MIG/MAG = CO2 | sváření v ochranné atmosféře

Sváření v ochranné atmosféře CO₂ - MIG/MAG

MIG / MAG sváření v ochranné atmosféře, neboli česky nazýváno sváření CO₂, je několik metod obloukového svařování na stejným principu a to použitím různého přídavného materiálu a různého ochranného plynu. Původně byla metoda vyvinuta pro sváření hliníku a hořčíku. Postupně se ale metoda zefektivnila a zlevnila, což při zachování velkého výkonu mělo smysl použít i pro sváření nelogovaných ocelí. Pro tuto metodu jsou vhodné svářečky a invertory MIG/MAG neboli ,,CO₂ svářečky.

Do obchodu a vybrat svářečku MIG/MAG v SETU

Jak pečlivě vybíráme a testujeme svářečky do prodeje se dozvíš u nás v samostatném článku. Můžeš se spolehnout, že za svářečky které prodáváme, dáme ruku do ohně.

Metoda MIG / MAG patří k nejběžnějším svářecím metodám pro výrobu konstrukcí, strojních zařízení, potrubí či tlakových nádob a mnoho dalšího. Je velmi univerzální. Vyžaduje sice nákladnější vybavení, zejména svářečku, svářecí hořák a zásobník ( lahev ) na ochranný plyn ale naopak nevyžaduje extra zručnost a zkušenost svářeče pro dosažení alespoň základní kvality svaru. Výhodou této metody je poloautomatický režim podávání přídavného materiálu - svařovacího drátu, který svářečovi umožňuje snadněji tvořit housenku svaru a zároveň pohodlně kontrolovat svarovou lázeň. Velmi se tím zkracují časté technologické přestávky při výměně obalených elektrod v porovnání právě s ručním obloukovým svářením. MIG / MAG lze použít pro svařování ve všech polohách a to jak v dílně tak na montáži při dosažení zhruba srovnatelné kvality sváru. V dnešní době je již hezky dostupná široká paleta ochranných plynů ale i přídavných materiálů - drátů. MIG / MAG lze i snadno mechanizovat či robotizovat a to například upnutím svářecího hořáku do ramena robota. Tyto vlastnosti vyzdvihují MIG / MAG nebo CO₂ sváření na pomyslný vrchol svařování v celosvětovém měřítku.

Velmi jednoduchá, účinná, rychlá, levná a snadno naučitelná metoda sváření. To je MIG / MAG neboli CO₂ svařování.

V Evropě se tato metoda běžně označuje jako MIG nebo MAG. V Česku se nazývá jako CO₂ sváření a k tomu CO₂ svářečky.

• MIG = Metal Inert Gas - svařování v ochranné atmosféře inertního plynu
• MAG = Metal Activ Gas - svařování v ochranné atmosféře aktivního plynu
• MOG / FCAW = svařování v ochranné atmosféře samotného drátu. Takový drát se nazývá plněný nebo trubičkový drát pro MIG/MAG. Drát je plněný tavidlem či kovovým práškem a není nutné použít externí ochranný plyn ať už inertní nebo aktivní.

Velmi často a chybně se říká, že svařuji MIGem ale ve skutečnosti se většinou svařuje MAGem, a to z důvodu použitého plynu, což si vysvětlíme dále.

Ochranný plyn pro MIG / MAG svařování

• Inertní plyn - nejčastěji se používá Argon nebo Helium, či jejich směsi

• Aktivní plyn - nejčastěji se používá Oxid uhličitý ( CO2 ) nebo jeho směs s inertním plynem ( Argon + CO2 ) v různém poměru.

Volba plynu závisí zejména na svařovaném materiálu

Historie MIG / MAG sváření

Pánové H.M. Hobart a P.K.Devers z firmy General Electric ( GE ) nejprve použili kovovou tavící se elektrodu již v roce 1926 a přidali ochrannou atmosféru inertního plynu - Helia. To fungovalo velice dobře ale širšímu použití této metody zabránila zejména extrémní cena inertního plynu v té době ale také i nedostatek znalostí, jak inertní plyn vyčistit, čímž by metoda byla ještě lepší. Nicméně v roce 1930 přišel patent na takzvaný svářecí hořák, do kterého byl přiváděn přídavný materiál a zároveň ještě ochranný plyn. Pan Hobart zůstal u Helia a Devers použil levnější Argon jako ochranný plyn. Přídavný materiál již nebyla kovová elektroda ale drát navinutý na cívce. Vývoj však trval až do roku 1940. V roce 1953 přišel pan Ljubavský a Novošilov s novinkou a to použití jiného ochranného plynu, Nikoli inertního ale aktivního plynu a to Oxidu uhličitého - CO₂. Použitím tohoto plynu se svářecí metoda extrémně zlevnila a stala se efektivní i pro svařování nelegovaných či nízkolegovaných ocelí. V roce 1954 následoval další objev a to použití takzvaného trubičkového drátu, který byl plněný tavidlem a hořící tavidlo při svařování vytvářelo ochrannou atmosféru a nebylo tak nutné přidávat ochranný plyn. Je to tedy velmi podobný princip ručního obloukového svařování obalenou elektrodou. V roce 1959 byl tento postup sváření samoochranným přídavným materiálem - drátem patentován.

Následující roky již vývoj této metody směřoval spíš k vylepšení svařovacích zdrojů - svářeček pro vylepšení jejich výkonu odtavení a samotnému zkvalitnění svarů a celkové efektivity metody MIG / MAG svařování.

Charakteristika a popis metody MIG / MAG - CO₂ sváření

Princip svařování MIG / MAG je velmi jednoduchý. Jedná se o hoření elektrického oblouku mezi tavícím se přídavným materiálem, základním materiálem či svarovou lázní. Přídavný materiál je v dnešní době drát odvíjející se z cívky kde kontaktním místem pro přidávaný materiál je z pravidla měděna kontaktní špička ( průvlak ) svářecího hořáku MIG / MAG, který je napájen elektrickým proudem z svářecího zdroje - svářečky MIG / MAG alias česky svářečky CO₂. Okolo přídavného materiálu - drátu a svarové lázně proudí ochranný plyn, který chrání samotnou svarovou lázeň, zároveň i pomáhá se stabilizací elektrického oblouku a i jeho samotném zapálení a ještě k tomu chladí samotný hořák. Při sváření s vyššími výkonnostními nároky po delší časovou dobu je vhodné svářecí hořák ještě chladit externě. Externí chlazení se provádí cirkulací chladiva ( vody ) do hořáku. Takový svářecí hořák je na toto chlazení již připravený a nazývá se svářecí hořák chlazený vodou nebo slangově také vodník.

Parametry MIG / MAG neboli CO₂ svařování

Základní parametr je svařovací proud I, napětí U, rychlost postupu svařování v_sv, rychlost podávání přídavného materiálu - drátu v, složení ochranného plynu a jeho množství - průtoku.

Svářecí proud může mít hodnoty od 30 A - používané pro tenké plechy až například po 800 A u mechanizovaných metod. S rostoucím proudem se zvyšuje rychlost svařování v_sv i rychlost podávání přídavného materiálu - svářecího drátu v a to ovlivňuje způsob přenosu kovu - z tavícího se přídavného materiálu v oblouku, tvar a velikost svarové housenky i nutnost předehřevu či dohřevu.

Svařovací napětí ovlivňuje šířku svarové housenky a stanovuje se empiricky v závislosti na svařovacím proudu  a to následujícím vztahem:

Přenos kovu je proces roztavení přídavného materiálu - svařovacího drátu a ukládání do svarové lázně při hoření elektrického oblouku. Charakter přenosu kovu ovlivňují parametry sváření jako svařovací proud - zejména jeho proudová hustota, svařovací napětí, složení ochranné atmosféry ale i přídavného materiál. Na odtavovaný kov působí síly, jejichž směr a velikost jsou dány základními svařovacími parametry. Síly povrchového napětí F_s se snaží udržet kapku ve tvaru s co nejnižší povrchovou energií - koule. Se zvyšující se teplotou ale povrchové napětí klesá. Síla vyvolaná tlakem odpařovaných kovů F_p z anody respektive katody ( podle způsobu zapojení přímého nebo nepřímého ) působí brzdným účinkem na ionty - elektrony. Relativně malá gravitační síla F_g sice působí na kapku, ale zásadně neovlivňuje směr jejího pohybu. Elektrický proud procházející elektrodou vytváří elektromagnetické pole s osovou složkou zvanou elektromagnetickou silou F_m, která vzrůstá se zmenšováním krčku ohřátého konce elektrody a má hlavní podíl na přenosu kovu z elektrody do svarové lázně. Proto lze svařovat i ve vynucených polohách jako například nad hlavou. Na seškrcování krčku a oddělování kapky se podílí elektromagnetické pole svoji radiální složkou zavanou. Pinch efektem F_pe. Hydrodynamická síla F_h je způsobena vysokou rychlostí proudícího plazmatu a největší vliv dosahuje při sprchovém přenosu. Výslednice působících sil přemístí kapku roztaveného kovu z elektrody do svarové lázně i při svařování třeba a právě v poloze nad hlavou. Dynamický účinek dopadu kapky v kombinaci s tekutostí svarové lázně má výrazný vliv na množství rozstřiku svarového kovu do nejbližšího okolí svaru. Toť popis který je skoro z vyšší dívčí..

Jaké ochranné plyny použít pro sváření MIG / MAG neboli CO₂ svařování?

Použití a výběr ochranného plynu pro MIG/MAG je závislé na druhu svařovaného materiálu, způsobu přenosu kovu, požadovaných mechanických vlastnostech svaru ale i tloušťce spojovaných materiálů, typu spoje, profilu svaru, hloubce závaru, rozsahu rozstřiku, rychlosti postupu a poloze svařování. Principem plynu ochranné atmosféry je zamezit přístupu okolního vzduchu k svarové lázni a zabezpečit tak stabilní hoření elektrického oblouku, pro které musí mít dobré ionizační vlastnosti a dostatečnou tepelnou vodivost.

Inertní plyny nevstupují do chemické reakce se svarovou lázní. Proto se používají a nejčastěji je to Argon, méně často Helium nebo jejich různé směsi. Argon má sice menší tepelnou vodivost a ionizační energii ale naopak větší závar než Helium. Inertní plyny jsou vyžadovány pro svařování hliníku, hořčíku, titanu, mědi či niklu.

Aktivní plyny vstupují a ovlivňují svarovou lázeň a nejčastěji se používá Oxid uhličitý neboli CO₂ a to buď samotný nebo ve směsi s inertním plynem a to nejčastěji s Argonem nebo méně často s kyslíkem. Pro sváření nízkolegovaných ocelí se nejčastěji používá svařovací směs Argon 82% a 18% Oxid uhličitého. Při sváření korozivzdorných ocelí - nerezi musí být ve směsi plynu maximálně 4% Oxidu uhličitého.

Použití samotného Oxidu uhličitého - CO₂ se hojně používá a je nejrozšířenější ochranný plyn pro svoje nejnižší náklady ale způsobuje značný rozstřik svarového kovu a tím naopak zvyšuje pozdější náklady na koncovou úpravu výrobku.

Ochranné plyny se při sváření buď čerpají z centrálního rozvodu - zásobníku, což se používá většinou jen v sériové výrobě. Většinou jsou však ochranné plyny čerpány z tlakové nádoby - lahve. Lahve jsou vhodnější pro kusovou malosériovou výrobu či montáž a staveniště, kde jsou snadno přemístitelné a tím mobilní včetně svářečky.

Spotřeba ochranného plynu je závislá na velikosti a druhu svářecího proudu a na svářeném materiálu a i přídavném materiálu. Například, spotřeba Oxidu uhličitého - CO₂ je až o 30% vyšší oproti použití směsného svářecího plynu a to 82 % Argon + 18% CO₂.

Nastavení množství průtoku ochranného plynu většinou doporučují výrobci přídavného materiálu či svářecí postup. Orientačně se pohybuje mezi 8 až 25 litry za minutu ale při sváření třeba hliníku v ochranně 100% Helia může spotřeba dosáhnout až 40 litrů průtoku za minutu. K zjištění a nastavení vhodné průtoku se používají kontrolní průtokoměry na svářecí hubice.

Jaké přídavné materiály použít pro sváření MIG / MAG neboli CO₂ svařování?

Přídavný materiál pro sváření MIG / MAG nebo CO₂ sváření se používají většinou plné dráty nebo méně často plněné - trubičkové dráty. Obojí jsou dnes již dráty navinuty na cívce od velikosti 0,5 kg až po 30 kg. Nejčastější jsou však velikosti svářecího drátu na cívce 5 kg nebo 15 kg. Pro sériovou výrobu v továrnách se používají i dráty v sudech, kde je většinou hmotnost až 200 kg drátu.

Přídavné materiály - svářecí dráty většinou obsahují a mají nejrůznější úpravy, takzvané legury a dezoxidační přísady, které rafinují a dezoxidují svarový kov. Plné dráty se vyrábějí tažením za studena na požadované průměry, které se pohybují od 0,6 mm do 1,6 mm průměru svářecího drátu. Legování a tím obsažení nejrůznější prvků v drátu je z metalurgického hlediska náročnější na výrobu samotného drátu. Plněné - trubičkové dráty se vyrábějí ze svinutých plechů s podélným švem jako tvarově uzavřené nebo bezešvé a podélně vysokofrekvenčně svařené. Mají pak náplň ze struskových přísad a tavidel. Tavidla bývají bazická, rutilová, kyselá či fluoridová nebo i jejich kombinace. Legury a dezoxidační přísady se pak většinou přidávají do náplní. Relativně malé rozšíření plněných drátů je způsobeno zvýšenou výrobní a tím i prodejní cenou drátu, který je zpravidla až tří násobně dražší než plný drát.

Dráty pro sváření jsou legovány mnoho prvky pro zajištění optimálních svářecích vlastností. Vedle železa, který tvoří největší objem. obsahují materiál nejčastěji uhlík, křemík, mangan, fosfor, titan, hliník, nikl, chrom, zirkon a mnoho dalších přísad dle požadovaných vlastností svaru.

• Uhlík - zvyšuje pevnost ale i křehkost oceli a snižuje houževnatost čímž zvyšuje riziko trhlin za studena
• Mangan a křemík - dezoxidují svarovou lázeň a zbavují síry. Křemík navíc zvyšuje tekutost strusky a zvyšuje pevnost svaru
• Fosfor a síra - oba prvky jsou nečistoty a zvyšují riziko trhlin za horka
• Titan, niob, zirkon a hliník - dezoxidují a snižují riziko pórů ve svaru
• Molybden a vanad - zvyšují pevnost a houževnatost zvláště u vysoce legovaných ocelí za zvýšené teploty - žáruvzdorné a žárupevné oceli
• Chrom - základní legura pro korozivzdorné oceli
• Nikl - základní legura pro feriticko-austenitické korozivzdorné oceli

Svářecí dráty pro MIG / MAG nebo CO₂ se velmi často poměďují. Poměděním se sníží riziko tření při průchodu drátu z podavače svářečky do svářecího hořáku a sníží se tím i odpor kontaktu drátu v špičce hořáku - průvlaku.

Vybavení pro sváření MIG / MAG - CO₂ svařování

Pro MIG / MAG sváření neboli CO₂ sváření se používají svařovací zdroje - svářečky s plochou statickou charakteristikou. Pro sváření ocelí se většinou používá stejnosměrný proud. Pro sváření hliníku se pak používá střídavý proud. Svářecí zdroj pak musí mít podavač drátu, což je mechanické zařízení které ze sudu nebo cívky odvíjí přídavný materiál - svářecí drát do svářecího hořáku. Nejčastěji je podavač jedno, dvou nebo čtyř kladkový. Svářecí hořák pro MIG / MAG neboli CO₂ svářečku v sobě má vodič elektrické energie, vodič drátu a vodič - hadici plynu či případně ještě vodič - hadici chladiva. Z pravidla bývá svářecí hořák k svářečce - zdroji připevněn rychlospojkou - eurokoncovkou a méně často je k svářečce připojen přímo a nerozebíratelně. Mezi přívodem plynu k svářečce a zásobníkem plynu - nejčastěji tlakovou lahví s plynem, musí být umístěný ještě redukční ventil, který upravuje tlak a průtok plynu do svářečky. K uzavření elektrického obvodu mezi svařovaným materiálem a svářečkou musí být ještě uzemňovací kabel.

Pracovním nástroje svářeče je svářecí hořák, kterým prochází svářecí drát. V kontaktní špičce - průvlaku je pak napájení elektrickou energií. Hořák je kromě průvlaku zakončen ještě svářecí hubicí, kterou proudí ochranný plyn kolem svářecího drátu. Samotný svářecí hořák obsahuje ještě mnoho dalších náhradních a spotřebních dílů. Při svařování se však dosahují vysoké teploty a tak je nutné svářecí hořák ještě chladit. Nejčastěji je chlazení prováděno pomocí proudění ochranného plynu, takzvaný vzduchem chlazený svářecí hořák nebo může být použito i vodní chlazení, to je pak takzvaný vodou chlazený svářecí hořák neboli slangově vodník. Tam se chlazení provádí pomocí cirkulace vody - chladící média proudícího mezi svářecím hořákem a svářečkou, do které je připojen externí výměník tepla neboli modul vodního chlazení. Vodní chlazení může chladit nejen svářecí hořák ale i samotnou svářečku.

Kvalita sváření MIG / MAG - CO₂ svařování

Kvalitu svarů ovlivňuje jednak základní svářený materiál ale i přídavný materiál. Dále použitý ochranný plyn ovlivňuje kvalitu svaru, podmínky sváření, technologický postup a samozřejmě i lidský faktor - svářeč v případě ručního sváření.

U MIG / MAG neboli CO₂ sváření je minimální riziko vzniku trhlin, protože přídavný materiál neobsahuje navlhavá tavidla. Při sváření však může vzniknout zákalná a křehká struktura martenzitu. U korozivzdorných ( nerez) materiálů ještě existuje riziko vzniku trhlin za horka. Neprovařený kořen svaru a studené spoje jsou totiž typické chyby a vady způsobené nevhodným postupem a svářečem. Při nevhodných okolních podmínkách jako může být vítr - při sváření venku, pak vzniká riziko nedostatečné ochrany svaru plynem. který odvane vítr a typicky se tak stává na montážích ale i v halách, kde není svařovací box. Méně typickými vadami pak jsou nečistoty v přídavné materiálu či inertním plynu při sváření materiálů s vysokou citlivostí, jako je zejména hliník a jeho slitiny, či měď a titan, které mají ještě vysokou afinitu k vzdušnému kyslíku.

Kdyby jsi měl jakékoli dotazy, máš samozřejmě možnost nás kontaktovat a poradit se telefonem či napsat nám dotaz. Nebo ještě mrkni do sekce FAQ - často kladené otázky na svářecí techniku u svarecikukla.cz nebo projdi Blog o sváření | tipy a triky a podívej se i třeba do slovníku svářeče a svářečky.