C8
C 10. Sudarea n mediu de gaze protectoare cu electrod fuzibil
MIG/MAG
Definirea procedeului. Sudarea MIG/MAG este un procedeu de
sudare prin topire cu arcul electric, cu electrod fuzibil sub forma
de srma (subtire), pentru protectia arcului si a baii folosindu-se
un gaz de protectie. n functie de caracterul chimic al gazului
avem:
sudare MIG ( metal inert gaz ) care folosete pentru protecie un
gaz inert Ar, He, sau amestecuri Ar+He;
MAG ( metal activ gaz ) care folosete pentru protecie un gaz
activ sau amestecuri de gaze inerte cu gaze active:
MAG C gaz de protecie, 100% CO2;
MAG M gaz de protecie, amestecuri de gaze inerte Ar, He cu gaze
active CO2, O2: Ar+CO2, Ar+O2, Ar+CO2+O2, etc;
Obs. Gazul inert este un gaz care nu reactioneaz chimic cu
elementele din baia metalic. Gazul activ este un gaz care
reacioneaz chimic cu elementele din pictur i din baia
metalic.Sudarea MIG/MAG este un procedeu semimecanizat, vae este
mecanizat folosind un dispozitiv de avans al srmei DAS, format din
motoreductor i role de antrenare iar vs este manual. Procedeul se
preteaz cu uurinta la mecanizare, automatizare, robotizare prin
plasarea capului de sudare pe un tractor sau pe braul unui robot de
sudare. Procedeul se utilizeaz, in funcie de varianta de sudare
(gaz de protecie), pentru sudarea unei game largi de materiale de
baza:
oeluri nealiate, slab i nalt aliate (inoxidabile) se sudeaz
MAG;
metale i aliaje neferoase Cu, Al, Ni, Ti, etc. se sudeaz
MIG.
Avantajele procedeului: productivitate mare la sudare ( AD = 2-4
gr/s ), ptrundere mare, vitez de sudare mare. Aceste particulariti
sunt determinate de densitatea mare de curent utilizat i anume j =
150-250 A/mm2;
procedeul se preteaz cu uurin la mecanizare i la
automatizare.
Obs. Cele dou avantaje de mai sus au fcut ca procedeul de sudare
MIG/MAG s cunoasc n prezent cea mai mare aplicare pe plan mondial,
mai mult de 60-70% din volumul produciei de construcii sudate
realizndu-se cu acest procedeu. Aceast dezvoltare s-a fcut n
detrimentul sudrii manuale cu electrod nvelit SE.
absena zgurii de pe custura;
posibilitatea de sudare n orice pozitie, orice form i dimensiune
de custura;
grad mare de utilizare a materialului de adaos 90-95% (pierderi
mici de material, GMA =materialul depus/materialul de adaus
topit);
factor operator ridicat 60-65%, FO = timpul efectiv de
sudare/timpul total de sudare.
Dezavantajele procedeului:
flexibilitate mai redus ca sudarea SE,
raz de aciune limitat la 3-5 m n jurul sursei de sudare sau pn
la 10 m n cazul folosirii DAS-urilor portabile;
pierderi de material de adaos prin stropi (5-10 %);
nu se poate suda n spatii deschise pentru c curentii de aer sufl
perdeaua de gaz de protecie conducnd la aparitia porilor n mbinarea
sudata; probabilitate de apariie a porilor sau lipsei de topire
relativ ridicat; din acest motiv sudarea MIG/MAG nu se recomand la
realizarea mbinrilor sudate din clase superioare de calitate pentru
c nu se pot nscrie n nivelul de acceptare al defectelor;
echipamente de sudare mai scumpe i mai complexe.
Materialele de sudare: sunt srma electrod i gazul de
protectie.
Srma electrod are compoziia chimic apropiat de a metalului de
baza. n cazul sudrii MAG datorit pericolului de oxidare a
elementelor chimice din baia metalic Fe, Si, Mn, etc. srma este
aliat suplimentar cu elemente dezoxidante ca Mn, Si i uneori Ti sau
Al. Oxidarea acestor elemente din metalul de baz conduce la
reducerea caracteristicilor mecanice respectiv la reducerea
plasticitaii i tenacitaii mbinarii sudate, ca efect al scderii
coninutului n aceste elemente, respectiv a formrii oxizilor de fier
n custur care precipit pe marginea grunilor slbind legturile dintre
gruni. Pentru compensarea acestor pierderi srma se aliaz
suplimentar cu Mn, Si. Reaciile ce au loc n coloana arcului
sunt:
1. La T>1600C - disocierea dioxidului de carbon- CO2CO +
O
2. Oxidarea elementelor chimice din metal:
Fe + O FeO
Mn + OMnO
Si +2OSiO2 Ti + 2OTiO2 C + 2OCO23. Reacii de reducere prin care
se evit oxidarea fierului
FeO + MnFe + MnO
2FeO + Si2Fe + SiO2 2FeO + Ti2Fe + TiO2Oxidul de fier este
solubil n metalul solid putnd rmne sub form de incluziune, pe cnd
MnO, SiO2 i TiO2 sunt insolubili n metalul solid. De aceea aceti
oxizi ies la suprafaa custurii sub form de mici insule de zgur cu
aspect sticlos din loc n loc pe cusatura sudat. Cantitatea de zgur
este mai mare la sudarea n CO2 100% i scade la sudarea n amestecuri
de gaze pe msur ce crete coninutul de gaz inert Ar, n amestec,
datorit reducerii numrului de oxidri.
Srma electrod se livreaz sub form de bobine n gama de diametre:
0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0. Srmele sunt cuprate pe suprafa pentru
evitarea oxidrii sau ruginirii suprafeei i pentru mbuntirea
contactului electric alunector ntre srm i duza de contact.
Prezentarea i clasificarea srmelor se face n:
STAS 1126/87 pentru o gam larg de materiale,
SREN 440/96 pentru oelurile nealiate i unele oeluri slab aliate
cu granulaie fin exploatate la temperaturi negative, Anexa 1.
Gazul de protecie are rolul de a asigura protecia arcului
electric a picturii de metal i a bii metalice mpotriva ptrunderii
gazelor din atmosfer O2, N2, H2, dar acioneaz i asupra stabilitii
arcului, geometriei custurii i modului de transfer al picturii de
metal.
Alegerea gazului de protecie se face n principal n funcie de
metalul de baz, respectiv modul de transfer al picturii din vrful
srmei, dup cum urmeaz:
la oelurile nealiate i slab aliate : CO2 ( 100% ) sau amestecuri
( Ar + CO2; Ar + O2; Ar + CO2 + O2 )
la oelurile nalt aliate: amestecuri Ar + 1-3%O2 sau Ar +
2-4%CO2; nu se sudeaz niciodat n Ar 100%.
Introducerea O2 sau a CO2 n amestec la sudarea oelului
inoxidabil determin creterea stabilitii arcului, finisarea
transferului picturii respectiv reducerea stropirilor. Aceasta ca
urmare a peliculei de oxizi format pe suprafaa picturii care reduce
tensiunea superficial. Coninutul este limitat ns la valorile de mai
sus pentru evitarea oxidrii custurii respectiv alierea cu C a
acesteia ceea ce ar duce la scderea caracteristicilor mecanice i de
plasticitate ale mbinrii i la pericolul fragilizrii prin
precipitarea carburilor de Cr.
la metalele i aliajele neferoase Cu, Al, Ti, etc.: Ar 100% sau
Ar + He.
Heliul crete puterea arcului ceea ce permite creterea ptrunderii
respectiv a vitezei de sudare i implicit a productivitii. n plus
folosirea heliului conduce la reducerea pericolului porilor n
mbinarea sudat. n special amestecul Ar + He este recomandat la
sudarea tablelor groase.
n funcie de modul de transfer avem recomandrile:
la transfer prin scurtcircuit se poate folosi orice gaz funcie
de necesiti tehnologice;
la transferul prin pulverizare sau n curent pulsat sudarea se
face numai n amestecuri de gaze bogate n argon cu mai mult de 80%
Ar sau cu Ar 100%, funcie de metalul de baz.
Clasificarea i simbolizarea gazelor de protecie se face n SR EN
439/96, Anexa 2. n simbolizare se cuprinde caracterul chimic al
gazului printr-o liter respectiv compoziia chimica a gazului
printr-un numr de identificare. Exemple:
R1,2 reductor (H2);
I1,2,3 inert (Ar, He, Ar + He);
M1.1M1.4, M2.1M2.4, M3.1M3.3 amestecuri de gaze. Cu creterea
coninutului de CO2 i O2 din amestec activitatea chimic a gazului
crete.
Gaze active: C1 (100%CO2), C2 (CO2 + Ar).
Gaze de formare sau de protecie a rdcinii : N2, N2 + H2.
Gazele se livreaz la puritate ridicat n butelii
(puritatea>99,7%CO2 i >99,9% Ar). CO2 se livreaz n butelii de
culoare neagr n stare lichid la presiunea de 55 atmosfere. O
butelie conine 30 kg CO2 lichid sau 15 000 de litrii CO2 gaz (1kg
CO2 lichid = 500l CO2 gaz). Ar i amestecurile de gaze se livreaz n
stare gazoas n butelii gri la presiunea de 150-200 atm. O butelie
de gaz conine 6Nm3 de gaz, respectiv 6000 l/gaz.
Modul de transfer al picturiila sudarea MIG/MAG.
n funcie de modul de trecere al picturii din vrful srmei n baia
metalic se disting urmtoarele moduri principale de transfer:
transferul prin scurtcircuit (cu arc scurt sau short arc);
prin pulverizare (spray arc);
globular (gravitaional)
intermediar (prin scurtcircuit i globular)
cu arc rotitor (neutilizabil la sudare).
Modul de transfer depinde n principal de doi factori, valoarea
curentului de sudare i gazul de protecie utilizat. Transferul
picturii din vrful srmei are loc sub aciunea forelor care acioneaz
n arc i anume, fig. 1:
fora electromagnetic sau fora pinch FP (1)
fora tensiunilor superficiale F (2)
fora de reacie anodic Fan (4)
fora gravitaional Fg (3)
fora jetului de plasm Fj (5)
fora electrodinamic Fed. (6)
n funcie de ponderea uneia din aceste fore are loc un anumit mod
de transfer al picturii.
Fig.1
Fora pinch FP este cea mai important for ce acioneaz asupra
desprinderii picturii. Este direct proporional cu curentul de
sudare FP = IS2/2. Aceast for produce strangularea picturii de
metal topit la vrful srmei electrod.
Fora tensiunilor superficiale acioneaz pe suprafaa picturii sau
a bii metalice opunndu-se desprinderii picturii din vrful srmei la
formarea i creterea acesteia, respectiv la absoria picturii n baie
la momentul scurtcircuitrii arcului. Poate fi influenat (redus)
prin introducerea gazelor oxidante n amestecul de gaze.
Fora de reacie anodic se opune desprinderii picturii, determin
transferul globular al acesteia. Acioneaz n pata anodic ca efect al
vaporizrii locale a metalului topit care prin fora jetului de
vapori produce mpingerea picturii n sus determinnd dezaxarea ei i
implicit creterea volumului acesteia. Are valoare maxim la sudarea
n CO2 100%. Acesta este motivul principal pentru care nu se poate
suda n CO2 100% prin pulverizare sau in curent pulsat.
Fora gravitaional este favorabil desprinderii picturii din vrful
srmei electrod.
Fora jetului de plasm la valori mari ale curentului de sudare,
prin accelerarea picturii, poate conduce la stropiri prin plonjarea
picturii n baie.
Fora electrodinamic acioneaz la interfaa pictur de metal-srm i
este produs de vaporii de metal rezultai din evaporarea puntiei de
metal rezultat din strangularea picturii.
Caracterizarea modurilor (tipurilor) de transferTransferul prin
scurtcircuit se caracterizeaz prin scurtcircuitarea arcului de ctre
pictura de metal topit format n vrful srmei, fig. 2. Etapele
transferului:
1. sub aciunea arcului electric are loc topirea vrfului srmei i
topirea local a piesei;
2-3. sub aciunea tensiunii superficiale are loc acumularea
metalului topit n vrful srmei sub form de pictur sau sfer;
4. creterea picturii determin la un moment dat scurtcircuitarea
arcului i stingerea lui. Curentul crete la valoarea de scurtcircuit
mult mai mare dect curentul prin arc iar tensiunea scade aproape la
zero;
Fig. 2
5. valoarea ridicat a curentului de scurtcircuit determin
apariia unei fore pinch de valori ridicate care produce gtuirea
picturii i formarea puntiei de metal. Acest lucru determin
evaporarea puntiei de metal i ruperea scurtcircuitului.
e. reamorsarea arcului electric i reluarea procesului descris
anterior.
Numrul de scurtcircuite depinde de materialul srmei, diametrul
srmei, gazul de protecie, curentul de sudare, tensiunea
arcului.
Particularitile transferului prin scurtcircuit sunt:
puterea mic a arcului dat de cureni de sudare mici i tensiunea
arcului redus;
se utilizeaz la sudarea tablelor subiri, la sudarea stratului de
rdcin, la sudarea n poziii dificile (vertical);
la sudare apar stropiri inerente (aproximativ 5% pierderi de
material). Reducerea stropirilor se poate realiza prin: scderea
tensiunii arcului, sudarea n amestecuri de gaze, introducerea n
circuitul de sudare a unei inductane sau bobine pentru limitarea
curentului de scurtcircuit. n acest sens sursele de sudare cu
reglarea n trepte a tensiunii sunt prevzute cu 2 sau 3 ieiri pentru
cablul de mas. Regul: la srme subiri se folosete inductan mic iar
la srme groase se folosete inductan mare. La sursele cu invertor
avem inductan fictiv adic controlul lui ISC se face prin modelarea
electronic a acestuia de ctre microprocesor (vezi curs EPS).
Transferul prin pulverizare se caracterizeaz prin trecerea
picturii de metal sub forma unui jet foarte fin de picturi asemntor
unui irag de mrgele fr scurtcircuitarea arcului i de aceea fr
stropiri sau custropiri foarte puine i aleatoare, fig. 3.
Pictura de metal este mai mic dect diametrul srmei i se formeaz
i se desprinde sub aciunea forei pinch de valoare foarte mare
(curent de sudare de valori ridicate) care mpiedic acumularea
metalului topit n vrful srmei electrod.
Fig. 3
Particulariti:
este specific puterii mare de arc (curent de sudare mare);
se utilizeaz la sudarea tablelor groase n poziie orizontal sau n
jgheab;
transferul este condiionat de gazul de protecie i de valoarea
curentului ce trebuie s fie mai mare dect o valoare critic numit
curent de tranziie;
transferul se produce numai n Ar 100% sau amestecuri bogate n Ar
(>80% Ar);
n acest caz inductivitatea nu mai are importan i influen asupra
transferului.
Transferul globular are loc la aceleai valori ale curentului de
sudare ca i transferul prin pulverizare cu deosebirea esenial c
gazul de protecie este CO2100% sau amestecuri bogate n CO2. Puterea
arcului este ridicat. n acest caz sub aciunea forei de reacie
anodic pictura de metal se acumuleaz n vrful srmei desprinderea ei
realizndu-se sub aciunea forei gravitaionale la atingerea unei
anumite dimensiuni a picturii. De aceea transferul se mai numete
transfer gravitaional sau cu arc lung, fig. 4.
Fig. 4
Transferul intermediar este specific puterilor medii ale arcului
fiind cuprins ntre transferul prin scurtcircuit i transferul prin
pulverizare. Acest mod de transfer trebuie evitat la sudare pentru
c produce un arc instabil cu pierderi mari de material de 5-10%.
Transferul picturii are loc prin scurtcircuit sau globular.
Repartiia tipurilor de transfer n funcie de parametrii de
sudare, respectiv n funcie de curentul de sudare i gazul de
protecie este prezentat n fig 5.
Fig. 5
Recomandri tehnologice la sudare MIG/MAG1. Natura i polaritatea
curentului. Sudarea MIG/MAG se face numai n curent continuu
polaritate invers, adic CC+.. La sudarea n CC- arcul este instabil,
stropirile sunt mari i multe, iar ptrunderea la sudare este
mic.
2. Curentul de sudare, depinde de grosimea componentelor, poziia
de sudare, diametrul srmei, modul de transfer al picturii, etc.
Reglarea curentului la sudarea MIG/MAG se face prin modificarea
vitezei de avans a srmei electrod, ntre cele dou mrimi fiind o
relaie direct proporional:
vasIS
vasIS
3. Viteza de avans a srmei la MIG/MAG este constant i depinde de
curentul de sudare, diametrul srmei, natura i polaritatea
curentului. Are valori cuprinse ntre 2-20 m/min.
4. Tensiunea arcului depinde de curentul de sudare, modul de
transfer, gazul de protecie, poziia de sudare, etc.:
Ua = 14 + 0,05IS la sudarea n CO2100%;
respectiv
Ua = 14 + 0,05IS (2 4)V pentru sudarea n amestec de gaze.
Nota bene. Se observ c Ua este mai mic n amestecuri de gaze cu
(2-4)V fa de sudarea n CO2100%, n caz contrar au loc stropiri
mari.
5. Viteza de sudare are valori mai mari dect la sudarea SE, vs =
20-60 cm/min n funcie de modul de transfer respectiv gradul de
mecanizare. Viteza limit inferioar este dat de pericolul curgerii
bii de metal n faa arcului iar cea superioar este dat de limitarea
posibilitilor operatorului sudor. La sudarea macanizat viteza de
sudare poate ajunge pn la 100 cm/min.
6. Lungimea captului liber depinde de IS respectiv modul de
transfer al picturii variind ntre 10-15 mm pentru transferul prin
scurtcircuit i 15-20 mm pentru transferul prin pulverizare sau n
curent pulsat. O lungime prea mic conduce la dificulti n observarea
arcului electric i supranclzirea duzei nsoit de ncrcarea cu stropi
i aderena puternic a acestora. Dac lungimea este prea mare rezult o
protecie necorespunztoare a arcului i instabilitatea acestuia prin
topirea neuniform a srmei ca urmare a nclzirii captului liber prin
efect Joule-Lentz. La aceeai vitez de avans a srmei modificarea
lungimii captului liber conduce la modificarea lui IS.: dac
lungimea captului liber scade, IS crete i invers.
7. Poziia relativ a duzei de gaz i de contact depinde de modul
de transfer, si de curentul de sudare, fig. 6:
cu 2-3 mm n exteriorul duzei de gaz la transferul prin
scurtcircuit;
- la nivelul duzei de gaz la transferul intermediar
- cu 3-5 mm in interiorul duzei de gaz la transferul prin
pulverizare, sau pulsat.
Fig. 6
8. Debitul de gaz depinde de modul de transfer, tipul mbinrii,
metalul de baz, viteza de sudare i variaz ntre:
Q = 8(10) 15 l/min la transferul prin scurtcircuit;
Q = 15 20 l/min la transferul prin pulverizare i n curent
pulsat.
9. nclinarea srmei electrod. Datorit absenei zgurii srma
electrod poate fi nclinat fa de normal cu un unghi = 5-20 rezultnd
varianta de sudare spre stnga sau prin mpingerea custurii respectiv
sudarea spre dreapta sau prin tragerea custurii.
10. Alegerea sursei de sudare. Sursele au caracteristic extern
rigid uor cobortoare. Aceasta permite asigurarea stabilitii arcului
la apariia factorilor perturbatori prin fenomenul de
autoreglare.
11. Defectele mbinrilor sudate sunt porii, lipsa de ptrundere i
crestturile marginale. Porii se datoreaz proteciei necorespunztoare
a bii metalice. Lipsa de topire sau de ptrundere apare datorit
pericolului de curgere a bii de metal de volum mare n faa arcului.
Crestturile marginale se produc datorit unor parametrii de sudare
necorespunztori ( IS foarte mare, Ua mic, etc.).
SIMBOLIZAREA MATERIALELOR DE SUDARE PENTRU SUDAREA MAG
Simbolizarea srmelor pentru sudarea mag
dupa compozitia chimica
CONFORM SR EN 440-96
SimbolCompoziie chimic, % (m/m)1)2)3)
CSiMnPSNiMoAlTi i Zr
G0Orice compoziie chimic convenit, care nu este specificat n
standard
G2Si0,08-0,14 0,50-0,800,90-1,300,0250,0250,150,150,020,15
G3Si10,06-0,140,70-1,001,30-1,600,0250,0250,150,150,020,15
G4Si10,06-0,140,80-1,201,60-1,900,0250,0250,150,150,020,15
G3Si20,06-0,141,00-1,301,30-1,600,0250,0250,150,150,020,15
G2Ti0,04-0,140,40-0,800,90-1,400,0250,0250,150,150,05-0,200,05-0,25
G3Ni10,06-0,140,50-0,901,00-1,600,0200,0200.80-1,500,150,020,15
G2Ni20,06-0,140,40-0,800,80-1,400,0200,0202,10-2,700,150,020,15
G2Mo0,08-0,120,30-0,700,90-1,300,0200,0200,150,40-0,600,020,15
G4Mo0,06-0,140,50-0,801,70-2,100,0250,0250,150,40-0,600,020,15
G2A10,08-0,140,30-0,500,90-1,300,0250,0250,150,150,35-0,750,15
1) Dac nu se specific, Cr 0,15, Cu 0,35 i V 0,03. Coninutul de
Cu rezidual din oel mpreun cu cel din eventuala acoperire nu
trebuie s depeasc 0,35% (m/m).
2) Valorile singulare din tabel sunt valori maxime.
3) Rezultatele trebuie s fie rotunjite la acelai numr de cifre
semnificative ca i valoarea specificat, utiliznd regulile conform
ISO 31 0, anexa B, regula A.
Simbolizarea GAZELOR DE PROTECTIE pentru sudarea MIG/Mag dupa
compozitia chimica CONFORM SR EN 439-96NotareConstitueni, procente
de volumAplicaii tipiceObservaii
GrupNr. de identificareOxidantInertReductorNereactiv
CO2O2ArHeH2N2
R1Rest2)>0 pn la 15WIG, sudare cu plasm, tiere cu plasm,
protecie la rdcinReductor
2Rest2)>15 pn la 35
I1100MIG, WIG, sudare cu plasm, protecie la rdcinInert
2100
3Rest2)>0 pn la 95
M1
1>Rest2)>0 pn la 5MAGMai puin oxidant
2>Rest2)
3>Rest2)
4>>Rest2)
M21>Rest2)Mai mult oxidant
2>Rest2)
3>>Rest2)
4>>Rest2)
M31>Rest2)
2>Rest2)
3>>Rest2)
C1
2>
F1100Tiere cu plasm,
protecie la rdcinNereactiv
2>0 pn la 50RestReductor
1) n cazul n care se adaug componente care nu sunt cuprinse n
tabel, amestecul de gaze se noteaz cu un amestec de gaze special i
poart prefixul S. Detalii referitoare la notarea S sunt prezentate
n tabelul 4.
2) Argonul poate fi nlocuit cu heliu pn n proporie de 95%.
Coninutul de heliu se noteaz printr-un numr de identificare
suplimentar (a se vedea tabelul 4) care este indicat n tabelul
3.
NOTARE: Exemplul 1: Un amestec coninnd 10% heliu, restul argon,
se noteaz:
Gaz de protecie EN 439 I3
Exemplul 2: Un amestec coninnd 10% dioxid de carbon, 3% oxigen,
iar restul argon se noteaz:
Gaz de protecie EN 439 M24
Is
vas
EMBED PBrush