Ruční obloukové svařování obalenou elektrodou

Transkript

1 KURZY SVÁŘEČSKÝCH TECHNOLOGŮ A INŽENÝRŮ IWT / IWE Ruční obloukové svařování obalenou elektrodou doc. Ing. Jaromír MORAVEC, Ph.D.

2 Historie rozdělení Jako zdroj tepla je využíván elektrický oblouk hořící mezi elektrodou a ZM. Jde o jednu z mnoha modifikací svařování elektrickým obloukem Objev elektrického oblouku (V.V. Petrov) 1882 Svařování slitin železa el. obloukem pomocí C elektrody (N.N. Benardos) 1890 Svařování kovů elektrickým obloukem neobalenou kovovou elektrodou (N.G. Slavjanov) 1905 Stavba svařovacího generátoru Svařování kovů el. obloukem obalenou kovovou elektrodou (O. Kjelberg) 1910 až 20 Vývoj svařovacích transformátorů 1940 až 50 Vývoj stejnosměrných rotačních svařovacích zdrojů 1950 až 60 Vývoj svařovacích usměrňovačů 1970 až 80 Vývoj vysokofrekvenčních usměrňovačů Metoda 11 Obloukové svařování tavící se elektrodou bez ochranného plynu. Metoda 111 Ruční obloukové svařování obalenou elektrodou. Metoda 112 Gravitační obloukové svařování obalenou elektrodou. Metodu 114 Obloukové svařování plněnou elektrodou bez ochranného plynu.

3 Princip metody elektrický oblouk Elektrický oblouk lze definovat jako elektrický výboj hořící za normální teploty a tlaku okolního prostředí. Metodou MMAW lze svařovat prakticky všechny materiály a ve všech polohách.

4 Princip metody elektrický oblouk Mezi významné části elektrického oblouku patří: Katodová skvrna nacházející se na žhavém povrchu katody. Může být buď stabilní, nebo se může po povrchu přemisťovat. Proudová hustota dosahuje až 1000 A.mm -2. Oblast katodového úbytku napětí je oblastí těsně přiléhající ke katodě s tloušťkou cca 0,1 mm. Úbytek U na katodě je největší. Sloupec oblouku prostor mezi elektrodami s vysokou teplotou kde je plazma. Pokles napětí je rovnoměrný. Rozložení proudové hustoty ve sloupci má tvar Gausova rozložení. Ve sloupci se vyskytují elektrony a ionty (opačný pohyb). Oblast anodového úbytku napětí je oblast těsně přiléhající k anodě, s tloušťkou 0,001 až 0,01 mm. Zde dochází k cca 1/2 úbytku napětí proti katodě. Anodová skvrna je oblast na anodě, kde jsou pohlcovány elektrony. Pokles napětí na anodě závisí na ionizačním potenciálu plynů v oblouku. Při ionizaci vzduchu jsou katodové a anodové úbytky napětí přibližně poloviční oproti argonu, nebo CO 2. Rozdělení tepla není rovnoměrné a souvisí s dopadáním částic na elektrody. Na anodě je získáno více tepla díky ohřevu dopadem elektronů, přičemž katoda je zároveň ochlazována jejich emisí. Teplota na katodě je v rozmezí 2100 až 2400 C a na anodě v rozmezí 2300 až 2600 C.

5 Princip metody

6 Princip metody Výhody a nevýhody ručního svařování obalenou elektrodou v porovnání s ostatními obloukovými metodami: Výhody: Velmi dobrá kvalita svarových kovů, nejširší sortiment přídavných materiálů pro všechny skupiny svařovaných materiálů, velká flexibilita a rychlost nasazení, nejvyšší dostupnost, relativně nízká závislost na vlivech prostředí, maximální univerzálnost a použitelnost i v nejkoplikovanějších situacích a polohách, poměrně nízké investiční náklady. Nevýhody: Nízká produktivita, nutnost odstraňování strusky, nemožnost automatizace a mechanizace, vyšší zdravotní závadnost, požadavky na kvalifikovaný personál. Typické oblasti použití: Montážní svařování, operativně realizované práce menšího rozsahu, členité svarky, malé série a krátké svary, opravné svařování, lokální návary, práce za ztížených podmínek.

7 Základní rozdělení svařovacích zdrojů Svařovací zdroje vytvářejí na svorkách sekundárního okruhu zdroje stejnosměrný, nebo střídavý proud. Musí splňovat následující požadavky: Jejich konstrukce musí být bezpečná (dle platných předpisů). Napětí na prázdno musí odpovídat druhu proudu a prostředí kde se svařuje. Jejich statická charakteristika musí odpovídat způsobu svařování. Musí být odolné proti krátkodobým zkratům. Musí mít takovou dynamickou charakteristiku, aby po zkratu rychle vzrostlo svařovací napětí. Regulace proudu, nebo napětí musí být taková, jak to vyžaduje metoda svařování. Zdroje generující střídavý proud se nazývají transformátory a z hlediska konstrukce patří mezi nejjednodušší zařízení. Jsou typické: Jednoduchým konstrukčním uspořádáním. Relativně nejnižší pořizovací cenou. Minimální poruchovostí. Nízkou spotřebou energie při běhu na prázdno. Tichým chodem.

8 Zdroje pro výrobu střídavého proudu Pro svařování střídavým proudem se používají jednofázové transformátory. Transformátor je měnič střídavého proudu skládající se ze tří hlavních částí: vinutí, magnetického obvodu a izolačního systému. Primární vinutí slouží k převodu elektrické energie na magnetickou. Magnetický tok je veden (jádrem) k sekundární cívce. Účelem magnetického obvodu je zajistit, aby co nejvíce magnetických siločar procházelo zároveň primární a sekundární cívkou. V sekundární cívce se podle principu Faradayova indukčního zákona indukuje elektrické napětí. Proto transformátor pracuje jen na střídavý nebo pulsující proud, protože u stejnosměrného proudu se nemění magnetický tok.

9 Zdroje pro výrobu stejnosměrného proudu Pro svařování střídavým proudem se používají: Svařovací agregáty (rotační svářečky - dynama). Svařovací usměrňovače (tyristorové řízení, sekundárně taktované, invertory). Dynamo přeměňuje mechanickou energii z rotoru hnacího stroje na elektrickou energii ve formě stejnosměrného proudu. Skládá se ze statoru a rotoru, přičemž rotor vytváří točivé magnetické pole a ve statoru jsou umístěny cívky, ve kterých se indukuje elektrické napětí. Pomocí komutátoru (mechanického rotačního přepínače), je zajištěno přepínání směru proudu vedeného do rotorových cívek tak, aby byla napájena vždy cívka pod aktivním pólem.

10 Zdroje pro výrobu stejnosměrného proudu Usměrňovač je zařízení, které se používá k přeměně AC na DC. V současnosti se používají téměř výhradně polovodičové usměrňovače na bázi křemíku. Používají se jedno, nebo dvoucestné usměrňovače. Jednocestný usměrňovač má pouze jednu diodu a propouští pouze jednu půlvlnu vstupního napětí. Má tudíž pouze poloviční účinnost. Dvoucestný usměrňovač propouští obě půlvlny vstupního napětí. Pokud je připojen na transformátor s dvojitým sek. vinutím, je možné jej realizovat pomocí dvou diod.

11 Zdroje pro výrobu stejnosměrného proudu Nejpoužívanějším typem dvoucestného usměrňovače je usměrňovací můstek, který vytváří výstup stejné polarity pro jakoukoliv polaritu vstupu. Pro vyhlazení tepavého napětí se používá tzv. filtrační kondenzátor. Jde o stabilizační prvek v elektrických obvodech paralelním zapojením do elektrického obvodu lze dosáhnout vyhlazení napěťových špiček, a tím rovnoměrnějšího průběhu elektrického proudu.

12 Zdroje pro výrobu stejnosměrného proudu Svařovací invertorové zdroje jsou moderní svařovací zdroje využívané zejména v průmyslové výrobě. Jsou to zdroje řízené výkonovými tranzistory, které pracují na základě středofrekvenčních měničů s frekvencemi od 20 do 100 khz. Díky jejich uspořádání, které vede na vyšší pracovní frekvenci, dosahují transformátory menších rozměrů a hmotnosti. Účinnost se pohybuje okolo 90 %. Vysoká frekvence se dosahuje z usměrněného střídavého proudu. Tyto zdroje mají vlastní centrální řídící jednotku umožňující mj. i synergický režim.

13 Charakteristiky oblouku a zdroje Obecně rozeznáváme voltampérové (statické a dynamické) charakteristiky oblouku a zdroje.

14 Charakteristiky oblouku a zdroje Obecně rozeznáváme voltampérové (statické a dynamické) charakteristiky oblouku a zdroje. Dynamické charakteristiky zdroje proudu udávají přechodové hodnoty napětí a proudu při rychlých změnách v průběhu svařování (při zapalování oblouku, při zkratu, při přerušení zkratu atd.). Pro svařovací zdroje jsou důležité dynamické charakteristiky zachycující časové změny napětí a proudu při cyklu naprázdno-zkrat-naprázdno, přičemž se posuzuje strmost počátečního proudu.

15 Další možnosti svařovacích zdrojů Svařovací zdroje mají další možnosti vylepšení svařovacích vlastností, mezi které patří například horký start, nebo anti-stick. U svařování vybraných strojních součástí (kotle, potrubí atd.) se používá také svařování v poloze PG. Pro takové svařování je třeba, aby měl zdroj vysoké napětí na prázdno, které usnadňuje zapálení a držení oblouku. Z důvodu vyhoření jádra elektrody do obalu může docházet k obtížnějšímu zapálení a hoření oblouku. Intenzivní zvýšení proudu nad napětím zvýší tlak oblouku a zabrání vzniku zkratů mezi elektrodou a základním materiálem.

16 Další možnosti svařovacích zdrojů U svařování vybraných strojních součástí (kotle, potrubí atd.) se používá také svařování v poloze PG. Pro takové svařování je třeba, aby měl zdroj vysoké napětí na prázdno, které usnadňuje zapálení a držení oblouku. Z důvodu vyhoření jádra elektrody do obalu může docházet k obtížnějšímu zapálení a hoření oblouku. Intenzivní zvýšení proudu nad napětím zvýší tlak oblouku a zabrání vzniku zkratů mezi elektrodou a základním materiálem. 1 Základní charakteristika 100 A, 2 základní charakteristika 400 A, 3 startovací napětí pro zesilovač, 4 rozsah nastavení pro startovací zesilovač, 5 charakteristika zesilování oblouku, 6 rozsah nastavení charakteristiky zesilovače, 7 výkon oblouku, 8 výkon přidaný zesilovačem.

17 Štítek svařovacích zdrojů Štítek svařovacích zdrojů pro svařování elektrickým obloukem obsahuje některé významné údaje. Jedná se především o: Napětí na prázdno, pracovní napětí, zatěžovatel (DZ), normalizovaný cyklus ručního svařování, jmenovitý proud, trvalý svařovací proud.

18 Síly působící při přenosu kovu Způsob přenosu přídavného materiálu do svarové lázně ovlivňuje způsob formování svaru, vzhled povrchu housenky, hloubku závaru, ztráty rozstřikem, ale velmi výrazně ovlivňuje intenzitu metalurgických reakcí. Na odtržení a přenos kapky kovu z konce elektrody působí řada sil. Velikost a směr jejich výslednice jsou určovány parametry svařování. Gravitační síla napomáhá odtržení, kromě polohy PE. Síla povrchového napětí působí proti odtržení. Elektromagnetická (Lorentzova) síla způsobuje pinch-efekt. Projevuje se s rostoucím I (131, 135). Dynamické síly vyvolané kinetikou proudících plynů (plazmy). Napomáhá odtržení kapky. Síly odpařujícího se kovu působí proti oddělení kapky.

19 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Pro ruční obloukové svařování se jako přídavné materiály používají obalené elektrody skládající se z kovového jádra a obalu.

20 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Obal elektrody plní tři základní funkce: metalurgickou, elektrickou a fyzikální. Metalurgická funkce obalu spočívá v: 1) Ochraně roztaveného kovu před účinky vzdušných plynů vytvořením ochranného plynného prostředí CO 2, CO, případně i H 2. Ochranné prostředí vzniká tepelnou disociací uhličitanů (CaCO 3, MgCO 3, BaCO 3 ), nebo celulózy. Plynová ochrana je dostatečná, pouze jsou-li disociované látky v obalu rozmístěny rovnoměrně s dostačující zrnitostí a množstvím. Takováto plynová ochrana může být narušena i silnějším prouděním vzduchu. 2) Dezoxidaci svarového kovu během natavování konce elektrody, přechodu roztaveného kovu obloukem i ve svarové lázni. Používají se prvky s vyšší afinitou ke kyslíku než má železo (Mn, Si, Ti, Al, Zr). 3) Rafinaci svarového kovu, tedy snížení obsahu síry a fosforu (náchylnost na horké trhliny). Síra navíc způsobuje výrazné snížení přechodové teploty. Síra je vázána buď na vápník CaS (přecházející do strusky), nebo na mangan MnS s vhodnější strukturou. 4) Legováním svarového kovu (např. C, Mn, Si, Cr, Mo, Ni, V, Nb). Jádro elektrody se zpravidla vyrábí ze standardizované ocele (nízkolegovaná ocel, austenitická 18/8 apod.) přičemž chemické složení a tedy i vlastnosti svarového kovu se upravují přidáním legur. Důvodem je především rozšíření sortimentu na různé modifikace s využitím minima druhů kovových jader. Tento postup je nutný např. u tvrdonávarů, kde je téměř nemožná vyrobit drát s odpovídajícím chemickým složením.

21 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Obal elektrody plní tři základní funkce: metalurgickou, elektrickou a fyzikální. Elektrická funkce obalu spočívá v: 1) Ve vytvoření dostatečného počtu volných elektronů během zapalování a hoření el. oblouku. Ionizovat lze všechny prvky, ale některé lehčeji. Jde zejména o reaktivní kovy z levé strany Mendělejovy tabulky (K, Na, Ca a také Al a oxidy Ti), které se ionizují lehčeji než vzdušný kyslík a dusík. To je důvod jejich přidávání do obalu, protože uvolňují elektrony. Naopak prvky z pravé strany tabulky, který chybí malý počet valenčních elektronů mají snahu volné elektrony pohlcovat (zejména F), čímž snižují stabilitu oblouku. To se projeví zejména při použití AC proudu. Fyzikální funkce obalu spočívá v: 1) Ve snížení povrchového napětí svarového kovu pokrytého struskou, čímž dojde k lepšímu formování a kresbě svarového kovu. 2) Ochrana chladnoucího vysoko ohřátého svarového kovu pomocí strusky před vzdušnými plyny při vzdálení hořící elektrody s lokální plynnou ochrannou. 3) Struska působí jako tepelná izolace na svarovém kovu, díky čemuž dochází ke snížení rychlosti ochlazování.

22 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Elektrody pro ruční obloukové svařování lze obecně rozdělit podle základního materiálu do následujících skupin: Elektrody pro svařování nelegovaných nízkouhlíkových ocelí. Elektrody pro svařování nízkolegovaných ocelí. Elektrody pro svařování nízkolegovaných žárupevných ocelí. Elektrody pro svařování vysokolegovaných ocelí. Elektrody pro navařování vrstev se zvláštními vlastnostmi. Elektrody pro svařování barevných kovů. Elektrody pro svařování šedé litiny. Elektrody pro jadernou energetiku. Elektrody pro zvláštní účely. Elektrody dle poměru D/d (elektroda/jádro): Tence balené, kde D/d je do 1,2. Středně tlustě balené, kde D/d je do 1,2 až 1,45. Tlustě balené, kde D/d je do 1,45 až 1,8. Velmi tlustě balené, kde D/d je nad 1,8. Rozdělení podle obalu elektrod: Stabilizační, rutilové označené R, rutil-celulozové označené RC, rutil-kyselé označené RA, rutil-bazické označené RB, tlustostěnné rutilové označené RR, kyselé označené A, bazické označené B, celulozové označené C.

23 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Bazický obal Elektrody s bazickým obalem patří mezi nejpoužívanější typy elektrod pro náročné aplikace (výroba tlakových nádob, offshore konstrukcí, stavba lodí, mostů, jeřábů apod.). Svarový kov vyvařený bazickou elektrodou (po přesušení) obsahuje nízký obsah H 2, což má vliv na dobrou vrubovou houževnatost při snížených teplotách včetně snížené náchylnosti k trhlinám za studena. Bazické obaly jsou bez kysličníků železa. Základ tvoří uhličitany (vápenec, mramor, křída). Desoxidace se provádí ferosiliciem a ferotitanem. Elektroda se odtavuje ve velkých kapkách, tavná lázeň rychle tuhne. Struska se z povrchu svaru odstraňuje hůře, než u kyselého nebo rutilového obalu. Svařovat je s nimi možné ve všech polohách, snad pouze s výjimkou PG. Zpravidla je použit (DC+). Protože je v obalu kazivec (CaF 2 ) uvolňující flór který pohlcuje volné elektrony, zhoršuje se hoření oblouku při AC proudu. Obal je citlivý na vlhkost a je nutno respektovat doporučení k uskladnění a přesušování elektrod před použitím. Mají nižší hloubku závaru, s čímž souvisí i menší promíšení se ZM. Typickým zástupcem jsou bazické EB 121 nebo OK s nízkonavlhavou úpravou.

24 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Rutilový obal Obsahuje kysličník titaničitý TiO 2 (rutil), který za spolupůsobení přítomných silikátů, uhličitanů a dalších vhodných přísad dává strusku s dobrými redukčními a fyzikálními vlastnostmi. Lze je použít ve všech polohách, při snadno ovladatelné svarové lázni. Svarový kov má větší viskozitu, rychle tuhne a umožňuje tak překlenutí větších mezer. Závar je poměrně malý. Vyznačují se lepším formováním svaru, než obaly bazické. Rozstřik svarového kovu je minimální. Rutil zlepšuje podmínky ionizace, což se projeví snadnějším zapalováním oblouku. To je vhodné zejména při stehování, nebo při zhotovení krátkých svarů. Dobrá ionizace umožňuje stabilní hoření i u AC proudu. Odstraňování strusky nečiní potíže. Rutilový obal je relativně málo citlivý na vlhkost. Elektrody nejsou citlivé na přetížení a se zpravidla připojují na mínus pól stejnosměrného proudu (DC-), nebo na střídavý proud (AC). Používají se pro svařování tenkých plechů. Jsou oblíbené i při svařování austenitů z důvodu lepší kresby svaru než u bazických elektrod. U austenitů zpravidla nevadí jejich nižší houževnatost.

25 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Kyselý obal Obsahuje kysličníky (oxidy železa a manganu a SiO 2 ). Desoxidace se provádí feromanganem. Jsou tavitelné vyššími proudy, velkou pracovní výkoností a velkým závarem. Oblouk je velmi teplý a stabilní. Kov i struska jsou velmi tekuté a proto se nehodí pro svařování v polohách (struska předbíhá svar. Oblouk se zapaluje snáze než u bazických obalů, ale obtížněji než u rutilových obalů. Povrch svarového kovu je hladký a lesklý. Struska je snadno odstranitelná. Svarový kov má oproti bazickým a rutilovým elektrodám horší plastické vlastnosti a houževnatost. Je to důsledek vyššího obsahu kyslíku a kysličníku ve svarovém kovu. Připojují se zpravidla na mínus pól (DC -), nebo na střídavý proud (AC). V současné době je pravděpodobně na trhu pouze elektroda EK 103. Éra kyselých elektrod pomalu končí. Oblast použití je především při svařování konstrukcí menších tlouštěk, bez požadavků na houževnatost.

26 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Celulózový obal Patří mezi elektrody s organickým obalem. Obsahují relativně vysoké množství difúzního vodíku, což v některých případech vyžaduje vyšší teploty předehřevu. Elektrody jsou náchylné na vlhnutí, proto se balí do speciálních nevlhnoucích obalů. Zpravidla se nepřesušují, protože pro optimální hoření potřebují určitý obsah vlhkosti v obale. Svarový kov má horší plastické vlastnosti než u bazických elektrod. Největší výhodou je především vysoká rychlost svařování, umožňující rychlých postup montážních prací a to pro kořenové i výplňové svary. Elektrody vyžadují vyšší proudy a zpravidla se svařuje v poloze PG. V tomto případě musí mít svářeči zkoušku zvlášť pro polohu PG. Mezi nevýhody patří obtížné ovládání, vývin značného množství kouře a plynů a hlavně jej nelze použít pro všechny typy zdrojů. Používají se především na svařování plynovodů a na montážní práce na tranzitních plynovodech.

27 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem Rutil-bazický obal Kombinuje dobré svařovací vlastnosti rutilových elektrod s vysokou kvalitou svarového kovu danou bazickými elektrodami. Rutil-bazický obal poskytuje nejlepší operativní vlastnosti při svařování koutových svarů jak ve svislé, tak ve vodorovné poloze. Proud bývá zpravidla DC+ či AC. Rutil-kyselý obal Jedná se o kombinaci rutilového a kyselého obalu, přičemž je zachována akceptovatelná houževnatost rutilových elektrod a velmi pěkná kresba svaru u kyselých elektrod. Typickým zástupcem je OK pro obtížně svařitelné oceli. Proud bývá zpravidla stejnosměrný (DC+) i střídavý (AC). Speciální obaly Jedná se o celou skupinu různých speciálních obalů pro elektrody na svařování litiny, hliníku, barevných kovů a jiné speciální účely (řezání, drážkování). Složení a vlastnosti těchto obalů jsou závislé na druhu použití elektrody. Příkladem je například grafitový obal na elektrodách ES 723 pro sváření šedé litiny za studena.

28 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem 10 - Doporučený rozsah svářecího proudu (A). 1 - Obchodní označení elektrod. 2 - Průměr x délka elektrod (mm). 3 - Polohy svařování, pro které je elektroda vhodná. 4 - Chemické složení svar. kovu. 5 - Číslo tavby (LOT). 6 - Počet elektrod v krabičce (pcs). 7 - Hmotnost krabičky (kg). 8 - Klasifikace elektrod podle norem. 9 - Výrobce elektrod Druh a polarita svářecího proudu. AC = střídavý proud, DC = stejnosměrný proud. Pokud jsou přítomné oba symboly (DC+) (DC-), je možné elektrodu připojit na plus i mínus Seznam institucí, kde byla elektroda atestována a schvalována Značka shody s normami (CE) a seznam norem použitých k posuzování Katalogové číslo výrobce (Art. No, Item No) Údaje pro přesušení elektrody. Při jaké teplotě a jak dlouho 16 - Varování ohledně bezpečnosti Alternativní označení elektrod.

29 Elektrody pro ruční svařování el. obloukem 10 - Doporučený rozsah svářecího proudu (A). 1 - Obchodní označení elektrod. 2 - Průměr x délka elektrod (mm). 3 - Polohy svařování, pro které je elektroda vhodná. 4 - Chemické složení svar. kovu. 5 - Číslo tavby (LOT). 6 - Počet elektrod v krabičce (pcs). 7 - Hmotnost krabičky (kg). 8 - Klasifikace elektrod podle norem. 9 - Výrobce elektrod Druh a polarita svářecího proudu. AC = střídavý proud, DC = stejnosměrný proud. Pokud jsou přítomné oba symboly (DC+) (DC-), je možné elektrodu připojit na plus i mínus Seznam institucí, kde byla elektroda atestována a schvalována Značka shody s normami (CE) a seznam norem použitých k posuzování Katalogové číslo výrobce (Art. No, Item No) Údaje pro přesušení elektrody. Při jaké teplotě a jak dlouho 16 - Varování ohledně bezpečnosti Alternativní označení elektrod.

30 Výroba obalených elektrod Výroba obalených elektrod se v současnosti provádějí výhradně lisováním a skládá se z následujících fází: 1) Příprava jádra elektrody. Jádro je tvořeno ocelovým drátem. Ten je vyroben ze svitků drátu u kterého se po čištění provádí tažení a kalibrování na požadovaný průměr, rovnání a stříhání. Vyrábějí se průměry 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3 a 8,0 a délky 150; 200; 250; 300; 350 a 450 mm. 2) Příprava obalové hmoty, která je tvořena rozdílnými komponenty, nadávkovanými podle předepsané receptury. Dále se homogenizují a pomocí pojiva je vytvořena hustá těstovitá hmota. Ta musí mít požadovanou zrnitost, homogennost a vlhkost. Jde zejména o: rudominerální suroviny vápenec, kazivec, dolomit, živec, feroslitiny feromangan, ferosilicium, ferowolfram, chemikálie soda, potaš, vodní sklo, organické látky celulosa, škrob, mouka, rašelina. 3) Výroba elektrod. Obalová hmota se lisuje na jádro ve speciálních lisech přes obalovou dýzu pod tlakem 160 MPa. Rychlost výroby je až 18 ks.s -1. Poté dochází k broušení zapalovací a upínací části elektrod. Následuje sušení v peci při teplotě 120 až 400 C po dobu 2 až 6 hodin. Vysušené a vychladnuté elektrody se barevně značí, popisují a balí do krabiček.

31 Skladování a sušení elektrod Se způsobem skladování a sušení elektrod souvisí výsledná kvalita svarového kovu: Elektrody je třeba skladovat v suchých a dobře větraných prostorech. Skladují se v neporušených obalech při nejnižší teplotě +10 C a maximální relativní vlhkosti 50%. Výška narovnaných krabic elektrod může být jen taková, aby svou hmotností nenarušovaly kompaktnost elektrod ve spodních vrstvách. Vlhkost působí i na samostatný proces svařování u různých obalů elektrod odlišně. Nejvíce se vliv projevuje u bazických obalů. Vlhkost obalu se vyjadřuje koncentrací vodíku ve svarovém kovu v cm 3 (nebo ml) na 100 g svarového kovu. Rozdělení elektrod podle obsahu vodíku ve svarovém kovu Velmi nízký do 5 cm 3 ve 100 g svarového kovu Nízký od 5 do 10 cm 3 ve 100 g svarového kovu Střední od 10 do 15 cm 3 ve 100 g svarového kovu Vysoký více než 15 cm 3 ve 100 g svarového kovu

32 Skladování a sušení elektrod Se způsobem skladování a sušení elektrod souvisí výsledná kvalita svarového kovu: Elektrody je třeba skladovat v suchých a dobře větraných prostorech. Skladují se v neporušených obalech při nejnižší teplotě +10 C a maximální relativní vlhkosti 50%. Výška narovnaných krabic elektrod může být jen taková, aby svou hmotností nenarušovaly kompaktnost elektrod ve spodních vrstvách. Doporučené teploty sušení elektrod pro jednotlivé typy obalů (pokud není určeno výrobcem elektrod jinak). Doporučené teploty sušení elektrod Druh obalu elektrody Režim teploty sušení Bazický 100 C/1 hod, poté C/2 hod Kyselý 120 až 150 C/2 hod Rutilový až 120 C/2 hod

33 Kontrola obalu elektrod Povrch obalu elektrod musí být souvislý, jsou přípustné pouze vady jako odřeniny, otlaky a podélné rýhy max. hloubky odpovídající ¼ obalu elektrody. Obal elektrod může vykazovat podélné trhliny, jejichž délka však nesmí překročit 5d a vzdálenost mezi dvěma trhlinami nesmí být větší než trojnásobek delší ze dvou sousedních trhlin. Je-li na povrchu obalu bílý květ který se nedá odstranit, jedná se o uhličitan sodný vznikající reakcí vzdušného CO 2 s vodním sklem v obalu. Problematická může být excentricita elektrod (zejména malých průměrů). Způsobuje nerovnoměrné odtavování elektrody. Přípustné hodnoty excentricity pro různé průměry elektrod Průměr elektrody (mm) 2,0 2,5 3,2 4,0 5,0 Excentricita e (mm) 0,10 0,13 0,16 0,20 0,25

34 Klasifikace obalených elektrod Obalené elektrody pro ruční obloukové svařování - pro svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí ČSN EN ISO 2560 (6/2010) - pro svařování vysokopevnostních ocelí ČSN EN ISO (1/2013) - pro tvrdé návary ČSN EN (10/2014) - pro svařování žáropevných ocelí ČSN EN ISO 3580 (7/2011) - pro svař. korozivzdorných a žáruvzdorných ocelí ČSN EN ISO 3581 (10/2012) Způsob značení obalených elektrod bude ukázán na elektrodách pro svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí (ČSN EN ISO 2560). Značení elektrod podle ostatních norem je obdobné. Vždy se skládá z povinné a doplňkové části. Elektrody pro ruční svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí se týká ocelí s minimální mezí kluzu 500 MPa, nebo s minimální pevností 570 MPa. Existují dva způsoby značení. Systém založený na mezi kluzu a na průměrné nárazové práci 47 J u čistého svarového kovu (A) a systém založený na mezi pevnosti a na průměrné nárazové práci 27 J (B).

35 Klasifikace obalených elektrod Způsob značení obalených elektrod bude ukázán na elektrodách pro svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí (ČSN EN ISO 2560). Značení elektrod podle ostatních norem je obdobné. Vždy se skládá z povinné a doplňkové části. Elektrody pro ruční svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí se týká ocelí s minimální mezí kluzu 500 MPa, nebo s minimální pevností 570 MPa. Existují dva způsoby značení. Systém založený na mezi kluzu a na průměrné nárazové práci 47 J u čistého svarového kovu (A) a systém založený na mezi pevnosti a na průměrné nárazové práci 27 J (B).

36 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

37 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

38 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560 Obalená elektroda pro ruční obloukové svařování se musí označovat písmenem E na začátku značení.

39 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

40 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

41 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

42 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

43 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

44 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560

45 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560 ISO 2560-A E Ni B 54 H5

46 Klasifikace obalených elektrod dle ISO 2560 ISO 2560-B E N2 A U H5

47 Technologie svařování obalenou elektrodou MMAW svařování je poměrně jednoduchou metodou jak z hlediska stanovení parametrů svařování, tak i z hlediska poloh. Je doporučeno při stanovení proudu vycházet z doporučení výrobce elektrod uvedeném na obalu. Není-li takové doporučení k dispozici, lze použít empirické vztahy: Pro elektrody s kyselými a rutilovými obaly stanovit proud dle: I = (40 až 55).d, pro elektrody s bazickými obaly stanovit proud dle: I = (35 až 50).d, kde d je průměr jádra elektrody. Napětí na oblouku není třeba nastavovat, jeho hodnota je dána statickou charakteristikou zdroje a oblouku. Při svařování je elektroda mírně skloněna proti svarové housence, aby roztavená struska nepředbíhala elektrický oblouk. Délka oblouku by měla být přibližně rovna průměru jádra elektrody. Při ukončení svaru by nemělo dojít ke vzniku staženiny v koncovém kráteru. Pro svařeče to znamená po dokončení svaru zastavení a odtavení určitého množství kovu potřebné k vyplnění kráteru, nebo provedení malé otočky na konci svaru.

48 Průvarkové svařování obalenou elektrodou Metoda používá speciálních průvarkových pistolí a umožňuje přivařovat plechy tloušťky do 3 mm k libovolně tlustým materiálům. Pistole používá jako přídavný materiál obalené elektrody s rutilovým obalem. Do průvarkové pistole se vloží elektroda. Ta se nejprve přiblíží k hornímu plechu, potom se zapálí el. oblouk a zpětným pohybem elektrody se oblouk natáhne. Následuje rychlé přiblížení elektrody do hořícího oblouku, přičemž dojde k protavení horního materiálu a vyvaření kořene bodového svaru ve spodním materiálu. V závěru dojde k navaření hlavičky na horní plech s rychlým oddálením elektrody a zhasnutím oblouku. Průvarkové pistole mají ruční ovládání a lze je použít ve všech polohách. Zdroje jsou klasické pro ruční svařování, pohyb elektrody je zpravidla řízen elektromagn.

49 Průvarkové svařování obalenou elektrodou

50 Gravitační svařování obalenou elektrodou Elektroda se opírá obalem o svařovaný materiál, přitom hoří a samovolně se odtavuje a zároveň se posouvá na stojánku směrem dolů. Sklonem elektrody je možné měnit poměr délky odtavené elektrody k délce navařené housenky a tím zároveň i průřez svaru.