania stali niestopowych i niskostopowych, dzięki technologii spawania prądem pulsującym rozpowszechniła się dzisiaj również w dziedzinie spawania stopów aluminium i wysokiej jakości stali konstrukcyjnych. Cechą charakterystyczną technologii spawania prądem pulsującym jest kontrolowane przejście materiału. W podstawowej fazie prądowej doprowadzanie energii jest zredukowane na tyle, że łuk spawalniczy tylko jarzy się stabilnie, utrzymując wstępne rozgrzanie powierzchni elementu. Główna faza prądowa natomiast zapewnia, dzięki dokładnie dawkowanemu impulsowi prądowemu, zdefiniowane odrywanie kropli. Wykluczone jest niepożądane zwarcie wraz z równoczesną eksplozją kropli i niekontrolowane rozpryski spawalnicze.
Niezależnie od rodzaju łuku spawalniczego metoda MIG/MAG odznacza się istotnymi zaletami w stosunku do innych metod spawania. Można do nich zaliczyć dobrą wydajność stapiania, głębokie wtopienie, łatwość obsługi oraz pełną mechanizację, podobnie jak wysoką rentowność.
Podsumowanie
Wzrastające wykorzystanie mikroelektroniki oraz techniki cyfrowej posunęło metodę spawania MIG/MAG w ostatnich latach znacząco do przodu. Wynikiem tego są jeszcze lżejsze źródła prądu spawalniczego, szybsze sterowniki oraz usprawnienia procesu zajarzenia. Niezależnie od tego, jak proces MIG/MAG będzie się w dalszym ciągu kształtować w szczegółach, już dziś różnorodność zastosowań, jak też jakość optyczna i metalurgiczna nie ma właściwie technicznych ograniczeń.
« wróć do bazy wiedzy