For at udføre gasmetalbuesvejsning er det grundlæggende nødvendige udstyr en svejsepistol, en trådfremføringsenhed, en svejsestrømforsyning, en svejseelektrodetråd og en beskyttelsesgasforsyning.
Svejsepistol og trådfremføringsenhedRediger
Den typiske GMAW-svejsepistol har en række centrale dele – en kontrolkontakt, en kontaktspids, et strømkabel, en gasdyse, en elektrodekanal og en foring samt en gasslange. Når betjeningsafbryderen eller aftrækkeren trykkes af operatøren, starter trådtilførslen, den elektriske strøm og beskyttelsesgasstrømmen, hvilket medfører, at der opstår en lysbue. Kontaktspidsen, der normalt er fremstillet af kobber og undertiden er kemisk behandlet for at reducere stænk, er forbundet til svejsestrømkilden gennem strømkablet og overfører den elektriske energi til elektroden, mens den dirigeres til svejseområdet. Den skal være solidt fastgjort og have den rette størrelse, da den skal tillade elektroden at passere, samtidig med at den opretholder den elektriske kontakt. På vej til kontaktspidsen beskyttes og styres tråden af elektrodekablet og -foringen, som hjælper med at forhindre knæk og opretholde en uafbrudt trådtilførsel. Gasdysen leder beskyttelsesgassen jævnt ind i svejsezonen. Uensartet flow beskytter muligvis ikke svejseområdet tilstrækkeligt. Større dyser giver et større beskyttelsesgasflow, hvilket er nyttigt ved svejsning med høj strøm, hvor der udvikles et større smeltet svejsebad. En gasslange fra beskyttelsesgassetankene fører gassen til dysen. Nogle gange er der også indbygget en vandslange i svejsepistolen, som køler pistolen ved arbejde med høj varme.
Trådfremføringsenheden leverer elektroden til arbejdet og driver den gennem ledningen og videre til kontaktspidsen. De fleste modeller leverer tråden med en konstant fremføringshastighed, men mere avancerede maskiner kan variere fremføringshastigheden som reaktion på lysbuens længde og spænding. Nogle trådfremføringsmaskiner kan nå fremføringshastigheder på helt op til 30 m/min (1200 in/min), men fremføringshastighederne for halvautomatisk GMAW varierer typisk fra 2 til 10 m/min (75 – 400 in/min).
VærktøjsstilRediger
Den mest almindelige elektrodeholder er en halvautomatisk luftkølet holder. Komprimeret luft cirkulerer gennem den for at opretholde moderate temperaturer. Den anvendes med lavere strømniveauer til svejsning af overlap- eller stumpsamlinger. Den næstmest almindelige type elektrodeholder er halvautomatisk vandkølet, hvor den eneste forskel er, at vand træder i stedet for luft. Den anvender højere strømniveauer til svejsning af T- eller hjørnesamlinger. Den tredje typiske holdertype er en vandkølet automatisk elektrodeholder – som typisk anvendes med automatiseret udstyr.
StrømforsyningRediger
De fleste anvendelser af gasmetalbuesvejsning anvender en strømforsyning med konstant spænding. Som følge heraf resulterer enhver ændring i lysbuelængden (som er direkte relateret til spændingen) i en stor ændring i varmetilførsel og strøm. En kortere lysbuelængde medfører en meget større varmetilførsel, hvilket får trådelektroden til at smelte hurtigere og derved genopretter den oprindelige lysbuelængde. Dette hjælper operatørerne med at holde lysbuelængden konstant, selv når der svejses manuelt med håndholdte svejsepistoler. For at opnå en lignende effekt anvendes der undertiden en strømkilde med konstant strøm i kombination med en trådfremføringsenhed med styring af buespænding. I dette tilfælde får en ændring i lysbuelængden trådfremføringshastigheden til at justere sig for at opretholde en relativt konstant lysbuelængde. I sjældne tilfælde kan en strømkilde med konstant strøm og en enhed med konstant trådfremføringshastighed kobles sammen, især ved svejsning af metaller med høj varmeledningsevne, som f.eks. aluminium. Dette giver operatøren yderligere kontrol over varmetilførslen til svejsningen, men det kræver betydelige færdigheder at udføre den med succes.
Alternativstrøm anvendes sjældent med GMAW; i stedet anvendes jævnstrøm, og elektroden er generelt positivt ladet. Da anoden har en tendens til at have en større varmekoncentration, resulterer dette i en hurtigere smeltning af fremføringstråden, hvilket øger svejseindtrængningen og svejsehastigheden. Polariteten kan kun vendes, hvis der anvendes specielle emissivt belagte elektrodetråde, men da disse ikke er populære, anvendes en negativt ladet elektrode sjældent.
ElektrodeRediger
Elektroden er en tråd af en metallegering, kaldet en MIG-tråd, hvis valg, legering og størrelse, primært er baseret på sammensætningen af det metal, der svejses, den anvendte procesvariation, leddets udformning og materialets overfladeforhold. Valg af elektrode har stor indflydelse på svejsningens mekaniske egenskaber og er en nøglefaktor for svejsekvaliteten. Generelt skal det færdige svejsemetal have mekaniske egenskaber svarende til grundmaterialets egenskaber uden defekter som f.eks. afbrydelser, medfølgende forureninger eller porøsitet i svejsningen. For at nå disse mål findes der en lang række forskellige elektroder. Alle kommercielt tilgængelige elektroder indeholder desoxiderende metaller som f.eks. silicium, mangan, titan og aluminium i små procenter for at hjælpe med at forhindre iltporøsitet. Nogle indeholder denitriderende metaller som f.eks. titan og zirconium for at undgå kvælstofporøsitet. Afhængigt af procesvariationen og det grundmateriale, der svejses, varierer diameteren på de elektroder, der anvendes i GMAW, typisk fra 0,7 til 2,4 mm (0,028 – 0,095 tommer), men kan være så store som 4 mm (0,16 tommer). De mindste elektroder, generelt op til 1,14 mm (0,045 in), er forbundet med den kortsluttende metaloverførselsproces, mens de mest almindelige elektroder i spray-transfer-procestilstand normalt er mindst 0,9 mm (0,035 in).
BeskyttelsesgasRediger
Skydningsgasser er nødvendige til gasmetalbuesvejsning for at beskytte svejseområdet mod atmosfæriske gasser som nitrogen og ilt, der kan forårsage smeltefejl, porøsitet og forsprødning af svejsemetallet, hvis de kommer i kontakt med elektroden, lysbuen eller svejsemetallet. Dette problem er fælles for alle lysbuesvejseprocesser; f.eks. er elektroden i den ældre Shielded-Metal Arc Welding-proces (SMAW) belagt med et fast flusmiddel, som udvikler en beskyttende sky af kuldioxid, når den smeltes af lysbuen. I GMAW har elektrodetråden derimod ikke en fluxbelægning, og der anvendes en separat beskyttelsesgas til at beskytte svejsningen. Dette eliminerer slagge, den hårde rest fra flusmidlet, der ophobes efter svejsning og skal flækkes af for at afsløre den færdige svejsning.
Valg af beskyttelsesgas afhænger af flere faktorer, først og fremmest af den type materiale, der svejses, og den anvendte procesvariant. Rene inerte gasser som argon og helium anvendes kun til ikke-jernholdige svejsninger; med stål giver de ikke tilstrækkelig svejsepenetration (argon) eller forårsager en uregelmæssig lysbue og fremmer sprøjt (med helium). Ren kuldioxid giver derimod mulighed for svejsninger med dyb indtrængning, men fremmer oxiddannelse, hvilket påvirker svejsningens mekaniske egenskaber negativt. Den lave pris gør den til et attraktivt valg, men på grund af lysbuens reaktivitet er det uundgåeligt at få stænk, og det er vanskeligt at svejse tynde materialer. Som følge heraf blandes argon og kuldioxid ofte i en blanding på 75 %/25 % til 90 %/10 %. Generelt gælder det, at et højere kuldioxidindhold øger svejsevarmen og -energien ved kortvarigt GMAW-svejsning, når alle andre svejseparametre (volt, strøm, elektrodetype og -diameter) holdes uændrede. Når kuldioxidindholdet stiger til over 20 %, bliver spray transfer GMAW mere og mere problematisk, især med mindre elektrodediametre.
Argon blandes også almindeligvis med andre gasser, ilt, helium, brint og nitrogen. Tilsætning af op til 5 % ilt (ligesom de højere koncentrationer af kuldioxid, der er nævnt ovenfor) kan være nyttigt ved svejsning af rustfrit stål, men i de fleste anvendelser foretrækkes kuldioxid dog i de fleste tilfælde. Øget ilt får beskyttelsesgassen til at oxidere elektroden, hvilket kan føre til porøsitet i aflejringen, hvis elektroden ikke indeholder tilstrækkelige desoxideringsmidler. Overdreven ilt, især når den anvendes i applikationer, som den ikke er foreskrevet til, kan føre til sprødhed i den varmepåvirkede zone. Argon-helium-blandinger er ekstremt inaktive og kan anvendes på ikke-jernholdige materialer. En heliumkoncentration på 50-75 % øger den nødvendige spænding og øger varmen i lysbuen på grund af heliums højere ioniseringstemperatur. Hydrogen tilsættes undertiden til argon i små koncentrationer (op til ca. 5 %) til svejsning af nikkel og tykke emner af rustfrit stål. I højere koncentrationer (op til 25% hydrogen) kan det anvendes til svejsning af ledende materialer som f.eks. kobber. Det bør dog ikke anvendes på stål, aluminium eller magnesium, da det kan forårsage porøsitet og brintforsprødning.
Skærmgasblandinger af tre eller flere gasser findes også. Blandinger af argon, kuldioxid og ilt er markedsført til svejsning af stål. Andre blandinger tilføjer en lille mængde helium til argon-oxygen-kombinationer. Det hævdes, at disse blandinger giver mulighed for højere lysbuespændinger og svejsehastighed. Helium anvendes undertiden også som basisgas med små mængder argon og kuldioxid tilsat. Da helium er mindre tæt end luft, er det imidlertid mindre effektivt til at beskytte svejsningen end argon, som er tættere end luft. Det kan også føre til problemer med lysbuestabilitet og penetration samt øget sprøjtning på grund af det meget mere energirige lysbueplasma. Helium er også betydeligt dyrere end andre beskyttelsesgasser. Andre specialiserede og ofte proprietære gasblandinger hævder endnu større fordele til specifikke anvendelser.
Selv om det er giftigt, kan der anvendes spor af nitrogenoxid for at forhindre, at den endnu mere generende ozon dannes i lysbuen.
Den ønskelige hastighed af beskyttelsesgasstrømmen afhænger primært af svejsegeometri, hastighed, strøm, gastype og metaloverførselsmåde. Ved svejsning af flade overflader er det nødvendigt med et højere flow end ved svejsning af rillede materialer, da gassen spredes hurtigere. Højere svejsehastigheder betyder generelt, at der skal tilføres mere gas for at opnå tilstrækkelig dækning. Desuden kræver højere strømstyrke større flow, og generelt kræves der mere helium for at opnå tilstrækkelig dækning, end hvis der anvendes argon. Måske vigtigst af alt er, at de fire primære variationer af GMAW har forskellige krav til beskyttelsesgasstrømmen – for de små svejsebassiner i kortslutnings- og pulserende sprøjtetilstande er ca. 10 L/min (20 ft3/h) generelt passende, mens ca. 15 L/min (30 ft3/h) er at foretrække ved kugleformet overførsel. Variationen med sprayoverførsel kræver normalt en større beskyttelsesgasstrøm på grund af den højere varmetilførsel og dermed et større svejsebad. Typiske gasflowmængder er ca. 20-25 L/min (40-50 ft3/h).
GMAW-baseret 3D-printningRediger
GMAW er også blevet anvendt som en billig metode til 3D-printning af metalobjekter. Der er blevet udviklet forskellige open source 3-D-printere til brug af GMAW. Sådanne komponenter, der er fremstillet af aluminium, konkurrerer med mere traditionelt fremstillede komponenter med hensyn til mekanisk styrke. Ved at danne en dårlig svejsning på det første lag kan GMAW 3-D printede dele fjernes fra substratet med en hammer.