Dobór parametrów przy spawaniu elektrodą topliwą

Do podstawowych parametrów spawania elektrodą otuloną zalicza się:

a)     Rodzaj i natężenie prądu spawania

Spawanie elektrodą otuloną może być prowadzone prądem stałym z bieguno­wością ujemną, biegunowością dodatnią oraz prądem przemiennym. Rodzaj prądu i bieguno­wość zależą od rodzaju elektrody i są podawane w katalogach producenta elektrod oraz na etykiecie opakowania. W przypadku spawania prądem stałym, biegunowość decyduje o: prędkości stapiania elektrody, głębokości wtopienia, charakterze przenoszenia metalu w łuku oraz o roz­kładzie ciepła w łuku elektrycznym. Jeżeli spawanie przebiega z prądem stałym z biegunowością dodatnią na elektrodzie, to więcej ciepła jest generowane na elektrodzie i większa jest prędkość stapiania. Spawanie z biegunowością ujemną na elektrodzie powoduje, że więcej ciepła wydziela się w materiale rodzimym i uzyskuje się większą głębokość wtopienia.

Podczas spawania elektrodami otulonymi z zastosowaniem prądu stałego może dojść do niekorzystnego odchylenia łuku, tzw. zjawiska ugięcia łuku, które jest przyczyną tworzenia się rozprysków, przyklejeń i braku przetopu. Zjawisko to jest spowodowane oddziaływaniem linii sił pola magnetycznego na łuk spawalniczy, które są indukowane w wyniku przepływu prądu przez spawany materiał.

W celu ograniczenia niekorzystnego oddziaływania zjawiska ugięcia luku należy:

-  zmienić rodzaj prądu spawania na przemienny, szczególnie gdy spawa się prądem powyżej 250 A,

-  utrzymywać krótki łuk podczas spawania,

-  zmniejszyć natężenie prądu, co wiąże się ze zmniejszeniem prędkości spawania,

-  zastosować na długości złącza spawanego kilka spoin sczepnych,

-  zmienić kąt ustawienia elektrody względem złącza spawanego przez pochylenie elektrody w kierunku ugięcia łuku,

-  wykonać odmagnesowanie przedmiotu spawanego,

-  doprowadzić jednocześnie prąd w kilku miejscach.

Natężenie prądu spawania decyduje o głębokości wtopienia i prędkości stapiania. Jeżeli średnica elektrody jest stała, to wraz ze wzrostem natężenia prądu zwiększa się energia liniowa łuku, wydajność stapiania oraz głębokość, szerokość i długość jeziorka spawalniczego. Gdy natężenie prądu jest zbyt wysokie, wówczas elektroda stapia się bardzo szybko i powiększa znacznie objętość jeziorka spawalniczego, co prowadzi do tworzenia się niezgodności spa­walniczych w postaci podtopień. Zbyt małe natężenie prądu jest przyczyną braku przetopu i nieregularnego kształtu spoiny.

Natężenie prądu dobiera się w zależności od rodzaju elektrody i jej średnicy, rodzaju spawanego materiału, pozycji spawania, rodzaju prądu i od techniki układania poszczególnych ściegów. Wartość natężenia prądu przyj­muje się zazwyczaj na podstawie danych katalogowych producenta elektrod lub zakresu wartości znajdujących się na etykiecie opakowania elektrod. Natężenie prądu spawania można w przybliżeniu przyjmować wg zasady: 30 ÷ 40 A na 1 mm średnicy rdzenia elektrody lub wyznaczyć wg wzoru: I = (20 + 6d)d A, przy czym zależność ta odnosi się do elektrod o średnicy d = 3 ÷ 6mm.

b)     Napięcie łuku

Napięcie łuku jest parametrem wynikowym zależnym od długości łuku, rodzaju otuliny i natężenia prądu. Długość łuku podczas spawania elektrodą otuloną, w zależności od pozycji spawania, średnicy i rodzaju elektrody, powinien być utrzymywany w granicach (0,5 ÷ l,l)d mm. Napięcie łuku wpływa na charakter przenoszenia metalu w łuku, prędkość spawania oraz na głębokość wtopienia. Wraz ze wzrostem długości łuku zwiększa się napięcie łuku i ilość rozprysków, a łuk staje się mniej stabilny i bardziej wrażliwy na zjawisko ugięcia łuku. Gdy łuk jest zbyt krótki, nie dochodzi do wytworzenia odpowiedniej ilości ciepła niezbędnego do przetopienia mate­riału rodzimego, a łuk jarzy się niestabilnie z częstymi zwarciami.

Umowne napięcie robocze [V] = 20 + 0,04I       -      dla spawania łukowego ręcznego

c)      Prędkość spawania

Prędkość spawania można rozważać jako prędkość przemieszczania się końca elektrody oraz jako prędkość wykonywania jednego metra złącza i  wtedy  uwzględnia  się wszystkie czasy  pomocnicze  związane  m.in. z czasem wymiany elektrody, odbijania młotkiem żużla i czyszczenia każdego ściegu, np. szczotką drucianą. Parametr prędkość przemieszcza­nia się końca elektrody jest brany pod uwagę przede wszystkim przy liniowym ruchu elektrody. Prędkość spawania zależy głównie od umiejętno­ści spawacza, pozycji spawania, rodzaju elektrody oraz od wymaganego  przetopu. Zbyt duża prędkość spawania wpływa na szybkie krzepnięcie jeziorka spawalniczego - spoina jest wąska i nieregularna. Mała prędkość spawania powoduje, że spoina jest zbyt wysoka i szeroka.

d)     Średnica elektrody

Średnica elektrody otulonej decyduje o kształcie ściegu spoiny, głębokości wtopienia i możliwości spawania w pozycjach przymusowych. Doboru średnicy elektrody dokonuje się w zależności od grubości spawanego elementu, pozycji spawania i kolejności układania ściegów, przy czym pozycja spawania jest najważniejszym czynnikiem decydującym o doborze średnicy elektrody. Zasadą jest, aby średnica elektrody była mniejsza niż grubość spawanego materiału. Z ekonomicznego punktu widzenia średnica elektrody powinna być jak największa, zwłaszcza do wykonywa­nia warstw wypełniających.

e)      Położenie (pochylenie) elektrody w stosunku do złącza

Pochylenie elektrody w stosunku do złącza decyduje o głębokości wtopie­nia, szerokości lica oraz kształcie nadlewu.