Free Press

Sköldbågssvetsning eller SMAW är en av de vanligaste svetsmetoderna. Det är också en av de tidigaste svetsteknikerna som någonsin utvecklats.

Då enkel utrustning används vid sköldbågssvetsning är den ganska okomplicerad. Till skillnad från TIG-svetsning och andra avancerade svetsmetoder är SMAW-svetsning inte alltför svår att lära sig, vilket gör den till en bra utgångspunkt för nybörjare.

Här får du lära dig olika tips och tricks för att behärska konsten att svetsa med SMAW.

Skyddad metallbågsvetsning går också under olika namn som manuell metallbågsvetsning (MMAW), flussskyddad bågsvetsning och pinnsvetsning.

Vad är skyddad metallbågsvetsning?

SMAW-svetsning är en svetsteknik där en flussskyddad elektrod hjälper till att skapa en svetsad fog. Enkelt uttryckt smälter tillsatsmaterialet för att bilda en svetsbassäng, som stelnar för att sammanfoga tidigare separata metallsektioner.

Ansatsmaterialet smälts med hjälp av en elektrisk ljusbåge. Bågen skapas mellan ett arbetsstycke av metall och den förbrukningsbara elektroden med hjälp av pinnsvetsmaskinen, som är ansluten till ett eluttag för att generera likström eller växelström. Den växel- eller likström som genereras av svetsmaskinen uppträder i form av en båge mellan elektroden och grundmetallen. Ofta ger likströmmen de bästa svetsegenskaperna.

Bågen smälter både den förbrukningsbara elektroden och den grundmetall som svetsas. Den svetsbassäng som på så sätt skapas består av smält metall. Det mesta av det smälta tillsatsmaterialet kommer från elektroden.

När du för elektroden stadigt längs basmetallens yta bildas ett jämnt lager av metallavlagring som kallas en pärla.

Värmen som genereras av ljusbågen omvandlar flussmedelsmaterialet till ett skyddande gasskikt som skyddar svetsbassängen mot korrosion och kontaminering från atmosfären. Detta skyddande gaslager är nödvändigt eftersom det garanterar en defektfri svetsfog som är stark och pålitlig. Därför behövs ingen separat gastank för att leverera skyddsgas för att skydda svetsbadet. I avsaknad av ett lämpligt gaslager tenderar svetsarna att bli svaga, defekta och spröda.

Den smälta svetsmassan stelnar långsamt för att skapa en solid svetsfog som stadigt förbinder separata metallsektioner med varandra. Ett slaggskikt utvecklas också under denna svetsprocess. Detta skikt måste flisas bort när det stelnar. På grund av detta krav på flisning är SMAW-svetsning mer tidskrävande jämfört med andra typer av svetsförfaranden. Du kan dock påskynda denna process genom att välja en lämplig elektrod.

SMAW-svetsning används oftast för delar av järn och stål. Den används dock även i viss utsträckning för aluminium och olika metaller.

Sticksvetsningens fördelar

• Fungerar bra i blåsiga och regniga förhållanden.
• Utrustningen för sköldbågssvetsning är billig.
• Ingen extern skyddsgas behövs eftersom flussmedlet står för det skyddande gasskiktet – detta gör sticksvetsning kostnadseffektiv.
• I jämförelse med andra svetstekniker påverkas pinnsvetsning mindre allvarligt av smuts, korrosion och färg – detta kan spara tid för rengöring före svetsning.
• Du kan enkelt byta stavar för olika metaller.
• Du kan fästa jordklämman på ett betydande avstånd från svetsområdet.

Nackdelar med pinnsvetsning

• Pinnsvetsning kan vara långsammare än andra tekniker.
• Det är inte lika enkelt som MIG-svetsning – det krävs operatörer med en högre nivå av skicklighet och kompetens för att få en tillfredsställande kvalitet på pinnsvetsning.
• Avlägsnande av slagg i slutet av svetsningen är tidskrävande och sänker produktiviteten.
• Sticksvetsning är olämplig för mycket tunna sektioner.
• I jämförelse med andra svetsmetoder måste förbrukningselektroden bytas ut oftare.
• Sticksvetsning kan ge upphov till överdriven porositet, grova ytor och stänk.

Svetscirkulationens effekt

Effekten som levereras av svetscirkulationen uttrycks oftast i form av ström och spänning. Spänningsvärdet beror på bågens längd, som i sin tur bestäms av elektrodens diameter och typ. Svetskretsens effekt anges vanligen i form av ampere. Svetsströmmen beror på svetsläget, tjockleken på de metalldelar som svetsas och elektroddiametern. Tjocka metallsektioner behöver större ström jämfört med tunnare metallsektioner. Tjockare elektroder behöver större ström jämfört med tunnare elektroder.

SMAW-svetsskydd

För att påbörja SMAW-svetsning måste du ta på dig säkerhetsutrustning för att skydda dig mot svetsrisker. Det är viktigt att skaffa skyddsutrustning som en svetshjälm och skyddskläder som förkläden, jackor, handskar och stövlar. Den ultravioletta strålning som genereras av ljusbågen är skadlig för både ögon och hud. Långvarig exponering för dessa farliga strålar kan orsaka olika sjukdomstillstånd, bland annat hudcancer och permanenta ögonskador. SMAW-svetsning producerar också hög värme, varm slagg och stänk i rikliga mängder, vilket kan orsaka allvarliga skador. Handskar, förkläden och andra skyddskläder kan användas som skydd mot dessa faror.

Du måste se till att ytan på den metall som ska svetsas är ren innan du påbörjar sticksvetsningen. Jämfört med andra svetstekniker påverkas skyddad metallbågsvetsning mindre av ytföroreningar. Det finns dock fortfarande en möjlighet att dessa föroreningar kan leda till allvarliga defekter i svetsfogen. Därför är det nödvändigt att rengöra ytan före svetsning.

När du har rengjort ytorna, sätt in den lämpligaste elektroden i svetsmaskinen. Konfigurera ströminställningarna enligt de riktlinjer som nämns i svetsmaskinens bruksanvisning. Du är nu redo att utföra SMAW-svetsning.

Initiering av den elektriska ljusbågen

Du kan initiera ljusbågen med en av de två metoderna: skrapladdning och tappning.

För att utveckla en stadig svetsbåge med hjälp av skrapladdningsmetoden måste du först skrapa arbetsstyckets yta med elektroden och föra bort den. Du måste dra elektroden på metallytan på samma sätt som du slår en tändsticka. Om denna rörelse görs på rätt sätt kommer en ljusbåge att initieras och du kan utföra ditt svetsarbete. Att utveckla denna svetsbåge kan vara ganska knepigt och kommer att kräva en del övning för att fulländas.

Om ljusbågen försvann efter att ha slagit elektroden på arbetsstycket, innebär det att du lyfte elektroden för långt bort från ytan. Försök att hålla elektroden så nära metallytan som möjligt utan att göra kontakt. Om kontakten är långvarig kan elektroden fastna ordentligt i grundmetallen på grund av strömflödet. Om detta händer räcker det med en snabb vridning för att frigöra elektroden.

I huvudsak skiljer sig tappmetoden inte alltför mycket från metoden för skrapstart. För tappningsmetoden måste du föra ner elektroden rakt på basmetallen samtidigt som du håller den i 90 grader mot ytan. Så snart elektroden rör vid ytan ska du lyfta den något. En ljusbåge kommer att initieras när elektroden stiger upp. Om ljusbågen avbryts måste du ha lyft elektroden för högt. Om du inte är tillräckligt snabb och det blir långvarig kontakt mellan elektroden och ytan kan elektroden fastna på metalldelen. Ge elektroden en snabb vridning för att dra loss den.

Bortsett från kunskap om rätt teknik – som inte är alltför svår – krävs för att initiera en ljusbåge fingerfärdighet, vilket kan uppnås genom övning. Du kan öva på platta metallbitar av skrot för att lära dig att upprätthålla en ljusbåge i ett svep. När du väl behärskar denna process kan du också öva på att flytta elektroden längs metallytan med en konstant hastighet för att applicera svetspärlan jämnt.

När du övar på att göra svetspärlor ska du komma ihåg att elektroden ska vara nästan vinkelrät i förhållande till metallytan. Det är bäst att luta elektroden 10 till 30 grader i svetsrörelsens riktning för att få de mest konsekventa resultaten.

Olika svetspositioner

För att anta någon svetsposition måste du tänka på gravitationens effekt på den smälta svetsbassängen. Eftersom detta är en pool av flytande metall kommer den att bete sig på samma sätt som andra vätskor. Med hänsyn till denna effekt måste du anta den lämpligaste positionen för att svetsa effektivt och säkert.

Vertikala och horisontella svetsar kan få stöd av avfasade kanter och stödplattor. För båda typerna av svetsar ska elektroden orienteras i en 90-graders vinkel mot basmetallytan.

Overhead-svetsning kan vara betydligt svårare på grund av faran med stänk som regnar ner. En stödplatta kan vara till hjälp i den här situationen. För plana svetsar bör elektroden vara orienterad i en 90-graders vinkel i förhållande till metallytan. När det är möjligt bör du också försöka luta elektroden något så att droppar inte faller ner på någon utrustning.

Svetsar med spår

För de tunnare metallerna kan du förlita dig på en svets med fyrkantiga spår. Men för metallsektioner som är tjockare än 3/16 tum måste du använda en slipmaskin eller plasmaskärare för att skära avfasade kanter.

För både v-groove-svetsar och svetsar med fyrkantsrännor måste du placera elektroden i 90 grader mot basmetallsektionen. För bättre resultat kan du luta den något i svetsrörelsens riktning. Om du lutar i andra riktningar kan svetsarna bli ineffektiva.

T-ledssvetsning

När du gör filetfogar ska du orientera elektroden i 45 grader i förhållande till svetsen. Å andra sidan kan du minska vinkeln när du arbetar med överlappningsfogar. För att öka hållfastheten hos den fog som bildas på detta sätt ska du ge elektroden cirkulära rörelser. För båda typerna av fogar är det bäst att svetsa båda sidorna för att säkerställa maximal hållbarhet och styrka.

Troubleshooting Hints and Tricks

Du kan stöta på ett antal problem när du lär dig grunderna i skyddad metallbågsvetsning. Du kommer att bli mycket bättre på svetsning genom att öva konsekvent och prova nya saker för att förbättra dig. Om du stöter på problem kan du tillämpa följande felsökningsknep för att lösa problemen.

Att starta ljusbågen kan vara en utmaning, särskilt för nybörjare. När du skrapar på ytan för att utveckla ljusbågen kan elektroden fastna på metallytan. Bli inte orolig. Allt du behöver göra är att vrida elektroden kraftigt. Detta kommer att lossa elektroden från ytan. Du kan sedan fortsätta arbeta med elektroden.

När du börjar svetsa måste du röra handen jämnt och stadigt för att upprätthålla ljusbågen. Om du flyttar elektroden för långt bort från ytan kan ljusbågen försvinna. Återuppta helt enkelt svetsningen från samma position på basmetallen där svetsen avbröts. Du behöver bara se till att rätt avstånd upprätthålls mellan ytan och elektroden.

Det kan vara till hjälp att förstå det lämpligaste bågavståndet. Läs igenom branschtillverkarens anvisningar för att få reda på mer. Ett bågavstånd på 1/8 tum är normalt lämpligt för elektroder som har en diameter på 1/8 tum. Tunnare elektroder fungerar bra med en båglängd på 1/16 tum.

Om det finns otillräcklig penetration måste du överväga flera möjliga faktorer för att fastställa den faktiska orsaken. En av dessa faktorer är rörelsehastigheten. Om elektroden rör sig för snabbt kommer svetstjockleken att bli för inkonsekvent och smal. Om elektroden rör sig för långsamt kommer alltför mycket smält metall att ackumuleras, vilket är onödigt och slösaktigt.

Med övning kan du flytta elektroden med rätt hastighet. Du uppnår de bästa resultaten i ett horisontellt eller platt läge. Men om du måste svetsa i ett överliggande eller vertikalt läge måste strömmen vara mindre än för det horisontella läget. Den bästa svetsfogen bildas genom att hålla korta båglängder och flytta elektroden med konstant hastighet.

Om du upptäcker att svetsarna är för svaga och går sönder bör du testa dem med en hammare innan du lägger undan svetsutrustningen. Du behöver inte slå direkt på svetsarna. Hammarslaget bör vara två till tre tum från svetsen.

För att fortsätta svetsningen eller slutföra flera pass måste du flisa bort slaggen för att få en slät yta.

Bästa metoder för sköldbågssvetsning

Du kan också vidta följande åtgärder för att säkerställa svetsar av bästa kvalitet med tekniken för sköldbågssvetsning.

Välj stål från det normala intervallet

Väljer du stål från det normala intervallet får du ett bra resultat av pinnsvetsning. Detta inkluderar stål som ligger mellan AISI-SAE 1015 och 1025. För dessa stål är svavelhalten mindre än 0,035 procent och kiselhalten har ett högsta värde på 0,1 procent. Stick-svetsningsprocessen med dessa stål är enklare och bekvämare eftersom de tillåter högre svetshastigheter. Tendensen till sprickbildning minimeras också på grund av de önskvärda metallurgiska egenskaperna hos dessa stål.

Om du måste svetsa kolstål och låglegerade stål vars kemi ligger utanför det normala intervallet kommer det att finnas en större sannolikhet för svetsdefekter. Dessa stål har större sannolikhet att spricka vid pinnsvetsning. Risken för denna typ av defekter ökar ytterligare vid sticksvetsning av styva konstruktioner och tunga plåtar tillverkade av dessa stål.

Med anledning av dessa problem måste du vidta vissa motåtgärder. Särskilt stål med hög fosfor- och svavelhalt är inte idealiska för pinnsvetsning. Om du måste sticksvetsa dessa stål ska du se till att du använder elektroder med låg vätgashalt och smal diameter. Det är bättre att svetsa med en långsammare förflyttningshastighet så att svetsbadet förblir smält längre. Det ger tillräckligt med tid för gasbubblorna att koka ut. Dessa bubblor skulle annars fastna i svetsbadet om det stelnar för snabbt, vilket skulle orsaka porositet.

Välj bästa skarvposition

Den färdiga svetskvaliteten påverkas i hög grad av skarvpositionen. För stålplåtar med en tjocklek mellan 10 och 18 gauge kan du uppnå den snabbaste svetshastigheten vid en nedåtgående vinkel mellan 45 och 75 grader. Det finns ingen anledning att översvetsa eller lägga en svets som är större än vad som behövs. Detta kommer att producera för mycket smält metall som kan leda till genombränning.

För låglegerade och högkolhaltiga stålplattor utför du pinnsvetsning genom att hålla bitarna i ett jämnt läge.

Välj den lämpligaste elektrodstorleken

Större elektroder leder större strömmar och avsätter fyllnadsmetall med högre hastighet. För hög svetskvalitet bör du använda den största elektrod som är praktiskt genomförbar. Elektrodens storlek kan dock behöva hållas liten för rotpassager och plåt för att undvika genombränning. Elektrodens diameter kan också begränsas av fogdimensionerna.

Shielded Metal Arc Welding Defects and Their Remedies

Här är några av de vanligaste sticksvetsningsdefekterna, tillsammans med deras möjliga lösningar.

Räkning

Räkning är ett komplicerat ämne eftersom många olika typer av sprickor kan utvecklas på olika platser längs svetsen. Alla sprickor utgör en allvarlig risk eftersom det alltid finns en möjlighet att de ökar i storlek och förvandlas till sprickor. Legering, hög svavelhalt eller hög kolhalt i basmetaller är oftast orsaken till sprickbildning.

För att minimera risken för sprickbildning bör du följa dessa steg under pinnsvetsning:

• Använd elektroder med låg vätgashalt.
• För styva skarvar och tunga plåtar, använd höga förvärmningar.
• Använd elektroder med liten diameter och låg strömstyrka för att minska penetrationen. Detta minskar antalet legeringar som ingår i svetsbadet från basmetallen.
• För svetsar med tillsats eller flera pass, se till att svetsvulsten har rätt storlek och form för att förhindra sprickbildning. Du kan lägga till ytterligare lager om du är säker på detta. Du kan öka storleken på svetsvulsten genom att svetsa 5 grader uppåt, med en kort båge och långsam förflyttningshastighet. Utför svetsningen medan arbetsstycket är varmt.

Stava delar har större tendens att spricka. Svetsa i riktning mot den ospända änden om detta är möjligt. Det bör finnas en lucka på minst 1/32 tum mellan plattorna för att möjliggöra krympning medan svetsen svalnar. Du kan också peena svetspärlorna medan de är varma för att minska spänningen.

Omfattande penetrering

Petrering är det djup som svetsen går till i grundmetallen. Detta är vanligtvis inte lätt synligt. För svetsar med hög hållfasthet är det nödvändigt med full penetrering till den lägsta punkten i skarven. Om du märker problem med låg penetrering ska du prova långsammare körhastigheter och högre strömmar. Små elektroder är mer benägna att gå igenom hela vägen i smala djupa spår.

Håller du en viss spalt vid fogens nedre del, så kommer du ihåg att behålla en viss spalt.

Svår smältning

Den riktiga smältningen föreligger när en fast pärla bildas genom hela fogens längd och svetsbadet har stelnat så att det binder båda sidorna av skarven starkt. Dålig smältning är lätt synlig och bör åtgärdas för att få starka fogar. Du kan använda dig av stringer bead-metoden och högre strömmar för att behandla dålig fusion. Se till att fogkanterna är fria från smuts. Du kan också använda 11-elektrod eller AWS E6010, som kan skära i orenheterna. Om det finns för mycket springa måste du använda vävtekniken för att stänga springan.

Porositet

Porositet syns vanligtvis inte, vilket är olyckligt med tanke på hur vanligt och allvarligt det är. För att minimera risken för porositet ska du rengöra grundmetallytan före stickvetsning. Se till att svetsbadet förblir smält under en längre tid. På så sätt får gasbubblorna tillräckligt med tid att komma ut. Dessa bubblor kan fastna om svetsbadet stelnar för snabbt. Dessa bubblor skapar hål i den fasta strukturen, vilket ger upphov till porositet.

Använd en elektrode med låg vätgashalt för stål med fosfor, svavel, mangan eller låg kolhalt. Stål som bearbetas fritt kan ha för mycket svavel, vilket förhindrar en korrekt stick-svetsning. I sådana fall bör du försöka minimera mängden grundmetall som smälter in i svetsbadet genom att använda höga förflyttningshastigheter och låg strömstyrka. Du kan också använda en kortare båglängd också.

Vid användning av elektroder med låg vätgashalt är metoden med lätt dragning att rekommendera. Du kan också använda samma motåtgärder för ythål.

Vandrande ljusbåge

Om du utför DC-pinnsvetsning kan ljusbågen börja vandra från sin avsedda bana på grund av störningar från kringströvande magnetfält. Detta problem är mer sannolikt vid komplicerade skarvar och högre strömmar. Det bästa sättet att kontrollera problemet med vandrande ljusbågar är att byta till växelström. Om denna metod misslyckas, använd då mindre elektroder, kortare båglängd och lägre ström.

Du kan också ändra strömbanan genom att flytta arbetsförbindelsen till en annan sektion i arbetsstycket. Du kan också prova att göra anslutningar på olika ställen. Du kan också pröva utkörningsflikar, svetsning mot färdiga skarvar och placering av stålblock för att ändra den elektriska banan. Du kan också fästa små plattor längs sömmen vid svetsens ändar.

Våta elektroder

Om strömmen och polariteten är i enlighet med tillverkarens riktlinjer, men ljusbågen fortfarande är instabil, kan det röra sig om våta elektroder. Öppna en ny behållare för torra elektroder. Om problemet återkommer ofta bör du placera öppna elektrodebehållare i uppvärmda skåp.

Underskärning

Underskärning kan tyckas vara ett rent utseendeproblem, men det kan försämra svetsstyrkan om svetsen utsätts för utmattning eller en dragkraft. Du kan minimera risken för underskärningar genom att sänka förflyttningshastigheten och sänka strömmen. Du kan också använda en mindre elektrod för en svetspoolstorlek som du kan hantera. Försök också att variera elektrodvinkeln. Undvik för mycket vävning och förflytta elektroden med en jämn förflyttningshastighet.

Spridning

Spridning har inte någon större inverkan på svetsstyrkan. Det leder dock till dålig ytfinish och därmed högre saneringskostnader. Du kan kontrollera överdrivet stänk på ett antal olika sätt.

Den första metoden är att hålla strömmen relativt låg. Se dock till att denna reducerade ström ligger inom intervallet för den givna elektrodstorleken och -typen. Strömmen bör ha rätt polaritet.

Du kan också minska stänk genom att minska bågens längd. Om svetsbadet sprider sig framför svetsbågen ska du justera elektrodvinkeln något. Var försiktig med bågblåsningsförhållanden. Detta kallas för en vandrande ljusbåge. Elektroden måste vara helt torr.

Slutsats

Du har inte bara lärt dig grunderna i pinnsvetsning och dess tekniker, du har också lärt dig om fel i pinnsvetsning och hur de kan åtgärdas. Detta kommer att hjälpa dig att skapa högkvalitativa svetsar som är fria från defekter.

Samma inlägg:

• Vad är MMA-svetsning?
• Vad är skillnaden mellan växelströms- och likströmssvetsning?
• Vad är svetselektroder (och vad du bör veta)?