Különbségdoboz

A hegesztés egy gyors és megbízható csatlakozási technika, amely szinte felváltotta a többi állandó csatlakozási eljárást. Meghatározható úgy, mint egy olyan csatlakozási eljárás, amellyel két vagy több anyagot tartósan össze lehet illeszteni hő, nyomás és töltőanyag alkalmazásával vagy anélkül. Túlnyomórészt nemcsak fémek, hanem más típusú anyagok, köztük műanyagok és kerámiák összekapcsolására is használható. A legkülönbözőbb anyagok többféle módon történő összekapcsolásának igénye kielégítésére számos hegesztési eljárás létezik, amelyek nagyjából a fúziós hegesztés és a szilárdtesthegesztés kategóriájába sorolhatók. A fúziós hegesztés olyan hegesztés, ahol külsőleg hőt alkalmaznak az alapfém olvadó felületeinek megolvasztására, hogy koaleszcencia alakuljon ki. A hő különböző módon alkalmazható, például elektromos ív, gázláng, ellenállásfűtés, nagy energiájú sugár stb.

Az ívhegesztés, a gázhegesztés, az ellenálláshegesztés és az intenzív energiájú sugár hegesztési eljárások mindegyike a fúziós hegesztés körébe tartozik. Az ívhegesztés során elektromos ív jön létre egy hegyes elektróda és a vezető alapfémek között. Ez az ív az elsődleges hőforrás a beolvadó felületek és a töltőfémek megolvasztásához. Számos ilyen eljárás létezik – mindegyik ugyanazt az alapelvet követi, de lényegesen eltérnek egymástól az eljárás, az előnyök, a korlátok és a megvalósítható alkalmazási területek tekintetében. A védőfém ívhegesztés (SMAW), a gázfém ívhegesztés (GMAW) és a gáz-volfram ívhegesztés (GTAW) három ilyen ívhegesztési eljárás – mindegyikük bizonyos előnyöket kínál a többivel szemben. Az SMAW, GMAW és GTAW hegesztési eljárások közötti különbségeket az alábbiakban tárgyaljuk.

Fogyasztható és nem fogyasztható elektróda: Az elektróda minden ívhegesztési eljárás szerves része az elektromos ív létrehozásához és fenntartásához. Az ilyen elektródák kétfélék lehetnek – fogyaszthatóak és nem fogyaszthatóak. A fogyóelektród a hegesztés során az ív felmelegedése miatt megolvad, majd lerakódik a hegesztési gyöngyön, amely végül a kötés szerves részévé válik. Ezzel szemben a nem fogyasztható elektróda nem olvad le hegesztés közben, és érintetlen marad. Egy adott ívhegesztési eljárás csak egy típust használ. Az elektróda fogyasztható és nem fogyasztható jellege tekintetében az SMAW, GMAW és GTAW hegesztési eljárások összehasonlítása az alábbiakban található.

• SMAW-Fogyasztható elektróda.
• GMAW-Fogyasztható elektróda.
• GTAW-Nem fogyasztható elektróda.

A töltőanyag alkalmazása: Töltőfém szükséges a gyökérhézag kitöltéséhez. Ha a gyökérhézag lényegesen nagyobb (>2 mm) és/vagy a peremet előkészítik, akkor töltőanyagot kell alkalmazni. A fogyóelektróda esetén maga az elektróda megolvad és lerakódik a hegesztési gyöngyön. Így nincs szükség további töltőanyag-utánpótlásra. Az ilyen elektróda töltőanyagként viselkedik, és az elektróda adagolási sebessége szabályozható a töltőanyag lerakódási sebességének manipulálása érdekében. Ezzel szemben a nem fogyasztható elektróda nem juttat töltőanyagot a hegesztőgyöngyre. Így ha töltőanyagra van szükség, akkor azt külön kell szállítani.

• SMAW-Nincs szükség további töltőanyagra. Az elektróda töltőanyagként működik.
• GMAW-Nincs szükség kiegészítő töltőanyagra. Az elektróda töltőanyagként működik.
• GTAW-Elektróda nem fogyasztható. Így a kiegészítő töltőanyagot kis átmérőjű rúd formájában csak akkor adagolják, amikor szükség van rá, az ívoszlop alatti folyamatos adagolással.

Az elektróda/töltőanyag folyamatos jellege: A töltőanyag, akár elektróda formájában, akár különállóan, folyamatosan leolvad és lerakódik a hegesztési gyöngyön. Így annak hossza a hegesztési idővel fokozatosan rövidül. Ha ez a töltőanyag hossza rövid, akkor azt gyakran kell újjal helyettesíteni. Ez csökkenti a gyártási sebességet és megszakítja a folyamatot. Másrészt egy hosszú töltőanyagot megszakítás nélkül, hosszabb ideig folyamatosan lehet a hegesztési zónába juttatni. Ez a módszer termelékeny, de nagy mennyiségben kell tárolni a drága töltőanyagot.

• SMAW-töltőanyag-elektróda kis átmérőjű egyenes rúd formájában van, hossza 2 – 3 láb. Így gyakori cserét és a folyamat megszakítását igényli.
• GMAW-töltőanyag-elektróda kis átmérőjű huzal formájában van, amelyet egy huzalmedencére tekernek fel. Elég hosszú huzalelektróda tárolódik ebben a medencében, és így a hegesztés hosszabb ideig folyamatosan elvégezhető az elektródacsere miatti időközi leállás nélkül. Ezt az elektródát mechanizált berendezések segítségével folyamatosan adagolják.
• A GTAW-elektróda nem fogyasztható. A kiegészítő töltőanyag általában rövid, kis átmérőjű rúd formájában érkezik, és így gyakori megállást igényel a töltőanyag cseréje miatt. A hegesztés azonban folyamatosan elvégezhető, ha nem használnak töltőanyagot.

Előnyös hegesztési mód: Az ívhegesztés három különböző üzemmódban végezhető. Mint korábban említettük, a tölteléket nem szükséges adagolni, ha a gyökhézag nagyon kicsi vagy az alapanyagok vékonyak. Amikor a hegesztés töltőanyag alkalmazása nélkül történik, azt autogén üzemmódnak nevezzük. Ha azonban töltőanyagot alkalmaznak, és a töltőanyag kohászati összetétele hasonló az alapanyagéhoz, akkor homogén üzemmódnak nevezzük. Ha a töltőanyag kohászati összetétele jelentősen eltér az alapkomponensétől, akkor heterogén üzemmódnak nevezzük. A különböző hegesztési eljárások különböző üzemmódokhoz alkalmasak.

• Az SMAW-töltőanyag a fogyóelektróda miatt velejárója ennek az eljárásnak. Így autogén üzemmód nem lehetséges. Elsősorban homogén hegesztésre alkalmas.
• GMAW-Hasonlóan az SMAW-hoz, a töltőanyag a fogyóelektróda miatt ennek az eljárásnak a velejárója. Így autogén üzemmód nem lehetséges. Homogén és heterogén hegesztésre alkalmas.
• GTAW-Elektróda nem fogyasztható. Így az autogén üzemmód megvalósítható; valójában a TIG-hegesztés csak erre az üzemmódra alkalmas. A folyamat paramétereinek optimális beállításával azonban homogén és heterogén hegesztéshez is alkalmazható.

Elektróda anyaga: Minden ívhegesztési eljárás elektródaanyagának rendelkeznie kell néhány alapvető tulajdonsággal, mint például jó elektromos vezetőképesség, jó elektronsugárzó képesség, kívánt olvadáspont stb. Érdemes megemlíteni, hogy a töltőanyagnak kompatibilisnek kell lennie az alapfémmel, különben nem keverednek megfelelően, ami hibás hegesztéshez vezet. Így a fogyóelektróda esetében az elektróda anyagát az alapfémmel való kompatibilitás alapján kell kiválasztani. A nem fogyóelektróda esetén a töltőanyagot az alapfémmel való kompatibilitás alapján kell kiválasztani, míg az elektródának olyan anyagból kell készülnie, amely magas olvadáspontú.

• Az SMAW-elektróda többnyire vasanyagból készül. Az elektróda anyagát tekintve csak kevés változatossággal rendelkezik. Így csak vaskomponensek homogén kötésére alkalmas.
• GMAW-Elektróda anyagok széles választéka áll rendelkezésre a piacon. Bár a legtöbb elektróda vastartalmú, kohászati összetételük variálható a kívánt eredmény eléréséhez.
• GTAW-Ez az elektróda kizárólag volfrámból készül. Ez nem függ a nemesfémtől vagy a töltőfémtől, mivel az elektróda nem fogyasztható. A volfrámnak van a legmagasabb olvadáspontja (3422°C). Más kívánt tulajdonságok is manipulálhatók kis arányú ötvözőelemek hozzáadásával. Például tóriumot, lantán-oxidot, cérium-oxidot, cirkónium-dioxidot stb. adnak a volfrámhoz a különböző hegesztési tulajdonságok, például az elektronsugárzó képesség, az elektróda eróziója stb. javítására.

Bevont vagy csupasz elektród: Az elektróda bevonható, hogy megvédje az oxidációtól vagy a légköri szennyeződéstől. Az oxidáció elleni védelem mellett a bevonat más előnyöket is biztosít, mint például a védőgázellátás, a fröccsenések csökkentése, az ív stabilizálása, a kémiai elemek bejuttatása a hegesztési gyöngybe stb. A bevont elektróda azonban költséges és idővel hajlamos a károsodásra. A különböző eljárások különböző típusú bevonatokat használnak, mindegyiknek megvan a kívánt funkciója.

• SMAW – Vastag fluxusbevonatú elektródát használ. Az elektróda védelmén kívül ez a fluxus védőgázt is szolgáltat.
• GMAW-Nincs fluxusbevonat az elektródán. Azonban egy vékony, stabil anyagból készült bevonatot alkalmaznak, hogy megvédjék az elektróda anyagát az oxidációtól.
• GTAW-Kihasználja a csupasz volfrámelektródot. Nincs bevonat az elektródon.

Védőgázellátás: A védőgázellátás az ívhegesztés során az oxigén eltávolítására szolgál a hegesztési zónából és a hegesztési gyöngyöt körülvevő inert gázok burkának létrehozására. Elsődleges feladata, hogy megvédje a forró hegesztőgyöngyöt az oxidációtól. Az ilyen védőgáz közvetlenül gázpalackból vagy közvetve más kémiai elemek hegesztés közbeni szétesésével szolgáltatható.

• SMAW-Fluxuselektróda bevonata hegesztés közben szétesik és védőgázt termel. Külön védőgázt nem alkalmaznak külön.
• GMAW-A védőgáz (inert vagy aktív) gázpalackból származik.
• GTAW-Inert védőgáz gázpalackból származik.

Spriccprobléma: A fröccsenés az olvadt filer fém kis cseppjei, amelyek az ív szóródása miatt keletkeznek és a hegesztési zónából jönnek ki. Ez a fröccsenés a töltőanyag elvesztését és ezáltal a nem egyenletes töltőanyag-lerakódás mértékét okozza, ami néha különböző hegesztési hibákhoz vezet, beleértve a negatív megerősítést és a méretpontatlanságot. Rontja a megjelenést is, és eltávolításához a hegesztés után csiszolásra van szükség.

• SMAW – Még optimális folyamatparaméterek mellett is túlzottan sok fröccsenés keletkezik.
• GMAW – Ez is fröccsenést termel; azonban az optimális folyamatparaméterek alkalmazásával csökkenthető.
• GTAW – Ez többnyire fröccsenésmentes.

Kézi és automatizálás: A védett fém ívhegesztést kézzel végzik, ezért kézi fém ívhegesztésnek (MMAW) is nevezik. A gázfém ívhegesztés könnyen automatizálható, ahol az elektródhuzalt folyamatosan adagolják rom az orsót gépesített elrendezéssel, és ugyanakkor a fáklyát egy másik automata jármű mozgatja. A gáz-volfram ívhegesztést általában kézzel végzik; azonban automatizálható is, különösen a fáklya mozgatása. Az automatizált folyamat gyors és termelékenyebb; a kézi folyamat azonban rugalmasabb, és gyakorlatilag nincs korlátozva az alkalmazási hely.

Termelékenységi és minőségi kérdések: A SMAW nem kínál jó minőségű kötést. Így többnyire háztartási és általános ipari igényekre végzik. Az elektródák gyakori cseréje megszakítást okoz a folyamatban, ezért hosszabb hegesztési igény esetén nem alkalmas. A GMAW nagy termelékenységű és hosszú ideig folyamatosan végezhető. Könnyen automatizálható. A térfogati lerakódás mértéke is nagyon magas. Így alkalmas ott, ahol széles gyökérhézag van, ahol az élek U vagy V alakban készülnek, ahol hosszabb kötési követelmények vannak, vagy akár burkolásra is. Bár kevésbé hajlamos a hibákra, a kötés minősége nem túl jó. A fröccsenés a hegesztési gyöngy megjelenését is akadályozza. A minőséget tekintve a GTAW a legjobb a három közül. Kiváló kötést biztosít, pompás megjelenéssel. Kevésbé hajlamos a hibákra, de a lerakódási arány vagy a hegesztési arány viszonylag alacsony.

Ez a cikk a védőfém ívhegesztés (SMAW), a gázfém ívhegesztés (GMAW) és a gáz-volfrám ívhegesztés (GTAW) tudományos összehasonlítását mutatja be. A szerző azt is javasolja, hogy a téma jobb megértése érdekében tekintse át az alábbi hivatkozásokat.