SUDAREA MIG – MAG

SUDAREA în mediu de gaz protector

MIG - MAG

SUDAREA în mediu de gaz protector MIG – MAG

Principiul procedeului

MIG - MAG reprezintă  procedee care se diferenţiază în primul rând prin felul gazului inert sau activ folosit pentru protejarea arcului electric  şi a băii de metal topit. Sârma este condusă  continuu cu ajutorul dispozitivului de avans spre un pistolet de sudare. Curentul electric este transferat de la o sursă de alimentare spre sârma electrod printr-un tub de contact. Când sârma atinge piesa de sudat se realizează un arc electric între acestea. Arcul creează căldura care topeşte sârma şi de asemenea, încălzeşte şi topeşte suprafaţa piesei.

MIG - metal inert gaz (Ar, He) - pentru sudare Al. , inox

MAG - metal activ gaz (CO2, amestecuri Ar.+CO2) pentru sudare oţel carbon

La sudarea MIG-MAG se foloseşte curent continuu  în general cu polaritate inversă (polul “+”  la sârmă) deoarece se realizează o pătrundere mai mare şi un transfer mai fin al picăturilor. La sudarea cu polaritate directă, pătrunderea este mai mică şi de aceea se recomandă la sudarea tablelor subţiri. Întotdeauna se va tine cont şi de recomandările producătorului de sârmă care sunt menţionate pe cutie.

Avantajele sudării în mediu de gaze protectoare:

·         Se pretează la sudarea atât a aliajelor feroase cât şi a celor neferoase.

·         Asigură  o mare productivitate datorită densităţii mari de curent (rată depunere mai mare)  şi a liminării sau reducerii unor operaţiuni auxiliare - îndepărtarea zgurii, schimbarea electrodului.

·         Permite obţinerea unor îmbinări de foarte bună calitate.

·         Deformaţiile sunt mai reduse (energie liniară mai mică).

·         Absenţa zgurii oferă posibilitatea urmăririi permanente a băii de sudură şi a arcului electric.

·         Preţ de cost mai redus.   

·         Emisie de fum mai mică.

·         Uşor de automatizat.

GAZE DE PROTECŢIE

Pentru sudarea MIG se folosesc gaze inerte: Ar, He – se aplică în general la sudarea oţelurilor inox şi aluminiului şi aliajelor acestora. Pentru sudarea MAG se folosesc gaze active: CO2, Ar + CO2 – se aplică la sudarea oţelurilor carbon nealiate.

a.       Dioxidul de carbon (CO2)

CO2 este un gaz oxidant care la temperatura arcului se descompune. Oxigenul care se degajă astfel este foarte activ formând cu C din oţel CO şi dacă nu s-ar lua măsuri ca sârma să conţină elemente dezoxidante ca mangan şi siliciu s-ar produce decarburarea oţelului.

b. Amestecuri de gaze: se utilizează pentru îmbunătăţirea rezultatelor obţinute cu gaze pure. Argon predominant +  1-2 % O2 pentru Al. şi inox şi sudare MIG oţel carbon sau cu  15-25 % CO2 pentru oţel carbon (sudare MAG)

Avantajele sudării cu amestec de gaze faţă de sudarea cu CO2 simplu:

-          viteze de depunere mai mari

-          pătrundere foarte bună

-          formarea fumului, stropilor şi zgurei este mai redusă

-          calitatea sudurii este mai bună (aspect şi formă)

-          caracteristici mecanice superioare

-          funcţionare stabilă şi la curenţi mari şi la curenţi mici. (CO2 dă un arc stabil doar la sudarea cu curenţi mici).

Amestecul de gaze utilizat în S.N.DG. se numeşte CORGON 20 (80% Ar + 20 % CO2).

c. Alegerea gazului de protecţie. Există 3 componente principale ce prezintă interes pentru un proces de sudare ales:

- productivitatea

- calitatea

- sănătatea şi siguranţa

Pentru sudarea MIG-MAG toate cele 3 componente pot fi inf luenţate de gazul de protecţie.

-          PRODUCTIVITATEA: 

tensiunile de suprafaţă din baia de sudură sunt afectate de gazele de protecţie; acestea determină viteza maximă de sudare deci - productivitatea.

-          CALITATEA: 

gazul de protecţie inf luenţează  cantitatea de stropi, profilul sudurii (aspect)  şi proprietăţile mecanice; aceste componente inf luenţează calitatea.

-          SĂNĂTATEA SI SIGURANŢA:

diferite gaze de protecţie dau diferite concentraţii de fum in timpul sudării. Acest lucru inf luenţează sănătatea şi siguranţa. Cu cât concentraţia de dioxid de carbon este mai mică cu atât se formează mai puţin fum.

La alegerea gazului de protecţie se mai ţine cont de materialul care se va suda şi dacă se va suda cu arc scurt sau spray arc.

                

Tabelul 3.2.3. Amestecuri de gaze utilizate la sudarea MIG/MAG a diferitelor oţeluri

Amestecul de gaz	Metalul de bază	Domeniul de utilizare
Ar+18%CO2	Oţeluri carbon şi slab aliate cu Mn şi Si	Cel mai utilizat pentru construcţii de maşini şi utilaje, construcţii sudate
Ar+12%CO2	Oţeluri carbon	Construcţii de autovehicule
Ar+25%CO2	Oţeluri carbon	Sudarea tablelor ruginite
Ar+40%CO2	Oţeluri carbon	Construcţii navale
Ar+3-15%CO2+3-12%O2	Oţeluri carbon	Sudarea  cu  viteză  mare  a     tablelor  subţiri unsuroase, ruginite, cu ţunder
Ar+5-10%O2	Oţeluri carbon	Sudarea tablelor subţiri ruginite
Ar+1-5%CO2	Oţeluri inoxidabile	Viteză mare de sudare, porozitate redusă
Ar+1-3%O2	Oţeluri inoxidabile	Aport redus de căldură, arc stabil

SÂRME PENTRU SUDARE

Sârme pline sunt sârme trefilate din oţel carbon, slab aliat, înalt aliat etc

Sârme tubulare    mantaua metalică se topeşte şi se depune.                 

             

 

Sârmele tubulare pot fi:

- Sârme tubulare cu flux, care pot fi:

- sârme tubulare rutilice

- sârme tubulare bazice

-Sârme tubulare cu pulberi metalice

Elementele conţinute de fluxul din interior pot fi metalice sau nemetalice, rolul acestora fiind de:

- stabilitate a arcului

- dezoxidant

- asigură protecţia băii

- aport de elemente de aliere

– Sârmele tubulare rutilice

Principalele componente al sârmelor rutilice sunt oxidul de titan (TiO2) şi oxidul de siliciu (SiO2). Procentajul mare de elemente de aliere care facilitează ionizarea asigură un arc stabil şi un transfer fin de picături. Punctul ridicat de topire al zgurii permite sudarea în toate poziţiile.

– Sârme tubulare bazice

Principalele componente sunt f luorura de calciu (CaF2), carbonatul de calciu (CaCO2) şi oxidul de magneziu (MgO). Aceste elemente sunt mai greu ionizabile, transferul este tip globular. Zgura are un punct de topire scăzut, făcând dificilă sau chiar imposibilă sudarea la poziţie.

– Sârme tubulare cu pulberi metalice

Compoziţia sârmelor cu pulberi metalice este  în principal formată  din: fier, fiero-siliciu, fiero-mangan. Adăugarea unui procent mic de elemente nemetalice poate ajuta la stabilitatea arcului. Acest tip de sârmă permite obţinerea unei rate de depunere mari datorită prezenţei unei importante cantităţi de elemente metalice în pulberea metalică. Alegerea sârmei pentru sudare se face în funcţie de compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale materialului de bază. Diametrul sârmei de sudare se alege în funcţie de grosimea tablelor şi de poziţia de sudare:

ds = Ø 0,8; Ø 1; Ø 1,2 mm – pentru sudarea în orice poziţie

ds = Ø 1,6; Ø 2; Ø 2,4 mm – pentru sudarea numai la poziţia orizontal

          MODUL DE TRANSFER AL METALULUI                   

In functie de densitatea curentului, de puterea arcului electric si de gazele de protectie utilizate se pot distinge tipuri diferite de transfer al materialului, care se caracterizeaza fiecare printr-un tip special al arcului electric.

                  

            Transfer prin arc scurt (scurt circuit):

Se foloseşte pentru sudarea în toate poziţiile.

Acest gen de transfer are loc în cazul când arcul este menţinut mai scurt în gama de tensiuni 15-25 V şi când picăturile de metal topit ce se formează la capătul sârmei, care nu depăşesc in mărime diametrul sârmei ajung să vină în contact cu baia de sudură. In acel moment se produce un scurt circuit  şi apare fenomenul de strangulare şi separare a picăturii ce trece apoi în baia de metal topit.

La întreruperea scurtcircuitului se produce reamorsarea, apariţia unei noi picături la capătul sârmei şi ciclul se repetă. La un arc scurt corect reglat se aude un zgomot fin ca o pârâitură. Frecvenţa scurt circuitului este de 20-200 ori pe secundă.

Domeniul de valori pentru arc scurt:

 I = 40 ÷ 220 A           - gaz: - CO2

             U = 15 ÷ 24 V             - amestec Ar. + CO2                

Transfer prin spray arc (arc pulverizat):

Transferul de metal se realizează prin particule foarte fine, cu diametrul mai mic decât diametrul sârmei care sunt pulverizate prin arcul electric către piesa de sudat.

În timpul sudării nu se produce întreruperea arcului ceea ce face ca acesta să fie foarte stabil.

Domeniul de valori:

            I = 220 - 600 A 

  U = 25 -40 V             - gaz: amestec Ar. + CO2

Se poate suda spray arc cu sârmă plină numai la următoarele poziţii:

-          - poziţia orizontal, îmbinări de colţ şi îmbinări cap la cap: - stratul de umplere (U) şi faţa (F);

-          - rădăcina (R) se execută cu arc scurt

-          - poziţia lateral - stratul de umplere (U).

-          - rădăcina (R) şi faţa (F) se execută cu arc scurt.

Transfer globular

Transferul metalului se realizează sub formă globulară şi apare când valorile curentului de sudare şi tensiunea arcului sunt medii, cuprinse între valorile de scurt-circuit şi spray arc. Intensitatea curentului nu este suficientă pentru a provoca efectul de gâtuire al picăturii, aceasta se măreşte căpătând mărimi mai mari decât diametrul sârmei.

Transferul se face prin scurt-circuit, când picătura atinge baia de metal topit, sau prin detaşarea picăturii sub efectul greutăţii. Traiectoria picăturii este la  întâmplare  şi nu se produce pe direcţia axei sârmei. La acest mod de transfer arcul este instabil, pătrunderea este mică, stropii sunt mari. Se evită pe cât posibil acest mod de transfer.

Tipul arcului electric	Prescurtare	Marimea stropilor	Trecerea materialului
Arc electric scurt	k	Stropi fin	Doar in scurt-circuit, uniform
Arc electric intermediar	ü	De la stropi fini pana la stropi mari	Partial in scurt-circuit, si partial fara scurt-circuit neuniform
Arc electric tip spray	s	Stropi fini si super- fini	Fara scurt-circuit, uniform, prin pulverizare
Arc electric globular	l	Stropi mari	Neuniform in scurt- circuit, partial fara scurt- circuit
Arc electric pulsat	P	Reglabil	Fara scurt-circuit, uniform

(Clasificare conform DIN 1910)

Tipul de arc electric utilizat se alege in functie de grosimea tablei si de specificul aplicatiei. Transferul materialului poate fi imbunatatit, in special la arcul scurt si cel pulsat, prin proiectarea si constructia surselor de curent cu tranzistori (invertor).

PARAMETRII DE SUDARE

Parametri preselectaţi

a.  tipul sârmei –  se alege  în funcţie de materialul care se sudează  (compoziţie chimică şi caracteristici mecanice).

 b. diametrul sârmei – se alege în funcţie de grosimea tablei şi poziţia de sudare.

 c. debitul de gaz trebuie ales corect deoarece un debit prea mare sau prea mic nu protejează baia de sudură şi apar pori.

Reglarea debitului de gaz se face cu tot traseul instalaţiei montat, scurgerea de gaz făcându-se prin pistolet. În cazul alimentării cu gaz de la butelii sau baterii de butelii se va utiliza reductorul de presiune pentru 300 atmosfere cu debitmetru 1-32 I / min,iar  în cazul alimentării cu gaz de la reţea se va utiliza regulatorul de presiune cu debitmetru 1–32 I / min. Pentru ca debitul de gaz măsurat la ieşirea din butelie sau reţea să  fie regăsit la capul de sudare, este necesară  verificarea traseului de transport al gazului de protecţie.

Eventualele scăpări de gaz reduc debitul util al acestuia, ducând la apariţia porilor  în  îmbinarea sudată.

Debit recomandat:

- arc scurt 16 - 18 l / min.

- spray arc 18 - 20 l / min.

 

Rata de depunere creste cu scaderea diametrului sarmei (pentru o intensitate constanta a curentului), deoarece sarma cu diametru mai mic are o rezistenta electrica mai mare.

Factorul decisiv pentru rata de depunere este viteza de avans a sarmei. Rata de depunere este exprimata in kg/h sau g/min.

 Parametri dependenţi de echipamentul de sudare:                

a. viteza de avans a sârmei se reglează pe mecanismul de avans a sârmei; viteza neregulată cu care se fac alimentarea sârmei poate fi cauzată de reglarea incorectă a rolelor de avans, traseu sârmă deteriorat sau bec de contact deteriorat.

b. tensiunea se reglează pe mecanismul de avans , depinde de viteza de avans a sârmei şi de gazul de protecţie utilizat.

Dacă:

- tensiunea este prea mică faţă de viteza de avans a sârmei, sârma nu va avea timp să se topească, se va ciocni de metalul de bază rezultatul fiind o sudură cu penetraţie scăzută, datorită tendinţei de ridicare a pistoletului.

- tensiunea este prea mare faţă de viteza de avans a sârmei, mecanismul de avans nu va avea timp să alimenteze sârma în acelaşi ritm în care aceasta se topeşte, arcul va deveni lung şi instabil rezultând mulţi stropi şi o sudură cu convexitate prea mică şi crestături ( arsuri).

c. Intensitatea curentului de sudare se alege  în funcţie de grosimea piesei de sudat şi de poziţia de sudare şi este proporţională cu viteza de avans a sârmei.

Sursa de curent trebuie sa permita o reglare fina, pentru a permite obtinerea unui set parametri optimi pe intregul domeniu de. In cazul unei instalatii cu reglaj in trepte, pasul trebuie sa fie adaptat domeniului de curent corespunzator instalatiei(de ex. 18 – 36 trepte la o instalatie de 300A). In cazul surselor de curent mai sofisticate (cum ar fi sursele de curent cu invertor), puterea poate fi reglata continuu (adica, fara trepte) cu ajutorul unui potentiometru.

Parametri dependenţi de sudor:

a. viteza de sudare

- la o viteză prea mică, cantitatea de metal depus este mare, iar la tablele subţiri pot apare perforări;

- la viteze mari, scade adâncimea de pătrundere, se micşorează lăţimea cusăturii, apar crestături şi stropi.

b. unghiul pistoletului –

c.  lungimea liberă a sârmei  se măsoară de la ieşirea din becul de contact până la baia de sudură. Influenţează calitatea sudurii şi de aceea se recomandă menţinerea ei la valori cât mai constante.

Lungimea liberă a sârmei „L“:

- arc scurt = 10 ÷ 15 mm.

- spray arc = 15 ÷ 20 mm.

La valori prea mari ale lungimii libere a sârmei amorsarea şi stabilitatea arcului se înrăutăţesc, arcul arde cu zgomot strident, apar mulţi stropi şi pătrunderea scade.

                                                   

INSTALAŢII DE SUDARE MIG – MAG

Se compun din:

  - sursa de curent

  - mecanismul de avans (Fig. B)

  - pistolet de sudare (Fig. A1-2)

  - alimentarea cu gaz de protecţie         

 

(Fig. A1) 

(Fig.A2)

(Fig. B)

Sursa de curent trebuie sa livreze un curent continuu cu polaritate inversa, la o tensiune reglabila intre U=15-45V si la intensitate de I=50-500 A. Caracteristica externa a sursei trebuie sa fie rigida, pentru autoreglarea lungimii arcului electric de sudare. Sursa de curent transformă  curentul de la reţea  în curent continuu la nivel corespunzător pentru sudare.

Există mai multe tipuri de surse: exemplu - redresor, invertor (cu reglaj electronic).

Mecanismul de avans este compus dintr-un tambur de  înfăşurare a sârmei  şi un dispozitiv de alimentare a sârmei; mai conţine 2 sau mai multe role care împing sârma în tubul de protecţie.

Pistoletul de sudare - Este componenta instalatiei de sudare cu care lucreaza efectiv operatorul sudor, din aces motiv poate fi definit ca „interfata” cu instalatia de sudare. Multe defecte si erori aparute in timpul sudarii sunt cauzate de pistoletul de sudare. Manuirea cu grija a pistoletului garanteaza o functionare sigura a instalatiei de sudare si reduce costurile de exploatare.

Cele mai importante piese sunt becul şi duza. Distanţa duzei faţă de bec este

de 2 mm. O distanţă mai mare duce la un arc instabil şi lipsa de topire, iar când becul iese în afara duzei, gazul protector devine insuficient. Pistoletul poate fi răcit cu aer sau cu apă, funcţie de gazele de  protecţie şi intensitatea curentului de sudare.

Toate pistoletele au o clapetă de contact cu care sudorul proneşte procesul de sudare (se cuplează sursa de curent, se porneşte avansul sârmei şi se deschide fluxul de gaz protector

Alimentarea cu gaz se poate face de la butelie sau de la reţea prin intermediul unui furtun de gaz.  Presiunea şi debitul de lucru al gazului sunt reglate cu ajutorul unui reductor de presiune şi al unui debitmetru.

RECOMANDĂRI PRIVIND SUDAREA MIG – MAG

Calitatea unei îmbinări sudate depinde în mare măsură de modul de pregătire a pieselor.

Înainte de sudare se curăţă rostul  îmbinării şi marginile alăturate cu peria de sârmă sau prin alte mijloace dacă  este necesar pentru a  îndepărta orice impuritate care ar putea produce defecte  în sudură (oxizi, grăsimi, rugină etc).

 Pentru obţinerea unor  îmbinări de colţ de bună calitate  în situaţiile  în care grundul pasivant depăşeşte grosimea prescrisă de producător ca accesibilă pentru sudare, se recomandă îndepărtarea grundului pe marginile osaturii şi pe table.

 Când documentaţia de execuţie impune preîncălzire, aceasta se execută  cu f lacără oxiacetilenică neutră, pe o lăţime de 4 ori grosimea tablei , însă nu mai puţin de 100 mm de o parte şi de alta a îmbinării.

Preîncălzirea se execută înainte de sudare  şi se menţine pe tot parcursul sudării la valoarea menţionată în documentaţia de execuţie. Temperatura de preîncălzire se măsoară  de către executant, cu creioane termochimice sau termometre de contact.

 Sudarea se execută după asamblare la un interval cât mai scurt de timp, pentru a se evita oxidarea suprafeţelor curăţate şi pregătite pentru sudare, precum şi pătrunderea în zona îmbinării a impurităţilor.

 Nu se începe sudarea dacă pregătirea pentru sudare nu este corespunzătoare, marginile îmbinării prezintă urme de rugină, oxizi, umezeală, impurităţi.

Sârma folosită la sudare cu amestec de gaze trebuie să nu prezinte deformaţii şi să fie lipsită de rugină, grăsimi sau alte impurităţi.

Pentru a se asigura o pătrundere corespunzătoare şi pentru a se evita apariţia incluziunilor de zgură şi a lipsei de topire, când se utilizează sârmă tubulară se va suda intotdeauna spre dreapta( tras)

Se va suda în curent continuu cu polaritate DC + ( polul “ + “ la sârma ).

Sudarea  în mediu de gaz protector se poate executa  în orice poziţie cu respectarea regimurilor de sudare şi poziţia corectă a pistoletului.

La sudarea semiautomată  tehnica de lucru inf luenţează  calitatea  îmbinării deoarece pistoletul de sudare este condus manual în lungul îmbinării.

În cazul sudării spre dreapta (tras) presiunea arcului electric împinge metalul lichid spre cusătură, pătrunderea este mai bună, cordonul este îngust şi înalt.

În cazul sudării spre stânga (împins), aspectul cordonului este mai uniform, pătrunderea este mai mică, cordonul este plat  şi cu o lăţime mai mare. Sudarea spre stânga (împins) se recomandă numai la sudarea cu sârmă plină.

Depunerea cordonului de sudură se face prin diferite mişcări ale arcului electric (pistolet) care depind de tipul îmbinării şi poziţia de sudare.