لحام MIG بالأسلاك الصلبة
تم تسجيل براءة اختراع لحام قوس الغاز المعدني (GMAW)، أو لحام MIG (MIG) ، لأول مرة في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1949 لحام الألومنيوم. تم حماية القوس وحوض اللحام المشكل باستخدام قطب كهربائي عارٍ بغاز الهيليوم، والذي كان متاحًا بسهولة في ذلك الوقت. منذ حوالي عام 1952 أصبحت العملية شائعة في المملكة المتحدة لحام الألومنيوم باستخدام الأرجون كغاز واقي، وللصلب الكربوني باستخدام ثاني أكسيد الكربون .
تُعرف مخاليط ثاني أكسيد الكربون والأرجون باسم عمليات الغاز النشط المعدني (MAG). يُعد MIG بديلاً جذابًا لـ MMA، حيث يوفر معدلات ترسيب عالية وإنتاجية عالية .
1 اتجاه السفر
2 أنبوب الاتصال
3 القطب الكهربائي
4 غاز الحماية
5 لحام المعدن المنصهر
6 لحام المعدن الصلب
7 قطعة العمل
خصائص العملية
إن اللحام بالغاز الخامل يشبه اللحام بالحديد المختلط حيث يتم إنتاج الحرارة اللازمة للحام عن طريق تكوين قوس بين قطب معدني وقطعة العمل؛ حيث يذوب القطب لتشكيل خرزة اللحام. والاختلافات الرئيسية هي أن القطب المعدني عبارة عن سلك صغير القطر يتم تغذيته من بكرة، كما أن غاز الحماية المزود من الخارج ضروري. ولأن السلك يتم تغذيته باستمرار، فإن العملية غالبًا ما يشار إليها باللحام شبه التلقائي.
وضع نقل المعادن
إن الطريقة أو الوضع الذي ينتقل به المعدن من القطب إلى حوض اللحام يحدد إلى حد كبير السمات التشغيلية للعملية. وهناك ثلاثة أوضاع رئيسية لنقل المعدن.
- ماس كهربائي
- قطرة / رذاذ
- نبضي
تُستخدم عملية قصر الدائرة ونقل المعدن النبضي للعمل بتيار منخفض بينما تُستخدم عملية نقل المعدن بالرش فقط مع تيارات اللحام العالية. في عملية قصر الدائرة أو نقل “الغمس”، يتم نقل المعدن المنصهر المتشكل على طرف السلك عن طريق غمس السلك في حوض اللحام. يتم تحقيق ذلك عن طريق ضبط جهد منخفض؛ بالنسبة لسلك بقطر 1.2 مم، يتراوح جهد القوس من حوالي 17 فولت (100 أمبير) إلى 22 فولت (200 أمبير). يعد الحرص في ضبط الجهد والمحاثة فيما يتعلق بسرعة تغذية السلك أمرًا ضروريًا لتقليل تناثر المعدن. تُستخدم المحاثة للتحكم في زيادة التيار التي تحدث عندما يغمس السلك في حوض اللحام.
بالنسبة لنقل القطرات أو الرذاذ، يلزم وجود جهد أعلى بكثير لضمان عدم حدوث تماس بين السلك وحوض اللحام؛ بالنسبة لسلك بقطر 1.2 مم، يتراوح جهد القوس من حوالي 27 فولت (250 أمبير) إلى 35 فولت (400 أمبير). ينتقل المعدن المنصهر عند طرف السلك إلى حوض اللحام في شكل رذاذ من القطرات الصغيرة (حوالي قطر السلك وأصغر). ومع ذلك، يوجد مستوى تيار أدنى، عتبة، لا يتم إسقاط القطرات تحته بالقوة عبر القوس.
إذا تم محاولة استخدام تقنية القوس المفتوح عند مستوى أقل بكثير من مستوى التيار العتبي، فإن قوى القوس المنخفضة لن تكون كافية لمنع تشكل قطرات كبيرة عند طرف السلك. ستنتقل هذه القطرات بشكل غير منتظم عبر القوس تحت قوى الجاذبية العادية. تم تطوير الوضع النبضي كوسيلة لتثبيت القوس المفتوح عند مستويات تيار منخفضة أي أقل من مستوى العتبة، لتجنب حدوث ماس كهربائي وتناثر. يتم تحقيق نقل المعدن من خلال تطبيق نبضات من التيار، حيث تتمتع كل نبضة بقوة كافية لفصل قطرة. يشير MIG النبضي التآزري إلى نوع خاص من وحدات التحكم التي تمكن من ضبط مصدر الطاقة (معلمات النبضة) لتركيبة السلك وقطره، وضبط تردد النبضة لسرعة تغذية السلك.
شعلة MIG النموذجية
(الصورة مقدمة من Fronius International)
غاز الحماية
بالإضافة إلى الحماية العامة للقوس وحوض اللحام، يقوم غاز الحماية بعدد من الوظائف المهمة.
- يشكل قوس البلازما
- يعمل على تثبيت جذور القوس على سطح المادة
- يضمن نقل القطرات المنصهرة بسلاسة من السلك إلى حوض اللحام
وبالتالي، فإن غاز الحماية سيكون له تأثير كبير على استقرار القوس ونقل المعدن وسلوك حوض اللحام، وخاصة اختراقه. غازات الحماية العامة للأغراض المستخدمة في لحام MIG عبارة عن خليط من الأرجون والأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، وقد تحتوي مخاليط الغاز الخاصة على الهيليوم. الغازات التي تستخدم عادة للمواد المختلفة هي..الفولاذ
- ثاني أكسيد الكربون
- الأرجون +2 إلى 5% أكسجين
- الأرجون +5 إلى 25% CO2
غير الحديدية
- الأرجون
- الأرجون / الهيليوم
الغازات القائمة على الأرجون، مقارنة بثاني أكسيد الكربون ، أكثر تحملاً لإعدادات المعلمات وتولد مستويات رذاذ أقل مع وضع نقل الغمس. ومع ذلك، هناك خطر أكبر لعدم وجود عيوب الاندماج لأن هذه الغازات أكثر برودة. نظرًا لأنه لا يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون في أوضاع القوس المفتوح (نقل النبضات أو الرش) بسبب قوى البلازما الخلفية العالية، يتم استخدام الغازات القائمة على الأرجون المحتوية على الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون عادةً .
التطبيقات
تُستخدم MIG على نطاق واسع في معظم قطاعات الصناعة وتمثل أكثر من 50% من إجمالي المعادن الملحومة. وبالمقارنة مع MMA، تتمتع MIG بميزة من حيث المرونة ومعدلات الترسيب والملاءمة للميكانيكا. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه في حين أن MIG مثالية لـ “رش” المعدن، إلا أنها تتطلب درجة عالية من المهارة في التعامل مع اللحام.