Das Konzept und die Klassifizierung des Metallaktivgasschweißens (GMAW)
Basierend auf der Art des Schweißdrahts kann das Schweißen in Schweißen mit Massivdraht und Schweißen mit Fülldraht unterteilt werden. Das Lichtbogenschweißen mit Massivdraht unter Schutz durch Inertgas (Ar oder He) wird als Metall-Inertgasschweißen oder MIG-Schweißen bezeichnet; das Lichtbogenschweißen mit Massivdraht unter Schutz durch argonreiches Gemischgas wird als Metall-Aktivgasschweißen oder MAG-Schweißen bezeichnet. Das Lichtbogenschweißen mit Massivdraht unter Schutz durch CO2-Gas wird als CO2-Schweißen bezeichnet. Bei Verwendung von Fülldraht wird das Lichtbogenschweißen mit CO2 oder einem CO2+Ar-Mischgas als Schutzgas als Fülldrahtlichtbogenschweißen bezeichnet. Es ist auch möglich, ohne Schutzgas zu schweißen; dieses Verfahren wird als selbstschützendes Lichtbogenschweißen bezeichnet.
Der Unterschied zwischen Standard-MIG/MAG-Schweißen und CO2-Schweißen.
Die Eigenschaften des CO2-Schweißens sind seine geringen Kosten und hohe Produktivität. Allerdings weist es Nachteile wie übermäßigen Spritzer und schlechte Nahtausbildung auf. Daher verwenden einige Schweißverfahren das konventionelle MIG/MAG-Schweißen. Konventionelles MIG/MAG-Schweißen ist ein Lichtbogenschweißverfahren mit Schutz durch Inertgas oder argonreiches Gas, während das CO2-Schweißen starke oxidierende Eigenschaften hat, was die Unterschiede und Merkmale zwischen beiden Verfahren bestimmt. Im Vergleich zum CO2-Schweißen ergeben sich folgende Hauptvorteile beim MIG/MAG-Schweißen:
1) Der Spritzer wird um mehr als 50 % reduziert. Unter Argon- oder argonreichem Gasschutz ist der Schweißlichtbogen stabil. Nicht nur während des Tropfenübergangs und Sprühübergangs ist der Lichtbogen stabil, sondern auch beim Kurzlichtbogenübergang des niederstrombasierten MAG-Schweißens ist die abstoßende Kraft des Lichtbogens auf die geschmolzenen Tropfen geringer, wodurch eine Reduzierung des Spritzers um mehr als 50 % beim Kurzlichtbogenübergang des MIG/MAG-Schweißens gewährleistet wird.
2) Die Schweißnaht ist gleichmäßig und optisch ansprechend. Aufgrund des gleichmäßigen, feinen und stabilen Tropfentransfers beim MIG/MAG-Schweißen ist die Schweißnaht gleichmäßig und optisch ansprechend.
3) Es kann viele reaktive Metalle und ihre Legierungen schweißen. Die Lichtbogenatmosphäre weist sehr schwache oder sogar keine oxidierenden Eigenschaften auf. Das MIG/MAG-Schweißen kann nicht nur Kohlenstoffstahl und hochlegierten Stahl, sondern auch viele reaktive Metalle und deren Legierungen wie Aluminium und Aluminiumlegierungen, Edelstahl und dessen Legierungen, Magnesium und Magnesiumlegierungen usw. verarbeiten.
4) Es verbessert die Schweißprozessfähigkeit, die Schweißqualität und die Produktivität erheblich.
Unterschiede zwischen gepulstem MIG/MAG-Schweißen und konventionellem MIG/MAG-Schweißen
Die Haupttropfenübergangsarten beim konventionellen MIG/MAG-Schweißen sind Sprühübergang bei hohen Strömen und Kurzschlussübergang bei niedrigen Strömen. Daher weist das Schweißen mit niedrigen Strömen weiterhin Nachteile wie starke Spritzerbildung und schlechte Nahtausbildung auf, insbesondere bei einigen reaktiven Metallen, die nicht mit niedrigen Strömen geschweißt werden können, wie Aluminium und seine Legierungen sowie rostfreiem Stahl. Dies führte zur Entwicklung des Impuls-MIG/MAG-Schweißens, bei dem sich die Tropfenübertragung dadurch auszeichnet, dass pro Stromimpuls ein Tropfen übertragen wird; im Wesentlichen handelt es sich um einen Sprühtropfenübergang.
Im Vergleich zum konventionellen MIG/MAG-Schweißen weist es folgende Hauptmerkmale auf:
1) Der optimale Tropfenübergangsmodus beim Impuls-MIG/MAG-Schweißen ist ein Tropfen pro Impuls. Durch Anpassung der Impulsfrequenz kann die Anzahl der pro Zeiteinheit übertragenen Tropfen und damit die Abschmelzgeschwindigkeit des Schweißdrahts verändert werden.
2) Aufgrund der Einzeltropfen-Mehrfrequenz-Sprühübertragung ist der Tropfendurchmesser annähernd gleich dem Schweißdrahtdurchmesser, was zu einer geringeren Lichtbogenwärme an den Tropfen führt, d. h. niedrigere Tropfentemperatur (im Vergleich zur Sprühübertragung und Großtropfenübertragung). Dies verbessert den Schmelzkoeffizienten des Schweißdrahts und erhöht somit die Schmelzleistung des Schweißdrahts.
3) Aufgrund der niedrigen Tropfentemperatur entsteht weniger Schweißrauch. Dadurch verringern sich die Verbrennungsverluste von Legierungselementen und die Arbeitsumgebung wird verbessert.
Im Vergleich zum konventionellen MIG/MAG-Schweißen ergeben sich folgende Hauptvorteile:
1) Geringer Schweißspritzer oder nahezu spritzerfrei.
2) Gute Lichtbogenrichtwirkung, geeignet für das Schweißen in allen Lagen.
3) Gute Nahtform, größere Schweißnahtbreite, reduzierte fingerartige Durchdringungseigenschaften und geringe Anlagerung der Nahtüberhöhung.
4) Perfektes Schweißen von reaktiven Metallen (wie Aluminium und seine Legierungen) bei niedrigen Strömen. Es erweitert den nutzbaren Strombereich des Sprühlichtbogenübergangs beim MIG/MAG-Schweißen. Beim Impuls-MIG/MAG-Schweißen kann ein stabiler Sprühtröpfchenübergang in einem weiten Strombereich – von nahe dem kritischen Strom des Sprühübergangs bis hin zu relativ hohen Strömen von mehreren zehn Ampere – erreicht werden.
Aus dem Vorstehenden sind die Eigenschaften und Vorteile des Impuls-MIG/MAG-Schweißens klar ersichtlich, doch nichts ist perfekt.
Im Vergleich zum konventionellen MIG/MAG-Schweißen ergeben sich folgende Nachteile:
1) Die Schweißproduktivität wird gewöhnlich als etwas geringer angesehen.
2) Es erfordert höhere Fähigkeiten der Schweißer.
3) Derzeit sind die Schweißgeräte teurer. Die Auswahl des Impuls-MIG/MAG-Schweißverfahrens wird in erster Linie durch die Anforderungen des Schweißprozesses bestimmt.
Basierend auf dem obigen Vergleich weist das Impuls-MIG/MAG-Schweißen zwar viele Vorteile auf, die andere Schweißverfahren nicht erreichen oder gleichkommen können, hat jedoch auch Nachteile wie hohe Ausrüstungskosten, etwas geringere Produktivität und Schwierigkeiten für Schweißer, das Verfahren zu beherrschen. Daher hängt die Auswahl des Impuls-MIG/MAG-Schweißens hauptsächlich von den Anforderungen des Schweißprozesses ab.
Gemäß den aktuellen nationalen Schweißverfahrensstandards erfordern die folgenden Schweißanwendungen grundsätzlich den Einsatz des Impuls-MIG/MAG-Schweißens:
1) Kohlenstoffstahl. Anwendungen, bei denen hohe Ansprüche an Qualität und Optik der Schweißnähte gestellt werden, vor allem in der Druckbehälterindustrie, wie beispielsweise Kessel, chemische Wärmetauscher, Wärmetauscher für zentrale Klimaanlagen und Turbinengehäuse für Wasserkraftturbinen.
2) Edelstahl. Anwendungen mit niedrigem Strom (unter 200 A, im Folgenden als Niedrighstrom bezeichnet), bei denen hohe Anforderungen an Qualität und Optik der Schweißnähte gestellt werden, wie beispielsweise Lokomotiven und Druckbehälter in der chemischen Industrie.
3) Aluminium und seine Legierungen. Anwendungen mit geringem Strom (unter 200 A, im Folgenden als Niedrigstrom bezeichnet), die eine hohe Schweißqualität und ansprechendes Erscheinungsbild erfordern, wie Hochgeschwindigkeitszüge, Hochspannungsschalter und Luftzerlegungsanlagen. Insbesondere Hochgeschwindigkeitszüge, darunter CSR Sifang Rolling Stock, Tangshan Rolling Stock Plant und Changchun Railway Vehicles, sowie die kleineren Hersteller, die für diese Unternehmen Outsourcing-Bearbeitungsdienstleistungen anbieten. Laut Branchenquellen werden bis 2015 alle Provinzhauptstädte und Städte mit mehr als 500.000 Einwohnern in China Anschluss an das Hochgeschwindigkeitsnetz haben, was auf die enorme Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitszügen sowie die entsprechende Nachfrage nach Schweißarbeiten und Schweißausrüstungen hinweist.
4) Kupfer und seine Legierungen. Nach gegenwärtigem Kenntnisstand werden Kupfer und seine Legierungen im Wesentlichen mittels Impuls-MIG/MAG-Schweißen verarbeitet (im Bereich des Lichtbogenschweißens mit Metallgas).
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