1 ELEKTRODY PRO RUČNÍ OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ Používají se obalené elektrody, skládající se z : jádra obalu tvořeno kovem, taven v elektrickém oblouku a následně přenášen obloukem do svaru, s nataveným základním materiálem tvoří svarový kov, při svařování se vypařuje, má vliv na vlastnosti elektrody a výslednou jakost svaru. Obecné rozdělení elektrod : elektrody pro svařování nelegovaných ocelí, elektrody pro svařování legovaných ocelí, elektrody pro svařování neželezných kovů, elektrody pro navařování vrstev se zvláštními vlastnostmi, elektrody pro ostatní účely. Poznámka : Elektrody pro svařování (konstrukční) lze, pokud vyhovují mechanickým vlastnostem, použít i pro navařování. Elektrody pro navařování (návarové) nejsou určeny pro spojovací svary ( k přenášení síly). Podle poměru celkového průměru D elektrody (včetně obalu) k průměru d jádra se rozlišují elektrody : tence obalené D/d do 1.2, středně obalené D/d 1.2 až 1.45, tlustě obalené D/d 1.45 až 1.8, velmi tlustě obalené D/d nad 1.8 Rozdělení obalů elektrod podle složení : stabilizační rutilové rutil-celulózové rutil-kyselý rutil-bazický rutilový tlustostěnný kyselé bazické organické (např. celulózový obal) se solí halových prvků zvláštní (např. grafitový obal) označení R označení RC označení RA označení RB označení RR označení A označení B označení C PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 1 / 8
1.1 FUNKCE OBALU ELEKTROD Funkce obalu spočívá nejen v usnadnění hoření a ovládání oblouku, ale má též vliv na metalurgické pochody při tvorbě svarového spoje. Hlavní funkce obalu elektrod jsou : Ochrana svarového kovu před účinky atmosféry. V obalu jsou přítomny plynotvorné látky (např. celulóza), které při hoření oblouku vytvářejí "ochrannou atmosféru" a brání přístupu kyslíku a dusíku ze vzduchu ke svarové lázni. Usnadnění zapalování oblouku a stabilizace jeho hoření. Obal elektrody obsahuje prvky ionizační látky (soli alkalických kovů - sodíku, draslíku, vápníku, titanu), které usnadňují zapalování oblouku a stabilizují jeho hoření. Ovlivnění metalurgických pochodů při tavení a chladnutí kovu. V obalu jsou obsaženy struskotvorné přísady, jako je magnezit, křemičitany, dolomit, živec, vápenec, kazivec, rutil, mastek aj. Vzniklá struska chemicky vhodně reaguje s taveninou, formuje kresbu tuhnoucího svarového kovu a zpomaluje chladnutí svarového spoje. To vše má kladný vliv na výslednou kvalitu svaru. Ochrana před vypálením některých prvků při průchodu sloupcem oblouku. Obal dále rafinuje (čistí) svarový kov a doplňuje vyhořelé prvky. V některých případech se legující prvky dodávají do svaru z obalu elektrody. Tuto funkci plní především feroslitiny, např. ferosilicium, feromangan, ferochrom, ferovanad, feromolybden, ferotitan. Zvýšení produktivity svařování v případě použití elektrod s vysokým výtěžkem svarového kovu. Tyto elektrody mívají v obalu jako přísadu železný prášek. Zajištění snadného odstranění strusky z povrchu svarového kovu. 1.2 CHARAKTERISTIKA RŮZNÝCH DRUHŮ OBALŮ A ELEKTROD 1.2.1 STABILIZAČNI OBAL Charakteristika : Způsob zapojení : Poloha svařování : Použití pro : Obsahuje alkalické kovy a minerály. Při hoření oblouku se tvoří vysoce vodivé plyny (např. páry draslíku,sodíku, vápníku, titanu a jiných prvků). Z důvodu snadné ionizace prostředí tento obal dobře stabilizuje oblouk. Obal má jednoduché složení, většinou je tenký. Elektrody s tímto obalem se odtavují ve větších kapkách. stejnosměrný i střídavý proud. bez omezení málo namáhané svary. PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 2 / 8
1.2.2 RUTILOVÝ OBAL Charakteristika : Základem je rutil, tj. oxid titaničitý. Dále rutilový obal obsahuje křemičitany, magnezit, živec. Rutil spolu s dalšími složkami poskytuje strusku s příznivými redukčními a fyzikálními vlastnostmi. Struska je těžší než u elektrod s bazickým obalem, je však křehká a vlivem příznivého součinitele smrštivosti je po vychladnutí snadno odstranitelná. Svarový kov teče hustě, a proto jsou elektrody s tímto obalem vhodné i pro svařování v polohách i pro překlenutí větších mezer. Závar je poměrně malý, což není z hlediska provaření kořene výhodné pro svařování koutových svarů. Elektrody nejsou citlivé na svařovací proud. Rutilový obal si udržuje své vlastnosti a působí aktivně i když jádro elektrody již žhaví. Elektrody s rutilovým obalem nejsou citlivé na vlhkost. Způsob zapojení : stejnosměrný i střídavý proud (na minus pól). Poloha svařování : s výjimkou polohy shora dolů. Použití pro : svařování tenkých plechů (menší závar),. 1.2.3 RUTIL - ORGANICKÝ OBAL Charakteristika : Způsob zapojení : Poloha svařování : Použití pro : Základ tvoří rutilový obal s přídavkem organických látek, jako celulózy, dextrinu apod. Přísady jsou zdrojem většího množství ochranného plynu při hoření oblouku. Tento plyn má výrazný ochranný účinek, ale i dynamický účinek při proudění z kráteru elektrody, kdy napomáhá ovládat během svařování tekutý svarový kov i strusku. Oblouk je teplejší, lázeň tekutější, elektrody poskytují větší závar, a proto jsou vhodné i pro koutové svary. Elektrody jsou citlivé na proudové zatížení. stejnosměrný i střídavý proud. bez omezení, koutové svary, shora dolů. svařované konstrukce o střední tloušťce plechu. Nehodí se pro svařování kotlů a tlakových nádob. 1.2.4 KYSELÝ OBAL Charakteristika : Obsahuje železné a manganové rudy, křemičitany, živec, dolomit, vápenec, rutil atd. Velký podíl má feromangan, působící jako dezoxidační přísada. Ostatní složky jsou struskotvorné, zvyšují teplotu ve svařovacím oblouku a zlepšují lisovatelnost mokré obalové hmoty při výrobě. Svarový kov je teplý, přechod do lázně je v drobných kapkách. Působením strusky tuhne svarový kov pomalu, je PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 3 / 8
Způsob zapojení : Poloha svařování : Použití pro : dobře formován a přechází plynule k základnímu materiálu. Návarová housenka je plochá a má jemnou a pravidelnou kresbu. Struska je po svařování lehce odstranitelná, zespodu je obvykle pórovitá. V případě tlustého obalu umožňuje kyselá struska velmi jemný kapkový přenos kovu a vytváří plochý a hladký povrch svarů. Struska při použití těchto elektrod špatně váže síru a fosfor. Proto jsou tyto elektrody citlivé na čistotu základního materiálu. Svařování v polohách pro větší průměry elektrod je obtížné. Elektrody jsou náchylnější k vzniku trhlin za tepla ve svarovém spoji než elektrody s jiným druhem obalu. stejnosměrný i střídavý proud (mínus pól). bez omezení, koutové svary, shora dolů. bez omezení. 1.2.5 BAZICKÝ OBAL Charakteristika : Způsob zapojení : Poloha svařování : Použití pro : Tento obal je složen z vápence, mramoru, feroslitin a železného prášku. Elektrody s bazickým obalem mají kov méně teplý než např. elektrody s kyselým obalem. Jsou tlustě obalené. Přechod kovu v oblouku je ve velkých kapkách. Bazický obal zajišťuje dostatek ochranných plynů. Svarový kov je dobře dezoxidovaný, má malý obsah dusíku, vodíku a málo vměstků a nečistot. Svarový kov má velmi dobré mechanické vlastnosti, především vrubovou houževnatost. Před použitím se musí tyto elektrody dobře vysušit, případná vlhkost vede k pórovitosti. Elektrody s bazickým obalem vyžadují krátký oblouk. Jsou citlivé na přetěžování svařovacím proudem. Svarová lázeň je hustě tekoucí, tuhne současně se struskou. Návarové housenky jsou poměrně vysoké. Pro zvýšení výkonu elektrod se do bazických obalů někdy přidává železný prášek. Elektrody s bazickým obalem jsou nejvíce používané. stejnosměrný proud (plus pól). bez omezení. bez omezení. 1.2.6 ORGANICKÝ OBAL Obsahuje organické látky (celulózu, dextrin, škrob, dřevitou moučku, rašelinu apod.). Má význam jen pro ochranu svarové lázně před účinky vzduchu. Organický obal produkuje při svařování mnoho plynů, ale málo strusky. Vzniká hustě tekoucí kov. Lze překlenout větší mezery. Vrubová houževnatost svarů je nižší, pevnost roste. PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 4 / 8
1.2.7 OBAL ZE SOLÍ HALOVÝCH PRVKŮ Elektrody s těmito obaly se používají především při svařování hliníku a pro rozpouštění těžce tavitelných oxidů. Elektrody se připojují na pól plus. 1.2.8 ZVLÁŠTNÍ OBAL Zvláštním obalem je např. grafitový obal pro svařování šedé litiny za studena. Středně obalené elektrody z niklu, slitin železa a niklu a z Monelova kovu (⅔ Ni, ⅓ Cu). Elektrody se připojují na pól plus. 1.3 POŽADAVKY KLADENÉ NA ELEKTRODY Základní požadavky ne elektrody : obal se musí odtavovat rovnoměrně a současně s kovovým jádrem, musí být soustředěný a pevný, nesmí se odlupovat, struska musí být lehčí než kov, aby zůstávala na povrchu a nevznikaly struskové vměstky, struska musí pokrývat housenku rovnoměrně, po vychladnutí svaru se musí dát struska snadno odstranit, na okrajích housenky nesmějí být vruby. Elektrody musí splňovat nároky na mechanické vlastnosti svarového kovu a současně mít dobré operativní vlastnosti (pracovní vlastnosti, určující způsob práce s elektrodou) : vhodnost elektrody pro různé pracovní polohy, ovladatelnost elektrody v těchto polohách, způsob odtavování elektrody a přechodu kovu do tavné lázně, vlastnosti a množství strusky, tepelná vydatnost oblouku (elektrody tzv. "horké" a "studené"), hloubka závaru, proudová zatížitelnost, tvar průřezu svaru, rychlost tavení elektrody, rozstřik, náchylnost k tvoření vrubů, vhodnost pro různé druhy polarity. PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 5 / 8
1.4 VOLBA ELEKTRODY Při volbě elektrody pro konkrétní použiti se uplatňují tato hlediska : vlastnosti základního materiálu (svařitelnost, pevnost, tažnost, houževnatost, další technologické vlastnosti, chemické složení, svařovaná tloušťka), velikost a druh namáhání (tah, smyk, tlak) a povaha namáhání svarů (statické a dynamické) a jiné podmínky, kterým bude svar vystaven (např. vysoká teplota), požadavky kladené na tvar a vzhled svaru, druh svaru, poloha svařování, rychlost práce, nebezpečí vyplývající z pnutí ve svaru, množství vyvinutého tepla, hloubka závaru, nutnost dalšího zpracování svařeného výrobku (kování, ohýbání, žíhání, zušlechťování, kalení, zinkování, smaltování, cementování), cena a hospodárnost, druh a hodnota svařovacího proudu (jaká svářečka je k dispozici). 1.5 SKLADOVÁNÍ ELEKTROD Při skladování elektrod je třeba dbát na základní požadavky (jejichž plnění se výsledně odráží na jakosti svarového kovu) : elektrody skladovat v suchých, dobře větraných místnostech, při skladování většího množství elektrod nesmí kolísat teplota, elektrody se skladují v původních neporušených obalech, výšku uložení elektrod volit s ohledem na riziko možného poškození spodní vrstvy, navlhlé elektrody vysušovat podle doporučení výrobce. 1.5.1 POVRCH ELEKTROD Povrch elektrod musí být : souvislý, přípustné jsou pouze povrchové vady jako odřeniny, otlaky a podélné rýhy maximálně do hloubky jedné čtvrtiny tloušťky obalu. Poznámka : Pokud se na povrchu elektrody objeví bílý výkvět, který se nedá odstranit, jedná se o uhličitan sodný, který vzniká reakcí mezi vzdušným oxidem uhličitým a oxidem sodným z vodního skla obsaženého v obalu. Nepříjemným jevem je excentricita obalu, zejména u elektrod malého průměru, která způsobuje nerovnoměrné odtavování elektrod. Přípustná excentricita obalu je cca 5 %. PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 6 / 8
1.6 OZNAČOVÁNÍ ELEKTROD Označování elektrod v rámci Evropy se řídí dle EN 499 (ČSN EN 499). Obsahuje klasifikaci a způsob označování obalovaných elektrod podle : meze kluzu, meze pevnosti, tažnosti, jejich svarových kovů. Pro složitost označování je klasifikace rozdělena na část : závaznou druh výrobku, pevnost, tažnost, chemické složení a druh obalu, nepovinnou označení výtěžnosti svarového kovu, druhu proudu, polohy svařování (pro které je elektroda vhodná) a označení obsahu vodíku. Poznámka : Kromě označení dle EN 499 (závazné) mohou obaly elektrod obsahovat i firemní značení PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 7 / 8
Příklad označení Elektroda pro ruční obloukově svařování se svarovým kovem s minimální pevností kluzu 460 Nmm -2, s minimální střední nárazovou prací 47 J při -30 C a s chemickým složením 1.1 Mn a 0.7 Ni (1 Ni). Elektroda má bazický obal (B), s výtěžností 140 % a lze s ní svařovat stejnosměrným í střídavým proudem vodorovně tupě a koutově svary. Obsah vodíku nepřekračuje 5 ml/100 g navařeného svarového kovu (H5). Normalizované značení uvedené elektrody je toto : EN 499 - E 46 3 1Ni B 54 H5 závazná část (zkrácená) normalizovaněho značení : KONTROLNÍ OTÁZKY EN 499 - E 46 3 1Ni B 1. Z čeho se skládá obalovaná elektroda? Uveďte stručnou charakteristiku. 2. Jakým způsobem se rozdělují obalované elektrody dle složení? 3. Jaké hlavní funkce plní obal elektrod? 4. Na čem závisí volba elektrody? 5. Jakým způsobem se skladují elektrody? 6. Jak má vypadat povrch obalované elektrody? 7. Jakým způsobem jsou označovány elektrody? PRI-T-Z3-03.1F Svařování elektrickým obloukem_elektrody 8 / 8