Wprowadzenie do spawania elektrodą MMA
Spawanie elektrodą otuloną (MMA – Manual Metal Arc) to jedna z najpopularniejszych i najbardziej uniwersalnych metod spawania. Spawanie MMA polega na wytworzeniu łuku elektrycznego między metalową elektrodą a materiałem spawanym. Ciepło generowane przez łuk topi zarówno elektrodę jak i materiał rodzimy, tworząc po zastygnięciu spoinę.
Czym jest spawanie elektrodą otuloną (MMA)?
Spawanie elektrodą otuloną to metoda spawania łukowego, w której źródłem ciepła topienia metalu jest łuk elektryczny. Elektroda składa się z metalowego rdzenia (drutu) pokrytego otuliną. Rdzeń elektrody odpowiada za przewodnictwo prądu i jest głównym źródłem materiału spawalniczego. Otulina z kolei pełni szereg istotnych funkcji:
- Stabilizuje i ukierunkowuje łuk elektryczny
- Chroni jeziorko spawalnicze przed dostępem powietrza
- Formuje żużel pokrywający spoinę
- Wprowadza do spoiny pierwiastki stopowe i odtleniające
Elektroda topiona jest stopniowo w miarę postępu procesu spawania. Powstała spoina składa się ze stopionego i ponownie zakrzepniętego materiału rdzenia elektrody, składników otuliny oraz nadtopionego materiału rodzimego.
Zalety i wady spawania elektrodą MMA
Spawanie elektrodą otuloną ma wiele zalet, które sprawiają, że jest metodą chętnie stosowaną w różnorodnych aplikacjach:
- Uniwersalność – możliwość spawania większości metali i stopów, łącznie ze stalami trudno spawalnymi i żeliwem
- Przenośność – proste i lekkie wyposażenie umożliwia spawanie w dowolnym miejscu
- Niskie koszty – spawanie MMA nie wymaga drogiego sprzętu ani gazów osłonowych
- Spawanie we wszystkich pozycjach – dobór elektrod umożliwia spawanie pionowe, pułapowe itp.
Wśród wad tej metody spawania można wymienić:
- Stosunkowo niska wydajność – konieczność częstej wymiany elektrod, usuwania żużla
- Ograniczona długość elektrod – typowe elektrody pozwalają na uzyskanie ściegu o długości 200-300 mm
- Wrażliwość na warunki atmosferyczne – wiatr lub deszcz mogą utrudniać spawanie
- Wymagane umiejętności spawacza – jakość spawania zależy w dużym stopniu od kwalifikacji i doświadczenia spawacza
Proces spawania elektrodą MMA
Jak działa spawanie elektrodą otuloną?
Proces spawania MMA rozpoczyna się od zajarzenia łuku – dotknięcia elektrodą materiału spawanego i oddalenia jej na niewielką odległość. Pod wpływem wysokiej temperatury łuku elektroda i materiał rodzimy topią się, tworząc jeziorko spawalnicze. Gazy i żużel wytworzone z otuliny wypierają powietrze i chronią ciekły metal przed jego niekorzystnym działaniem.
W trakcie spawania materiał z elektrody stopniowo stapia się i zasila jeziorko, spawacz przesuwa elektrodę wzdłuż tworzonego ściegu spawalniczego. Po zakrzepnięciu jeziorka powstaje lico spoiny pokryte warstwą żużla, który należy usunąć np. za pomocą młotka.
Parametry spawania: prąd, napięcie, prędkość
Podstawowym parametrem w spawaniu elektrodą otuloną jest natężenie prądu spawania. Jego wartość dobiera się zależnie od średnicy stosowanej elektrody – im grubsza elektroda, tym wyższy prąd. Natężenie prądu wpływa na szybkość stapiania elektrody, głębokość wtopienia i ilość dostarczonego ciepła.
Napięcie łuku podczas spawania MMA wynika głównie z jego długości – im dłuższy łuk, tym wyższe napięcie. Spawanie przy zbyt wysokim napięciu (długim łuku) powoduje nadmierne rozpryski i utrudnia kontrolę jeziorka. Z kolei zbyt niskie napięcie grozi przyklejaniem elektrody.
Prędkość spawania, czyli szybkość przesuwania elektrody wzdłuż złącza, wpływa na kształt i wygląd spoiny. Zbyt wolne spawanie skutkuje szeroką spoiną o dużym nadlewie, natomiast zbyt szybkie przechodzenie elektrody daje wąski i wysoki ścieg.
Technika spawania: jak trzymać uchwyt i prowadzić elektrodę
Prawidłowa technika spawania wymaga odpowiedniego prowadzenia uchwytu z elektrodą. Uchwyt elektrodowy powinno się trzymać pod kątem ok. 70-80° w stosunku do spawanego materiału. Koniec elektrody należy lekko pochylić w kierunku spawania, utrzymując łuk na stałej długości.
Elektroda podczas spawania wykonuje ruchy podobne do zapałki zapalającej świecę – powoli przesuwa się wzdłuż osi spoiny, a jednocześnie wykonuje poprzeczne oscylacje. Ruchy te powinny być płynne i dostosowane do tempa topienia elektrody. Spawanie blach o dużej grubości wymaga wielowarstwowego układania gęsto rozmieszczonych ściegów.
Rodzaje elektrod otulonych
Elektrody zasadowe (B)
Elektrody zasadowe oznaczane literą B charakteryzują się wysoką plastycznością spoiny i dobrą odpornością na pękanie. Wymagają stosowania prądu stałego z biegunowością dodatnią. Dobre właściwości spoiny uzyskuje się pod warunkiem użycia wysuszonych elektrod – wymagają one przechowywania w specjalnych podgrzewanych szafach.
Elektrody kwaśne (A)
Elektrody kwaśne oznaczone literą A cechuje tendencja do krystalizacji grubokrystalicznej i skłonność do tworzenia pęknięć. Mogą być spawane przy użyciu prądu przemiennego lub stałego o dowolnej biegunowości. Znajdują zastosowanie głównie do spawania w pozycji podolnej.
Elektrody celulozowe (C)
Elektrody celulozowe mają oznaczenie C i są stosowane do prac montażowych na otwartym terenie. Charakteryzuje je mała wrażliwość na warunki atmosferyczne. Przeznaczone są do spawania prądem stałym o biegunowości dodatniej. Umożliwiają spawanie we wszystkich pozycjach.
Elektrody rutylowe (R)
Elektrody rutylowe oznaczane literą R to najbardziej uniwersalny rodzaj elektrod. Zapewniają dobrą stabilność jarzenia się łuku i małe rozpryski. Łatwo usuwalny żużel czyni je odpowiednimi do spawania cienkich blach i wykonywania warstw przetopowych.
Elektrody specjalne
Oprócz 4 podstawowych grup istnieją elektrody specjalne łączące różne właściwości, m.in. rutylowo-zasadowe (RB), rutylowo-celulozowe (RC) czy rutylowo-kwaśne (RA). Udoskonalają one spawanie poszczególnych gatunków stali lub spawanie w określonych warunkach (np. elektrody wysokowytrzymałe, nierdzewne, aluminiowe).
Jak dobrać odpowiednią elektrodę otuloną?
Dobór elektrody do grubości materiału
Podstawowym kryterium doboru elektrody jest grubość spawanego materiału. Przyjmuje się, że średnica elektrody powinna być zbliżona do grubości elementu. Dla blach cieńszych niż 5 mm stosuje się elektrody o średnicy 2,0 – 3,25 mm. Z kolei do spawania elementów o grubości powyżej 5 mm wykorzystuje się elektrody o średnicy 4,0 mm i większej.
Dobór elektrody do rodzaju materiału
Elektrody zasadowe dobrze sprawdzają się w przypadku spawania stali konstrukcyjnych i niskostopowych. Rutylowe przeznaczone są do spawania stali konstrukcyjnych i stali o podwyższonej wytrzymałości, dają płaski ścieg o gładkim licu. Do spawania stali nierdzewnych używa się specjalnych elektrod wysokostopowych.
Znaczenie średnicy elektrody
Średnica drutu w elektrodzie (jej części roboczej) jest ściśle powiązana z wymaganym natężeniem prądu spawania. Przyjmuje się, że dla elektrod o średnicy 2 mm prąd powinien wynosić 40-70 A. Elektrody 4 mm wymagają prądu na poziomie 130-200 A, a 5 mm – 170-250 A. Od średnicy elektrody zależy też wydajność spawania.
Przechowywanie i konserwacja elektrod
Jak przechowywać elektrody, aby zachować ich jakość?
Elektrody zasadowe są wrażliwe na zawilgocenie, które powoduje porowatość spoin. Konieczne jest przechowywanie ich w suchym pomieszczeniu o małej wilgotności (poniżej 50%). Przed spawaniem elektrody zasadowe warto dosuszać w piecach elektrycznych o temp. ok. 300°C przez 1-2h. Pozostałe elektrody są mniej wrażliwe na wilgoć, wystarczy przechowywanie w warunkach warsztatowych.
Konserwacja elektrod przed użyciem
Przed przystąpieniem do spawania należy sprawdzić stan elektrod. Uszkodzone lub zawilgocone elektrody mogą utrudniać zajarzenie łuku lub powodować jego niestabilne jarzenie. Elektrody celulozowe i rutylowo-celulozowe dla uzyskania optymalnych właściwości spawalniczych wymagają sezonowania – wygrzewania w temp. 70-90°C przez 24 godziny.
Podsumowanie
Spawanie elektrodą otuloną to uniwersalna metoda łączenia metali o szerokich zastosowaniach. Do kluczowych zalet MMA zalicza się przenośność, niskie koszty oraz możliwość spawania w różnych pozycjach. Metoda ta wymaga od spawacza wiedzy i doświadczenia w doborze elektrod oraz parametrów spawania. Prawidłowe przechowywanie i przygotowanie elektrod otulonych ma również istotne znaczenie dla jakości uzyskanych złączy spawanych.
