序章
MIG(またはMAG)は、ガスシールド下の消耗電極を使用した電気アーク溶接のプロセスであり、電極として単線を使用し、ガスシールドとして不活性ガス(MIG)または活性ガス(MAG)を使用します。ガスメタルアーク溶接(またはGMAW)とも呼ばれます。
プロセスの仕組み
MIG / MAG溶接は、連続的に供給される裸電極と母材の間に確立された電気アークの熱を使用して、溶接される接合部で電極先端と母材の表面を融合します。アークおよび溶融溶接プールの保護は、完全に外部から供給されるガスからもたらされます。このガスは、不活性、活性、またはこれらの混合物である可能性があります。したがって、ガスに応じて、次のプロセスを実行できます。
•MIGプロセス(METAL INERT GAS):不活性ガスの注入。ガスは次のようになります。
-アルゴン
-ヘリウム
•MAG(METAL ACTIVE GAS)プロセス:卑金属の一部が酸化されると不活性特性を失う活性ガスまたはガスの混合物の注入。使用されるガスは次のとおりです。
-100%CO2
-CO2 + O2の5〜10%
-アルゴン+15〜30%CO2
-アルゴン+5〜15%O2
-アルゴン+25〜30%N2
コーティング電極溶接およびサブマージアーク溶接のプロセスで形成されたスラグは、フラックスがこれらのプロセスで使用されないため、MIG/MAG溶接プロセスでは形成されません。ただし、シリカのガラス状の膜(ガラスのように見える)は、高シリコン電極から形成され、スラグとして処理する必要があります。
次の図は、MIG/MAG溶接プロセスがどのように機能するかを示しています。
MIG/MAG溶接は非常に用途の広いプロセスです。最大の利点は次のとおりです。
- コーティングされた電極溶接よりも高い溶着速度。
- 溶接によるガスと煙が少なくなります。
- 高い汎用性。
- 大規模なアプリケーション機能。
- さまざまな厚さと材料を溶接します。
半自動プロセスでは、電極はトーチ(またはピストル)を介して自動的に供給されます。溶接機は、トーチと部品の間の傾きと距離、および移動速度とアークの処理を制御します。
MIG / MAG溶接プロセスは、表面コーティング用途にも使用できます。
溶接装置
基本的なMIG/MAG溶接装置は、溶接ガン(トーチとしてよく知られています)、溶接電源、シールドガスシリンダー、およびワイヤードライブシステムで構成されています。次の図は、MIG/MAG溶接プロセスに必要な基本的な機器を示しています。
トーチには、溶接電流を電極に伝達するための接触管と、シールドガスをアークと溶接プールの近くに向けるためのガスノズルが含まれています。ワイヤーフィーダーは、小型の直流モーターと駆動輪で構成されています。
シールドガスの流量は、流量計と減圧レギュレーターによって調整されます。これらは、事前設定された流量でガンのノズルにガスを一定に供給することを可能にします。
ほとんどのMIG/MAG溶接アプリケーションでは、逆極性の直流電源が必要です(DC +、電極は正極に接続されています)。この状況では、より安定したアーク、安定した転写、低スパッタ、および良好な溶接ビード特性が得られます。
直流極性の直流はあまり使われず、最近まで交流は使われていませんでした。今日、アルミニウムを交流で溶接する可能性はすでにあります。
溶加材の種類
MIG / MAG溶接などの消耗電極を使用した溶接では、ワイヤ先端の溶融金属を溶接プールに移動する必要があります。主な影響要因は次のとおりです。- 電流の強度と種類。
- アーク電圧。
- 電流密度。
- 電極線の性質。
- 突き出た電極延長。
- シールドガス。
- 電源特性。
球状
電極のゲージ(直径)に対して低電流で発生します。金属は、電極からワークピースに、それぞれが電極よりも直径が大きい小球として移動します。小球はあまり方向性を持たずに水たまりに移動し、水しぶきの出現は非常に明白です。スプレートランスファーによる
大電流で発生します。溶融した溶加材は、アーク内を微細な液滴として移動します。スプレートランスファーを使用すると、堆積速度は最大10 kg/hに達する可能性があります。ただし、この堆積速度により、メソッドの配置が制限されます。短絡転送による
融合は球状に始まり、液滴が溶融プールに接触するまでサイズが大きくなり、短絡が発生してアークが消滅します。特定の力の作用下で、ドロップはパーツに転送されます。このプロセスは、すべての位置での溶接を可能にし、比較的低エネルギーのプロセスであるため、より厚い場合の使用が制限されます。脈動アーク溶接による
バックグラウンド要素として低電流アークを維持し、この低電流に高電流パルスを注入します。溶加材の移動は、これらのパルス中の液滴ジェットによるものです。この溶接電流の特性により、溶接エネルギーが低くなり、大径線を使用することで垂直位置での溶接が可能になります。脈動または「パルス」アークは比較的新しく、通常、他の転送モードよりも優れていると見なされます 。
欠点は、パルスを制御するために特定の溶接機が必要になることです。別の欠点は、低電流レベルが融合欠陥の欠如につながると考えられているため、根を作ることです。
ほとんどのスプレーMIG/MAG溶接は、平らな位置で行われます。パルスアークおよび短絡転送MIG/MAG溶接は、すべての位置での溶接に適しています。頭上位置で溶接する場合、短絡転送方式で小径電極を使用します。スプレー転写は、パルス直流で使用できます。
短絡モードは、その利便性のために広く使用されてきましたが、発生する入熱が少ないために欠点があります。このわずかな熱は融合の欠如を引き起こす可能性があり、そのため一部の企業によって制限されています。
消耗品の種類と機能–ガスと電極
MIG / MAG溶接でガスをシールドする主な目的は、溶接部を大気汚染から保護することです。シールドガスは、移送のタイプ、侵入深さ、およびビードの形状にも影響を与えます。アルゴンとヘリウムは、ほとんどの鉄金属の溶接に使用されるシールドガスです。CO2は、低炭素鋼(以前は「軟鋼」と呼ばれていました)の溶接に広く使用されています。シールドガスを選択する際に留意すべき最も重要な要素は、ガスの密度が高いほど、アーク保護がより効果的になることです。
MIG / MAG溶接用の電極は、裸電極を使用する他の溶接プロセスの電極と組成が類似または同一であり、MAG溶接の特定のケースでは、シリコンやマンガンなどの脱酸元素が一定の割合で含まれています。
明確にするために、脱酸要素は、溶融プールから酸素を取り除くか、それをより害の少ないものに変える要素です。水たまりに酸素を残しておくと、凝固後に細孔(または多孔性)の形で溶接部に閉じ込められます。
原則として、電極と母材の組成は可能な限り類似している必要があり、特にMAGプロセスでは、脱酸元素の追加を考慮する必要があります(ジョイントの洗浄はMAGプロセスほど慎重ではないため)。
MAGプロセスにおけるアクティブな雰囲気の振る舞い
活性雰囲気とは、活性シールドガスの注入、つまり溶接中に金属を酸化することができることを意味します。関連する現象についての推論を容易にするために、例として二酸化炭素(CO2)の注入を取り上げましょう。シールドガスに注入された二酸化炭素は、一酸化炭素と酸素に解離するときに(CO2 = CO + 1/2 O2)、一酸化鉄の形成を促進します:(Fe + 1/2 O2 = FeO)。次に、一酸化鉄(FeO)は、次の反応によって溶融プール内で拡散および溶解します。
FeO + C-> Fe + CO
一酸化炭素(CO)が溶接プールを離れる時間がない場合があります。これにより、溶接金属に細孔または多孔性が生じます。
この問題は、マンガンなどの脱酸元素を添加することで解決されます。マンガンは酸化鉄と反応し、酸化マンガンを生成します。酸化マンガンはガスではなく、スラグに移動します(FeO + Mn-+ MnO)。
ただし、マンガンは、形成されるFeOと互換性のある量で添加する必要があります。Mnが過剰になると、その一部が溶接部に組み込まれ、溶接金属の硬度が高くなるため、亀裂が発生する可能性が高くなります。したがって、要約すると、次の反応が発生します。
•アクティブな雰囲気の場合:
CO2> CO+½O2
Fe +½O2> FeO
•液体/固体変換の場合:
FeO + C> Fe + CO
•脱酸要素の追加:
FeO + Mn> Fe + MnO(MnOはスラグに行きます)
理論的にはGMAWはスラグを生成しませんが、実際にはガラス状のスラグを形成する可能性があります(上記のように)。もう1つの可能性は、MnOが介在物として溶接部に留まっていることです。
活性雰囲気での溶接(MAGプロセスおよびその他すべての活性雰囲気での溶接)では、次の詳細に注意を払うと常に便利です。
- 凝固速度が上がると、細孔や多孔性の可能性が高くなります。
- 酸化は毛穴や多孔性を引き起こす可能性があります。過度の脱酸は、溶接部の機械的引張強度を高めることにより、その硬化性(熱処理による硬化)を高めます。ひび割れのリスクが高くなります。
機能と用途
MIG / MAG溶接プロセスは、適切な溶接手順で高品質の溶接を生成します。フラックスを使用しないため、被覆電極やサブマージアークプロセスと同様のスラグが含まれる可能性は最小限に抑えられますが、パス間洗浄を行わないと、プロセスに特徴的なガラススラグが含まれる可能性があります。ちゃんと。はんだ中の水素は事実上存在しません。
MIG / MAG溶接は、電極と使用する1つまたは複数のガスに応じて全位置溶接プロセスです。ほとんどの金属を溶接でき、表面コーティングの堆積にも使用できます。
短絡転写で0.5mmを超える厚さの溶接が可能です。堆積速度は、電極、移送モード、および使用するガスに応じて15 kg/hに達する可能性があります。
プロセスに起因する不連続性
MIG / MAG溶接では、次の不連続性が発生する可能性があります。融合の欠如
これは、短絡転送を伴うMIG/MAG溶接で発生する可能性があります。また、低電流を使用する場合、スプレー転写または軸方向スプレーでも発生します。浸透の欠如
その発生は、(入熱が少ないために)短絡伝達で発生する可能性が高くなります。スラグ含有物
母材自体に含まれる酸素、または不十分な保護条件下での溶接中に捕捉された酸素は、溶接プール内で酸化物を形成します。ほとんどの場合、これらの酸化物は溶接プールに浮かんでいますが、溶接金属の下に閉じ込められ、スラグが含まれる可能性があります。破片、曲がり、二重ラミネーション、ラメラ間亀裂
それらは、高度な制限付きで表面化または溶接部に現れる可能性があります。アンダーカット(一口に似ています)
彼らがそうするとき、それは溶接工の無能によるものです。気孔率
すでに見てきたように、細孔と多孔性は、MIG / MAG溶接の溶接部に閉じ込められたガスによって引き起こされます。次のメカニズムが検証されます。特定の技術要件を遵守せずに注入されたシールドガスは、酸素を含む周囲の雰囲気を置き換えることができます。窒素。大気からの酸素と窒素が溶接プールに溶解し、溶接金属に細孔と多孔性を生じさせる可能性があります。
オーバーラップ
これは、短絡転送で発生する可能性があります。ひび割れ
不適切な溶加材の使用など、不十分な技術での溶接では、亀裂が発生する可能性があります。不適切とは、消耗品の選択または仕様を意味します(エンジニアの責任)個人保護の条件
MIG / MAG溶接では、紫外線の放射が多くなります。金属突起の問題もあります。溶接工は、手袋、つなぎ服、目の保護ゴーグルなどの従来の安全装置を着用する必要があります。狭い場所で溶接する場合は、強制換気の必要性を忘れることはできません。また、紫外線の作用によって有毒ガスに分解する可能性のある溶剤が入っている容器をその場所から取り除くことも忘れられません。
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