AutoExpert
Reklama
Reklama

MIG, MAG czy TIG?

Preview
EWM
Maciej Blum
14.9.2016
Reklama
Reklama

Każdy rodzaj materiału wymaga odpowiedniej techniki łączenia oraz użycia różnych gazów osłonowych, aby uniknąć nieprawidłowości w strukturze samej spoiny. Gazy osłonowe generowane są podczas topienia otuliny w elektrodzie lub dostarczane przewodem.

 

  • Metoda MAG jest stosowana do łączenia stali konstrukcyjnych niestopowych, niskostopowych i wysokostopowych, natomiast metoda MIG do spawania aluminium, magnezu, miedzi i innych metali nieżelaznych i ich stopów.
  • Metoda TIG umożliwia uzyskanie spoiny o wysokiej jakości i czystości. Spoina nie ma wtrąceń i nie wymaga czyszczenia po zakończonym procesie.
  • Najczęstszymi wadami spawalniczymi ujawniającymi się w spoinach wykonanych elektrodą otuloną są rozpryski, porowatość spoiny, wady przetopu i pęknięcia.
Reklama

Spośród wszystkich metod łączenia najczęściej spotyka się metodę spawania elektrodą otuloną. W technice naprawy nadwozi metoda ta jednak praktycznie w ogóle nie jest używana ze względu na duże zanieczyszczenie spoiny oraz dużą ilość odprysków. Z powodzeniem może być jednak stosowana do spajania dużych elementów konstrukcyjnych.
W technice napraw stosowanych w samochodach najczęściej korzysta się z metod MIG, MAG oraz TIG. Wszystkie one polegają na użyciu łuku elektrycznego, w którym topiony jest materiał spajany oraz spajający. Na czym one konkretnie polegają i czym się od siebie różnią?

MIG/MAG

Metoda ta polega na spawaniu za pomocą łuku elektrycznego, wytwarzanego między elektrodą topliwą a spawanym materiałem. Elektrodą jest drut podawany w sposób ciągły z podajnika. Łuk i jeziorko ciekłego metalu są chronione strumieniem gazu osłonowego, który jest podawany wraz z drutem. Spawanie MIG/MAG jest obecnie najszerzej stosowaną metodą spawania, obejmującą około 65% wszystkich przemysłowych łukowych metod spawania.

  • MIG – (Metal Inert Gas) – tą nazwą określa się proces spawania wówczas, gdy jako gaz osłonowy używany jest gaz chemicznie obojętny, np. argon lub hel.
  • MAG – (Metal Active Gas) – tą nazwą określa się proces spawania wówczas, gdy jako gaz osłonowy używany jest gaz chemicznie aktywny, np. CO2.

Metoda MAG jest stosowana do łączenia stali konstrukcyjnych niestopowych, niskostopowych i wysokostopowych, natomiast metoda MIG do spawania aluminium, magnezu, miedzi i innych metali nieżelaznych i ich stopów. Często stosuje się mieszanki gazów aktywnych z pasywnymi, takie jak argon i dwutlenek węgla w różnych proporcjach (metoda MIG/MAG).

Spawanie przebiega przy użyciu półautomatu spawalniczego, który dozuje gaz osłonowy oraz podaje drut do jeziorka spawalniczego. Parametrami, które mogą być regulowane w półautomatach spawalniczych (migomatach), są:

  • natężenie i napięcie prądu spawania,
  • szybkość podawania drutu,
  • intensywność dopływu gazu osłonowego,
  • niekiedy charakterystyka prądu spawania (długość impulsu, częstotliwość).

Przy spawaniu metodą MIG/MAG zajarzenie łuku następuje po naciśnięciu przycisku na uchwycie spawalniczym (włączenie dopływu prądu do drutu) oraz zwarciu drutu z łączonym materiałem. Wysuwający się z określoną prędkością drut stapia się i dzięki zjawisku samoregulacji długość łuku pozostaje w przybliżeniu stała. Po rozpoczęciu należy przemieszczać uchwyt spawalniczy wzdłuż spoiny zgodnie z zasadami kładzenia spoin o odpowiednich parametrach geometrycznych oraz zgodnie z położeniem elementów łączonych. Jakość spoiny w przypadku łączenia elementów metodą MIG/MAG w największym stopniu zależy od umiejętności spawacza oraz czystości drutu, materiałów łączonych oraz gazu osłonowego.

W trakcie pracy spawacz może regulować takie parametry wpływające na jakość spoiny i przebieg spawania, jak:

  • Rodzaj i biegunowość prądu spawania – w metodzie MIG/MAG stosuje się prąd stały o biegunowości dodatniej.
  • Półautomaty spawalnicze wyższej klasy umożliwiają spawanie prądem pulsującym. Pierwotnie spawanie prądem pulsującym było wykorzystywanie do spawania aluminium i stali nierdzewnych.
  • Natężenie i napięcie łuku – 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, podtopienia i przyklejenia. Zbyt małe napięcie może spowodować niestabilność procesu.
  • Prędkość podawania drutu – 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 może mieć różne średnice: 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,6 mm, a dobiera się ją w zależności od grubości spawanego elementu i pozycji spawania.
  • Rodzaj i natężenie przepływu gazu osłonowego – 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, polecanego do spawania 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 aluminium i jego stopy, tytan itp.

Stale wysokostopowe można spawać również w samych gazach obojętnych, ale proces przebiega korzystniej w mieszance argonu z dodatkiem 1–3% O2 lub 2–4% CO2.

  • Wolny wylot – czyli długość wysunięcia drutu. Zbyt duża wartość wysunięcia drutu zaburza stabilność łuku i zwiększa rozprysk. Zbyt krótki wolny wylot powoduje nagrzewanie się drutu w pobliżu końcówki prądowej, powodując jej zniszczenie.
  • Prędkość spawania – to szybkość przemieszczania końca drutu z jarzącym się łukiem względem łączonego materiału. Prędkość spawania jest ściśle powiązana z prędkością podawania drutu.
  • Pochylenie uchwytu – zależy m.in. od rodzaju złącza i spoiny oraz pozycji spawania. Od pochylenia uchwytu zależy kształt spoiny oraz głębokość przetopienia.

Na czym polega spawanie TIG

Reklama

Spawanie metodą TIG (Tungsten Inert Gas) także polega na wytwarzaniu łuku elektrycznego. Wytworzony jest on jednak przez nietopliwą elektrodę wolframową w osłonie gazu obojętnego. Za pomocą tej metody można łączyć materiały przez ich wzajemne stapianie ze sobą lub przez ręczne dodawanie do jeziorka spawalniczego dodatkowego materiału.

Metoda TIG umożliwia uzyskanie spoiny o wysokiej jakości i czystości. Spoina nie ma wtrąceń i nie wymaga czyszczenia po zakończonym procesie. Z tego względu spawanie metodą TIG doskonale nadaje się do łączenia stali nierdzewnej oraz innych metali wymagających neutralnego gazu ochronnego (aluminium, miedź, tytan).

W trakcie spawania, aby zainicjować luk elektryczny, należy potrzeć elektrodą wolframową o łączony materiał. Możliwe jest też zainicjowanie łuku bezdotykowo dzięki działaniu jonizatora. Po zainicjowaniu łuku spawacz podaje drut w jeziorko spawalnicze. Jest on topiony przez łuk elektryczny. Podawanie drutu ma charakter przerywany, a między kolejnymi podaniami drutu przesuwany jest uchwyt spawalniczy, co kształtuje spoinę w charakterystyczne łuski.
W trakcie spawania metodą TIG spawacz ma do dyspozycji wiele zmiennych parametrów, których modyfikacja wpływa na przebieg procesu. Podstawowym parametrem jest rodzaj i biegunowość prądu spawania. W procesie TIG można korzystać z prądu stałego (DC) lub prądu przemiennego (AC). Przy spawaniu prądem stałym korzysta się z bieguna ujemnego na uchwycie (elektrodzie wolframowej), co chroni go przed uszkodzeniem termicznym. Tej metody nie stosuje się do spawania aluminium, gdzie najlepsze efekty daje użycie prądu zmiennego.

Wartość natężenia prądu spawania dobierana jest w zależności od rodzaju i grubości spawanego materiału, średnicy i rodzaju elektrody nietopliwej, biegunowości prądu, rodzaju gazu osłonowego i pozycji spawania.

Na proces spawania ma także wpływ sama elektroda, która wykonana jest z wolframu. Aby jednak poprawić inicjowanie łuku i zwiększyć jego stabilność, do wolframu dodaje się dodatki, takie jak tor, cyrkon czy cer.
Najczęściej stosowanym gazem osłonowym jest argon lub mieszanka argon–hel; rzadziej sam hel, który podnosi energię cieplną łuku i szybkość spawania, ale pogarsza stabilność łuku. Natężenie przepływu gazu jest związane z jego rodzajem i natężeniem prądu.

Warto wiedzieć
TIG w skrócie
Po zbliżeniu elektrody wolframowej do spawanego materiału (materiał łączony) inicjowany jest łuk elektryczny, który topi materiał, oraz doprowadzane obok uchwytu spoiwo, tworząc jeziorko spawalnicze. Po oddaleniu się łuku jeziorko spawalnicze krzepnie, tworząc trwałą spoinę. Przez uchwyt spawalniczy i jego dyszę gazową doprowadzany jest stale gaz osłonowy, który chroni roztopiony metal przed utlenianiem i wpływami atmosferycznymi.
Uchwyty spawalnicze mogą być chłodzone cieczą, natomiast do elektrody wolframowej napięcie doprowadzane jest za pomocą przewodu prądowego wychodzącego ze spawarki.

Prędkość spawania jest czynnikiem zależnym tylko od spawacza, wpływając na głębokość przetopienia i szerokość spoiny. Podobnie na proces wpływa pochylenie elektrody oraz kierunek podawania materiału dodatkowego przez spawacza. Materiał dodatkowy dostarczany jest w formie prętów o grubości 1 mm i długości do 1 metra. Skład chemiczny materiału dodatkowego jest uzależniony od składu chemicznego łączonych materiałów. Najczęstszą praktyką jest używanie materiału dodatkowego o lepszych właściwościach wytrzymałościowych niż spajany materiał.

Spawanie elektrodą otuloną

Spawanie elektrodami otulonymi (ang. shielded metal arc welding – SMAW, lub manual metal arc welding – MMA) to metoda spawania łukowego przy pomocy topliwej elektrody metalowej pokrytej otuliną. Prąd elektryczny wytwarza łuk elektryczny między elektrodą i łączonymi metalami. W czasie spawania otulina rozkłada się pod wpływem wysokiej temperatury, uwalniając szereg związków chemicznych. podstawowymi z nich są gazy tworzące osłonę jeziorka spawalniczego przed utlenianiem. Pozostałe składają się na żużel, który podczas topienia otuliny przedostaje się wraz z topionym metalem rdzenia elektrody do jeziorka spawalniczego, z którego wypływa, formując podczas stygnięcia twardą skorupę na powierzchni spoiny. Żużlowa powłoka chroni przed utlenianiem w trakcie stygnięcia spoiny, ale musi być usunięta przed kolejnym procesem technologicznym, czyli przed malowaniem lub kładzeniem kolejnej warstwy spoiny.

Spawanie metodą elektrody otulonej jest najpopularniejszym sposobem łączenia metali, jednak zostaje wypierane przez metody opisane wcześniej i dające dużo bardziej zadowalające rezultaty.
Najczęstszymi wadami spawalniczymi ujawniającymi się w spoinach wykonanych elektrodą otuloną są rozpryski, porowatość spoiny, wady przetopu i pęknięcia. Rozpryski osłabiają połączenia, ale wpływają niekorzystnie na jego wygląd i wymagają dodatkowej czynności oczyszczania spoiny. Rozpryski w mniejszym lub większym stopniu powstają przy zbyt dużym prądzie spawania, ale są praktycznie tylko czynnikiem estetycznym. Gorzej jest w przypadku trudnej kontroli czystości spoiny.

W przypadku spawania elektrodą otuloną spoina często bywa porowata, co powoduje znaczne jej osłabienie. Porowatość spoiny jest do wykrycia praktycznie tylko w sposób niszczący, polegający na przecięciu spoiny, lub w sposób nieniszczący, polegający na jej prześwietleniu.

Spawania elektrodą otuloną praktycznie nie stosuje się w motoryzacji ze względu na małą kontrolę nad samą spoiną oraz na grubość elementów łączonych, która nie jest odpowiednia do tego typu metody.

 

Warto wiedzieć
Zestawienie metod spawania
MIG – (Metal Inert Gas) – tą nazwą określa się proces spawania, gdy jako gaz osłonowy używany jest gaz chemicznie obojętny, np. argon czy hel.
MAG – (Metal Active Gas) – tą nazwą określa się proces spawania, gdy jako gaz osłonowy używany jest gaz chemicznie aktywny, np. CO2.
GMAW – (Gas Metal Arc Welding) – skrót używany głównie w USA, wspólny dla obu metod: MIG i MAG, wskazuje na zastosowanie drutu litego.
FCAW – (Flux Cored Arc Welding) – skrót dla określenia metody spawania podobnej do MIG/MAG (GMAW) z tą różnicą, że zamiast drutu litego używany jest drut rdzeniowy (proszkowy). Jeżeli drut jest wypełniony proszkiem wytwarzającym podczas spawania gazy ochronne (metoda Innershield), to podawanie z zewnątrz (z butli) gazu osłonowego nie jest wymagane.
Reklama

O Autorze

Maciej Blum

Redaktor naczelny miesięcznika „autoEXPERT”

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama