1. Otulina i Najważniejsze zadania otuliny

Otulina elektrody posiada różnorodny skład chemiczny i różną grubość.skład chemiczny otuliny wpływa na skład chemiczny spoiny. Otulina ma duże znaczenie w zapewnieniu powstającemu połączeniu odpowiedniej jakości i wytrzymałości.

Najważniejsze zadania otuliny to wytworzenie gazowej osłony łuku i ochrona przed dostępem powietrza z atmosfery. Ułatwia zainicjowanie łuku i stabilizowanie łuku podczas spawania, co zmniejsza rozpryski. Wprowadzenie pierwiastków odtleniających i wiążących. Tworzenie żużlowej powłoki pod ciekłym jeziorkiem i krzepnącą spoiną co zabezpiecza krzepnącą spoinę przed dostępem powietrza, opóźnia stygnięcie i wzbogaca skład chemiczny spoiny.

2. Spawanie gazowe:

a) Charakterystyka metody

Spawanie gazowe polega na stopieniu brzegów łączonych metali za pomocą

źródła ciepła w postaci płomienia gazowego, najczęściej acetylenowo – tlenowego.

Spoina powstaje z nadtopionych brzegów łączonego materiału oraz dodatkowego

spoiwa ( pręta metalowego ) stapianego w płomieniu. W wyniku spalania płomień

osiąga u wylotu palnika wysoką temperaturę około 3100 stopni C. Spawanie

przeprowadza się za pomocą palnika, którego zadaniem jest zmieszanie w odpowiednim

stosunku gazu palnego i tlenu oraz ich spalenie. Metoda pozwala na wykonywanie

połączeń we wszystkich pozycjach i uzyskanie spoin o gładkim nadlewie (licu).Ze

względu na stosunkowo niską wydajność oraz

 

b)Zalety i Wady:

Zalety spawania:

- Łatwość i szybkość wykonania

- Prosta konstrukcja: brak elementów dodatkowych, mała masa

- Możliwość pełnej automatyzacji

- Uzyskanie spoin o gładkim licu

Wady spawania:

- Duże koszty

- Dodatkowe naprężenia i odkształcenia

- Konieczna wykwalifikowana kadra

- Konieczne specjalistyczne urządzenia

 

c)Charakterystyka płomienia tlenowo-acetylenowego wraz z występującymi reakcjami

Płomień składa się z 3 stref: jądra, strefy odtleniającej i kity płomienia. Wewnątrz jądra panuje temperatura około 6000C, przy końcu – 10000C, w odległości 2¸5 mm od jądra (strefa

odtleniająca) 31000C, pośrodku kity płomienia około 20000C, a na końcu kity około 10000C.

Część płomienia znajdująca się tuż za jądrem (strefa odtleniająca) działa na stopiony metal

dodatnio: odtlenia, tj. odbiera tlen od powstałych już  tlenków i chroni metal przed działaniem

tlenu z powietrza, tj. przed powstawaniem nowych tlenków. Dalsza część płomienia tzw. kita, działa na stopiony  metal ujemnie, ponieważ ma własności utleniające na skutek obecności wolnego tlenu, a znajdujące się w tej strefie cząsteczki pary wodnej wpływają na powstawanie porów i pęcherzy w spoinie.

3. Spawanie elektrodą otuloną - metoda MMA

Spawanie łukowe elektrodą otuloną nazywane jest również metodą MMA (Manual Arc Welding) i jest to najstarsza i najbardziej uniwersalna metoda spawania łukowego.

W metodzie MMA wykorzystywana jest elektroda otulona, która składa się z metalowego rdzenia pokrytego sprasowaną otuliną. Pomiędzy końcem elektrody a spawanym materiałem wytwarzany jest łuk elektryczny. Zajarzenie łuku ma charakter kontaktowy poprzez dotknięcie końca elektrody do materiału spawanego. Elektroda topi się i krople stopionego metalu elektrody przenoszone są poprzez łuk do płynnego jeziorka spawanego metalu tworząc po ostygnięciu spoinę. Spawacz dosuwa elektrodę w miarę jej stapiania do spawanego przedmiotu tak aby utrzymać łuk o stałej długości i jednocześnie przesuwa jej topiący się koniec wzdłuż linii spawania. Topiąca się otulina elektrody wydziela gazy, które chronią płynny metal przed wpływem atmosfery a następnie krzepnie i tworzy na powierzchni jeziorka żużel, który chroni krzepnący metal spoiny przed wpływem otoczenia. Po ułożeniu jednego ściegu żużel należy mechanicznie usunąć.

Podstawowa różnica w stosunku do innych metod spawania polega na tym, że w metodzie MMA elekroda ulega skróceniu. W metodzie TIG oraz MIG/MAG długość elektrody pozostaje przez cały czas niezmieniona i odległość pomiędzy uchwytem a elementem spawanym jest przez cały czas stała. W metodzie MMA, aby utrzymać stałą odległość pomiędzy elektrodą a jeziorkiem spawalniczym, uchwyt elektrody musi być przez cały czas przesuwany w kierunku spawanego elementu co powoduje, że umiejętności spawacza odgrywają szczególną rolę.

Cechy użytkowe metody spawania elektrodą otuloną

• Zalety:

  • możliwość spawania różnych rodzajów i gatunków metali i stopów: stale niestopowe i stopowe, żeliwa, nikiel, miedź i jej stopy,

  • możliwość spawania w każdej pozycji, w warunkach polowych (przy niewielkim wietrze), na wysokościach a nawet pod wodą,

  • wysoka jakość spoin, dobre własności mechaniczne,

  • możliwość spawania cienkich elementów (praktycznie od 1,5mm) i grubych (spoiny o grubościach powyżej 4mm zaleca się wykonywać wielowarstwowo),

  • wykorzystywanie prostych w obsłudze, łatwo przenośnych i stosunkowo tanich urządzeń do spawania MMA.

• Wady:

  • niska wydajność spawania (ok. 1-5 kg stopiwa/godz.), szczególnie dokuczliwa przy spawaniu grubych elementów,

  • mała prędkość spawania (ok. 0,1-0,4 m/min.),

  • konieczność usuwania żużla i wymiany elektrod co dodatkowo zmniejsza wydajność procesu,

  • jakość spoin mocno uzależniona od umiejętności spawacza,

  • duża wrażliwość na wilgoć – szczególnie elektrod zasadowych,

  • stosunkowo duży koszt materiałów spawalniczych (elektrod) w porównaniu do innych metod,

  • duża ilość wydzielanych gazów i dymów spawalniczych.

Zastosowanie metody spawania elektrodą otuloną

Spawanie elektrodą otuloną jest stosowane we wszystkich warunkach i dlatego jest najbardziej uniwersalną metodą w całej branży spawalniczej. Metoda MMA to metoda uniwersalna ze względu na gatunek spawanej stali, rodzaj konstrukcji, pozycję i miejsce spawania.
Główne zastosowanie to spawanie konstrukcji stalowych w przemyśle stoczniowym i w większości branż produkcyjnych, spawanie rurociągów, w pracach instalacyjnych na budowach, spawanie w warunkach polowych i na wysokościach oraz w miejscach o utrudnionym dostępie. Jest to również ulubiona metoda hobbystów oraz małych warsztatów naprawczych.

4. czy prad wpływa na głębokość spawania.

 a) Natężenie prądu spawania dobiera się zazwyczaj na podstawie danych katalogowych producenta. Parametr ten w największym stopniu decyduje o energii cieplnej łuku, a więc głębokości wtopienia i prędkości stapiania. Przy stałej średnicy elektrody, ze wzrostem natężenia prądu, wzrasta temperatura plazmy łuku, wzrasta wydajność stapiania i ilość stapianego metalu spawanego oraz głębokość, szerokość i długość jeziorka spoiny. Dobór natężenia prądu spawania zależy od rodzaju spawanego materiału, rodzaju elektrody, jej średnicy, rodzaju prądu, pozycji spawania oraz techniki układania poszczególnych ściegów spoiny.

      b) Napięcie łuku proporcjonalne jest do długości łuku i wywiera wyraźny wpływ na charakter przenoszenia metalu w łuku, prędkość spawania i efektywność układania stopiwa. Ze wzrostem napięcia łuku wzrasta jego energia i w efekcie objętość jeziorka spoiny. Szczególnie wyraźnie zwiększa się szerokość i długość jeziorka. Przy stałym natężeniu prądu podwyższenie napięcia łuku nieznacznie wpływa na głębokość wtopienia. Długość łuku regulowana jest przez operatora i zależy od jego umiejętności manualnych i percepcji wizualnej. Dobór napięcia łuku zależy od rodzaju elektrody, pozycji spawania, rodzaju i natężenia prądu oraz techniki układania ściegów spoiny

4. Do podstawowych parametrów spawania elektrodą otuloną należą

- Natężenie prądu
 - Długość łuku
 - Napięcie łuku,
 - Prędkość spawania,
 - Średnica elektrody i jej położenie względem złącza

a) Natężenie prądu. Katalogi wytwórców elektrod podają z reguły granice natężenia prądu dla elektrod danego gatunku w zależności od ich średnicy. Przy tej samej średnicy elektrody dla elektrody grubootulonej, zawierającej  otulinie znaczną ilość proszku metalowego i prze­wodzącej prąd zarówno przez rdzeń, jak i przez otulinę, dopuszczalne na­tężenie prądu może być znacznie wyższe niż w przypadku elektrod cienkootulonych.

W razie braku danych katalogowych natężenie prądu dla spawania w pozycji podolnej może być w pewnym przybliżeniu ustalone w zależności od średnicy elektrody wg wzoru

 I=(15 + 6d)d   [A]

gdzie d — średnica rdzenia elektrody, mm.

 Lub w przybliżeniu przyjąć 30 - 40 [A] na 1mm średnicy rdzenia elektrody

Niższe o 10 - 20°/o natężenie prądu stosuje się w przypadkach spawania w pozycjach trudnych, zwłaszcza pionowej i sufitowej, spawania elementów cienkościennych, spawania części wstępnie podgrzanych i spawania elektrodami cienko- i średniootulonymi.

Zbyt wysokie natężenie prądu można rozpoznać po zwiększonym rozprysku płynnego metalu, silnym odsuwaniu żużla z powierzchni jeziorka i nad­miernym nagrzewaniu się elektrody. Zbyt niskie natężenie prądu utrud­nia zajarzenie łuku i wywołuje podpływanie żużla pod elektrodę, co może doprowadzić do gaśnięcia łuku na skutek zwarcia płynnym żużlem elek­trody ze spawanym materiałem.

 

Rys.4 Widok napoiny przed i po oddzieleniu żużla

  

b) Długość łuku elektrycznego. Długość łuku powinna wyno­sić 0,5 - 1,1 średnicy rdzenia elektrody. Przy zbyt krótkim łuku następują niepożądane zwarcia elektrody z przedmiotem spawanym. Przy spawaniu zbyt długim łukiem zwiększa się ujemne oddziaływanie powietrza atmo­sferycznego na płynny metal jeziorka spawalniczego oraz następuje więk­sze ugięcie łuku.

 

b) Napięcie łuku proporcjonalne jest do długości łuku i wywiera wyraźny wpływ na charakter przenoszenia metalu w łuku, prędkość spawania i efektywność układania stopiwa. Ze wzrostem napięcia łuku wzrasta jego energia i w efekcie objętość jeziorka spoiny. Szczególnie wyraźnie zwiększa się szerokość i długość jeziorka. Przy stałym natężeniu prądu podwyższenie napięcia łuku nieznacznie wpływa na głębokość wtopienia. Długość łuku regulowana jest przez operatora i zależy od jego umiejętności manualnych i percepcji wizualnej. Dobór napięcia łuku zależy od rodzaju elektrody, pozycji spawania, rodzaju i natężenia prądu oraz techniki układania ściegów spoiny.