سیم MIG: انواع، قطرها، حالت های انتقال و عیب یابی تغذیه

چیست سیم MIG و چگونه کار می کند

سیم MIG الکترود مصرفی است که در جوشکاری MIG (گاز بی اثر فلز) استفاده می شود - که به طور رسمی توسط انجمن جوشکاری آمریکا GMAW (جوشکاری قوس فلزی گازی) نامگذاری شده است. این یک سیم جامد با تغذیه مداوم است که جریان جوش را حمل می کند، در زیر گرمای قوس ذوب می شود و فلز پرکننده را در محل اتصال جوش رسوب می کند. برخلاف الکترودهای چوبی که هر چند اینچ تعویض می‌شوند، سیم MIG با سرعتی که دقیقاً با تنظیم سرعت تغذیه سیم مطابقت دارد، از یک قرقره از طریق تفنگ جوش تغذیه می‌شود و امکان جوشکاری طولانی و بدون وقفه را فراهم می‌کند.

سیم دو کارکرد همزمان دارد: هم هادی الکتریکی است که قوس را حفظ می کند و هم ماده پرکننده که مهره جوش را تشکیل می دهد. دستگاه جوش ولتاژ ثابتی را حفظ می کند در حالی که سرعت تغذیه سیم آمپراژ را کنترل می کند - تغذیه سریعتر به معنای جریان بیشتر و قوس داغتر است. این وابستگی متقابل بین قطر سیم، سرعت تغذیه، ولتاژ و ترکیب گاز محافظ، پنجره فرآیند جوشکاری MIG را مشخص می کند و باید برای هر ماده و پیکربندی اتصال شماره گیری شود.

گاز محافظ - معمولاً آرگون، CO2 یا یک مخلوط - از طریق نازل تفنگ جریان می یابد تا اکسیژن و نیتروژن اتمسفر را از ناحیه قوس جابجا کند. بدون آن، حوضچه جوش مذاب اکسید می شود و نیتروژن را جذب می کند و یک جوش متخلخل و شکننده ایجاد می کند. محتوای اکسیدزدای سیم (عمدتاً سیلیکون و منگنز در سیم‌های فولادی) با واکنش با هر اکسیژن باقی‌مانده در محیط قوس، یک خط دفاعی ثانویه در برابر اکسیداسیون ایجاد می‌کند.

انواع سیم MIG: تطبیق سیم با فلز پایه

سیم MIG در خانواده های آلیاژی تولید می شود که مطابق با فلز پایه در حال جوشکاری است. استفاده از شیمی صحیح سیم اختیاری نیست - فلز پرکننده نامتناسب جوش هایی با استحکام ناکافی، مقاومت در برابر خوردگی ضعیف یا حساسیت به ترک ایجاد می کند. دسته بندی های اصلی در استفاده تجاری عبارتند از:

مفتول کربن و فولاد کم آلیاژ

پرکاربردترین سیم MIG در سطح جهان. AWS ER70S-6 درجه غالب همه منظوره است که برای فولاد ملایم و فولاد ساختاری کم کربن مشخص شده است. محتوای سیلیکون بالا (0.80-1.15٪) و منگنز (1.40-1.85٪) نسبت به ER70S-3 قدیمی‌تر، قابلیت اکسید زدایی عالی را به آن می‌دهد و آن را در برابر مقیاس آسیاب و زنگ‌زدگی سطح سبک مقاوم می‌کند - یک مزیت عملی در کارگاه‌های ساخت و سازه‌هایی که تمیزی فلز پایه ناقص است. حداقل استحکام کششی فلز جوش رسوبی 70000 psi (483 مگاپاسکال) است که مطابق با گریدهای فولادی سازه ای مانند ASTM A36 و A572 است.

برای فولادهای کم آلیاژ با مقاومت بالاتر (HSLA) که در تجهیزات سنگین، مخازن تحت فشار و سازه‌های دریایی استفاده می‌شوند، سیم‌هایی مانند ER80S-D2 یا ER100S-G برای مطابقت با استحکام تسلیم و چقرمگی فلز پایه، مولیبدن، نیکل یا کروم اضافه می‌کنند. پیش گرمایش و دمای بین پاسی با محتوای آلیاژ و ضخامت بخش افزایش می یابد.

سیم فولادی ضد زنگ

سیم‌های MIG ضد زنگ با ترکیب آلیاژی‌شان مشخص می‌شوند: ER308L برای جوش 304/304L ضد زنگ، ER316L برای 316/316L و ER309L برای اتصالات غیرمشابه بین فولاد ضد زنگ و کربن. نام "L" نشان‌دهنده محتوای کربن کم (≤0.03٪) است، که باعث کاهش بارش کاربید در مرزهای دانه در طول خنک‌سازی می‌شود - مکانیسمی که مسئول خوردگی بین دانه‌ای (حساس‌سازی) در درجه‌های محتوای کربن استاندارد است. ER308L و ER316L دو گرید رایج هستند در مغازه های تولیدی که به صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی خدمت می کنند.

سیم آلومینیومی

سیم های آلومینیومی MIG - ER4043 و ER5356 که رایج ترین آنها هستند - به دلیل مدول الاستیسیته پایین آلومینیوم و تمایل به تراشیدن در داخل آستر، نسبت به سیم فولادی نرم تر و مستعد مشکلات تغذیه هستند. ER4043 (4.5-6٪ سیلیکون) حساسیت کمتری به ترک و سیالیت بهتر برای جوشکاری سری 6000 و آلیاژهای ریخته گری ارائه می دهد. ER5356 (4.5-5.5٪ منیزیم) جوش‌های با مقاومت کششی بالاتری تولید می‌کند و برای آلومینیوم ساختاری سری 5000 ترجیح داده می‌شود، اما به دلیل خطر حساسیت برای سرویس‌دهی بالای 65 درجه سانتی‌گراد توصیه نمی‌شود. برای جلوگیری از لانه گزینی پرندگان، سیستم‌های تفنگ فشاری یا تفنگ‌های قرقره‌ای که طول آستر طولانی را از بین می‌برند، قویاً برای مفتول آلومینیومی توصیه می‌شوند.

سیم با هسته شار (FCAW)

سیم جوش قوسی با هسته شار (FCAW) از نظر فنی زیرمجموعه ای از جوشکاری سیمی است و اغلب با مواد مصرفی MIG در صنعت گروه بندی می شود. سیم FCAW به جای سطح مقطع جامد، ساختاری لوله‌ای دارد که در هسته آن شار و عناصر آلیاژی قرار گرفته است. FCAW محافظ گاز (FCAW-G) از یک گاز محافظ خارجی مانند MIG استفاده می کند، در حالی که FCAW خود محافظ (FCAW-S) محافظ خود را در برابر شار ایجاد می کند - جوشکاری در فضای باز را در شرایط باد که در آن پوشش گاز مختل می شود، امکان پذیر می کند. سیم‌های FCAW معمولاً سریع‌تر از سیم جامد MIG در آمپراژ معادل رسوب می‌کنند و نرخ رسوب بالاتری را تولید می‌کنند، که آن‌ها را به انتخاب ارجح برای ساخت سازه‌های سنگین و کشتی‌سازی تبدیل می‌کند.

انتخاب قطر سیم MIG و پیامدهای فرآیند آن

قطر سیم یکی از اولین پارامترهای فرآیند است که هنگام راه اندازی یک برنامه جوشکاری MIG ایجاد می شود. این محدوده آمپراژ عملی، نرخ رسوب و حداقل ضخامت مواد را که فرآیند می تواند بدون سوختن از طریق آن اداره کند، تعیین می کند.

0.9 میلی متر (0.035 اینچ) پرکاربردترین قطر باقی مانده است برای ساخت کلی ضخامت مواد از ورق 1.5 میلی متر تا ضخامت صفحه نامحدود را با عبورهای متعدد پوشش می دهد، با هر دو حالت اتصال کوتاه و انتقال اسپری به خوبی عمل می کند و با وسیع ترین طیف ماشین های MIG در این زمینه سازگار است. حرکت به سمت 1.2 میلی متر سرعت رسوب را افزایش می دهد اما به ماشینی با توان 200 آمپر نیاز دارد و خطر سوختگی را در مواد نازک تر ایجاد می کند.

حالت های انتقال و ارتباط آنها با انتخاب سیم و گاز

جوشکاری MIG بسته به ترکیب ولتاژ، سرعت تغذیه سیم، قطر سیم و گاز محافظ در حالت های مختلف انتقال فلز عمل می کند. هر حالت دارای یک کاراکتر قوس متمایز، سطح پاشش، نمایه نفوذ و قابلیت موقعیتی است. درک حالت انتقال برای انتخاب سیم MIG مناسب و ترکیب گاز محافظ برای یک کاربرد خاص ضروری است.

انتقال اتصال کوتاه

در ولتاژ پایین و سرعت تغذیه سیم، نوک سیم مکرراً حوضچه جوش را لمس می کند، اتصال کوتاه می کند، ذوب می شود و قوس را دوباره برقرار می کند - معمولاً 90 تا 200 بار در ثانیه. این یک جوش ورودی کم حرارت مناسب برای مواد نازک و جوشکاری خارج از موقعیت ایجاد می کند. گاز محافظ با CO2 بالا (75/25 Ar/CO2 یا 100٪ CO2) در حالت اتصال کوتاه ترجیح داده می شود زیرا CO2 باعث نفوذ عمیق تر می شود و ناپایداری قوس ذاتی در این حالت انتقال را تحمل می کند. پاشش متوسط تا زیاد با 100% CO2 است. مخلوط 75/25 پاشش را کاهش می دهد در حالی که نفوذ قابل قبول را حفظ می کند.

انتقال اسپری

بالاتر از یک جریان آستانه (جریان انتقال پاشش، معمولاً 180-220 A برای 0.9 میلی‌متر ER70S-6)، فلز به صورت جریان پیوسته قطرات ریز در سراسر قوس بدون تماس با حوضچه جوش منتقل می‌شود. انتقال اسپری یک مهره بسیار صاف و بدون پاشش با نفوذ عمیق و نرخ رسوب بالا تولید می کند. نیاز به گاز محافظ با حداقل 80 درصد آرگون - معمولاً 80/20 یا 90/10 Ar/CO2 - برای حفظ اسپری پایدار و جهت محور محوری. CO2 خالص یا مخلوط های با CO2 بالا نمی توانند از انتقال اسپری پشتیبانی کنند. به دلیل حرارت ورودی بالا و حوضچه جوش سیال، اسپری به موقعیت های صاف و افقی محدود می شود.

MIG پالسی

MIG پالسی electronically alternates between a high peak current (sufficient for spray transfer) and a low background current that maintains the arc without depositing metal. The result is spray-quality bead appearance with short-circuit-level heat input — enabling out-of-position welding on thicker material, welding of heat-sensitive alloys like thin stainless or aluminum, and improved fusion on root passes. Pulsed MIG requires an inverter-based power source with a dedicated pulse waveform generator; it is not achievable with older transformer-rectifier machines.

پوشش مس، قرقره شدن و فاکتورهای کیفیت سیم

همه سیم های MIG با طبقه بندی AWS یکسان در خط جوشکاری عمل نمی کنند. کیفیت تولید سیم به طور قابل توجهی بر پایداری قوس، قابلیت اطمینان تغذیه و قوام مهره جوش تأثیر می گذارد - عواملی که مستقیماً بر بهره وری و نرخ کار مجدد در محیط های تولید تأثیر می گذارد.

پوشش مس سیم MIG روی فولاد کربن سه عملکرد را انجام می دهد: با روانکاری رابط سیم به نوک، سایش نوک تماس را کاهش می دهد، هدایت الکتریکی را در نقطه تماس بهبود می بخشد، و مانعی در برابر اکسیداسیون در حین ذخیره سازی و جابجایی ایجاد می کند. ضخامت و یکنواختی پوشش بسیار مهم است - بیش از حد ضخیم، و مس در داخل آستر و نوک تماس پوسته می شود و باعث مقاومت تغذیه و وقفه در قوس می شود. خیلی نازک است و سیم در شرایط نگهداری مرطوب اکسید می شود و قوس را بی ثبات می کند. گریدهای سیم ممتاز 0.3 تا 0.5 میکرومتر مس با یکنواختی کاملاً کنترل شده، که با وزن پوشش مسی مشخص شده در AWS A5.18 اندازه‌گیری می‌شود، اعمال می‌کنند.

ریخته‌گری سیم و مارپیچ - ویژگی‌های ابعادی منحنی طبیعی سیم در هنگام جدا شدن از قرقره - بر میزان پیوستگی سیم از طریق آستر تغذیه و از نوک تماس خارج می‌شود. ریختگی بیش از حد (حلقه با قطر خیلی بزرگ) باعث سرگردانی سیم در ناحیه قوس می شود. ریختگی ناکافی باعث می شود که سیم به یک طرف سوراخ نوک تماس فشار دهد و سایش نوک را افزایش دهد. ریخته گری و مارپیچ با کنترل مناسب به ویژه برای کاربردهای رباتیک و خودکار MIG که موقعیت قوس باید تا کسری از میلی متر قابل تکرار باشد، مهم هستند.

استانداردهای بسته بندی قرقره در تولید با حجم بالا اهمیت دارد. رایج ترین فرمت ها عبارتند از:

• مینی قرقره D100 / 1 کیلوگرم - برای ماشین های MIG با محفظه قرقره کوچک؛ رایج در مغازه های ساخت و نگهداری سبک
• قرقره D200 / 5 کیلوگرم - استاندارد برای جوشکارهای MIG کارگاهی؛ تعادل بین فرکانس تغییر قرقره و فضای ذخیره سازی
• قرقره D300 / 15 کیلوگرم - برای سلول های نیمه اتوماتیک و رباتیک ترجیح داده می شود تا زمان خرابی ناشی از تغییرات قرقره به حداقل برسد
• درام / بسته های فله 250-500 کیلوگرمی - با صاف کننده های سیمی در خطوط رباتیک با حجم بالا استفاده می شود. حداکثر بهره وری با حداقل جابجایی

مشکلات رایج تغذیه سیم MIG و نحوه حل آنها

مشکلات تغذیه شایع ترین علت ناپایداری قوس و کاهش بهره وری در عملیات جوشکاری MIG است. بیشتر آنها را می توان در تعداد کمی از علل ریشه ای ردیابی کرد که تشخیص و اصلاح آنها ساده است.

لانه سازی پرندگان - گره خوردن سیم در ناحیه رول درایو - به دلیل انسداد پایین دست رول های درایو در حالی که رول ها به فشار دادن سیم ادامه می دهند ایجاد می شود. انسداد تقریباً همیشه در لاینر (قطر داخلی، کثیف یا نامناسب برای اندازه سیم) یا در نوک تماس (ساییده شدن سوراخ، دهانه نوک نیمه ذوب شده، یا تجمع پاشش) است. رزولوشن: اگر آستر بیش از 3 تا 6 ماه در خط تولید کار کرده است، آن را تعویض کنید و همیشه قطر داخلی آستر را با 0.1 تا 0.2 میلی متر قطر سیم مطابقت دهید.

نوسان سرعت قوس / سیم نامنظم اغلب به دلیل لغزش رول درایو ایجاد می شود. سیم فولادی به یک رول درایو قلابدار یا شیار V نیاز دارد. استفاده از یک رول صاف که برای سیم های شاردار کار می کند، تحت نیروی تغذیه بالاتر مورد نیاز سیم جامد قرار می گیرد. فشار رول درایو باید روی حداقل تنظیم شود که از لغزش جلوگیری کند - فشار بیش از حد سیم را خرد می کند و ریزهایی ایجاد می کند که آستر و نوک تماس را مسدود می کند.

پاشش بیش از حد فراتر از چیزی که حالت انتقال و ترکیب گاز معمولاً تولید می‌کنند، نشان‌دهنده یک یا چند مورد از موارد زیر است: ولتاژ بسیار پایین برای سرعت تغذیه سیم (قوس بسیار کوتاه، باعث ایجاد خمیدگی)، مخلوط گاز محافظ نادرست، فلز پایه آلوده یا اکسیداسیون سیم. اگر سطح سیم به جای رنگ مسی روشن، ظاهری کدر یا تغییر رنگ داشته باشد، سیم اکسید شده است - معمولاً از نگهداری در شرایط مرطوب و بدون حفاظت رطوبت کافی - و باید تعویض شود.

سوزاندن نوک تماس - جوش به نوک تماس - زمانی اتفاق می‌افتد که تغذیه سیم به‌طور لحظه‌ای متوقف می‌شود و قوس ادامه می‌یابد و سیم به داخل سوراخ نوک باز می‌گردد. دلایل اصلی عبارتند از لغزش رول درایو، تنش ترمز قرقره بیش از حد بالا (ایجاد کشش عقبی که رول های درایو نمی توانند بر آن غلبه کنند) و مقاومت آستر. علت ثانویه کار با ولتاژ بسیار بالا نسبت به سرعت تغذیه سیم است که یک قوس بسیار طولانی ایجاد می کند که می تواند صفحه نوک تماس را ذوب کند.