En nybörjarguide till MIG-svetsning eller metallinert gassvetsning
Januari 12, 2024
playlist Lägg till i spellistan

En nybörjarguide till MIG-svetsning eller metallinert gassvetsning

Svetsning är ryggraden i den moderna metallbearbetningsindustrin. Oavsett om du befinner dig i en tillverkningsenhet eller en reparationsverkstad hittar du vanligtvis någon typ av svetsmaskin överallt.

Det finns många olika metoder för bågsvetsning, bland annat MIG, TIG, SAW och PAW. MIG-svetsning lämpar sig för många användningsområden och är särskilt lämplig för svetsning av tjocka plåtar och kan även användas för mycket tjocka profiler.

Hur fungerar MIG-svetsning? Och vad används MIG-svetsning till?

I den här artikeln presenterar vi MIG-svetsprocessen och undersöker var och när den kan användas.

Vad är MIG-svetsning?

MIG definition: En svetsprocess där metaller smälts samman med hjälp av en förbrukningsbar trådelektrod som skyddas av en inert gas. MIG-svetsprocessen utvecklades 1948 av Battelle Memorial Institute och patenterades 1949.

MIG-svetsning är en av de två undertyperna av gasmetallbågsvetsning (GMAW), den andra är MAG-svetsning (Metal Active Gas). Processen och utrustningen är densamma, definitionen kommer från vilken typ av skyddsgas som används, till exempel om inert argongas används som skyddsgas är det en MIG-process. Om aktiv heliumgas används är det en MAG-process. Valet av vilken typ av skyddsgas som ska användas avgörs av vilka metaller som ska svetsas.

Hur fungerar MIG-svetsning?

MIG-svetsning är en bågsvetsprocess som använder en kontinuerlig solid trådelektrod som värms upp och matas in i smältbadet från en svetspistol. De två grundmaterialen smälts samman och bildar en fog. Pistolen matar en skyddsgas längs med elektroden som skyddar svetsbadet från luftburna föroreningar och håller syre borta från den smälta metallen.

Vilka metaller kan MIG-svetsas?

MIG-svetsning fungerar för nästan alla metaller, inklusive (men inte begränsat till) mjukt stål, rostfritt stål, aluminium, koppar, magnesium, brons och nickel. MIG-svetsning är lämplig för de flesta metalltjocklekar. Det är dock vanligtvis inte den bästa metoden för tunna plåtar på grund av risken att bränna igenom plåten, även om framsteg i egenskaperna hos modern MIG/MAG-svetsutrustning har gjort detta möjligt.

Hur MIG-svetsning fungerar - processegenskaper

Vid MIG-svetsning arbetar operatören med en MIG-svetsbrännare, eller "pistol". När brännarens avtryckare trycks in:
1.    Brännaren börjar mata svetstråd från en trådmatarenhet med spole.
2.    En ljusbåge skapas mellan svetstråden och arbetsstycket, vilket värmer upp arbetsstycket, smälter svetstråden och smälter fast den i fogområdet.
3.    Brännaren släpper ut ett skyddsgasflöde för att skydda arbetsstycket och den smälta tråden från ett munstycke runt tråden i brännaren. 
För en mer detaljerad förståelse kommer vi att undersöka de viktigaste egenskaperna hos MIG-svetsprocessen.

Metallöverföringsläge

MIG-svetsning fungerar så att en ljusbåge smälter grundmaterialet och matar in tillsatsmaterialet i det. Fogen bildas som en blandning av tillsatsmaterialet och basmetallen.
Metoden för att överföra tillsatsmaterialet till svetsbadet kan göras på flera olika sätt, valet av vilken metod som ska användas beror på svetsens position (till exempel upp och ned) och typen och tjockleken på det material som ska svetsas. De fyra vanligaste överföringstyperna beskrivs här:

Kortslutningsläge eller Dip Transfer

I kortslutnings- eller doppöverföringsläge ökas hastigheten på tråden som matas in i svetsbadet så att den fysiskt vidrör svetsbadet. Kortslutningen smälter tråden och avsätter den i smältbadet. Dessa kortslutningar kan ske 20 - 200 gånger per sekund.

För tråden används antingen solid tråd eller solid kärntråd. Det är en svetsmetod med låg spänning och låg värmeutveckling. Kortslutningsmetoden kan användas i alla positioner, vertikalt uppåt, vertikalt nedåt, horisontellt eller över huvudet. Typisk skyddsgas är 75%-85% argon.

Globulärt läge

I globulärt läge upprätthålls en kontinuerlig ljusbåge mellan tråden och arbetsstycket och metallen överförs till smältbadet som droppar.

För att skapa dessa stora metalldroppar krävs en hög värmemängd. Metalldropparnas diameter är mycket större än trådens diameter.

I globulärt läge kan svetsning utföras med hög hastighet, men inte för positionssvetsning eftersom dropparna faller ner i smältbadet genom tyngdkraften. Typisk skyddsgas är ren CO2, vilket gör det till en billig metod. Globulär överföring kan dock skapa mycket stänk och se fult ut, så ytterligare rengöringsprocesser efter svetsning kan krävas.

Spray-läge

Till skillnad från kortslutning och globulärt läge sker sprayöverföringsläget vid hög spänning, typiskt >25V för en tråd med 1 mm diameter. Trådmatningshastigheten justeras för att ge mer än 250 A och svetsbågen brinner kontinuerligt. Metallen smälter från tråden och passerar över ljusbågen i en serie små droppar, så kallad sprayöverföring. Detta överföringssätt består av en "spray" av mycket små smälta metalldroppar som projiceras mot arbetsstycket av elektriska krafter i ljusbågen. Dropparnas diameter är vanligtvis 0,5 - 1 gånger elektrodtrådens diameter och den resulterande svetssträngen är vanligtvis ren och estetiskt tilltalande med lågt sprut. Detta överföringssätt lämpar sig inte för positionssvetsning, men kan användas för positionssvetsning av aluminium och dess legeringar.

Pulsläge

Till skillnad från de metoder som nämns ovan kräver pulsmetoden för metallöverföring särskilda MIG-svetsmaskiner med pulsmig-funktion.

I sin enklaste form består detta av en period med en bakgrundsström som upprätthåller ljusbågen men inte åstadkommer metallöverföring, följt av en period med hög ström under vilken sprayöverföring sker. Medelströmmen ligger mitt emellan bakgrund och topp och kan ligga långt under det tröskelvärde som normalt förknippas med sprutöverföring. Detta innebär att smältbadets storlek är relativt liten och att positionssvetsning är möjlig även om överföringsmekanismen är spray. Pulsad MIG-svetsning är helt positionsstyrd och ger rena svetssträngar med minimalt sprut och en reducerad värmepåverkad zon. Den är lämplig för tunna eller tjocka material. Skyddsgasen för pulsad MIG-svetsning är vanligtvis argon.

Hur MIG-svetsning fungerar - komponenter

Tråd Elektrod/Fyllnadsmetall

Svetstråden fungerar som en förbrukningselektrod som skapar ljusbågen. Tråden fungerar både som värmekälla (via ljusbågen vid kontaktmunstycket) och tillsatsmaterial för fogen och matas genom ett kopparrör som kallas kontaktmunstycke och som leder ström in i tråden. Valet av tillsatsmaterial beror på vilka material som ska sammanfogas, men i allmänhet används samma typ av metallkvalitet, till exempel låglegerade tillsatsmaterial för sammanfogning av låglegerade stål och rostfria ståltrådar för sammanfogning av rostfria stål. De mekaniska och korrosionsbeständiga egenskaperna hos tillsatsmaterialet måste också matcha, eller ännu hellre överträffa, egenskaperna hos basmetallen. Om du är osäker kan tillverkarna av både basmetallen och tillsatsmaterialet ge råd om vad de skulle rekommendera. Typiska tråddiametrar för MIG-svetsning är från 0,8 mm upp till 1,6 mm och även här beror valet på fogkonfigurationen och materialets tjocklek.

Skärmande gas

Skyddsgasen isolerar svetsbadet från atmosfären så att den smälta metallen inte oxiderar. De vanligaste skyddsgaserna är argon, helium och koldioxid. Vanligtvis används en blandning av dessa gaser istället för rena gaser, där förhållandet beror på typen av basmetall, typen av svetsmetall och metoden för metallöverföring.

Svetsbrännare

MIG-svetsbrännaren ansluts till svetsströmkällan med en kabel som leder den elektriska strömmen, svetstråden och skyddsgasen. Den har en avtryckare som tänder ljusbågen, släpper ut skyddsgasen och startar trådmatningen samtidigt. I arbetsänden av brännaren finns en kontaktmunstycke som styr tråden och fungerar som ledare för ljusbågen mellan brännaren och tillsatsmaterialet. Kontaktmunstycket i koppar slits ut vid användning och är en förbrukningsvara som måste bytas ut efter några timmars svetsning. Diametern på hålet i kontaktmunstycket är anpassad till diametern på den tråd som går igenom det.

Strömkälla

Svetsning sker vid relativt låg spänning jämfört med inkommande nätström och mycket högre strömstyrka. Varje variation i båglängden, dvs. avståndet mellan tillsatsmaterialet och basmetallen, orsakar en förändring i spänningen. Eftersom MIG-svetsning kräver att tråden hela tiden matas in i smältbadet måste strömförsörjningen för MIG-svetsning leverera en konstant spänning till brännaren för att detta ska "jämnas ut".  Valet av strömkälla beror på tjockleken på basmetallen, materialtypen och antalet timmar som maskinen kommer att vara igång per dag.

Fördelar med MIG-svetsning

Fördelarna med MIG-svetsning är bland annat:

Mångsidighet

MIG-svetsning är en mycket mångsidig svetsprocess, lämplig för många olika typer, storlekar och tjocklekar av metaller och i alla svetspositioner.

Automatisering

MIG-svetsning kan enkelt mekaniseras eller helautomatiseras. En höghastighetsrobot eller halvautomatisk installation ger snabbare MIG-svetsning med jämnare resultat.

Svetsfogens estetik

MIG-svetsning ger en attraktiv svetssträng som inte förstör fogarnas utseende. Det blir minimalt med sprut och synliga värmepåverkade zoner. Den färdiga MIG-svetsen är visuellt tilltalande.

Nackdelar med MIG-svetsning

MIG-svetsning är en populär svetsteknik, men processen har samma begränsningar som alla andra svetsprocesser:

Genombränning

Genombränning uppstår när basmetallen smälter helt och hållet och den smälta metallen i svetsen faller igenom. Det finns risk för genombränning vid MIG-svetsning av tunna metaller med glob- eller sprayöverföring. Kortslutningsöverföring är lämpligare för tunnare metaller.

Brist på fusion

Bristande smältning är en typ av svetsfel som uppstår när den smälta metallen, smältbadet, inte helt smälter samman med den kalla basmetallen och är vanligare i tjockare material. Av den anledningen rekommenderas sprayöverföring vid MIG-svetsning av tjockare material.

Skärmande gas

För MIG-svetsning som kräver en högre andel argon ökar den totala kostnaden för svetsprocessen eftersom argon är en av de dyraste inerta skyddsgaserna. Eftersom det krävs en skyddsgas för denna process är den inte heller lätt att använda utanför verkstaden. Eventuella drag blåser bort skyddsgasen från brännarens ände.

Positionella begränsningar

MIG-svetsning med globular- och spray Transfer-metoder begränsar svetspositionen. Du kan bara använda dessa metoder i horisontellt eller plant läge.

MIG-svetsning - tillämpningar

Vad används en MIG-svetsmaskin till? MIG-svetsning är den primära metoden för metallsvetsning inom industrin, och mer än 50% av den globala svetsade metallen görs med en MIG-svets.

MIG-svetsning är vanligt inom fordonsindustrin där processens allpositionsegenskaper och tillsatsmaterialet som matas från en spole lämpar sig för automatisering; brännaren är fäst på en robotarm.  Förutom fordonsindustrin används MIG-svetsning även inom många andra industrier som tillverkar plåt, rör, tjocka balkar för byggnadsindustrin, skeppsvarv och allmänna verkstäder.

Slutsats

MIG-svetsning är en av de mest populära svetsmetoderna och används av både amatörer och proffs. Det beror dels på de fördelar den ger, dels på att den är enkel att använda.
Även om de tekniska egenskaperna hos en strömkälla för MIG-svetsning kan bidra till att förbättra svetskvaliteten, är det bästa sättet att förbättra resultaten att öva på svetstekniken och optimera inställningarna för den metall och det tillsatsmaterial som du svetsar. För råd om val av strömförsörjning, tillsatsmaterial, skyddsgas och svetsparametrar har ESAB skickliga svetsingenjörer som kan hjälpa till.

Att använda högkvalitativ MIG-svetsutrustning gör ditt jobb mycket enklare. Kolla in ESAB:s sortiment av industriell MIG-svetsutrustning och högkvalitativa tillsatsmaterial och se till att du har rätt verktyg för ditt jobb!