MIG/MAG svařování

Postup MIG/MAG představuje dnes nejvyužívanější svařovací postup v průmyslovém a dílenském použití.

Pro svařovací techniku MIG-/MAG znamenaly poslední roky skutečný kvantový skok. Svařovací zdroje i procesy doznaly základní zlepšení, přičemž bylo v některých oblastech dosaženo zcela nových standardů. Spouštěcími signály těchto inovačních kroků jsou na jedné straně nové materiály a nové aplikace a na druhé straně rostoucí využívání možností vyzrálé mikroelektroniky a digitální techniky. K porozumění již mnohokrát publikovaným novým technologiím značnou měrou přispěje fundovaná znalost jejich základů. Proto by měl tento článek osvětlit všeobecné aspekty svařovací techniky MIG/MAG.

Princip

Při svařování MIG-/MAG plní odtavující se elektroda současně funkci přídavného materiálu i nositele oblouku. „Nekonečný“ svařovací drát se přes dvě nebo čtyři posuvové kladky zavádí do svařovacího hořáku, kde v tak zvané kontaktní trubici dochází k přestupu proudu. Volný konec drátu je soustředně obklopený plynovou hubicí. Vytékající ochranný plyn brání chemickým reakcím žhavého povrchu obrobku s okolním vzduchem, čímž se zachovává pevnost a houževnatost svarového kovu. Ve funkci ochranného plynu se používají jak inertní tak i aktivní plyny. Proto mluvíme o svařování Metal-Inert-Gas (= kov-inertní-plyn, MIG)  Metal-Aktiv-Gas (= kov-aktivní-plyn, MAG). 

Zodpovědnost za podobu svaru a za přechod materiálu má kromě chování oblouku a odtavného výkonu také ochranný plyn. Jako inertní plyny figurují především vzácné plyny argon a hélium a rovněž jejich směsi. Pojem „inertní“ pochází z řečtiny a znamená „neochotně reagující“. Inertní plyny se hodí pro všechny kovy mimo ocele, zejména pro hliník a měď. Aktivními plyny jsou převážně směsi plynů vytvořené na základě argonu, avšak obsahující navíc ještě podíly kyslíku nebo kysličníku uhličitého. Tyto plyny poměrně snadno reagují. Aktivní plyny jsou vhodné pro nerezavějící, vysokolegované druhy ocelí  a rovněž pro nízkolegované nebo nelegované ocele. S určitými omezeními je pro nelegované nebo nízkolegované ocele vhodný jako aktivní plyn i samotný kysličník uhličitý. 

Alternativu k ochranným plynům představuje použití trubičkových (plněných) drátů s náplní která se v elektrickém oblouku odpařuje a tímto způsobem rovněž vytváří ochrannou atmosféru. Trubičkové dráty zaručí spolehlivou plynovou ochranu i při průvanu.

Přístrojová technika

Svařovací zdroj pracuje se stejnosměrným proudem, přičemž potenciál svařovacího drátu představuje kladný pól. Běžné, stupňovitě přepínané svařovací zdroje jsou vybaveny transformátorem s dostatečným počtem přepínatelných odboček potřebných k tomu, aby bylo možno nastavit požadovanou hodnotu svařovacího proudu. Za transformátorem je zařazený usměrňovač, který vyrábí ze střídavého proudu usměrněný svařovací proud. Nastavitelná cívka tlumivky vyhlazuje nežádoucí proudové špičky a snižuje tím sklon k tvorbě rozstřiku.

Invertorové svařovací zdroje vyrábějí ze síťového napětí pulzní napětí o vysoké frekvenci. Toto napětí se přivádí na svařovací transformátor, který může být, z důvodů vysoké frekvence, vyrobený v mnohem lehčím, kompaktnějším a účinnějším provedení, než v případě stupňovitě přepínaných svařovacích zdrojů. Také invertorové zdroje jsou vybavené usměrňovačem. Plně digitalizované invertorové zdroje se signálovým procesorem vyrábějí plynule nastavitelný výstupní proud, který je trvale měřený a udržovaný v oblasti ideálních podmínek. Tím je zaručené prakticky bezrozstřikové svařování a výstupní tlumivka může odpadnout.

Posuv drátu obstarává podavač, který je buď vestavěný do krytu svařovacího zdroje, nebo externí. Ruční nebo strojní hořák existuje jak v plynem chlazeném tak také ve vodou chlazeném provedení. Plynem chlazené svařovací hořáky se chladí protékajícím ochranným plynem, zatímco vodou chlazené hořáky jsou vybavené výkonným kapalinovým chlazením s čerpadlem a výměníkem tepla. Od svařovacích proudů 300 A jsou vodou chlazené hořáky standardem.

Aplikace a přednosti

Jestliže se metoda MIG-/MAG zpočátku osvědčila při racionálním svařování nelegovaných a nízkolegovaných konstrukčních ocelí, může se dnes, díky technice pulzního oblouku, etablovat  pro hliníkové slitiny a vysokolegované konstrukční ocele. Ve fázi základního proudu je přívod energie omezený natolik, aby oblouk ještě stabilně hořel, přičemž povrch obrobku se přitom předehřívá. Fáze hlavního proudu obstarává prostřednictvím přesně nadávkovaného proudového impulzu cílené uvolnění kapky. Nežádoucí zkrat se současnou explozí kapky a vznikem nekontrolovatelného rozstřiku je tím vyloučený.                      

Nezávisle na druhu oblouku, vykazuje MIG-/MAG proces oproti ostatním svařovacím postupům významné rozdíly. Patří k nim dostatečný odtavný výkon, hluboký závar, snadná manipulace a možnost kompletní mechanizace, stejně tak jako vysoký stupeň hospodárnosti.

Resumé

Rostoucí využívání mikroelektroniky a digitální techniky posunulo v posledních letech svařovací postup MIG-/MAG dále dopředu. Výsledkem jsou lehčí svařovací zdroje, rychleji reagující řídicí obvody a rovněž zlepšení zapalovacího procesu. Jakkoliv je svařovací postup MIG/MAG dnes v určitých směrech již dotvořený, lze rozmanitosti aplikací a vzhledovým i metalurgickým kvalitám svaru sotva klást nějaké technické meze.

Přestup proudu ve svařovacím hořáku. Na obrázku je vidět i plynová hubice.

Čtyřkladkový posuv vestavěný ve svařovacím zdroji.

Princip funkce digitalizovaného invertorového svařovacího zdroje.

Digitálně řízený svařovací invertor MIG/MAG s výstupním proudem 270 A a vestavěným čtyřkladkovým posuvem.

Průběh bezrozstřikového přenosu materiálu u impulzního oblouku.