« Back to Glossary Index

Jako wszechstronna, prosta metoda, spawanie ręczne elektrodą otuloną rozpowszechniło się w wielu branżach przetwórstwa stali. Ze względu na niewielką ilość potrzebnego wyposażenia metoda ta jest ceniona dzięki swej mobilności zwłaszcza na placach budowy. Przemawia za nią również brak wrażliwego na wiatr gazu ochronnego. Mimo tanich możliwości stosowania można dzięki niej uzyskać wyniki o wysokiej jakości. Nowości w zakresie technologii źródeł prądu spawalniczego zapewniają stabilność luku spawalniczego nawet w trudnych warunkach lub przy zastosowaniu długich przewodów zasilających.

Zasada działania

Podobnie jak w przypadku metody spawania MIG/MAG, również w przypadku spawania ręcznego elektrodą otulną nośnikiem łuku spawalniczego jest elektroda do spawania wraz z topiącym się równocześnie dodatkiem spawalniczym. Podczas spawania ręcznego elektrodą otuloną, elektroda do spawania określana jest mianem elektrody otulonej. Ciepło łuku spawalniczego topi otulinę elektrody oraz materiał podstawowy. Równocześnie otulina elektrody wytwarza stożek gazowy oraz warstwę żużla, które chronią rozgrzaną powierzchnię elementu przed reakcjami chemicznymi z powietrzem otoczenia. Umożliwia to zachowanie wytrzymałości i ciągliwości stopiwa. Elektroda otulona połączona jest za pośrednictwem przewodu spawalniczego i uchwytu elektrody z jednym biegunem źródła prądu spawalniczego. Połączenie z masą zapewnia zacisk na elemencie spawanym oraz przewód masy, połączony z drugim biegunem źródła prądu spawalniczego. To, który biegun tworzy potencjał spawania, zależy od wyboru typu elektrody topliwej.
Elektrody rutylowe łączone są najczęściej z ujemnym biegunem źródła prądu spawalniczego, podczas gdy elektrody zasadowe znajdują główne zastosowanie w połączeniu z biegunem dodatnim. Elektrody rutylowe nadają się również w ograniczonym stopniu do spawania prądem przemiennym, z zastosowaniem prostych transformatorów spawalniczych bez prostowników prądowych. Kolejną cechą charakterystyczną elektrod rutylowych jest łatwość spawania, równomierna spoina oraz przejście materiału w postaci drobnych kropli. Elektrody zasadowe natomiast mają, oprócz przejścia materiału w postaci dużych kropli, także właściwość wiązania wilgoci, i w stanie niewysuszonym przyczyniają się do powstawania porów w stopiwie.
Ich zaletą jest z kolei możliwość spawania w wielu pozycjach oraz wysoka wytrzymałość mechaniczna. Kolejny rodzaj elektrod, to elektrody celulozowe. Oprócz przejścia materiału w postaci drobnych kropli, charakteryzują się one również bardzo dużą głębokością wtopienia, dobrą wytrzymałością mechaniczną, a poza tym nadają się do wszystkich pozycji spawania, włącznie z wykonywaniem spoin pionowych.
Ich wadą jest natomiast trudna spawalność i znaczne wytwarzanie dymu. Ponadto elektrody te nie nadają się do wszystkich typów źródeł prądu spawalniczego.

Technika

W przypadku źródeł prądu spawalniczego do spawania ręcznego elektrodą otuloną istotne jest utrzymanie ustawionego prądu na stałym poziomie niezależnie od aktualnej długości łuku spawalniczego. Napięcie spawania zmienia się przy tym odpowiednio do chwilowej długości łuku spawalniczego. Nowoczesne źródła prądu spawalniczego potrafią zapewnić taką regulację nawet w sytuacjach ekstremalnych wahnięć napięcia lub też bardzo długich przewodów zasilających.
Najprostszymi źródłami prądu spawalniczego są transformatory bez prostowników, ze zmiennym rozproszeniem pola magnetycznego za pomocą regulowanego jarzma transformatora, co umożliwia utrzymanie żądanego prądu spawalniczego. Takie źródła prądu są bardzo tanie, jednakże ograniczają się do prądu przemiennego i nie nadają się do wszystkich elektrod. Kolejną ich wadą jest duży ciężar i pokaźne rozmiary.
Tyrystorowe źródła prądu spawalniczego wyposażone są w prostownik, który z prądu przemiennego wytwarza wyprostowany prąd spawalniczy. Regulacja prądu odbywa się za pomocą tyrystorów. Są to sterowane elementy przełącznikowe prostownika. Cewka dławikowa wygładza niepożądane wierzchołki natężenia prądu i redukuje w ten sposób skłonność do powstawania rozprysków podczas spawania. Takie źródła prądu spawalniczego nadają się już do prądu stałego i można nimi dobrze sterować. Ich wadą są natomiast duże gabaryty oraz duży ciężar, jak też wolny proces regulacji oraz tendencja do wrażliwości na wahania napięcia sieciowego.
Aktualny stan techniki to inwerterowe źródła prądu spawalniczego. Wytwarzają one z napięcia sieciowego napięcie pulsujące o dużej częstotliwości. Napięcie to jest przekazywane do transformatora spawalniczego, który ze względu na wysoką częstotliwość może być o wiele lżejszy, mniejszy i bardziej wydajny, niż ma to miejsce w przypadku wymienionych wcześniej konstrukcji źródeł prądu spawalniczego. Inwerterowe źródła prądu spawalniczego wyposażone są również w prostownik. Niska falistość prądu wyjściowego transformatora umożliwia wykonanie znacznie bardziej zwartej konstrukcji lub też całkowite zrezygnowanie z cewki wyjściowej. Prostownik składa się jedynie z niesterowanych diod.
Najnowsza generacja inwerterów do spawania ręcznego wyposażona jest w tzw. inwerter rezonansowy. Ważne jest w tym przypadku zmienne działanie transformatora spawalniczego ze specjalnie rozmieszczonymi kondensatorami jako zasobnika energii. Ponadto transformator wykonuje też funkcję magazynowania energii, pozyskując ponownie prąd elektryczny z magnetyzmu wytwarzanego samoistnie podczas wyładowania. Jeśli transformator i kondensatory są dostosowane do siebie w taki sposób, aby nawzajem się ładowały, określa się to mianem rezonansu. Wyrafinowane połączenie właściwości rezonansu oraz funkcji zasobnika zapewnia cenne rezerwy mocy, które w razie potrzeby są do dyspozycji w celu wytworzenia łuku spawalniczego. W efekcie powstaje idealna charakterystyka, zapewniająca zawsze powtarzalne, perfekcyjne wyniki spawania i optymalne bezpieczeństwo procesu. Nawet przewody doprowadzające o długości ponad 100 m, a także wahania napięcia sieciowego lub też tryb pracy generatora, nie mają negatywnego wpływu na wynik spawania. Oczywiście naturalną cechą jest również bezproblemowa spawalność wszystkich typów elektrod.

Zastosowanie i zalety

Spawanie ręczne elektrodą topliwą nadaje się do prawie wszystkich metali, za wyjątkiem aluminium. Zastosowanie metody nie ogranicza się wyłącznie do warsztatów, lecz spełnia swą rolę również na wolnym powietrzu, na placach budowy, a nawet pod wodą. Stosunkowo małej  prędkości spawania oraz brakowi możliwości mechanizacji procesu przeciwstawić można natomiast niskie koszty wyposażenia, łatwość obsługi oraz niewielki poziom hałasu podczas spawania z zastosowaniem prądu stałego. Po zakończeniu spawania konieczne jest wprawdzie usunięcie warstwy żużla, jednakże zapewnia ona optymalną ochronę połączenia.
W celu zapewnienia bezproblemowego spawania różnych materiałów, źródła prądu spawalniczego najnowszej generacji wyposażone są w liczne funkcje dodatkowe. Objaśnienia zasad działania tychże funkcji można znaleźć poniżej. Już sam proces zajarzenia powinien być cichy, precyzyjny i przebiegać bez rozprysków. Oczekiwanie to spełnia funkcja SoftStart, która ułatwia w ten sposób bardzo istotnie pracę z elektrodami zasadowymi. SoftStart uruchamia się w wyniku przyłożenia odkrytego końca elektrody do elementu spawanego. Natychmiast po podniesieniu elektrody topliwej następuje zajarzenie łuku spawalniczego przy wartości prądu ok. 30 A. Dalsze odsunięcie elektrony podwyższa prąd spawalniczy w sposób stały do osiągnięcia ustawionej wartości. Efektem tego jest cichy, precyzyjny i bezrozpryskowy proces zajarzenia.
Podczas spawania elektrodą otuloną, charakteryzującego się dużymi kroplami, powstaje zagrożenie przyklejenia. Zanim jeszcze do tego dojdzie, prąd spawalniczy podwyższa się na ułamek sekundy, uwalniając w ten sposób elektrodę. Proces ten nazywany jest dynamiką (Arc-Force Control). Jeśli jednakże elektroda przyklei się pomimo to, włącza się funkcja Anti Stick i natychmiast wyłącza prąd spawalniczy. Dzięki temu elektroda nie ulega zniszczeniu.

Podsumowanie

Niezbyt wysoka prędkość spawania oraz brak możliwości mechanizacji wyznaczają metodzie spawania elektrodami topliwymi naturalne granice pod względem wydajności produkcji. Z technologicznego i metalurgicznego punktu widzenia metoda ta oferuje bardzo dobre warunki dla zapewnienia optymalnych wyników spawania, zwłaszcza że inwerterowe źródła prądu spawalniczego najnowszej generacji zapewniają bardzo spokojny i stabilny łuk spawalniczy. Jest to istotny warunek osiągnięcia optymalnych efektów spawania. Spawanie elektrodą topliwą sprawdza się najlepiej w zastosowaniach mobilnych na placach budowy, jak też w produkcji elementów o niskim udziale połączeń spawanych.

« wróć do bazy wiedzy