Free Press

Svařování v ochranné atmosféře neboli SMAW je jednou z nejběžnějších metod svařování. Patří také mezi nejstarší svařovací techniky, které kdy byly vyvinuty.

Protože se při svařování v ochranné atmosféře používá jednoduché vybavení, je poměrně nekomplikované. Na rozdíl od svařování metodou TIG a dalších pokročilých metod svařování není svařování SMAW příliš náročné na osvojení, čímž se stává dobrým výchozím bodem pro začátečníky.

Zde se dozvíte o různých tipech a tricích, jak zvládnout umění svařování SMAW.

Svařování v ochranné atmosféře se také nazývá jinak, například ruční obloukové svařování kovů (MMAW), obloukové svařování v ochranné atmosféře a svařování tyčí.

Co je svařování v ochranné atmosféře?

Svařování v ochranné atmosféře je svařovací technika, při níž elektroda obalená tavidlem pomáhá vytvořit svarový spoj. Jednoduše řečeno, přídavný materiál se roztaví a vytvoří svarovou lázeň, která ztuhne a spojí dříve oddělené kovové části.

Přídavný materiál se roztaví pomocí elektrického oblouku. Oblouk se vytváří mezi kovovým obrobkem a přídavnou elektrodou pomocí tyčového svářeče, který je připojen k elektrické zásuvce a vytváří stejnosměrný nebo střídavý proud. Střídavý nebo stejnosměrný proud generovaný svářečkou se objevuje ve formě oblouku mezi elektrodou a základním kovem. Nejlepší svařovací vlastnosti často poskytuje stejnosměrný proud.

Oblouk taví jak přídavnou elektrodu, tak svařovaný základní kov. Takto vytvořená svarová lázeň je tvořena roztaveným kovem. Většinu roztaveného přídavného materiálu zajišťuje elektroda.

Při rovnoměrném pohybu elektrody po povrchu základního kovu se vytváří rovnoměrná vrstva kovového nánosu zvaná kulička.

Teplo vznikající při oblouku přeměňuje tavný materiál na ochrannou plynovou vrstvu, která chrání svarovou lázeň před korozí a znečištěním atmosférou. Tato ochranná plynová vrstva je nezbytná, protože zajišťuje bezchybný svarový spoj, který je pevný a spolehlivý. Díky tomu není potřeba samostatná plynová nádrž pro dodávku ochranného plynu k ochraně svarové lázně. Při absenci vhodné plynové vrstvy bývají svary slabé, vadné a křehké.

Tavená svarová lázeň pomalu tuhne a vytváří pevný svarový spoj, který pevně spojuje jednotlivé kovové části mezi sebou. Během tohoto svařovacího procesu se také vytváří strusková vrstva. Tuto vrstvu je třeba po ztuhnutí odštípnout. Kvůli této nutnosti odštěpování je svařování SMAW časově náročnější ve srovnání s jinými typy svařovacích postupů. Tento proces však můžete urychlit výběrem vhodné elektrody.

Svařování metodou SMAW se nejčastěji používá pro svařování železných a ocelových dílů. V určité míře se však používá i pro hliník a různé kovy.

Výhody svařování tyčí

• Svařuje se dobře ve větrných a deštivých podmínkách.
• Zařízení pro obloukové svařování v ochranné atmosféře je levné.
• Není zapotřebí žádný externí ochranný plyn, protože ochrannou plynnou vrstvu zajišťuje tavidlo – díky tomu je svařování tyčí cenově výhodné.
• V porovnání s jinými svařovacími technikami je svařování tyčí méně ovlivněno nečistotami, korozí a barvami – to může ušetřit čas potřebný k čištění před svařováním.
• Snadno můžete měnit tyče pro různé kovy.
• Zemní svorku můžete připevnit ve značné vzdálenosti od místa svařování.

Nevýhody svařování tyčí

• Svařování tyčí může být pomalejší než jiné techniky.
• Není tak snadné jako svařování metodou MIG – pro uspokojivou kvalitu svařování tyčí je nutná obsluha s vyšší úrovní dovedností a znalostí.
• Odstraňování strusky na konci svařování je časově náročné a snižuje produktivitu.
• Svařování tyčí není vhodné pro velmi tenké profily.
• V porovnání s jinými metodami svařování je třeba častěji vyměňovat přídavnou elektrodu.
• Svařování tyčí může vytvářet nadměrnou pórovitost, drsný povrch a rozstřik.

Výkon svařovacího obvodu

Výkon dodávaný svařovacím obvodem je nejčastěji vyjádřen ve formě proudu a napětí. Hodnota napětí závisí na délce oblouku, která je zase určena průměrem a typem elektrody. Výkon svařovacího obvodu se obvykle uvádí ve formě ampérů. Svařovací proud závisí na poloze svařování, tloušťce svařovaných kovových částí a průměru elektrody. Silné kovové úseky potřebují větší proud ve srovnání s tenčími kovovými úseky. Silnější elektrody potřebují větší proud ve srovnání s tenčími elektrodami.

Ochrana při svařování SMAW

Před zahájením svařování SMAW si musíte obléci ochranné pomůcky, abyste se chránili před nebezpečím svařování. Je důležité pořídit si ochranné pomůcky, jako je svářečská přilba a ochranné oblečení, například zástěry, bundy, rukavice a boty. Ultrafialové záření generované elektrickým obloukem poškozuje oči i pokožku. Dlouhodobé vystavení těmto nebezpečným paprskům může způsobit různé zdravotní potíže, včetně rakoviny kůže a trvalého poškození očí. Při svařování SMAW také vzniká vysoké teplo, horká struska a rozstřik v hojném množství, což může způsobit vážná zranění. Na ochranu před těmito nebezpečími lze využít rukavice, zástěry a další ochranné oděvy.

Před zahájením svařování tyčovým svařováním se musíte ujistit, že povrch svařovaného kovu je čistý. Ve srovnání s jinými technikami svařování je svařování kovů v ochranné atmosféře méně ovlivněno nečistotami na povrchu. Stále však existuje možnost, že tyto nečistoty mohou vést k závažným vadám svarového spoje. Proto je nutné povrch před svařováním očistit.

Po očištění povrchu nasaďte do svářečky nejvhodnější elektrodu. Nastavení proudu nakonfigurujte podle pokynů uvedených v návodu k obsluze svářečky. Nyní jste připraveni provádět svařování metodou SMAW.

Zahájení elektrického oblouku

Svařovací oblouk můžete zahájit jednou ze dvou metod: poškrábáním a poklepáním.

Pro vytvoření stabilního svařovacího oblouku metodou poškrábání musíte nejprve elektrodou poškrábat povrch obrobku a oddálit ji. Elektrodu musíte táhnout po kovovém povrchu stejným způsobem, jakým škrtáte sirkou. Pokud tento pohyb provedete správně, dojde k iniciaci oblouku a můžete provést svařovací práci. Vyvolání tohoto svařovacího oblouku může být poměrně složité a bude vyžadovat určitou praxi, abyste se zdokonalili.

Pokud oblouk po úderu elektrodou do obrobku zmizel, znamená to, že jste elektrodu zvedli příliš daleko od povrchu. Snažte se udržet elektrodu co nejblíže kovovému povrchu, aniž by došlo ke kontaktu. Pokud dojde k delšímu kontaktu, může se elektroda vlivem průtoku proudu pevně přilepit k základnímu kovu. Pokud k tomu dojde, stačí rychlé pootočení, aby se elektroda uvolnila.

V podstatě se metoda poklepu příliš neliší od metody začátku poškrábání. Při poklepové metodě musíte přivést elektrodu přímo na základní kov a zároveň ji udržovat v úhlu 90 stupňů vůči povrchu. Jakmile se elektroda dotkne povrchu, mírně ji nadzvedněte. Jakmile se elektroda zvedne, vznikne oblouk. Pokud se oblouk přeruší, museli jste elektrodu zvednout příliš vysoko. Pokud nejste dostatečně rychlí a dojde k delšímu kontaktu mezi elektrodou a povrchem, pak se elektroda může přilepit na kovovou část. Rychle elektrodou pootočte, abyste ji uvolnili.

Kromě znalosti správné techniky – která není příliš obtížná – vyžaduje zahájení oblouku obratnost, které lze dosáhnout praxí. Abyste se naučili udržet oblouk na jeden zátah, můžete cvičit na šrotu z plochého kovu. Jakmile tento postup zvládnete, můžete také trénovat pohyb elektrody po povrchu kovu konstantní rychlostí, abyste rovnoměrně nanesli svarový paprsek.

Při nácviku vytváření svarových paprsků nezapomeňte, že elektroda by měla být téměř kolmá vzhledem k povrchu kovu. Pro dosažení co nejkonzistentnějších výsledků je nejlepší naklonit elektrodu o 10 až 30 stupňů ve směru pohybu svaru.

Různé polohy svařování

Před přijetím jakékoli polohy svařování musíte myslet na vliv gravitace na roztavenou svarovou lázeň. Protože se jedná o kaluž tekutého kovu, bude se chovat podobně jako jiné kapaliny. S ohledem na tento vliv musíte přijmout nejvhodnější polohu pro efektivní a bezpečné svařování.

Vertikální a horizontální svary mohou získat podporu od zkosených hran a podkladových desek. U obou druhů svarů orientujte elektrodu v úhlu 90 stupňů k povrchu základního kovu.

Svařování nad hlavou může být značně obtížné kvůli nebezpečí, které představují rozstřikující se kapky. V této situaci může být užitečná podkladová deska. U plochých svarů by měla být elektroda orientována pod úhlem 90 stupňů vzhledem k povrchu kovu. Pokud je to možné, měli byste se také snažit elektrodu mírně naklonit, aby kapky nepadaly na žádné zařízení.

Drážkové svary

U tenčích kovů se můžete spolehnout na čtvercový drážkový svar. U kovových profilů silnějších než 3/16 palce však musíte použít brusku nebo plazmovou frézu, abyste vyřízli zkosené hrany.

Pro svary s drážkou ve tvaru V i pro svary se čtvercovou drážkou musíte umístit elektrodu pod úhlem 90 stupňů k základnímu kovovému profilu. Pro dosažení lepších výsledků ji mírně nakloňte ve směru pohybu svaru. Naklonění v jiných směrech může způsobit neúčinnost svarů.

Svařování koutových spojů

Při provádění koutových spojů byste měli elektrodu orientovat pod úhlem 45 stupňů vzhledem ke svaru. Naopak při práci na klopených spojích můžete tento úhel zmenšit. Chcete-li zvýšit pevnost takto vytvořeného spoje, udávejte elektrodě krouživý pohyb. U obou druhů spojů je nejlepší svařovat obě strany, aby byla zajištěna maximální trvanlivost a pevnost.

Rady a triky pro řešení problémů

Při osvojování základů svařování v ochranné atmosféře se můžete setkat s řadou problémů. Důsledným tréninkem a zkoušením nových věcí se ve svařování mnohem zlepšíte. V případě, že narazíte na problémy, můžete použít následující triky pro jejich řešení.

Zahájení oblouku může být náročné, zejména pro začátečníky. Když škrábete povrch, abyste vyvinuli oblouk, může se elektroda přilepit ke kovovému povrchu. Nedělejte si starosti. Stačí, když elektrodou prudce zatočíte. Tím se elektroda od povrchu uvolní. Poté můžete pokračovat v práci s elektrodou.

Jakmile začnete svařovat, musíte plynule a rovnoměrně pohybovat rukou, abyste udrželi oblouk. Pokud budete elektrodou pohybovat příliš daleko od povrchu, oblouk může zmizet. Jednoduše pokračujte ve svařování ze stejného místa na základním kovu, kde byl svar přerušen. Musíte pouze zajistit, aby mezi povrchem a elektrodou byla zachována správná vzdálenost.

Pomoci vám může pochopení nejvhodnější vzdálenosti oblouku. Projděte si návody průmyslových výrobců a zjistěte více. Délka oblouku 1/8 palce je obvykle vhodná pro elektrody, které mají průměr 1/8 palce. Tenčí elektrody budou dobře fungovat při délce oblouku 1/16 palce.

Pokud je penetrace nedostatečná, budete muset zvážit několik možných faktorů, abyste určili skutečnou příčinu. Jedním z těchto faktorů je rychlost pojezdu. Pokud se elektroda pohybuje příliš rychle, pak bude tloušťka svaru příliš nestejnoměrná a úzká. Pokud se elektroda pohybuje příliš pomalu, pak se bude hromadit nadměrné množství roztaveného kovu, což je zbytečné a neekonomické.

Pomocí praxe můžete elektrodou pohybovat správnou rychlostí. Nejlepších výsledků dosáhnete ve vodorovné nebo rovné poloze. Pokud však musíte svařovat v poloze nad hlavou nebo ve svislé poloze, musí být proud menší než pro vodorovnou polohu. Nejlepší svarový spoj vytvoříte, když budete dodržovat krátké délky oblouku a pohybovat elektrodou konstantní rychlostí.

Pokud zjistíte, že jsou svary příliš slabé a lámou se, měli byste je před odložením svařovacího zařízení vyzkoušet kladivem. Nemusíte do svarů přímo udeřit. Úder kladiva by měl být ve vzdálenosti 2 až 3 palce od svaru.

Před pokračováním ve svařování nebo dokončením více průchodů musíte odštípnout strusku, aby byl povrch hladký.

Nejlepší postupy svařování v ochranné atmosféře

Pro zajištění co nejkvalitnějších svarů při svařování v ochranné atmosféře můžete také provést následující kroky:

Vyberte ocel z normálního rozsahu

Výběr oceli z normálního rozsahu zajistí dobré výsledky svařování tyčí. Patří sem oceli v rozmezí AISI-SAE 1015 až 1025. U těchto ocelí je obsah síry nižší než 0,035 % a obsah křemíku má maximální hodnotu 0,1 %. Proces tyčového svařování s těmito ocelemi je jednodušší a pohodlnější, protože umožňují vyšší rychlost svařování. Díky žádoucím metalurgickým vlastnostem těchto ocelí je také minimalizován sklon k tvorbě trhlin.

Pokud budete muset svařovat uhlíkové oceli a nízkolegované oceli, jejichž chemický složení je mimo běžný rozsah, pak bude větší pravděpodobnost výskytu vad svarů. U těchto ocelí je větší pravděpodobnost vzniku trhlin při svařování tyčí. U svařování tuhých konstrukcí a těžkých plechů z těchto ocelí metodou tyčového svařování se riziko vzniku tohoto druhu vady ještě zvyšuje.

V souvislosti s těmito problémy musíte přijmout určitá protiopatření. Zejména oceli s vysokým obsahem fosforu a síry nejsou pro svařování tyčí ideální. Pokud musíte tyto oceli svařovat tyčovým svařováním, pak se ujistěte, že používáte elektrody s nízkým obsahem vodíku a úzkým průměrem. Je lepší svařovat pomalejší rychlostí pojezdu, aby svarová lázeň zůstala déle roztavená. Díky tomu bude dostatek času na vyvaření bublinek plynu. Tyto bubliny by se jinak při příliš rychlém tuhnutí zachytily ve svarové lázni, což by způsobilo pórovitost.

Vyberte nejlepší polohu spoje

Kvalitu hotového svaru výrazně ovlivňuje poloha spoje. U ocelových plechů o tloušťce 10 až 18 mm dosáhnete nejrychlejší rychlosti svařování při sklonu mezi 45 a 75 stupni. Není třeba svařovat nadoraz nebo pokládat větší svár, než je potřeba. Vznikne tak příliš velké množství roztaveného kovu, které může vést k propálení.

U plechů z nízkolegované oceli a oceli s vysokým obsahem uhlíku provádějte svařování tyčí tak, že budete kusy udržovat ve vodorovné poloze.

Vyberte nejvhodnější velikost elektrody

Větší elektrody přenášejí větší proudy a ukládají výplňový kov vyšší rychlostí. Pro dosažení vysoké kvality svaru byste měli používat největší elektrodu, která je prakticky použitelná. U kořenových průchodů a plechů však může být nutné zachovat malou velikost elektrody, aby nedošlo k propálení. Průměr elektrody může být také omezen rozměry spoje.

Vady při obloukovém svařování v ochranné atmosféře a jejich řešení

Níže uvádíme některé nejčastější vady při svařování tyčí a jejich možná řešení.

Trhliny

Trhliny jsou obsáhlé téma, protože na různých místech podél svaru může vzniknout mnoho různých druhů trhlin. Všechny trhliny představují vážné riziko, protože vždy existuje možnost, že se zvětší a změní se v lom. Za vznik trhlin je nejčastěji zodpovědná slitina, vysoký obsah síry nebo uhlíku v obecných kovech.

Abyste minimalizovali riziko vzniku trhlin, měli byste při svařování tyčovým svařováním dodržovat následující kroky:

• Používejte elektrody s nízkým obsahem vodíku.
• U tuhých spojů a těžkých plechů používejte vysoké předehřevy.
• Používejte elektrody s malým průměrem a nízké proudy, abyste snížili provaření. Tím snížíte počet slitin, které se ze základního kovu dostanou do svarové lázně.
• U přídavných nebo víceprůchodových svarů se ujistěte, že svařenec má správnou velikost a tvar, aby se zabránilo vzniku trhlin. Pokud jste si tím jisti, můžete přidat další vrstvy. Velikost korálku můžete zvětšit svařováním o 5 stupňů nahoru, použitím krátkého oblouku a nízké rychlosti pojezdu. Svařování provádějte, dokud je obrobek horký.

Tvrdé díly mají větší sklon k praskání. Pokud je to možné, svařujte ve směru neuzavřeného konce. Mezi deskami by měla být mezera alespoň 1/32 palce, aby se mohly smršťovat při chladnutí svaru. Svařence můžete také za tepla zpevnit, abyste snížili napětí.

Malý průvar

Penetrace je hloubka, do které svár zasahuje v základním kovu. Obvykle není snadno viditelná. U vysokopevnostních svarů je nutný plný průvar až do nejnižšího bodu spoje. Pokud zaznamenáte problém s nízkým průvarem, zkuste nižší rychlosti pojezdu a vyšší proudy. Malé elektrody spíše proniknou až do úzkých hlubokých drážek.

Nezapomeňte zachovat určitou mezeru ve spodní části spoje.

Slabé natavení

Správné natavení nastane, když se vytvoří pevná kulička po celé délce spoje a svarová lázeň ztuhne tak, že silně spojí obě strany spoje. Špatné spojení je snadno viditelné a mělo by být řešeno v případě pevných spojů. K ošetření špatného tavení můžete použít metodu stringer bead a vyšší proudy. Ujistěte se, že okraje spoje nejsou znečištěné. Můžete také použít elektrodu 11 nebo AWS E6010, která se dokáže zaříznout do nečistot. Pokud je mezera příliš velká, musíte použít techniku tkaní, abyste mezeru uzavřeli.

Poréznost

Poréznost obvykle není vidět, což je nešťastné vzhledem k tomu, jak je běžná a závažná. Chcete-li minimalizovat riziko vzniku pórovitosti, očistěte povrch základního kovu před svařováním tyčí. Zajistěte, aby svarová lázeň zůstala delší dobu roztavená. To poskytne bublinkám plynu dostatek času k úniku. Tyto bubliny se mohou zachytit, pokud svarová lázeň tuhne příliš rychle. Tyto bubliny vytvářejí v pevné struktuře otvory, čímž vzniká pórovitost.

Pro oceli s obsahem fosforu, síry, manganu nebo nízkým obsahem uhlíku použijte elektrodu s nízkým obsahem vodíku. Volně zpracovatelné oceli mohou mít nadměrný obsah síry, který brání správnému svařování tyčí. V takových případech byste se měli snažit minimalizovat množství základního kovu, který se roztaví ve svarové lázni, použitím vysokých rychlostí pojezdu a nízkého proudu. Můžete také použít kratší délku oblouku.

Při použití elektrod s nízkým obsahem vodíku se doporučuje metoda lehkého odporu. Stejná protiopatření můžete nasadit také u povrchových otvorů.

Bloudící oblouk

Provádíte-li stejnosměrné svařování tyčí, pak se oblouk může začít odchylovat od zamýšleného směru v důsledku rušení bludnými magnetickými poli. Tento problém je pravděpodobnější u komplikovaných spojů a vyšších proudů. Nejlepším způsobem, jak problém bloudění oblouku zvládnout, je přepnout na střídavý proud. Pokud tato metoda selže, použijte menší elektrody, kratší délku oblouku a nižší proud.

Dráhu proudu můžete také upravit přenesením pracovního spojení směrem k jiné části v obrobku. Můžete také zkusit provést připojení na různých místech. Můžete také vyzkoušet vybíhací jazýčky, svařování směrem k hotovým spojům a umístění ocelových bloků pro změnu elektrické dráhy. Můžete také připevnit malé destičky podél švu na koncích svaru.

Mokré elektrody

Pokud jsou proud a polarita v souladu s pokyny výrobce, ale oblouk je stále nestabilní, může se jednat o mokré elektrody. Otevřete novou nádobu na suché elektrody. Pokud se problém často opakuje, pak byste měli otevřené kontejnery s elektrodami umístit do vyhřívaných skříní.

Podřezávání

Podřezávání se může zdát být pouze vzhledovým problémem, ale může zhoršit pevnost svaru, pokud svar trpí únavou nebo tahovou silou. Možnost podřezání můžete minimalizovat snížením rychlosti pojezdu a snížením proudu. Můžete také použít menší elektrodu pro velikost svarové lázně, kterou zvládnete. Zkuste také měnit úhel elektrody. Vyhněte se přílišnému proplétání a pohybujte elektrodou rovnoměrnou rychlostí pojezdu.

Roztřepy

Roztřepy nemají velký vliv na pevnost svaru. Vede však ke špatné povrchové úpravě, a tedy k vyšším nákladům na čištění. Nadměrné rozstřikování můžete regulovat několika různými způsoby.

Prvním způsobem je udržování relativně nízkého proudu. Dbejte však na to, aby tento snížený proud byl v rozmezí pro danou velikost a typ elektrody. Proud by měl mít správnou polaritu.

Stříkance můžete snížit také snížením délky oblouku. Pokud se svarová lázeň šíří před svařovacím obloukem, mírně upravte úhel elektrody. Dávejte pozor na podmínky vyfukování oblouku. Tomuto jevu se říká bloudící oblouk. Elektroda musí být zcela suchá.

Závěr

Nejenže jste se seznámili se základy svařování tyčí a jeho technikami, ale také s vadami při svařování tyčí a jejich odstraňováním. To vám pomůže vytvářet kvalitní svary bez vad.

Podobné příspěvky:

• Co je svařování metodou MMA?
• Jaký je rozdíl mezi svařováním střídavým a stejnosměrným proudem?
• Co jsou svařovací elektrody (a co byste měli vědět)?

Svařování metodou MMA?