
Spawanie elektrodami otulonymi, zwane metodą MMA, należy do technik elektrycznych łukowych, w których łuk spawalniczy jarzy się między topliwą elektrodą pokrytą otuliną, a materiałem spawanym. Spoinę tworzą nadtopione krawędzie elementów łączonych, stapiający się rdzeń elektrody oraz składniki metaliczne otuliny. Do czego służą otuliny i jakie elektrody stosuje się w metodzie MMA? Odpowiedzi na te pytania znajdziecie w naszym artykule.
Do czego stosuje się spawanie MMA?
Metodą MMA można spawać w niemal dowolnych warunkach, dlatego też jest ona niezwykle uniwersalna i popularna. Najczęściej stosuje się ją do prac instalacyjnych wymagających urządzeń łatwych do przenoszenia oraz gdy prace odbywają się na zewnątrz. Technikę tę powszechnie wykorzystuje się np. do spawania rurociągów. Należy ona także do ulubionych metod spawania majsterkowiczów oraz serwisów lub warsztatów naprawczych.
Jak zbudowane są elektrody otulone?
Elektrody otulone to metalowe pręty otoczone sprasowaną otuliną służące do spawania, napawania oraz (rzadziej) cięcia metali. Dobierane są głównie w zależności od składu chemicznego, właściwości i gabarytów materiałów łączonych, ale także spodziewanej wytrzymałości złącza, rodzaju źródła prądu czy pozycji spawania. Rdzeń elektrody stanowi najczęściej pręt lity w większości przypadków zbliżony pod względem składu chemicznego oraz struktury do materiałów łączonych. Wyjątkiem są elektrody do napawania oraz elektrody do spawania materiałów trudno spawalnych.
Otulina jest sprasowaną mieszaniną składników głównie mineralnych i organicznych oraz dodatków stopowych. W celu zwiększenia uzysku stopiwa, a przez to wydajności spawania, niekiedy do otuliny dodaje się proszek żelaza.
Funkcje i składniki otuliny
Głównym zadaniem otuliny jest osłona łuku przed dostępem gazów z atmosfery. Do pozostałych jej funkcji należą:
- wprowadzenie do obszaru spawania pierwiastków odtleniających, wiążących azot i rafinujących ciekły metal spoiny,
- wytworzenie powłoki żużlowej nad ciekłym jeziorkiem i krzepnącym materiałem spoiny,
- stabilizacja łuku spawalniczego,
- regulacja składu chemicznego spoiny.
Funkcje te spełniają następujące składniki:
- gazotwórcze– wytwarzające odpowiednią osłonę gazową chroniącą przed dostępem tlenu i azotu z powietrza,
- żużlotwórcze– stanowiące również barierę ochronną dla spoiny, a także zmniejszające prędkość chłodzenia i formujące lico spoiny,
- stabilizujące jarzenie się łuku– pierwiastki o niskim potencjale jonizacyjnym (Ca, K, Na),
- odtleniająceciekły metal, wiążące azot i rafinujące ciekły metal spoiny,
- stopowe– sproszkowane metale i żelazostopy,
- wiążące– np. szkło wodne i dekstryna.
Otulina powinna być jednorodna i spoista, współosiowa względem rdzenia, odporna na uderzenia i wstrząsy, pozbawiona porów, pęknięć i zgrubień. Czoło elektrody powinno mieć kształt stożkowy, kulisty lub pośredni. Wskazane jest, aby zawierało ono specjalną powłokę, która ułatwia zajarzenie łuku. Otulina powinna się topić równomiernie, bez nadmiernego rozprysku.
Rodzaje elektrod otulonych
Wyróżnia się różne rodzaje elektrod podzielonych ze względu na skład chemiczny ich otuliny:
Elektrody o otulinie kwaśnej (A)
Otulina tych elektrod zawiera dużą ilość tlenków żelaza i odtleniaczy. Powstający podczas spawania kwaśny żużel przyczynia się do natryskowego przechodzenia metalu w łuku i uzyskania spoin o płaskim i gładkim licu. Elektrodami o otulinie kwaśnej można spawać w pozycji podolnej, nabocznej i w ograniczonym zakresie w pozycjach przymusowych. Stopiwo elektrod o otulinie kwaśnej w stosunku do pozostałych rodzajów elektrod wykazuje większą tendencję do powstawania pęknięć krystalizacyjnych. Elektrody kwaśne zazwyczaj nie wymagają suszenia, jeżeli jednak są widoczne białe wykwity na otulinie, a podczas spawania łuk jarzy się niestabilnie i występuje nadmierny rozprysk oraz porowatość spoin, zaleca się suszenie elektrod przez ok. 1 godz. w temperaturze 100-150°C. Elektrodami otulonymi kwaśnymi spawa się zazwyczaj przy wykorzystaniu prądu przemiennego lub prądu stałego z biegunowością ujemną na elektrodzie.
Elektrody o otulinie zasadowej (B)
W otulinie tych elektrod są zawarte przede wszystkim węglany wapnia i magnezu oraz fluoryt. Elektrody te charakteryzują się wysoką plastycznością stopiwa, również w niskich temperaturach oraz wysoką odpornością na pękanie zimne i gorące. Mała skłonność stopiwa do powstawania pęknięć gorących wynika z dużej czystości metalurgicznej stopiwa, natomiast pęknięć zimnych – z małej zawartości wodoru w stopiwie i dużej udarności stopiwa. Aby utrzymać małą zawartość wodoru, elektrody zasadowe należy koniecznie suszyć przed spawaniem, zazwyczaj w temperaturze 300 – 350°C przez ok. 1 – 3 godz., a następnie przechowywać w specjalnych termosach. Jeżeli elektrody są przechowywane w zwykłych pojemnikach, wymagane jest ponowne suszenie już po ok. 4 godz. Elektrodami zasadowymi można spawać we wszystkich pozycjach oprócz pozycji z góry na dół, do której są stosowane elektrody zasadowe o zmodyfikowanym składzie otuliny. Elektrodami otulonymi zasadowymi spawa się zazwyczaj przy wykorzystaniu prądu stałego z biegunowością dodatnią na elektrodzie, a przejście metalu w łuku do jeziorka spawalniczego odbywa się zazwyczaj grubo kroplowo.
Elektrody o otulinie celulozowej (C)
Elektrody te są powszechnie stosowane do wykonywania prac spawalniczych i montażowych pod gołym niebem, szczególnie do spawania rurociągów przesyłowych. Zastosowanie elektrod celulozowych w trudnych warunkach montażowych wynika z ich następujących właściwości:
- możliwości spawania we wszystkich pozycjach, szczególnie w pozycji pionowej z góry na dół,
- łatwości wykonywania warstwy graniowej,
- możliwości wykonania ściegów przetopowych elektrodami o średnicy 4 mm i większej,
- mniejszej wrażliwości na dokładność przygotowania złącza,
- małej wrażliwości na panujące warunki atmosferyczne,
- wysokiej wydajności spawania.
Elektrodami otulonymi celulozowymi spawa się zazwyczaj przy wykorzystaniu prądu przemiennego lub prądu stałyego z biegunowością dodatnią na elektrodzie.
Elektrody o otulinie rutylowej (R)
To elektrody o uniwersalnym zastosowaniu, zawierające w otulinie rutyl (TiO2) oraz odtleniacze: żelazomangan i żelazokrzem. Często w celu zwiększenia wydajności spawania do otuliny wprowadza się proszek żelaza. Ze względu na przenoszenie kropel metalu w łuku (średnio kroplowe i drobno kroplowe) elektrody te są często przydatne do spawania cienkich elementów. Elektrodami rutylowymi można bez problemów spawać we wszystkich pozycjach z wyjątkiem pozycji pionowej z góry na dół, wówczas spawanie jest bowiem utrudnione. Po spawaniu otrzymuje się ładną spoinę z licem o drobnej łuskowatości. Zazwyczaj nie wymagają one suszenia. Jeżeli jednak są widoczne białe wykwity na otulinie, a podczas spawania łuk jarzy się niestabilnie, występuje nadmierny rozprysk i porowatość spoin, zaleca się suszenie elektrod przez ok. 1 godz. w temperaturze 100 – 150°C. Elektrodami otulonymi rutylowymi spawa się zazwyczaj prądem przemiennym lub prądem stałym z biegunowością ujemną na elektrodzie.
Poza wymienionymi czterema najczęściej używanymi elektrodami otulonymi istnieją kombinacje, np. elektrody o otulinie rutylowo-kwaśnej (RA), rutylowo-zasadowej (RB), rutylowo-celulozowej (RC) itp.
Oznaczenia na opakowaniach elektrod
Każdy producent elektrod otulonych jest zobowiązany do jednolitego oznaczenia opakowania elektrod otulonych, na którym jednoznacznie określone zostanie ich przeznaczenie, rodzaj i własności. W zależności od przeznaczenia elektrod otulonych do spawania łukowego stosowane są różne rodzaje oznaczeń, niemniej jednak zawsze według ściśle określonych zasad. Dokładny opis symboli elektrod (do spawania stali niestopowych i drobnoziarnistych) na poszczególnych pozycjach zamieszczony jest w normie PN-EN ISO 2560:2010. Poza wymienionymi oznaczeniami, dotyczącymi przeznaczenia, rodzaju oraz właściwości elektrod, na opakowaniach z elektrodami znajdują się również inne wskazówki odnośnie ich właściwego użytkowania, m.in. symboliczne oznaczenia właściwych pozycji spawania oraz rodzaju prądu i biegunowości