Συγκολλήσεις MIG-MAG (ARGON)

Η βασική διεργασία, που λαμβάνει χώρα στη μέθοδο MIG MAG, είναι η δημιουργία ηλεκτρικού τόξου και η τήξη του ηλεκτροδίου λόγω των αναπτυσσόμενων θερμοκρασιών. Το τηκόμενο ηλεκτρόδιο αποτελεί το ένα άκρο ανοικτού ηλεκτρικού κυκλώματος. Το άλλο άκρο του κυκλώματος αποτελούν τα προς συγκόλληση σώματα. Κατά την αρχική επαφή του ηλεκτροδίου με τα προς συγκόλληση σώματα αναπτύσσεται υψηλό ρεύμα, που υπερθερμαίνει το άκρο του. Η μικρή απομάκρυνση τώρα του ηλεκτροδίου προκαλεί τον σχηματισμό τόξου μεταξύ του ηλεκτροδίου και των συγκολλούμενων σωμάτων.

Η απαιτούμενη τάση για την διατήρηση του τόξου εξαρτάται κυρίως από το μήκος του και την ένταση του ρεύματος. Όσο αυξάνεται η ένταση του ρεύματος τόσο αυξάνεται και η θερμοκρασία του τόξου αλλά και οι θερμικές απώλειες.

Κατά την μελέτη των συγκολλήσεων συνηθίζεται ο υπολογισμός της έντασης του ρεύματος ανά μονάδα επιφανείας του ηλεκτροδίου (πυκνότητα ρεύματος συγκόλλησης).

i= I/0,785xD²

όπου:

i : Πυκνότητα ρεύματος συγκόλλησης [Α/mm2]
I : Ρεύμα συγκόλλησης [Α]
D : Διάμετρος ηλεκτροδίου [mm]

Παράδειγμα : Μηχανή ARGON παράγει ρεύμα 150Ampere. Ποια είναι η πυκνότητα ρεύματος συγκόλλησης [i] αν χρησιμοποιήσουμε σύρμα 1mm?;

i= 150/0,785×1² = 191,1 A/mm

Συνεχίζονας, η τάση του τόξου είναι ευθέως ανάλογη του μήκους του. Μεγάλο μήκος τόξου συνεπάγεται με μεγάλη τάση συγκόλλησης και το αντίστροφο. Αν πάρουμε σαν δεδομένο, ότι η ισχύ μιας συγκολλητικής μηχανής είναι σταθερή, όσο μεγαλώνουμε την απόσταση του ηλεκτροδίου από την επιφάνεια συγκόλλησης τόσο το ρεύμα μειώνεται κάτι το όχι επιθυμητό. Γενικά η ελαχιστοποίηση του μήκους του τόξου μέχρι ενός κρίσιμου σημείου μειώνει τις θερμικές απώλειες και βελτιώνει την ποιότητα της κόλλησης.

Κατά τη συγκόλληση τόξου τρία είναι τα κύρια σημεία, που πρέπει να εξετάζονται καθώς επιδρούν σημαντικά στην ποιότητα της εργασίας.

• Το τόξο και οι φυσικοχημικές διεργασίες, που λαμβάνουν χώρα μέσα σε αυτό • Το λουτρό τήξης και οι διεργασίες, που λαμβάνουν χώρα μεταξύ αυτού και της ατμόσφαιρας • Η περιοχή του συγκολλούμενου υλικού γύρω από την περιοχή τήξης, όπου και επηρεάζεται θερμικά

Η ποσότητα και η ταχύτητα του μετάλλου, που μεταφέρεται από το ηλεκτρόδιο προς τις συγκολλούμενες επιφάνειες εξαρτάται από την πολικότητα και την ένταση του ρεύματος. Όσο η ένταση του ρεύματος αυξάνει τόσο τα μεταφερόμενα σταγονίδια της κόλλησης μικραίνουν. Όσο μικρότερα είναι τα σταγονίδια της κόλλησης τόσο καλύτερο είναι το τελικό αποτέλεσμα. Τα αρνητικό σε αυτήν την περίπτωση είναι, ότι τα μικροσκοπικά σταγονίδια αντιδρούν ευκολότερα με τα αέρια του περιβάλλοντος. Υπ’ αριθμόν ένα κίνδυνος είναι η ένωση των σταγονιδίων με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Κάτι τέτοιο προκαλεί οξειδώσεις μέσα στην κόλληση μειώνοντας σημαντικά την αντοχή της.

Βάση της παραπάνω θεωρίας μπορούμε να καταλάβουμε γιατί η πυκνότητα ρεύματος είναι πολύ χαμηλότερη κατά την κόλληση με απλή ηλεκτροκόλληση σε σχέση με μια μηχανή ARGON.

Πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό των μηχανών ΜIG MAG είναι η αυτόματη τροφοδότηση του ηλεκτροδίου συγκόλλησης. Μια ηλεκτρονικά ελεγχόμενη μονάδα παρέχει την απαραίτητη ποσότητα σύρματος ανάλογα με τις απαιτήσεις της συγκόλλησης. Μέσω αυτής της μονάδας είναι δυνατός ακόμη ο έλεγχος του αερίου και η παροχή του ρεύματος προς την τσιμπίδα. Αυτά τα χαρακτηριστικά μας επιτρέπουν πολύ καλό έλεγχο της κόλλησης, κάτι πολύ χρήσιμο στην συγκόλληση λεπτών ελασμάτων, όπως αυτά που συναντάμε στη φανοποιεία. Ακόμη καθιστούν τις μηχανές MIG MAG κατάλληλες για αυτοματοποιημένη χρήση, όπως σε βιομηχανικά ρομπότ, όπου σε αυτήν την περίπτωση οι μονάδες ελέγχου τροφοδότησης διαχειρίζονται από ηλεκτρονικούς υπολογιστές (Σχ.1).

Μια μηχανή ΜΙG MAG αποτελείται από:

A) Την μονάδα ηλεκτρικής τροφοδοσίας
B) Την μονάδα ελέγχου τροφοδότησης σύρματος, ρεύματος και προστατευτικού αερίου
C) Τη φιάλη του προστατευτικού αερίου
D) Την ειδική τσιμπίδα συγκόλλησης

Α) Κατά την πλειοψηφία των περιπτώσεων για τις συγκολλήσεις MIG MAG γίνεται χρήση συνεχούς ρεύματος με θετική πολικότητα στο ηλεκτρόδιο. Η μετατροπή του εναλλασσόμενου ρεύματος του δικτύου πόλεως σε συνεχές γίνεται συνήθως με τους ανορθωτές συγκόλλησης. Αυτοί αποτελούνται από ένα μετασχηματιστή τάσης, που υποβιβάζει την εναλλασσόμενη τάση του δικτύου (220 ή 380V) σε εναλλασσόμενη χαμηλή τάση (15-50V). Στην επόμενη βαθμίδα η τάση μετατρέπεται σε συνεχή μέσω ανορθωτικών διατάξεων.

Β) Η μονάδα ελέγχου τροφοδότησης περιλαμβάνει:

• Τον ηλεκτρονικό εκτυλικτήρα και την ανέμη του σύρματος (Σχ.2). Πρόκειται για ένα ζεύγος από αντικριστά ράουλα ανάμεσα στα οποία στηρίζεται το σύρμα. Τα ράουλα περιστρέφονται μέσω ηλεκτροκινητήρα σε ταχύτητα, που ορίζεται από την κεντρική μονάδα ελέγχου έλκοντας και εκτυλίσσοντας το σύρμα από την ανέμη.

• Την ηλεκτροβαλβίδα ελέγχου του προστατευτικού αερίου. Η τροφοδοσία του προστατευτικού αερίου ελέγχεται από ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα βάση των εντολών της κεντρικής μονάδας ελέγχου.

• Το ρελέ ελέγχου παροχής ρεύματος Η παροχή ρεύματος προς την τσιμπίδα συγκολλήσεως ελέγχεται από ρελέ υψηλής ισχύος. Στην ουσία πρόκειται για ηλεκτρομαγνητικό διακόπτη, που ελέγχεται από την κεντρική μονάδα ελέγχου.

• Την κεντρική μονάδα ελέγχου (ΚΜΕ). Αναλαμβάνει τον έλεγχο όλων των υποσυστημάτων της μονάδας ελέγχου τροφοδότησης. Περιλαμβάνει εξωτερικούς ρυθμιστές ταχύτητας τροφοδοσίας σύρματος καθώς και όργανα μέτρησης τάσης και έντασης ρεύματος. Σε ειδικές περιπτώσεις προσφέρεται η δυνατότητα επιλογής προγράμματος συγκόλλησης. Σε αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις συγκόλλησης η μονάδα αυτή αντικαθιστάται με υλικό (hardware) ελεγχόμενο από ηλεκτρονικό υπολογιστή.

C) Πρόκειται για φιάλη μέσης χωρητικότητας συνήθως, μέσα στην οποία αποθηκεύεται το προστατευτικό αέριο.

Αυτό μπορεί να είναι :


A/A	ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΟ ΑΕΡΙΟ	ΧΡΩΜΑ ΦΙΑΛΗΣ
1	Αργο [Ar]	Κίτρινο ή καφέ
2	Ήλιο [He]	Καφέ
3	Άζωτο [Ν2]	Μαύρο
4	Διοξείδιο του άνθρακα [CO2]	Γκρι
5	Υδρογόνο [Η2]	Κόκκινο
6	Οξυγόνο [Ο2]	Λευκό
7	Μίγματα των παραπάνω	-

D) Στις μηχανές MIG MAG η τσιμπίδα συγκόλλησης αποτελεί ένα αρκετά σύνθετο σύστημα. Σε αυτή καταλήγουν τρία σημαντικά δίκτυα της μηχανής δηλαδή το κύκλωμα τροφοδοσίας σύρματος, το κύκλωμα τροφοδοσίας αερίου και το κύκλωμα επιλογής λειτουργίας. Στο Σχ.3 βλέπουμε την τομή του κάτω άκρου της τσιμπίδας MIG MAG. Το άκρο έχει μορφή ακροφυσίου και μέσα από αυτό διέρχεται το προστατευτικό αέριο. Στο κέντρο περνά το τροφοδοτούμενο σύρμα με ταχύτητα, που όπως είπαμε καθορίζεται από την κεντρική μονάδα ελέγχου.

Σε αυτή την εισήγηση είχαμε μια αρχική επαφή με την τεχνολογία MIG MAG με σκοπό να καταστεί σαφής η σημαντικότητα χρήσης, καθώς και να επισημανθούν τα σημεία, που πρέπει να δίνεται προσοχή, διότι αποτελούν κριτήρια για την ορθότητα της μεθόδου . Για την επίτευξη του βέλτιστου αποτελέσματος στοιχεία, όπως τάση, ένταση, είδος και παροχή αερίου, πρέπει να επιλέγονται αναλόγως συνθηκών συγκόλλησης και σύστασης των υλικών, γι’αυτό και θα αναλυθούν διεξοδικά σε προσεχές άρθρο. Μέχρι τότε μείνετε συντονισμένοι!

Γ.ΓΕΩΡΓΑΤΟΣ