جوش MIG MAG

جوشکاری قوس الکتریکی با سیم برق مداوم با سیم گاز (GMAW) یا بدون اجزای گازی (FLUX یا WIRE-SHIELDED WIRE).

A. مقدمه

جوش MIG MAG ، جوش مداوم سیم در یک فضای محافظ اغلب با اختصار MIG (فلز گاز بی اثر فلزی) و MAG (فلز فعال فلزی) یا GMAW (جوش قوس فلزی گاز) مشخص می شود.جوش مداوم سیم فرایندی است که در آن گرمای لازم برای انجام جوش توسط یک قوس الکتریکی که بین قطعه ای که برای جوشکاری و الکترود سیم نگهداری می شود ، تأمین می شود. ناحیه جوشکاری به طور مداوم با مواد جوشکاری (الکترود سیم) به کمک یک مشعل ویژه تغذیه می شود ، همچنین جریان گاز (یا مخلوط گاز) را نیز تأمین می کند که هدف آن محافظت از الکترود سیم ، استخر جوش ، قوس و حضور در مدار جوشکار سیلندر بنزینی (گاز بی اثر یا فعال یا مخلوطی از این دو) بهمراه استفاده از الکترودهای سیم جامد ، فرآیند جوشکاری سپر گاز را مشخص می کند (MIG یا MAG)

عدم وجود سیلندر گاز از مدار جوش ، همراه با استفاده از الکترودهای سیم لوله ای ، روند جوشکاری بدون سپر گاز را مشخص می کند (SELF SHIELDED WIRE ، NO GAS یا FLUX)؛ در این حالت سپر گاز با عمل هسته شار موجود در سیم بدست می آید.


B. چرخه جوشکاری 

مدار جوش اساساً از عناصر زیر تشکیل شده است:

1. منبع تغذیه

2. مشعل با بسته کابل

3. سیم کشی

4- واحد خنک کننده آب

5- سیلندر گاز با سیستم تنظیم

6. گیره با کابل زمین

 

1. منبع تغذیه

هدف از منبع تغذیه ، تغذیه منطقه جوشکاری با مواد جوشکاری ، با استفاده از مشعل مخصوص ، و حفظ قوس الکتریکی است که بین قطعه برای جوشکاری و الکترود سیم مصرفی قرار گرفته است.
برخلاف منابع انرژی MMA و TIG ، در جایی که تنها یک پارامتر تنظیم کننده (جریان جوش) وجود دارد ، در منبع تغذیه MIG-MAG دو دستگاه تنظیم کننده وجود دارد ، یکی تنظیم کننده شدت قوس الکتریکی (ولتاژ جوش) ، و دیگری که میزان جوش را تنظیم می کند. خوراک سیم (جریان جوش).

منابع انرژی را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

الف) منبع جریان مستقیم (DC)

منابع انرژی جریان مستقیم رایج ترین منابع قدرت هستند و با ثبات بالای آنها مشخص می شوند. این امر به این دلیل است که یک قوس الکتریکی تمایل به تثبیت طبیعی دارد اگر در ولتاژ ثابت تغذیه شود و روی یک سیم تغذیه شده با سرعت ثابت ایجاد شود. با توجه به انعطاف پذیری فرایند ، در انتخاب پارامترهای میزان ولتاژ و میزان تغذیه سیم انعطاف پذیری وجود دارد. در این روش می توان انتقال قطره را از مواد جوشکاری گرفته تا مواد جوش داده شده با استفاده از روش غوطه وری “قوس کوتاه” یا روش “قوس اسپری” بدست آورد.

ب) منبع انرژی فعلی پالس شده است
در این حالت اندازه ولتاژ تنظیم شده در منبع انرژی نیست ، بلکه جریان است که ثابت نگه نمی دارد بلکه با یک قطار از تکانه ها تعدیل می شود (از این رو نام “پالس” است). هدف از تکانه ها مجبور کردن قطره برای جدا کردن خود از مواد جوشکاری است. در این حالت قوس به طور طبیعی تثبیت نمی شود ، به طوری که برای رسیدن به جوش قابل قبول باید تکانه ها و سرعت تغذیه سیم کاملاً همزمان شوند.
در مورد اول و دوم حداقل از دو دستگیره برای تنظیم استفاده می شود. تحقیقات اخیر در این صنعت منجر به توسعه و بازاریابی دستگاههای جوشکاری نوع “هم افزایی” شده است که در آن اپراتور تنها از یک دستگیره کنترل استفاده می کند.
سازنده پارامترهای جوشکاری بهینه در منبع انرژی را به خاطر می آورد و بسته به شرایط خاص شغلی ، این اپراتور را می توان فراخوان و یا اصلاح کرد.

قطبهای مختلف هنگام اتصال قطبهای منبع انرژی به مواد برای جوشکاری ، دو حالت کار را شناسایی می کنند:

من) جریان مستقیم با اتصال قطبی مستقیم
با اتصال منفی الکترود ، مشعل به قطب منفی متصل می شود و ماده ای که باید به قطب مثبت منبع انرژی جوش داده شود. این نوع اتصال فقط در جوشکاری با سیم لوله ای (FLUX) استفاده می شود.

ب) جریان مستقیم با اتصال قطبی معکوس
هنگام جوشکاری با این حالت کار ، مشعل به قطب مثبت و قطعه ای وصل می شود که به قطب منفی منبع انرژی جوش داده شود. این متداول ترین نوع اتصال است.

2. مشعل با بسته کابل

 

مشعل ، که برای انتقال فلز جوش به منطقه جوشکاری استفاده می شود ، دارای بدنه ای با عایق بیرونی است و امکان عبور از الکترود سیم ، گاز و جریان جوش را می دهد.

دستگیره آن حاوی یک دکمه کنترل برای روشن کردن جریان ، خروجی بنزین و تغذیه الکترود سیم است.
بسته کابل از یک هادی فعلی ، کابل های کنترلی ، لوله گاز ، لوله های گردش آب خنک کننده (در صورت وجود) و همچنین غلاف سیم-سیم تشکیل شده است. انواع مختلفی از مشعل های جوشکاری و تپانچه موجود در بازار است.

مشعلهای خنک کننده در آب هنگامی استفاده می شوند که شدت جریان مورد استفاده به گونه ای باشد که مقدار قابل توجهی از انرژی گرما تولید می کند. آنها برای جریانهای کار بیش از 300 A یا برای جریانهای پالس استفاده می شوند.
مشعل های خنک شده توسط سپر گاز خنک می شوند و هنگامی که جریان کار زیر 300 A باشد استفاده می شود. اینها معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند.
مشعل های گردن قو نیز توسط سپر گاز خنک می شوند و برای کاربردهای جریان کم شدت (انتقال غوطه وری – قوس کوتاه) استفاده می شوند.

3. سیم کشی

دستگاه سیم کشی از یک موتور تغذیه می شود که وظیفه آن فشار الکترود سیم است که در ابتدا دور یک حلقه پیچیده می شود ، به سمت مشعل و از این رو به منطقه جوشکاری.انتخاب مقدار نرخ تغذیه سیم با تنظیم تنظیم کننده موتور انجام می شود. نرخ خوراک سیم داده شده ، میزان ذوب خاصی را مشخص می کند و از این رو مقدار مشخصی برای جریان جوشکاری دارد. یکی از ویژگی های کشنده سیم تعداد غلطک های تغذیه کننده سیم است. دستگاه هایی با 4 غلطک سیم را با توجه به آنهایی که 2 غلتک دارند به طور یکنواخت تغذیه می کنند.

4- سیستم خنک کننده آب

واحد خنک کننده آب وسیله ای است که برای خنک کردن مشعل مورد استفاده قرار می گیرد ، اگر از آب خنک شود ، در صورت جریان زیاد جوشکاری شده باعث گرمای بیش از حد می شود. یک پمپ گردش خون مداوم در مشعل را تضمین می کند و به کمک سیستم خنک کننده ، گرمای بیش از حد را کنترل می کند.

5- سیلندر گاز با سیستم تنظیم

سیلندر حاوی گاز / گازهای سپر مانند آرگون ، هلیوم ، دی اکسید کربن یا مخلوط آنهاست و به وسیله فشار سنج همراه با کاهنده فشار مرتبط نصب شده است که برای نشان دادن مقدار گاز موجود در سیلندر استفاده می شود. همچنین به یک شیر برقی (Solenoid) که توسط یک دکمه روی مشعل کنترل می شود ، تعبیه شده است تا با شروع یا اتمام جوش ، جریان گاز را باز و بسته کنید.

6. گیره با کابل زمین

گیره با کابل زمین برای ایجاد اتصال الکتریکی بین منبع تغذیه و ماده اصلی برای جوشکاری استفاده می شود. بخش و طول کابل با حداکثر جریان از منبع تغذیه مشخص می شود.


ج: گازهای SHIELD

گازهای سپر مورد استفاده در روش های جوش MIG MAG را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: بی اثر و فعال. مخلوط آرگون ، هلیوم و آرگون هلیوم متعلق به نوع اول هستند ، در حالی که مخلوط های دی اکسید کربن و آرگون / اکسیژن یا آرگون / دی اکسید کربن گازهای فعال محسوب می شوند.

آرگون (Ar) یک گاز بی اثر است که با تقطیر کسری جو ایجاد می شود. گاز از هوا خارج می شود و بنابراین ممکن است اثری از ناخالصی هایی مانند اکسیژن ، نیتروژن یا بخار آب باشد ، اما با این وجود برای اکثر کاربردهای جوش مناسب است.
استفاده از این گاز در برنامه های MAG باعث ثبات قوس خوب و ضربات آسانی می شود. علاوه بر این ، با توجه به هدایت حرارتی پایین آن ، قسمت مرکزی ستون قوس در دمای بالا باقی می ماند و باعث می شود سیال بیشتری به قطرات ماده ای که از ناحیه قوس عبور می کند.

هلیوم (او) یک گاز بی اثر و نسبتاً نادر است که به سختی در جو وجود دارد و از زیر زمین استخراج می شود: بنابراین بسیار پرهزینه تر از آرگون است.
در مقایسه با آرگون ، هلیوم قوس کمتری دارد اما نفوذ بیشتری دارد.بیشتر برای جوش های ضخیم و برای موادی با هدایت حرارتی بالا مانند مس و آلومینیوم استفاده می شود.
از آنجا که هلیوم بر خلاف آرگون از هوا سبکتر است و از این رو فرارتر است ، برای اطمینان از سپر کافی برای منطقه جوش ، به مقدار بیشتری گاز نیاز است.

دی اکسید کربن (CO2) یک گاز فعال است که در هوا و زیر زمین وجود دارد. متداول ترین مشکل ناشی از این نوع سپر این است که می تواند باعث ایجاد اسپری بیش از حد و ایجاد قوس ناپایدار شود؛اگر قوس بسیار کوتاه و از طول ثابت نگه داشته شود ، می توان آن را تحت کنترل نگه داشت. با سپر CO2 به طور کلی نفوذ خوبی حاصل می شود.

مخلوط های فعال . غالباً می توان با استفاده از مخلوطی از سپر گاز به عنوان مثال چ-اکسیژن ، آرگون-اکسیژن-CO2 ، آرگون-CO2 از ویژگیهای گازهای فردی استفاده کرد.

حتی اگر گازهای بی اثر در حالت خالص خود قادر به انجام اثر محافظتی خود در هر دما باشند ، افزودن گازهای فعال باعث افزایش پایداری قوس و انتقال فلز الکترود سیم به استخر جوش می شود. این بدون آسیب رساندن به اثر محافظ رخ می دهد.


D. سیم های جوشکاری

سیمها را می توان با ترکیب شیمیایی و همچنین مورفولوژی بخش آنها ، شناسایی کرد که ممکن است از یک فلز منفرد (سیمهای جامد) تشکیل شده باشد یا دارای یک هسته داخلی حاوی گرانول (سیم لوله ای) باشد.
توجه ویژه ای به وجود چربی یا رطوبت روی سطح الکترود سیم می شود زیرا ممکن است باعث ترک ، تخلخل یا سوراخ های سوراخ شود.علاوه بر این ، اگر سیم حلقه الکترود سیم به طور یکنواخت زخم نشود ، این می تواند باعث تغذیه ناهموار سیم و در نتیجه جوشکاری ناپایدار شود.

سیم های جامد معمولاً با مواد پایه ترکیب مشابه دارند و عناصر اضافه شده قادر به کمک به تمیز کردن مواد پایه هستند.پرکاربردترین قطرها 0.6 – 0.8 – 0.9 – 1 – 1.2 – 1.6 میلی متر است.
سیم های لوله ای ، دارای سپر گاز ، از فلز جامد تشکیل نشده اند اما دارای یک هسته داخلی پر از پودر گرانول (شار) هستند. این کارکردهای مشابه پوشش روی الکترودهای روکش دار دارد.
پودر دانه یا شار می تواند از نوع روتیلی ، اساسی یا خاص باشد.
در مقایسه با سیم های جامد ، سیم های لوله ای از پایداری قوس بهتر و نفوذ عمیق تر برخوردار هستند ، از درز بهتر به نظر می رسند ، که اغلب نیاز به اتمام بیشتر (مانند سنگ زنی اسپری) را از بین می برد و خطر ایجاد نقص مانند تخلخل را کاهش می دهد. البته استفاده از الکترودهای لوله ای به جوشکاری سرباره نیاز دارد ، همانطور که برای جوشکاری با الکترودهای MMA وجود دارد.
پرکاربردترین قطرها 0.6 – 0.8 – 0.9 – 1.2 – 1.6 میلی متر است.


E. فلز جوشکاری: روش های انتقال

با روش های جوشکاری MIG-MAG ، روش انتقال فلز جوش از الکترود سیم (یا جامد یا لوله ای) به استخر جوش بستگی دارد ، و همچنین به پارامترهای جوشکاری الکتریکی ، روی قطر سیم ، نوع منبع انرژی و گاز مورد استفاده بسته به این پارامترها ، انتقال قطره ممکن است توسط:
1. غوطه وری (قوس کوتاه ، انتقال قایق یا اتصال کوتاه)
2. قوس اسپری
3. قوس پالس یا قوس پالس

1. انتقال غوطه وری (قوس کوتاه ، انتقال شیر یا اتصال کوتاه)
جوش MIG MAG فلز جوش به صورت قطره هایی که در خود استخر غوطه ور هستند به استخر جوش منتقل می شود و مدارهای کوتاه مداوم ایجاد می کند.
این انتقال “قوس کوتاه” با وجود شدت های فعلی تا 200 A ، با استفاده از سیم های نازک جامد ، از 0.6 متر تا 1.2 میلی متر مشخص می شود و جوش های نازک و جوشکاری را در تمام موقعیت های ممکن امکان پذیر می سازد. این با استفاده از منابع مستقیم جریان مستقیم بدست می آید.

2. انتقال قوس اسپری
این روش به گونه ای طراحی شده است که قطرات مواد از طریق تماس به استخر جوش منتقل نمی شوند بلکه بیشتر به دلیل اثر جریان زیاد ، در حمام پاشیده می شوند و جریان مداوم مواد را ایجاد می کنند.
این ویژگی با استفاده از منابع مستقیم جریان مستقیم هنگامی حاصل می شود که جریان مورد استفاده زیاد باشد (بیشتر از 200 A) و سیم ها قطر بیش از 1 میلی متر دارند. استخر جوش بسیار روان تولید می شود ، با نفوذ قابل توجه ، که برای جوش افقی با ضخامت های عمدتا متوسط ​​و بزرگ مناسب است.

3. انتقال قوس پالس
این روش فقط با منابع قدرت جریان پالس حاصل می شود. پالس ها در واقع باعث می شوند قطرات کوچک اندازه خود را جدا کنند و بنابراین قوس اسپری معمولی حتی با جریان کم نیز به دست می آید.تولید / سهم گرما ، اندازه استخر و نفوذ مشابه مواردی است که با روش قوس اسپری حاصل می شود. این روش بیشتر در موادی مانند آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار می گیرد ، که برای این روش جوشکاری قوس کوتاه نمی تواند نتایج با کیفیت بالایی را تضمین کند.


مواد. مواد جوش داده شده توسط MIG / MAG

1. فولادهای کربن ملایم و ملایم
فولادهای کربنی با جریان مستقیم و الکترود قطبی مثبت جوش داده می شوند (الکترود سیم به قطب مثبت وصل می شود) با استفاده از روش صرفاً جوشکاری MAG. برنامه های کاربردی ممکن است فقط در استفاده از CO2 ، مخلوط آرگون – CO2 در نسبت های مختلف باشد (رایج ترین آنها٪ 80 آرگون ، 20٪ CO2).
هر چه درصد آرگون در مخلوط بیشتر باشد ، از خواص و پایداری قوس بهتر می باشد.
جوش از خاصیت بسیار خوبی برخوردار است ، به خصوص با قوس کوتاه که در آن استخرهای جوش متراکم / ضخیم به دست می آید ، این امکان را به جوشکاری در همه موقعیت ها می دهد.
استفاده از سیم هایی با محتوای سیلیکون و منگنز منجر به از بین رفتن ناخالصی های موجود در ماده پایه و به دست آوردن جوش های با کیفیت خوب می شود.
درزهای بتونی باید با ضخامت های بیشتر از 3 میلی متر تهیه شود.

2. فولادهای ضد زنگ

جوش MIG MAG ،فولادهای ضد زنگ با استفاده از روش منحصر به فرد جوشکاری MAG با جریان مستقیم و الکترود قطبی مثبت جوش داده می شوند (الکترود سیم به قطب مثبت وصل می شود).
سپر گازی مورد استفاده باید از ترکیبات Ar + CO2 یا Ar + Oxygen تشکیل شود. نسبت آرگون موجود در مخلوط هرگز نباید زیر 98٪ باشد تا از اکسیداسیون شدید کروم موجود در ماده پایه جلوگیری شود.
درزهای ضخیم تر از 2.5 میلی متر باید از روبرو باشند. باید در انتخاب مناسب ترین ماده جوشکاری از نظر کیفیت فولاد ضدزنگ که جوش می شود ، دقت شود.
برای رسیدن به جوش خوب ، ما توصیه می کنیم لکه ها را آسیاب کنید.

3. آلومینیوم و آلیاژهای آن
جوش MIG MAG ، آلومینیوم و آلیاژهای آن در جریان مستقیم یا جریان پالس با قطبیت مثبت الکترود (الکترود سیم به قطب مثبت وصل می شود) با استفاده از روش جوشکاری MAG جوش داده می شوند.
سپر گازی مورد استفاده معمولاً آرگون خالص است. هلیوم خالص یا مخلوط آرگون + هلیوم نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
برای جوش افقی ، صرف نظر از ضخامت ، از روش اسپری قوس و / یا قوس پالس استفاده شده است. در عوض ، روی جوش های باریک عمودی یا گوشه ای از روش قوس کوتاه استفاده می شود. با توجه به خاصیت آلومینیوم ، آسیاب کردن لکه ها به جای سنگ زنی توصیه می شود.

4- مواد دیگر
روش جوشکاری MIG-MAG در موادی مانند نیکل و آلیاژهای آن ، مس و آلیاژهای آن نیز استفاده می شود. برای همه این مواد جریان مستقیم با قطب مثبت الکترود استفاده می شود.
برای جوشکاری مس بیش از 5 میلی متر ضخامت توصیه می کنیم روش MIG را اتخاذ کنیم اما در هر صورت شدت جریان باید با توجه به موقعیت جوشکاری و ضخامت درز تنظیم شود