MIG,MAG keevitus (0)

1. MIG/MAG-keevituse alused 1.1. MIG/MAG-keevituse tööpõhimõte MIG/MAG-keevituse tööpõhimõtet ja masina ehitust selgitavad skeemid joonistel 1.1 ja 1.2. Keevitamise ülesandeks on moodustada kahe liidetava detaili vahele püsiliide, mille mehaanilised omadused (tõmbetugevus, katkevenivus, purustustöö löökpaindel) ei jääks alla detailide materjali omale. Keevitamisel sulatatakse traadist elektroodi ots ja liidetavate detailide servad kaarleegiga, mida kutsutakse keevituskaareks. Keevituskaare temperatuur võib ulatuda kuni 5000­7000 °C elektroodil ja kuni 2600­3900 °C kaares. Elektroodi keevitustraadi kujul antakse kaarevahemikku ette ühtlase kiirusega ja mehhaniseeritult traadietteandemehhanismi rullide abil. Kasutatakse poolile keritud keevitustraati (joonisel näitamata). Keevitusvooluna kasutatakse vastupolaarset (DC+) alalisvoolu, kus elektrood ühendatakse vooluallika +klemmiga. Keevitusvool antakse energiakadude vähenda- miseks keevitustraadile keevituspüstolisse kinnitatud voolukontakti abil vahetult enne keevituskaart. Keevituskaare piirkonda kaitstakse sinna juhitava kaitsegaasi joaga. MIG/MAG-keevitust loetakse poolautomaatseks, kuna elektroodi etteandmine on mehhaniseeritud, keevitusliikumine e keevitus püstoli liikumine piki õmblust toimub keevitaja käe abil.
Keevitustraat Kanal Voolukontakt
Elektrikaar Gaas + ­
Põhimetall
Joonis 1.1. MIG/MAG-keevituse põhimõtte skeem.
MIG/MAG-keevituseks on vajalik stabiilne traadi etteandekiirus ja järgmise tingimuse täitmine:
Protsessi stabiilsuse tingimus Traadi etteandekiirus = traadi sulamiskiirus
7 1
3 2 4
5
12
7
8
9 11 10
Joonis 1.2. MAG-seadme põhiosad: 1­kaitsegaasi balloon koos reduktori ja gaasikulu mõõturi- rotameetriga; 2 ­ traadi etteandemehhanism; 3­ traadi pool; 4 ­ etteanderullid; 5 ­ keevitustraat; 6­ peavoolik; 7­ keevituspüstol; 8 ­ kaitsegaasi juga; 9 ­ kaitsegaasi pilv; 10 ­ traadi siirdumine keevi tusvanni; 11 ­ voolukontakti kaugus.
1.2. MIG/MAG-keevituse liigitamine ja kasutatavad lühendid Elekterkeevitus sulava elektroodiga kaitsegaasis e kaitsegaasis kaarkeevitus kannab üldnimetust kaitsegaasmetallkaarkeevitus (gas shielded metal -arc welding , gas metal-arc welding). Kaarkeevitus kaitsegaasis liigitatakse kasutatava kaitsegaasi omaduste järgi kahte gruppi. Keevita - mist aktiivkaitsegaasis (nt CO2 või gaasisegudes CO2 + Ar jm) nimetatakse aktiivgaaskaarkeevituseks või kaarkeevituseks aktiivgaasis (metal-arc active gas welding, MAG-welding, gas metal arc welding, GMAW). Kõigile olulisematele keevitusprotsessidele on antud standardites tunnus- e koodnumber, mis kantakse nii keevitaja sertifikaadile kui ka keevitusprotseduuri spetsifikaadile. Antud keevitus- protsessi tunnus- e koodnumber on 135. Eristatakse veel kaarkeevitust inertgaasis (Ar, He) (metal-arc inert gas welding, MIG-welding), selle protsessi tunnusnumber on 131. Kuna mõlemad keevitusprot- sessid erinevad vähe ja nende puhul kasutatakse ühtesid ja samu seadmeid, siis tarvitatakse sageli lühendit MIG/MAG-keevitus. Väga sageli kasutatakse kirjanduses lühendit MIG-keevitus ja selle all mõeldakse ka MAG-keevitust, näiteks poolautomaatkeevitust süsihappegaasis. Roostevaba terase keevitamisel kasutatakse kaitsegaasina argooni väikese (2%) süsihappegaasi lisandiga. Seetõttu loetakse seda keevitusviisi MAG-keevituseks.
8 Kaarjootmine. MIG/MAG-masinat saab kasutada tsingitud, teras- ja roostevabast plekist liidete saamiseks, kus detailide servadele kantakse sulajoodise kiht. Kaare võimsus on väiksem ja kasuta- tud pronkstraatide sulamistemperatur madalam kui liidetavatel metallidel. Kaar ei sulata detailide servi, kuid liitepindu kattev sulajoodis ühendab viimased tugevaks liiteks. Nii saab protsessi kiirust kuni 10 korda tõsta.
1.3. MIG/MAG-keevituse eelised ja puudused Keevitusprotsessi iseloomustab kõrge tootlikkus , mis on tingitud suurte keevitusvoolude 80...500 A rakendamisest ja keevitustraadi väikesest läbimõõdust (0,8­2,0 mm) põhjustatud suurest voolutihe- dusest 100...500 A/mm2. Suurt voolutugevust võimaldab kasutada asjaolu, et keevitusvool juhitakse keevituselektroodile vahetult enne keevituskaart keevituspüstolis oleva voolukontakti kaudu. Võrreldes käsikaarkeevitusega kattega elektroodiga (MMA) e elektroodkeevitusega (tunnus number 111) on MIG/MAG- keevitusel järgmised eelised: ­ suurem tootlikkus, pealesulatustegur e keevitustootlikkus on piirides 1,2­7 kg/h tingituna suurest voolutihedusest elektroodil; ­ suurem keevituskiirus cm/min; ­ puuduvad elektroodi vahetamisest tingitud katkestused , mistõttu õmbluste kvaliteet on parem; ­ lihtsam mehhaniseerida ja automatiseerida; ­ keevitamisel ei teki räbu (v.a täidistraadi kasutamisel ); ­ keevitaja näeb vahetult õmblust ja keevitusvanni keevitamise ajal; ­ keevituskaar soojuslikult kontsentreeritud, mistõttu termomõju tsoon on kuni 2 korda kitsam ning struktuurimuutused ja deformatsioonid põhimetallis väiksemad, suureneb läbikeevituse suurus; ­ keevitaja lühike väljaõppeaeg.
MIG/MAG-keevituse puudused: ­ ei sobi kasutamiseks välitingimustes; ­ keevitustraatide valik on tunduvalt väiksem käsikaarkeevituse elektroodide omast; ­ lühikaarkeevitusel ja keevitusparameetrite vääral valikul võib esineda palju pritsmeid (kuni 7­10% traadi massist).
Keevitusprotsessi kasutatakse kõikide keevitatavate metalsete materjalide puhul: mittelegeer-, madallegeer- ja kõrglegeerterased, alumiiniumi-, vase- ja niklisulamid. Sõltuvalt keevitatavast mater - jalist valitakse kaitsegaasi liik. Keevitada saab väga erineva paksusega lehtmaterjali. Minimaalseks loetakse umbes 0,6mm paksust terast, ülemine piir praktiliselt puudub. Paksema terasplaadi keevitamiseks sobib kõige paremini keevitamine täidistraadiga. Materjali paksuse nii suur erinevus on võimalik tänu keevitus parameetrite ja keevituskaare tüüpide laiale reguleerimisvahemikule. Seda keevitusviisi saab kasu- tada kõigis ruumilistes asendites ja reeglina sisetingimustes . Välitingimustes ja ehitusplatsidel võib tõmbetuul rikkuda keevituskaare gaasikaitset.
9 Kontrollküsimused
1. Mis on keevitamise eesmärk ja millised on nõuded keevisliite mehaanilistele omadustele? 2. Kuidas toimub elektroodi ja detailide servade sulatamine kaarkeevitusel? 3. Mida tähendab lühend ,,MAG-keevitus", mis on selle tunnusnumber? Loetlege keevitatavad metallid. 4. Mida tähendab lühend ,,MIG-keevitus", mis on selle tunnusnumber ja kus MIG-keevitust kasuta- takse? 5. Miks leidis MAG-keevitus esialgu laialdast kasutamist autode kereremonditöödel? 6. Kuidas kaitstakse sulakeevisõmbluse metalli õhuhapniku ja -lämmastiku kahjuliku toime eest MAG-keevitusel? 7. Millised on MIG/MAG-keevituse eelised võrreldes elektroodkeevitusega? 8. Millised on MIG/MAG-keevituse puudused võrreldes elektroodkeevitusega? 9. Mille poolest erineb MAG-keevitus MIG- keevitusest ? 10. Miks nimetatakse MAG-keevitust poolautomaatkeevituseks?
2. Keevisõmbluste iseloomustus ja tähistamine joonistel 2.1. Keevisõmbluste ja -liidete põhitüübid MAG-keevitusel sulatatakse detailide servad ja servavahemik täidetakse sulalisametalliga ehk elektrooditraadiga. Keevitamise tulemus on keevisõmblus ehk keevis . Keevisõmbluste põhitüübid ristlõike kuju järgi on MAG-keevitusel järgmised: 1. põkkõmblus detailide servade vahel, tähistatakse lühendiga BW; 2. nurkõmblus, kolmnurkse ristlõikega, tähistatakse lühendiga FW; 3. punktõmblus, korkõmblus.
Märkus. Õmbluste tähistus on tulnud inglise keelest: põkkõmblus ­ butt weld; nurkõmblus ­ fillet weld. Olenevalt ühendatavate detailide vastastikusest asendist jaotatakse keevisliited järgmiselt (vt joon. 2.1.): · põkkliide (a), · nurkliide (b), · katteliide (c, g) · punktliide (e, f ), · servliide, · T- liide ehk vastakliide (d).
10 a b
c d e
s (3:5)5
f g
Joonis 2.1. Keevisõmbluste ja liidete põhitüüpe.
Eraldi rühma moodustavad ühelt või mõlemalt poolt faasitud püstplaadiga sügava lähikeevitusega T-lii- ted, mida loetakse keevitatuks kas põkkõmblusega või 2 õmblusega (põkkõmblus + nurkõmblus). Põkkõmblused sulatatakse läbi terve materjali paksuse ulatuses, mida tõendab alumisele pinnale ehk juurepinnale moodustunud väike vallike ehk tugevdus . Kuna ühelt poolt keevitades suudab keevituskaar sulatada kuni 4 mm paksust terast, tuleb suurematel paksustel detailide servi faasida. Nii sulatab keevituskaar piisava õhupilu juures detailide vahel õmbluse juure. Kui teraslehe paksus on 3­10 mm, saab kasutada V-tähe kujulist servakuju, paksema materjali korral võib servakuju olla keerulisem. Faasimata servadega õmblust nimetatakse I-õmbluseks ja V-servadega V-õmbluseks jne. Tabelis 2.1 on toodud standardi EVS EN ISO 9692-1:2000 järgi enam levinud servakujud ja õhu- pilud MAG-keevitusel. Kui V-õmblustele esitatakse rangemaid nõudeid mehaaniliste omaduste ja hermeetilisuse osas, siis võidakse keevitada liide ühelt poolt, mille järel puhastatakse vastaspoole servavahe käiadega ja keevitatakse sellelt poolelt kitsama läbimiga. Sellist tegevust nimetatakse juure avamiseks ja keevisõmbluse tähistusele kantakse poolring . Joonisel võib olla õmbluse tähis- tuse juures märkus ,, juur avada". Tänapäeval tähistatakse keevitatava materjali paksust t-tähega ja läbikeevituse suurust s-tähega.
2.2. Keevisõmbluse ehitus ja mõõtmed Keevitamise kvaliteedinõuetest lähtudes peaks põkkõmbluse läbikeevituse suurus s võrduma lehe paksusega (t) t=s, mis tähendab seda, et keevitamise vastaspoolel ehk juurel peab moodustuma väike tugevdus ehk vallik (EN ISO 5817 kvaliteeditasemed B ja C). Kui seda vallikut ei moodustu, siis on tegemist osaliselt läbikeevitatud õmblusega. Keevitamise tulemusena tekib õmbluse pea- lispinnal vallik ehk tugevdus kõrgusel h ja laiusega b. Vallik peaks olema võimalikult madal, sujuva üleminekuga põhimetallile ja ühtlase laiuse ning kõrgusega. Iga keevisõmbluse kõrval tekib muutu- nud struktuuriga ala, mida nimetatakse termomõju tsooniks, lühendatult TMT, inglise keeles lühend HAZ. Keevitusdeformatsioonide ja õmbluse kvaliteedi seisukohalt oleks soovitatav, et TMT laius oleks minimaalne. Võrreldes käsikaarkeevitusega on MAG-keevituse termomõju tsoon 2 korda kit- sam, mis on tingitud kontsenteerituma keevituskaare kasutamisest. Metalli ülekuumutamise tõttu võib TMT-l tekkida jämedateralise ferriidi ala, mis vähendab märgatavalt liite plastsust ja sitkust. Karastuvate teraste keevitamisel võivad TMT-l tekkida karastusefektist tingitud külmpraod.
11 Nurkõmblust iseloomustab selle kõrgus või paksus, mis tähistatakse a-tähega. Sageli võidakse anda ka nurkõmbluse kaateti z väärtus, mille vahel on seosed: a=0,7z, z=1,4a.Tähega s tähistatakse läbikeevituse sügavust ehk läbikeevitust.
Tabel 2.1. Servakujud ja õhupilud terase keevitamisel. Väljavõte standardist. A. Põkkõmblused ja põkkliited.
Paksus t, Õmbluse tüüp Eskiis Servakuju , b c mm t4 I-õmblus ­ b= t ­
3> t8 ­ 6b8 ­
3t40 Y-õmblus
60° 1b4 2c4
t>10 Juureläbimiga 60° V-õmblus 1b4 2c4 40°60°
t>10 Juureläbimiga X-õmblus 60°
1b4 2c6 40°60°
12 B. Nurkõmblused ja nurkliited.
Paksus t, Õmbluse, Eskiis Servakuju , b mm liite tüüp t1 >3 Nurkliide kahe t2 >3 nurkõmblusega 70°110° b2
2t14 Läbikeevitatud T-liide ­ b2 2t24
t1>2 t2>2 ­ ­
t1>2 Nihutatud nurk t2>5 liide kahe nurk õmblusega 60°120° ­
t1>2 Ühepoolne t2 >2 T-liide nurk õmblusega 70°100° b2
t1>2 Katteliide t2 >2 ­ b2
t1>2 Nurkliide t2 >2
60°120° b2
13 s z
a Joonis 2.2. Nurkõmbluse mõõtmestamine.
2.3. Nõuded keevisõmbluste kvaliteedile Kaarkeevitusel esinevad õmbluses või TMT-l alati kõrvalekalded pidevuses (kokkusulamatus, poorid , räbupesad, praod , sisselõiked) või kujus (nurkõmbluste liigkumerus, ebavõrdsed kaatetid, juurevajum, järsk üleminek õmbluselt põhimetallile, servade nihkumine ). Kui need kõrvalekalded on mõõtmetelt või arvult lubatud piires, siis on tegemist keevitusdefektiga. Kui keevitusdefektide suurus ületab mingi lubatud piiri, siis muutuvad need keevitusvigadeks. Nende esinemisel tuleb õmblused lahti lõigata ja uuesti keevitada ehk teha vigade parandus. Standardi EVS ISO 5817 järgi jagatakse keevisliite lubatud defektid 3 tasandi e klassi vahel: 1. B-tase. Kõige kõrgem. Vastutusrikkad tooted, eurokeevitaja proovitööd, survemahutid. 2. C-tase. Keskmine. Selle taseme järgi valmistatakse enamik metallkonstruktsioone. Eesti kutse standardi proovitöö aktsepteerimistase. 3. D-tase. Mõõdukas. Staatiliselt koormatud ja toatemperatuuril töötavad konstruktsioonid . D-tasemest madalama tasemega keevitustööd ei ole aktsepteeritavad. Standardis EN ISO 5817 on esitatud lubatud keevitusdefektid tasemete järgi tabeli kujul. Väliseid defekte saab keevitaja või kontrollija hinnata visuaalselt . Juhul kui kas või üksainus defekt ületab aktsepteerimispiiri, tunnistab kontrollija terve konstruktsiooni mittevastuvõetavaks. MAG-keevitusel on tüüpiliseks keevitusveaks V-õmbluste korral õmbluse servade kokkusulamatus ehk liiteviga. Seda saab avastada liite ristlõike makrolihvil või ultrahelikontrolliga. Nõuded keevisõmbluste kvaliteedile kantakse joonisel õmbluse tähistuse sabaosasse või joonise kirjanurga peale märkusega, nt: keevitusdefektid ISO 5817/B. Nurkõmbluste juures kontrollitakse õmbluse kõrgust vastavate mõõturitega (joonis 2.3), aga ka kaatetite erinevust, sisselõikeid, pealevalgumist, õmbluse kumerust . Põkkõmbluste korral on põhilisteks keevitusdefektideks sisselõiked, liigkumerus, läbikeevitamatus, servavahemiku mitte- täitmine jt. Kogenud keevitaja on võimeline visuaalselt hindama väliseid keevitusdefekte ja õmbluse mõõtmeid.
14 C B A
a Joonis 2.3. Nurkõmbluse mõõturid. a
a
Joonis 2.4. Keevisõmbluse võimalikud kujud. Tasane , kumer ja nõgus õmblus.
15