Jak prowadzić elektrodę podczas spawania? – Spawanie elektrodą otuloną

Jak prowadzić elektrodę podczas spawania

Ze względu na prostą technikę, spawanie elektrodą otuloną jest do dziś szeroko stosowany w różnych dziedzinach, w tym w maszynach budowlanych i ziemnych. Choć dla początkującego może nie być tak łatwe jak spawanie MIG, to na pewno nie jest tak trudne jak spawanie TIG. Elektroda otulona zapewnia łatwość pracy i idealne rezultaty.

Dla osób, które nie chcą mieć kłopotów ze zbiornikiem gazu lub które chcą połączyć grubsze kawałki metalu, spawanie elektrodą otuloną jest przyzwoitym kompromisem i ideałem.

Zasady i podstawy spawania elektrodą otuloną 

Drut rdzeniowy elektrody SMAW może być litym prętem ciągnionym, substancją odlewaną lub wyprodukowanym drutem rdzeniowym. Materiał wypełniający spoinę pochodzi z drutu rdzeniowego, który również przenosi energię elektryczną do łuku w celu stopienia metalu podstawowego. Drut rdzeniowy można stopić lub nie. Dla elektrod ze stali miękkiej i niskostopowych typowe gatunki drutu rdzeniowego to stal węglowa, a dla elektrod ze stali nierdzewnej drut rdzeniowy 304L, 308L, 309L i 316L. 

Różne druty rdzeniowe pokazane z bliska

Istnieją również inne druty specjalne, takie jak aluminium i te do utwardzania i akumulacji. Dla celów klasyfikacji i zastosowania, elektrody otulonej te mają skład drutu rdzeniowego, który dobrze komponuje się z powłoką i projektem elektrody.

Jak działa spawanie elektrodą otuloną? 

Podczas spawania ręcznego łukiem metalowym (MMA) lub metodą „Stick” do wytworzenia łuku elektrycznego pomiędzy elektrodą pokrytą topnikiem a obrabianym przedmiotem wykorzystuje się źródło prądu. Aby utworzyć spoinę, należy zapalić elektrodę uderzając nią o metal, a następnie wtopić elektrodę w spoinę. 

Podczas tej operacji nie ma potrzeby stosowania gazu ochronnego, ponieważ pokrycie topnikiem działa jako osłona dla spoiny. Aby uzyskać czysty spaw, należy usunąć „żużel”, który pozostawia na spoinie ta warstwa ochronna elektrody.

Zastosowania spawania elektrodą otuloną 

Ponieważ spawanie MMA można stosować praktycznie wszędzie, jest to dość powszechna technika w branży spawalniczej. Często wykorzystuje się ją na stanowiskach montażowych, gdzie konieczny jest dobry dostęp do spawarek oraz gdy prace często wykonuje się na zewnątrz. 

Typową techniką spawania jest spawanie MMA, które używa się na przykład do spawania rurociągów w elektrowniach i innych miejscach spawania rur. Można również wykorzystać ją w spawaniu podwodnym, w którym wykorzystuje się wypełniacze stworzone specjalnie do tych warunków.

Na czym polega spawanie elektrodą? 

Pierwszy patent na SMAW wydał Charles L. Coffinow w 1889 roku. Dzięki temu, że można ją stosować zarówno do spawania produkcyjnego, jak i konserwacyjnego, jest to obecnie jedna z najpopularniejszych technik spawania. 

Co więcej, można ją stosować na wszystkich metalach żelaznych we wszystkich pozycjach spawania. Jest ono również znane jako spawanie łukowe w osłonie topnika, ręczne spawanie metali oraz spawanie łukowe w osłonie metali.

Przez elektrodę prąd elektryczny styka się z metalem rodzimym. W międzyczasie topnik wytwarza gaz, który osłania łuk elektryczny pomiędzy anodą a spawanym metalem. 

W przeciwieństwie do spawania metodą MIG, spawanie elektrodą otuloną nadaje się do pracy na zewnątrz, ponieważ pozwala uniknąć zanieczyszczenia gazami z otoczenia. Powłoka topnika otaczająca anodę tworzy chmurę gazów, gdy zaczyna się rozmrażać, chroniąc topiący się metal i powstrzymując korozję.

Z tego powodu proces ten nosi również nazwę spawania łukowego w osłonie metalu. Kiedy jeziorko metalu stygnie, chmura gazów nad nim osiada i przekształca się w żużel. Po zakończeniu spawania należy go odłupać. 

Co to jest proces SMAW

Proces SMAW jest dość prosty i nie wymaga wielu specjalistycznych urządzeń. Spawanie drążkowe jest jednym z najbardziej powszechnych rodzajów spawania, ale wymaga umiejętności i doświadczenia, aby produkować czyste, wysokiej jakości spawy drążkowe.

Jeśli jakość jest gorsza wiele problemów może się rozwinąć:

  • Przepuszczalność
  • Słabe wtopienie 
  • Płytka penetracja
  • Słabe spoiny  
  • Pęknięcia 
  • Rozprysk 

Rodzaje elektrod

Są 3 główne rodzaje elektrod: celulozowe, rutylowe i podstawowe.

Pokrycie elektrody celulozowej może składać się nawet z 30% lub więcej mączki drzewnej. Powłoka ta, której grubość wynosi tylko 12 do 15 procent średnicy elektrody, tworzy cienki, szybko zastygający żużel, który jest idealny do spawania we wszystkich kierunkach, w tym pionowo w górę i w dół. Łuk kopiący/drążący zapewniany przez elektrody celulozowe ma głęboką penetrację. E6010, E7010 i E6011 to przykłady elektrod celulozowych, które często stosuje się do spawania rur, barek i zadań konserwacyjnych. 

Dwutlenek tytanu stanowi większość elektrody rutylowej. W porównaniu z elektrodami celulozowymi, elektrody rutylowe, takie jak elektrody ze stali nierdzewnej klasy E6013, E7014 i XXX-16, zapewniają łagodny łuk z lżejszą penetracją. Większą atrakcyjność dla spawacza zapewnia prostota kontroli żużla oraz łatwość zapalania i ponownego zapalania łuku. Często stosuje się je w zwykłych zastosowaniach produkcyjnych. 

Elektrody podstawowe (o niskiej zawartości wodoru) zapewniają  łuk o dobrych właściwościach mechanicznych i średniej penetracji. Powłoka składa się z proszku żelaznego o niskiej zawartości wodoru, TiO2, CaCO3 i CaF2. Proszek żelaza zwiększa osadzanie, a powłoka jest średniej grubości. Elektrody podstawowe, takie jak E7018, wykorzystuje się do spawania w przemyśle naftowym i gazowym, na statkach i w zastosowaniach, gdzie właściwości mechaniczne są kluczowe.

Kleszcze a uchwyt elektrody 

Wizualna różnica pomiędzy tymi dwoma „palnikami” jest najbardziej zauważalna. Kiedy głowica uchwytu twist lock obraca się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, kwadratowy otwór zaciska elektrodę na miejscu. 

Szczypce posiadają wewnątrz rowki, które można wykorzystać do umieszczenia elektrody w sposób podobny do szczypiec. W rzeczywistości, oba te uchwyty mocno wiążą elektrodę w miejscu.

Zwróć szczególną uwagę na poniższe elementy 

Natężenie prądu

Wybór anody określa, czy Twój gadżet wymaga prądu zmiennego (AC) czy prądu stałego (DC). Wybierz odpowiednie środowisko dla swojego unikalnego przedsięwzięcia. Anoda ujemna daje lepsze rezultaty w przypadku cienkich materiałów, natomiast elektroda dodatnia umożliwia głębszą penetrację. 

W zależności od elektrody, pozycji spawania i wizualnej kontroli gotowej spoiny, wybierz amperaż. Należy stosować się do zaleceń producenta, aby uzyskać idealny poziom natężenia prądu. 

Wymiary łuku 

Podczas spawania elektrodą otuloną bardzo ważna jest odpowiednia długość łuku. Dla każdego zastosowania i każdej elektrody wymagana się określoną długość łuku, która nie jest większa niż średnica elektrody. Na przykład 0,125-calową anodę 6010 trzyma się w odległości około 1/8 cala od materiału rodzimego. 

Kąt orientacji 

Jeżeli spawa się w pozycji stojącej, leżącej lub nad głową, należy stosować podejście „backhand” lub „drag” (metoda ciągnięcia). Upewnij się, że elektrodę kierujesz pod kątem prostym do złącza spawalniczego. 

Końcówka elektrody powinna nachylać się pod kątem 5-15 stopni w kierunku, w którym będzie się poruszać. Podczas spawania pionowo w górę należy stosować technikę „forehand” lub „push” (metoda pchania). Pochyl elektrodę o 15 stopni w kierunku przeciwnym do podróży. To również wpływa na prędkość podróży.

Połączenie typu T Połączenie czołowePołączenie zakładkowe
90° wspólny kąt180° wspólny kąt90° wspólny kąt
45° kąt pracy90° kąt pracy60°/70° kąt pracy
Rycina pokazująca 3 rodzaje połączeń spawalniczych: połączenie pachwinowe, połączenie czołowe i połączenie na zakładkę.

Pamiętaj, aby pozostać w centrum 

W zależności od tego, czy powłoka ma tworzyć system żużla szybkoschnącego, czy też wnosić wypełniacze i materiały stopowe, grubość powłoki na elektrodzie może wahać się od cienkiej (E6010) do grubej (E7024).

Wysokiej jakości elektroda ma koncentryczne pokrycie niezależnie od grubości. W przeciwnym razie, łuk może przechylić się na jedną stronę. Krater pokryty powłoką pomaga w skupieniu i ukierunkowaniu impulsu łuku i stopionego metalu podczas spawania.

Elektroda spala się nierównomiernie, gdy powłoka nie jest połączona koncentrycznie z drutem rdzeniowym, pozostawiając wypukłość po stronie z najgrubszą powłoką. Fingernailing to potoczna nazwa tego stanu. Słaby kierunek łuku, nieregularne krawędzie spoiny, nieodpowiednia osłona i brak penetracji to niektóre z objawów.

Biegunowość

Spawanie elektrodą otuloną można wykonywać zarówno przy dodatniej jak i ujemnej polaryzacji, ale niestety nie ma standardowego sposobu ustawienia palnika do spawania elektrodą otuloną. Zwróć uwagę na przeczytanie przedniej etykiety pudełka elektrod, która wymienia niezbędną polaryzację, abyś mógł prawidłowo ustawić swoje urządzenie. 

Musisz włożyć zacisk uziemiający do ujemnego (-) uchwytu panelu, a palnik do dodatniego (+) uchwytu panelu, jeśli elektrody wymagają prądu zmiennego. 

Musisz podłączyć palnik do ujemnego (-) uchwytu panelu, a zacisk uziemienia do dodatniego (+) uchwytu panelu, jeśli elektrody wymagają AC/DC-. 

Niektóre elektrody mogą wymagać DCEP (Direct Current Electrode) podczas pracy z prądem stałym.

Rozpoczęcie spawania 

Podczas spawania należy wziąć pod uwagę trzy podstawowe rzeczy: 

  1. Kąt pracy. 
  2. Kąt przesuwu i odległość 
  3. Prędkość przesuwu 

Nie ma znaczenia, czy używasz metody TIG, MIG czy spawania drutowego. Spawanie drutowe różni się jednak nieco od MIG i TIG tym, że palnik drutowy zaczyna pracę znacznie dalej od złącza niż w przypadku dwóch pozostałych. 

Kąt pracy

Kąt ustawienia palnika w stosunku do kąta spoiny to kąt pracy. Istnieją różne rodzaje spoin, a spoiny te można znaleźć w wielu miejscach.

Kluczowym czynnikiem wpływającym na to, jak ustawiona jest spoina, jest to, czy będziesz poruszał się wbrew grawitacji, czy nie. Jeśli znajdujesz się w pozycji powyżej, pionowej lub poziomej, zazwyczaj będziesz musiał zwiększyć prędkość przemieszczania się i zmniejszyć natężenie prądu, aby zapobiec wylewaniu się stopionego metalu. Utrzymanie ciasnego łuku będzie korzystne. Najlepsze pozycje do nauki to te, które są płaskie.

Rycina przedstawia 4 pozycje spawu pachwinowego: pozycja płaska, pozycja pozioma, pozycja pionowa i pozycja nad głową.

Kąt przesuwu i odległość 

Podczas spawania klejonego chcesz tylko przeciągać (ciągnąć) swój spaw. Jeśli zastosujesz kąt pchania, istnieje ryzyko, że żużel znajdzie się w jeziorku spawalniczym i zanieczyści spoinę. Jeżeli chcesz przeciągnąć spoinę, włóż kij do złącza (powinien być ustawiony pod kątem około 45°, jeżeli spawasz pachwinę), a następnie przechyl go o 10° do 15° na bok, tak aby utworzyć kąt około 35° do 30° od podłoża.

Rycina pokazuje kąty pracy elektrodą, widok z boku i z przodu.

Prędkość przesuwu

Pamiętaj aby utrzymać taką samą prędkość przesuwu podczas spawania, aby uzyskać estetyczną i czystą spoinę. To zapewni, że nie powstaną spawy o różnej grubości i twoja praca będzie idealna. Podczas spawania utrzymuj małą długość łuku.

Długość łuku nie powinna być większa niż średnica elektrody jako ogólna zasada. Elektroda 2,6 mm powinna być używana tylko wtedy, gdy długość łuku nie przekracza 3 mm.

Nie należy jednak podchodzić tak blisko, aby elektroda dotykała metalu, ponieważ spowoduje to jej przyklejenie. Twój łuk stanie się niestabilny, będziesz wytwarzał więcej rozprysków, które będą latać wszędzie, a utrzymanie łuku w stanie oświetlonym będzie trudne, jeśli oddalisz się zbytnio.

Wykonanie kilku suchych przejść przed rozpoczęciem spawania drążkowego zapewni, że będziesz mógł poruszać się z drążkiem, gdy będzie się on topił i stawał krótszy. Możesz to zrobić nad krawędzią stołu; po prostu przesuń się nad krawędzią stołu, powoli opuszczając elektrodę poniżej niej i pomyśl, że twój spaw rozprasza się w jeziorku. 

Powinieneś ćwiczyć, ponieważ nie chcesz, aby łuk był zbyt długi. Jakość spoiny ucierpi z powodu zbyt długiego łuku, a łuk będzie się łamał, jeżeli będzie się zbytnio wydłużał.

Krok po kroku

Zbierz sprzęt i materiały, które będą potrzebne do rozpoczęcia spawania. Obejmuje to metal, który ma być spawany, spawarkę elektrodową, elektrody, druty i zaciski.

Przygotuj metal do spawania. Jeżeli metal składa się z dwóch części, które będą łączone przez spawanie, konieczne może być przygotowanie metalu przez szlifowanie ukośnej krawędzi po stronach, które będą łączone.

Dzięki temu łuk spawalniczy może wniknąć wystarczająco głęboko, aby stopić obie strony metalu do stanu stopionego, powodując połączenie metalu wypełniającego przez grubość przekroju metalu. Aby mieć pewność, że spawasz nad czystym basenem stopionego metalu, powinieneś przynajmniej oczyścić ten obszar z farby, smaru, korozji i innych zanieczyszczeń.

Obrabiany przedmiot umieść przed Tobą, aby Twoje ręce mogły swobodnie i stabilnie poruszać się podczas spawania. Należy pamiętać, że elektroda ma mieć możliwość przemieszczania się w dół. 

Ponieważ urządzenie nie uruchomi się, jeżeli zacisk nie jest uziemiony, należy upewnić się, że został on przymocowany do metalowej powierzchni, takiej jak (czysty) metalowy stół warsztatowy. 

Użyj magnetycznego zacisku spawalniczego, aby utrzymać dwa kawałki metalu razem podczas wykonywania połączenia pachwinowego.

Spawanie elektrodą pokazane z bliska.

Celuj w łuk. W ten sposób powstaje łuk elektryczny pomiędzy obrabianym przedmiotem a elektrodą. Nie wytworzy się wystarczająco dużo ciepła, aby stopić i połączyć ze sobą metal, jeśli elektroda tylko pozwoli na przepływ prądu do uziemionego elementu. 

Aby wykonać koralik, należy przesunąć łuk. Koralik powstaje w wyniku stopienia metalu elektrody i metalu podstawowego płynącego razem, aby wypełnić szczeliny między elementami łączonymi przez spawanie. 

Skonstruuj koralik spawalniczy. Aby rozprowadzić metal na żądaną szerokość, musisz splatać łuk tam i z powrotem nad ścieżką spawania, w zygzaku lub w kształcie figury 8.

Pomiędzy przejściami należy usuwać wióry i szczotkować spoinę. Żużel, czyli stopiony materiał topnika elektrody, musi być usunięty z powierzchni spoiny po każdym przejściu, lub wycieczce, od jednego końca spoiny do drugiego, aby zapewnić, że tylko czysty stopiony metal wypełni spoinę przy następnym przejściu.

Utwórz czepność

Spawaj elektrodą do momentu jej zapalenia, a następnie wykonaj krótki, milimetrowy spaw przed odciągnięciem, aby utworzyć czepność. Ponieważ spoina nie musi być szczególnie duża, nie ma potrzeby przesuwania elektrody.

W przypadku niewłaściwego ułożenia elektrody, powinieneś być w stanie ją oderwać. Aby upewnić się, że przedmiot jest ustawiony zgodnie z życzeniem, należy powtórzyć tę procedurę na obu krawędziach. 

Zapalanie łuku jest pierwszym krokiem w tworzeniu spoiny klejowej. Szybko, ale nie za delikatnie, zarysuj elektrodę wzdłuż metalu, podciągając ją i oddalając. Łuk jest teraz zapalony i możesz zacząć go przeciągać.

W miarę postępów w spawaniu, pamiętaj o utworzonym łuku. Szarpnij palec, aby pręt uwolnił się z zacisku palca lub metalu spoiny jeśli elektroda przylega do metalu i jest uwięziona.

Aby zapobiec zanieczyszczeniu nowej spoiny, którą rozpoczynasz od miejsca, w którym łuk został utracony lub przerwany, zatrzymaj proces spawania i usuń żużel z miejsca spawania, jeżeli łuk został utracony z powodu przesunięcia elektrody zbyt daleko od powierzchni metalu. Nigdy nie umieszczaj świeżej elektrody na istniejącym już żużlu, ponieważ stopi się on w plazmie łuku.

Pozostałości po spawaniu elektrodą.

Po zakończeniu spawania możesz chcieć oczyścić spoinę, aby ułatwić przyleganie farby. Aby pozbyć się wszelkich zanieczyszczeń i resztek żużlu, wyczyść spaw szczotką drucianą. Użyj szlifierki kątowej, aby usunąć górną część spoiny aby umożliwić dopasowanie elementu spawanego do innego elementu. Czysty spaw ułatwia sprawdzenie, czy nie ma grudek lub innych problemów ze spawaniem.

Aby uniknąć korozji, zagruntuj spoinę odpowiednią farbą zapobiegającą rdzy. Ponieważ metal bazowy jest bezpośrednio narażony na działanie wilgoci. Świeżo zespawany metal będzie bardzo szybko korodował, jeśli zostanie pozostawiony na zewnątrz.

Często zadawane pytania

Czy pręt spawalniczy może być użyty więcej niż jeden raz?

Z całą pewnością możesz. Nie ma ustalonego protokołu, który by tego zabraniał. Nie ma potrzeby marnowania go, jeśli pozostało wystarczająco dużo pręta, aby wykonać kolejną spoinę lub nawet kilka szybkich spoin czepnych, a elektroda jest nadal w dobrym stanie.

W jaki sposób elektroda jest używana podczas spawania?

Łuk podczas spawania elektrodowego jest wywoływany przez zetknięcie elektrody prętowej z elementem spawanym. Przez krótki czas powoduje to zwarcie między dwoma biegunami, umożliwiając przepływ prądu. Między elementem spawanym a elektrodą powstaje łuk elektryczny. Generuje to ciepło niezbędne do stopienia.

O autorach

Author Image

Artur Kowalski

Jestem certyfikowanym ekspertem ds. spawania i twórcą DobrySpawacz.com, bloga, na którym dzielę się ponad 30-letnim doświadczeniem w branży spawalniczej. Skontaktuj się ze mną pod adresem [email protected] w razie potrzeby pomocy.