Svařování obalenou elektrodou

Nejjednodušší a nejvýhodnější svařovací postup. Ruční elektrodové svařování se nejvíce hodí pro dílny a na stavby.

Ruční elektrodové svařování se etablovalo jako jednoduchá a mnohostranná metoda v četných ocel zpracovávajících oborech. Zejména ve stavebnictví přesvědčuje tato metoda svojí mobilitou vyplývající z jejích nízkých nároků na vybavení. Mluví pro ni také to, že odpadá ochranný plyn, který je citlivý na působení větru. Přes nízké náklady na aplikaci této metody  je možno dosáhnout hodnotných pracovních výsledků. Inovace v technice svařovacích zdrojů dovolují pracovat se stabilním obloukem i při nepříznivých podmínkách nebo s dlouhým síťovým kabelem.

Princip

Podobně jako při svařování MIG-/MAG, je při ručním elektrodovém svařování elektroda nositelem oblouku a zároveň odtavujícím se přídavným materiálem. Při elektrodovém svařování se tato elektroda označuje jako obalená. Teplo oblouku taví jádro elektrody a základní materiál. Současně vytváří obal elektrody plynový zvon a vrstvu strusky, na ochranu rozežhaveného povrchu obrobku před chemickými reakcemi s okolním vzduchem. V důsledku toho zůstává zachovaná pevnost i houževnatost svarového kovu. Obalená elektroda je prostřednictvím svařovacího kabelu a elektrodových kleští spojená s jedním pólem svařovacího zdroje. Propojení kostry na druhý pól svařovacího zdroje probíhá přes svěrku obrobku a zemnicí kabel. To, který pól bude použitý jako svařovací potenciál, je závislé na volbě typu elektrody.

Rutilové elektrody se svařují většinou na záporném pólu, zatímco bazické elektrody nacházejí uplatnění převážně na kladném pólu. Rutilové elektrody se omezeně hodí také ke svařování pomocí jednoduchých svařovacích transformátorů bez usměrnění proudu. Dalšími charakteristickými vlastnostmi rutilových elektrod jsou snadná svařitelnost, rovnoměrný svar a přenos materiálu v drobných kapkách. Bazické elektrody se naproti tomu, vedle přenosu materiálu ve velkých kapkách, vyznačují chováním vázat vlhkost a tím vytvářet v nevysušeném stavu ve svarovém kovu póry. Mezi přednostmi musíme jmenovat svařitelnost ve více polohách a velmi dobré mechanické vlastnosti svarového kovu. Dalším druhem elektrod jsou elektrody celulózové. Tyto disponují vedle přenosu materiálu v jemných kapkách, velmi hlubokým závarem, dobrou mechanickou pevností a vhodností pro všechny polohy, včetně klesavého svaru. Jako nevýhoda se ukazuje obtížná svařitelnost a značný vývin kouře. Mimoto nejsou tyto elektrody vhodné pro všechny typy svařovacích zdrojů.

Přístrojová technika

V případě zdrojů pro elektrodové svařování je podstatné udržovat na konstantní hodnotě nastavený svařovací proud, nezávisle na momentální délce oblouku. Svařovací napětí se přitom mění tak, jak odpovídá aktuální délce oblouku. Moderní svařovací zdroje jsou schopné takovéto regulační chování zajistit i při extrémních výkyvech síťového napětí a při napájení přes velmi dlouhé síťové kabely.

Nejjednoduššími svařovacími zdroji jsou transformátory bez usměrňovače s proměnným rozptylem magnetického pole, který se řídí magnetickým bočníkem tak, aby se udržela požadovaná hodnota svařovacího proudu. Tyto zdroje jsou cenově velice příznivé, avšak v důsledku omezení na střídavý proud nejsou použitelné pro všechny typy elektrod. Dalšími nevýhodami jsou vysoká váha a značné rozměry.

Tyristorové zdroje jsou vybaveny usměrňovačem, který vytváří ze střídavého proudu usměrněný svařovací proud. Jejich prostřednictvím probíhá rovněž regulace proudu. Tyristory jsou regulovatelné spínací prvky usměrňovače. Cívka tlumivky na výstupu vyrovnává nežádoucí proudové špičky a snižuje tím sklon k tvorbě rozstřiku. Tyto zdroje jsou již schopné dodávat stejnosměrný proud a dají se dobře řídit. Nevýhodami je, stejně jako v předchozím případě, velká prostorová náročnost i velká váha, stejně jako pomalu reagující regulační proces a tendence k citlivosti na výkyvy síťového napětí. 

Současným stavem techniky jsou invertorové zdroje. Tyto vytvářejí ze síťového napětí pulzní napětí o velmi vysoké frekvenci. Toto napětí se přivádí na svařovací transformátor, který může být, z důvodů vysoké frekvence, vyrobený v mnohem lehčím, kompaktnějším a účinnějším provedení, než v případě dříve jmenovaných koncepcí svařovacích zdrojů. Také invertorové zdroje jsou vybavené usměrňovačem. Nízké zvlnění výstupního proudu transformátoru umožňuje kompaktní konstrukční provedení, případně též vypuštění výstupní tlumivky. Usměrňovač je zde tvořený běžnými neřízenými diodami.

Nejnovější generace invertorů pro ruční elektrodové svařování disponuje tak zvaným rezonančním invertorem. Podstatné u tohoto provedení je působení svařovacího transformátoru spolu se speciálním uspořádáním kondenzátorů ve funkci zásobníků energie. Navíc přejímá tuto funkci zásobníku také transformátor, který při vybíjení získává z vlastního magnetismu elektrickou energii. V případě, že je transformátor s kondenzátory sladěný tak, že se vzájemně střídavě nabíjejí, mluvíme o rezonanci. Sofistikované propojení rezonance s funkcí ukládání energie vytváří cenné rezervy výkonu, které jsou v případě potřeby k dispozici pro oblouk. Výsledkem je ideální charakteristika pro vytváření reprodukovatelných perfektních svarů a optimální provozní spolehlivost procesu. Ani síťové přívody delší než 100 m, stejně tak jako výkyvy síťového napětí nebo provoz s elektrocentrálou, nemají žádný negativní vliv na výsledky svařovacích operací. Bezproblémová svařitelnost všech typů elektrod je přitom samozřejmostí.

Aplikace a přednosti

S výjimkou hliníku se ruční elektrodové svařování hodí pro téměř všechny kovy. Tento proces se neomezuje pouze na dílny, ale uhájil si svoje místo i ve venkovním prostředí na staveništích a dokonce pod vodou. Oproti relativně nízké svařovací rychlosti a chybějící možnosti mechanizace stojí nízké náklady na vybavení, snadná manipulace a nízká hlučnost při svařování stejnosměrným proudem. Po ukončení svaru je sice nutné odstranit strusku, avšak tato zajišťuje optimální ochranu metalurgické struktury materiálu.

Pro bezproblémové svařování nejrůznějších druhů materiálů disponují svařovací zdroje nejnovější generace množstvím přídavných funkcí. Výklad principu těchto funkcí najdete v následujícím textu. Již zapalovací proces by měl proběhnout tiše, přesně a bez rozstřiku. Toto uspořádání se nazývá měkký start (Soft Start) a usnadňuje výrazně práci s bazickými elektrodami. Funkce měkkého startu se uvede v činnost přiložením holého konce elektrody na obrobek. Ihned po oddálení elektrody se oblouk zapálí proudem asi 30 A. Při dalším oddalování elektrody se svařovací proud plynule zvyšuje až k nastavené hodnotě. Vítaným efektem je tichý, exaktní průběh zapalování doprovázený minimálním rozstřikem.

Při svařování elektrodami tvořícími velké kapky vzniká nebezpečí přilepení elektrody. Ještě předtím, než to dojde takto daleko, zvýší se na zlomek vteřiny svařovací proud a odhořením elektrodu uvolní. Tento postup nazýváme dynamikou (Arc Force Control - AFC). Pokud by se elektroda přesto přilepila, zareaguje funkce Anti Stick a zastaví ihned průtok svařovacího proudu. Elektroda zůstane v důsledku toho nepoškozená.

Resumé

Omezená  svařovací rychlost a chybějící možnosti mechanizace kladou samozřejmě ručnímu elektrodovému svařování v záležitosti  produktivity určité hranice. S technologického a metalurgického hlediska nabízí tento postup velmi dobré předpoklady pro dosažení optimálních pracovních výsledků, zvláště, když  invertory nejnovější generace zaručují velmi tichý a stabilní oblouk, což jsou základní předpoklady pro optimální výsledky svářecích operací. Ruční elektrodové svařování se nejlépe osvědčuje při mobilním nasazení na staveništích a rovněž při výrobě dílů s malým podílem svářečských operací.

Použití při montáži průmyslového zařízení.

Kompaktní invertorový svařovací zdroj s výstupním proudem 150 A.

Rezonanční invertor generuje ideální charakteristiku s vysokou napěťovou rezervou.

Funkce SoftStart: Exaktní, minimálním rozstřikem zatížený a tichý zapalovací proces probíhající při nízkém proudu. Při oddálení elektrody naběhne svařovací proud plynule na nastavenou hodnotu.