Gaz metal ark kaynağı

Gaz metal ark kaynağı (GMAW) bazen alt tipleri metal inert gaz (MIG) ve metal aktif gaz (MAG) ile anılır, sarf malzemesi MIG tel elektrot ile iş parçası metal (ler) ini ısıtır ve füzyon (erime ve birleştirme) yapmalarına neden olur.

Tel elektrotla birlikte işlemi atmosferik kirlenmeden koruyan kaynak tabancasını koruyucu gaz besler.

İşlem yarı otomatik veya otomatik olabilir. Sabit gerilim, doğru akım güç kaynağı en yaygın olarak GMAW ile kullanılır ancak sabit akım sistemlerinin yanı sıra alternatif akım da kullanılır. GMAW'da küresel, kısa devre, sprey ve darbeli sprey olarak adlandırılan, her biri farklı özellikleri, avantajları ve sınırlamaları olan dört ana metal transfer yöntemi vardır.

Gaz metal ark kaynağı, sarf malzemesi elektrodunu ve iş parçası metali arasında bir elektrik arkının oluştuğu, iş parçasının metalini ısıtarak erime ve birleşmesini sağlayan bir kaynak işlemidir.

İlk olarak 1940'larda alüminyum ve diğer demir dışı malzemeler kaynağı için geliştirilen GMAW, diğer kaynak işlemlerine kıyasla daha hızlı kaynak süresi sağladığı için kısa süre sonra çelik 'lere uygulandı . asal gaz maliyeti, çeliklerde kullanımını, karbondioksit gibi yarı asal gazların kullanımının yaygınlaştığı birkaç yıl sonrasına kadar sınırladı. 1950'ler ve 1960'lardaki diğer gelişmeler, sürece daha fazla çok yönlülük kazandırdı ve sonuç olarak, oldukça kullanılan bir endüstriyel süreç haline geldi. Günümüzde GMAW, çok yönlülüğü, hızı ve prosesi robotik otomasyona adapte etmenin göreceli kolaylığı nedeniyle tercih edilen en yaygın endüstriyel kaynak işlemidir. Korumalı metal ark kaynağı gibi bir koruyucu gaz kullanmayan kaynak işlemlerinin aksine nadiren açık havada veya diğer hareketli hava alanlarında kullanılır. İlgili bir işlem, özlü kaynak ark kaynağı, genellikle koruyucu bir gaz kullanmaz bunun yerine içi boş ve akı ile dolu bir elektrot teli kullanır.

Gaz metal ark kaynağının ilkeleri, 1800 yılında Humphry Davy kısa atımlı elektrik arklarını keşfettikten sonra 19. yüzyılın başlarında anlaşılmaya başlandı.^[1] Vasily Petrov 1802'de bağımsız olarak sürekli elektrik arkını üretti (1808'den sonra Davy izledi).^[1] Teknolojinin endüstriyel kullanımı geliştirildiği 1880'lere kadar yoktu. İlk olarak, karbon ark kaynağı için karbon elektrotlar kullanıldı. 1890'da metal elektrotlar Nikolay Slavyanov ve C. L. Coffin tarafından icat edildi. 1920'de GMAW'nin erken öncülü General Electric 'den P. O. Nobel tarafından icat edildi. Çıplak elektrot teli ile doğru akım kullandı ve besleme hızını düzenlemek için ark voltajı kullandı. Kaynak atmosferlerindeki gelişmeler bu on yılın sonlarına kadar gerçekleşmediğinden, kaynağı korumak için koruyucu bir gaz kullanmadı. 1926'da başka bir GMAW öncüsü piyasaya sürüldü ancak pratik kullanım için uygun değildi.^[2]

1948'de GMAW Battelle Memorial Institute tarafından geliştirildi. Daha küçük çaplı bir elektrot ve H. E. Kennedy tarafından geliştirilen sabit voltajlı güç kaynağı kullanıldı. Bu yüksek biriktirme oranı verdi ancak asal gazların yüksek maliyeti kullanımını demir dışı malzemelerle sınırladı ve maliyet tasarruflarını önledi. 1953'te karbondioksit 'in kaynak atmosferi olarak kullanımı geliştirildi ve çelik kaynağını daha ucuz hale getirdiği için GMAW'da hızla popülerlik kazandı. 1958 ve 1959'da kaynak çok yönlülüğünü artıran ve daha küçük elektrot tellerine ve daha gelişmiş güç kaynaklarına güvenirken ince malzemelerin kaynaklanmasını mümkün kılan kısa arklı GMAW çeşidi piyasaya sürüldü. Hızla en popüler GMAW türü oldu.

Sprey ark transfer tipi 1960'ların başında, deneycilerin asal gazlara küçük miktarlarda oksijen eklediği zaman geliştirildi. Daha yakın zamanlarda, darbeli akım uygulanmış ve darbeli püskürtme ark değişimi adı verilen yeni bir yönteme yol açtı.^[3]

GMAW, özellikle sanayide en popüler kaynak yöntemlerinden biridir.^[4] Sacdan parçalar yapılan sanayide ve otomobil endüstrisinde çok kullanılır. Burada yöntem genellikle ark punta kaynağı için, perçin veya direnç punta kaynağı yerine kullanılır. Robotların üretimi hızlandırmak için iş parçalarını ve kaynak tabancasını kullandığı otomatik kaynak 'da da tercih edilir.^[5] GMAW'nin açık havada iyi performans göstermesi zor olabilir, çünkü taslaklar koruyucu gazı dağıtabilir ve kirletici maddelerin kaynağa girmesine izin verebilir;^[6] özlü kaynak ark kaynağı inşaat gibi dış mekan kullanımı için daha uygundur.^[7]^[8] Benzer şekilde, GMAW'nin koruyucu gaz kullanımı, daha yaygın olarak korumalı metal ark kaynağı, özlü kaynak ark kaynağı veya gaz tungsten ark kaynağı yoluyla gerçekleştirilen su altı kaynağı 'na uygun değildir.^[9]

Gaz metal ark kaynağı yapmak için gerekli temel ekipman bir kaynak tabancası, bir tel besleme ünitesi, bir kaynak güç kaynağı, bir kaynak elektrodu teli ve bir koruyucu gaz kaynağıdır.^[10]

Kaynak tabancası ve tel besleme ünitesi

Tipik GMAW kaynak tabancasının bir dizi anahtar parçası vardır; bir kontrol anahtarı, bir kontak ucu, bir güç kablosu, bir gaz memesi, bir elektrot kanalı ve astarı ve bir gaz hortumu. Operatör tarafından basıldığında kontrol anahtarı veya tetik tel beslemesini, elektrik gücünü ve koruyucu gaz akışını başlatarak bir elektrik arkına neden olur. Normalde bakır 'dan yapılan ve bazen sıçramayı azaltmak için kimyasal olarak işlenen kontak ucu, güç kablosu aracılığıyla kaynak güç kaynağına bağlanır ve elektrik enerjisini kaynak alanına yönlendirirken elektroda iletir. Elektrik temasını korurken elektrodun geçmesine izin vermesi gerektiğinden, sıkıca sabitlenmeli ve uygun boyutta olmalıdır. Temas ucuna giderken tel, elektrot kanalı ve astar tarafından korunur ve yönlendirilir bu da bükülmeyi önlemeye ve kesintisiz bir tel beslemesini sürdürmeye yardımcı olur. Gaz memesi koruyucu gazı eşit bir şekilde kaynak bölgesine yönlendirir. Tutarsız akış, kaynak alanını yeterince korumayabilir. Daha büyük memeler, daha büyük bir erimiş kaynak havuzu geliştiren yüksek akım kaynak işlemleri için yararlı olan daha fazla koruyucu gaz akışı sağlar. Koruyucu gaz basınçlı kaplarından çıkan gaz hortumu gazı memeye verir. Bazen, kaynak tabancasına yüksek ısı işlemlerinde tabancayı soğutan bir su hortumu da takılır.^[11]

Tel besleme ünitesi, elektrotu işe besleyerek, onu kanaldan geçirerek kontak ucuna götürür. Çoğu model teli sabit bir besleme hızında sağlar, ancak daha gelişmiş makineler, ark uzunluğuna ve voltajına yanıt olarak besleme hızını değiştirebilir. Bazı tel besleyiciler 30 m/dak (1200 in/dak),^[12] gibi yüksek besleme hızlarına ulaşabilir ancak yarı otomatik GMAW için genellikle tel besleme hızları aralığı 2 ila 10 m/dak (75-400 in/dak)' dır.^[13]

Tutucu stili

En yaygın elektrot tutucusu, yarı otomatik hava soğutmalı bir tutucudur. Basınçlı hava, orta sıcaklıkları korumak için içinden dolaşır. Kaynak vatka veya alın bağlantılar için daha düşük akım seviyelerinde kullanılır. En yaygın ikinci elektrot tutucu türü, yarı otomatik su soğutmalı olup, tek fark suyun havanın yerini almasıdır. T veya köşe bağlantıları için daha yüksek akım seviyeleri kullanır. Üçüncü tipik tutucu tipi, genelde otomatik ekipmanla kullanılan su soğutmalı otomatik elektrot tutucudur.^[14]

Güç kaynağı

Gaz metal ark kaynağı uygulamalarının çoğu sabit voltajlı bir güç kaynağı kullanır. Sonuçta, ark uzunluğundaki herhangi bir değişiklik (doğrudan voltajla ilgilidir), ısı girdisinde ve akımda büyük bir değişikliğe neden olur. Daha kısa ark uzunluğu, çok daha fazla ısı girdisine neden olur, bu da tel elektrodunun daha hızlı erimesini sağlar ve böylece asıl ark uzunluğunu eski haline getirir. Bu, operatörlerin elde tutulan kaynak tabancalarıyla manuel olarak kaynak yaparken bile ark uzunluğunu tutarlı tutmasına yardımcı olur. Benzer bir etki elde etmek için, bazen bir ark voltajı kontrollü tel besleme ünitesiyle birlikte sabit akım güç kaynağı kullanılır. Bu durumda, ark uzunluğundaki bir değişiklik, tel besleme hızının nispeten sabit bir ark uzunluğunu koruyacak şekilde ayarlanmasını sağlar. Nadir durumlarda, özellikle alüminyum gibi yüksek termal iletkenliğe sahip metallerin kaynağı için sabit bir akım güç kaynağı ve sabit bir tel besleme hızı ünitesi birleştirilebilir. Bu, operatöre kaynağa ısı girdisi üzerinde ek kontrol sağlar, ancak başarılı bir şekilde gerçekleştirmek için önemli bir beceri gerektirir.^[15]

Alternatif akım GMAW ile nadiren kullanılır; bunun yerine doğru akım kullanılır ve elektrot genellikle pozitif olarak yüklenir. Anot daha yüksek bir ısı konsantrasyonuna sahip olma eğiliminde olduğundan bu besleme telinin daha hızlı erimesine neden olur ve bu da kaynak penetrasyonunu ve kaynak hızını artırır. Polarite, yalnızca özel salıcı kaplı elektrot telleri kullanıldığında tersine çevrilebilir ancak bunlar popüler olmadığından negatif yüklü bir elektrot nadiren kullanılır.^[16]

Elektrot

Elektrot, seçimi, alaşımı ve boyutu öncelikle kaynak yapılan metalin bileşimine, kullanılan işlem varyasyonuna, bağlantı tasarımına ve malzeme yüzey koşullarına bağlı olan ve MIG teli olarak adlandırılan metalik bir alaşım teldir. . Elektrot seçimi, kaynağın mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkiler ve kaynak kalitesinin önemli bir faktörüdür. Genel olarak, bitmiş kaynak metali, kaynak içindeki süreksizlikler, eklenmiş kirleticiler veya gözeneklilik gibi kusurlar olmaksızın temel malzemeninkine benzer mekanik özelliklere sahip olmalıdır. Bu hedeflere ulaşmak için çok çeşitli elektrotlar mevcuttur. Piyasada satılan tüm elektrotlar, oksijen gözenekliliğini önlemeye yardımcı olmak için küçük yüzdelerde silikon, manganez, titanyum ve alüminyum gibi oksijensizleştirici metaller içerir. Bazıları, nitrojen gözenekliliğini önlemek için titanyum ve zirkonyum gibi denitriding metaller içerir.

Blunt, Jane; Balchin, Nigel C. (2002). Health and Safety in Welding and Allied Processes. Cambridge, UK: Woodhead. ISBN 1-85573-538-5.
Hicks, John (1999). Welded Joint Design. Industrial Press. ISBN 0-8311-3130-6.
Minnick, William H. (2007). Gas Metal Arc Welding Handbook Textbook. Tinley Park: Goodheart–Willcox. ISBN 978-1-59070-866-8.
Trends in Welding Research. Materials Park, Ohio: ASM International. 2003. ISBN 0-87170-780-2.

Wikimedia Commons'ta Gaz metal ark kaynağı ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

ESAB Process Handbook21 Ocak 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Guidelines for Gas Metal Arc Welding
OSHA Safety and Health Topics- Welding, Cutting, and Brazing31 Temmuz 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Fume formation rates in gas metal arc welding23 Şubat 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. – research article from the 1999 Welding Journal

Metalurji ile ilgili bu madde taslak seviyesindedir. Madde içeriğini genişleterek Vikipedi'ye katkı sağlayabilirsiniz.

[1]
Anders 2003, ss. 1060–9
[2]
Cary & Helzer 2005, s. 7
[3]
Cary & Helzer 2005, ss. 8–9
[4]
Jeffus 1997, s. 6
[5]
Kalpakjian & Schmid 2001, s. 783
[6]
Davies 2003, s. 174
[7]
Jeffus 1997, s. 264
[8]
Davies 2003, s. 118
[9]
Davies 2003, s. 253
[10]
Miller Electric Mfg Co 2012, s. 5
[11]
Nadzam 1997, ss. 5–6
[12]
Nadzam 1997, s. 6
[13]
Cary & Helzer 2005, ss. 123–5
[14]
Todd, Allen & Alting 1994, ss. 351–355.
[15]
Nadzam 1997, s. 1
[16]
Cary & Helzer 2005, ss. 118–9

[anders-1] [1]
Anders 2003, ss. 1060–9

[2] [2]
Cary & Helzer 2005, s. 7

[3] [3]
Cary & Helzer 2005, ss. 8–9

[4] [4]
Jeffus 1997, s. 6

[5] [5]
Kalpakjian & Schmid 2001, s. 783

[6] [6]
Davies 2003, s. 174

[7] [7]
Jeffus 1997, s. 264

[8] [8]
Davies 2003, s. 118

[9] [9]
Davies 2003, s. 253

[10] [10]
Miller Electric Mfg Co 2012, s. 5

[11] [11]
Nadzam 1997, ss. 5–6

[12] [12]
Nadzam 1997, s. 6

[cary-helzer2005p123-5-13] [13]
Cary & Helzer 2005, ss. 123–5

[14] [14]
Todd, Allen & Alting 1994, ss. 351–355.

[15] [15]
Nadzam 1997, s. 1

[16] [16]
Cary & Helzer 2005, ss. 118–9

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]