Pohled do technologie svařování - MMA

M.M.A. (Manual Metal Arc)

- svařování obloukem s použitím obalovaných elektrod

A. Úvod

Obloukové svařování s obalovanými elektrodami je manuální proces, kde zdrojem tepla je elektrický oblouk. V okamžiku zážehu oblouku mezi elektrodou a svařovaným materiálem vzniká vysoká teplota, která rozpouští jak materiál elektrody tak materiál svařovaný. Používá se na svařování uhlíkových ocelí, nerezu, hliníku (a jeho slitin) i litiny.

B. Základní informace

Zdroje proudu

Svařování elektrodou je založeno na principu konstatního proudu, tj. proud by se neměl měnit v důsledku změny vzdálenosti mezi elektrodou a materiálem, způsobenou prací svářeče.

Základní konstrukční vlastnost zdroje tedy musí být schopnost udržet konstatní proud nezávisle na délce oblouku. Čím stabilnější proud, tím lepší výsledek a snazší práce.
Ve zdroji se obvykle nachází zařízení k nastavení svářecího proudu – a to mechanicky nebo elektronicky . Podle toho rozlišujeme obloukové svářečky do 3 skupin: elektromechanické, elektronické (SCR) a invertorové. Polarita zdroje určuje další dvě kategorie:

a) zdroje střídavé (AC) - Výstupní proud má sinusovou charakteristiku, která mění polaritu v pravidelných intervalech, s frekvencí 50 Hz nebo 60 Hz. Získává se z transformátoru v elektromechanických svářečkách. 

b) zdroje stejnosměrné (DC) - Výstupní proud má stálou charakteristiku získanou z usměrňovače nacházejícího se ve svářečce. Usměrňovač mění proudovou charakteristiku ze střídavé na stejnosměrnou. Toto je typické pro zařízení elektronická (SCR) a invertory.

Tato zařízení mohou být dále dělena podle způsobu připojení jednotlivých pólů ke svařovanému materiálu:

• přímá polarita - takto se označují připojení, kde elektroda je připojena na (–) pól a zemnící kabel na (+) pól svářečky. Elektrický oblouk koncentruje vznikající teplo do svařovaného materiálu a způsobuje jeho rozpouštění. Při tomto způsobu se rozpouští i jádro elektrody a jeho materiál se dostává do bodu svařovaného spoje.

• reverzní polarita - takto označujeme připojení, kde elektroda je připojena na (+) pól a zemnící kabel na ( - ) pól  svářečky Elektrický oblouk koncentruje vznikající teplo do špičky elektrody. Každý typ elektrody vyžaduje určitý druh proudu (AC, DC) a, v případě DC proudu také specifickou polaritu. Volba elektrody proto závisí na typu svařovacího zdroje. Nesprávné použití způsobuje nestabilitu oblouku a nekvalitní provedení svaru.

C. Funkce ARC FORCE, HOT START a ANTI-STICK

Svařovací zdroje mohou obsahovat speciální zařízení usnadňující jejich použití. Nazývají se Arc Force, Hot Start a Anti-Stick.

Arc Force toto zařízení měří svařovací proud na výstupu. Pokud např. svářeč neudrží elektrodu při práci v konstantní vzdálenosti od svařence, obvod Arc Force přidává a ubírá proud podle parametrů oblouku a tím se vytváří rovnoměrný svár.
Hot Start zařízení usnadňuje zapálení oblouku krátkodobým navýšením proudu při každém započetí sváření.
Anti-Stick toto je zařízení, které při zapalování oblouku nastaví parametry výstupu tak, aby umožnil snadné zapálení oblouku.

D. Obalované elektrody

1.1 Charakteristika

Obalované elektrody se skládají z jádra a obalu.
Jádro tvoří kovový vodič, jehož jedinou úlohou je dodávat do bodu svaru svařovací materiál. Druh materiálu elektrody závisí na povaze materiálu základního. Pro uhlíkové oceli (nejčastější svařování obloukem) je jádro z měkké oceli. Během svařování se jádro zvolna rozpouští
Obal je nejdůležitější součástí elektrody. Primární funkce je ochrana svaru před kontaminací nečistotami ze vzduchu, a to např. modifikací atmosféry v bodě sváru či očištěním svařovaného povrchu.

1.2 Kategorie elektrod

Chemické složení elektrody má výrazný vliv na vlastní provedení práce a kvalitu sváru.

• elektrody kyselé - Obal obsahuje oxidy železa, mangan a křemík. Zajišťují dobrou stabilitu oblouku pro sváření AC i DC. Jádro je velmi tekuté a neumožňuje svařování v různých pozicích. Jejich schopnost očistit povrch materiálu je nízká a sváry mohou vykazovat praskliny.
• elektrody rutilové - Obal obsahuje minerál „rutil“ - tedy 95% dioxidu titanu. Tato látka zajistí optimální stabilitu oblouku a vysokou tekutost materiálu elektrody a tím konstantní dodávku materiálu do místa sváru. Elektroda je velmi vhodná pro svařování v horizontálním směru. Bohužel ani tento obal neumožní dokonalé očištění a vysušení povrchu materiálu při svařování.
  Elektrody jsou vhodné pro AC i DC svařování s přímou polaritou a pro tenké materiály. Při některých aplikacích se rutilový obal kombinuje s celulózovým nebo fluoridovým, aby se dosáhlo optimálně stabilního oblouku.
• elektrody celulózové - Obal těchto elektrod obsahuje celulózu s příměsemi hořčíku a křemíku. Elektroda je vhodná pro svařování pod úhly i vertikálně, což jiná neumožňuje.Vysoké zplynování redukuje strusku ve sváru. Svár je hluboký bez strusky, ohraničený a s výbornými mechanickými vlastnostmi. Používá se na DC svařování s reversní polaritou.
• elektrody basické - Obal je složen z oxidů železa, železných slitin, vápníku a hořčíku, s přídavkem kysličníku fluoridu. Elektrody jsou schopny očistit povrch svařovaného materiálu, svár je mechanicky pevný. Fluorid způsobuje nestabilitu oblouku, je náchylná ke zkratům z důvodu velkého úkapu materiálu při svařování, oblouk musí být velmi krátký. Kvalitní svařování bazickými elektrodami je pro zkušeného svářeče. Sváry mají hodně strusky. Elektrody jsou vhodné pro vertikální, horizontální i svařování nad hlavou. Doporučeno je svařování DC s přímou polaritou.

Elektrody je třeba uchovávat v suchu, nasávají vzdušnou vlhkost a pak jsou velmi obtížně zažehnutelné.

1.3 Doporučené hodnoty svařovacího proudu

Průměrné hodnoty svařovacího proudu (A)
 

2. Klasifikace elektrod

V souladu s normou EN  499, obalované elektrody dělíme do skupin v závislosti na typu obalu a nejdůležitějších vlastnostech
 
a) Každá elektroda může být definována podle identifikace na obalu, příklad:  

E =  elektroda
44 = pevnost v tahu:
          00 =    negarantovaná hodnota;
          44 =    minimální garantovaná hodnota 44 Joule
T = Typ aplikace:
          S =     pro tenké pláty (do 4 mm.);
          L =      pro střední a silné pláty;
          T =      pro truby.
3 =   třída kvality, od 1 do 4, podle výsledků mechanických testů
C =  Typ obalu:
          R =    rutilová                     RC =     rutilo-celulozní
          B =    basická                    RB =     rutilo-basická
          C =    celulozní                  V =       speciální (specifikace na obalu)
1 =   svařovací pozice:
          1 =    všechny
          2 =    všechny, vyjma vertikální sestupné
          3 =    pouze horizontální a čelně-horizontální (normální úhel)
          4 =    pouze horizontální
9 =   výtěžnost elektrody
R09 = minimální garantovaná účinnost, vyjádřená v desetinách;
KV20 = extra symbol pro nízkoteplotní rázovou houževnatost; např. elektroda má rázovou houževnatost do  -20 °C.

b) klasifikace AWS (american welding society) a ASTM (american society for testing and materials)

E =     elektroda
60 =   minimální pevnost v tahu, vyjádřená v librách/ palec čtvereční
1 =     svařovací pozice:
          1 =     všechny
          2 =     horizontální a poziční úhly
1 =     svařovací proud:
          0 =     stejnosměrný s elektrodou na (-), celulozní elektrody;
          1 =     střídavý i stejnosměrný (+ pól)
          2 =     střídavý i stejnosměrný (- pól)
          3 =     střídavý i stejnosměrný pro rutilové elektrody
          4 =     střídavý i stejnosměrný pro vysoko výkonnostní rutilové elektrody
          5 =     stejnosměrný s elektrodou na (-), basické elektrody
          6 =     střídavý i stejnosměrný pro basické elektrody
          7 =     střídavý i stejnosměrný (jakýkoliv pól nebo pouze (-) pól) pro high performance el. s oxidy železa
          8 =     střídavý i stejnosměrný (+) pól,  pro high performance basické elektrody.

Zdroj: www.telwin.com
Přeložil: Zdeněk Slavík
Zpracoval: David Gross
Zveřejněno: 31.5.2010

• Pokosová pila 
• Gravírka nejen pro kutily
• Šroubováky - 1.díl 
• Šroubováky - 2.díl 
• Vylepšujeme nářadí
• Stavba
• Pepův TIP
• Energie
• Tvoříme