Spawanie łukowe z użyciem elektrody otulonej, znane jako metoda MMA (Manual Arc Welding), to jedna z najstarszych i najbardziej uniwersalnych technik spawania łukowego.
W tej metodzie stosuje się elektrodę otuloną, składającą się z metalowego rdzenia otoczonego sprasowaną otuliną. Łuk elektryczny powstaje pomiędzy końcem elektrody a spawanym materiałem, a proces rozpoczyna się od kontaktowego zajarzenia łuku, gdy elektroda dotyka materiału. W wyniku tego elektroda topnieje, a krople płynnego metalu są przenoszone przez łuk do jeziorka spawalniczego, gdzie po schłodzeniu tworzy się spoinę. Spawacz zbliża elektrodę do materiału w miarę jej stapiania, aby utrzymać stałą długość łuku i przesuwa końcówkę wzdłuż linii spawania.
Podczas topnienia otuliny wydzielają się gazy, które chronią stopiony metal przed wpływem powietrza. Po stwardnieniu na powierzchni jeziorka pojawia się żużel, który zabezpiecza krzepnący metal spoiny. Po odsunięciu elektrody łuk elektryczny zanika, kończąc proces spawania. Po wykonaniu ściegu żużel trzeba usunąć mechanicznie.
Urządzenia do ręcznego spawania elektrodami otulonymi (spawarki MMA) składają się z:
- źródła prądu stałego lub przemiennego wraz z układem sterowania.
- przewodu z uchwytem elektrodowym doprowadzającym prąd spawania do elektrody,
- przewodu masowego z zaciskiem łączącego spawany przedmiot ze źródłem prądu.
Spawanie MMA nie wymaga stosowania gazów osłonowych gdyż ochrona jeziorka jest zapewniona przez topiącą się otulinę elektrody. Wytwarzana jest wówczas atmosfera gazu ochronnego oraz warstwa żużla. Wiele spawarek TIG może być również wykorzystywanych do spawania metodą MMA - i odwrotnie niektóre spawarki MMA można wykorzystać do spawania metodą TIG.
Urządzenia do ręcznego spawania elektrodami otulonymi (urządzenia MMA) są oferowane jako źródła prądu przemiennego lub stałego o biegunowości dodatniej lub ujemnej.
Rodzaje spawarek MMA:
- spawarki transformatorowe (transformatory spawalnicze) - to najprostsze źródło energii elektrycznej do spawania elektrodami otulonymi. Transformatory spawalnicze zasilają elektrodę prądem przemiennym o częstotliwości sieciowej 50Hz. Parametrem podlegającym regulacji jest natężenie prądu spawania. Duże rozpowszechnienie transformatorów spawalniczych wynika z prostoty budowy, niskiej ceny i małej awaryjności. Z tych względów jest najczęściej wybierana przez majsterkowiczów, małe warsztaty lub firmy do prac dorywczych.
Spawarki transformatorowe posiadają szereg wad:- niska stabilność łuku elektrycznego, odpryski,
- nieodporna na wahania napięcia w sieci zasilającej,
- nieprecyzyjne sterowanie prądem spawania,
- nie nadają się do spawania elektrodami zasadowymi,
- duża masa urządzenia,
- brak dodatkowych funkcji ułatwiających spawanie
- prostowniki spawalnicze - zasilają elektrodę prądem stałym. Tyrystory umożliwiają płynną i precyzyjną regulację natężenia prądu spawania. Są pozbawione większości wad spawarek transformatorowych ale nadal pozostają urządzeniami o bardzo dużej masie. Najczęściej są oferowane jako urządzenia o dużym prądzie spawania (400÷600A) do prac produkcyjnych jako tańsza alternatywa urządzeń inwertorowych.
- spawarki inwertorowe (prostowniki inwertorowe, inwertory spawalnicze) - coraz częściej wybierane urządzenia do prac przemysłowych. Dzięki rozwojowi techniki praktycznie pozbawione są wad transformatorów i prostowników spawalniczych. Inwertor przekształca prąd o częstotliwości sieciowej 50Hz na prąd o wysokiej częstotliwości. Dzięki temu przemiana napięcia odbywa się w transformatorze o wysokiej częstotliwości i lekkiej konstrukcji. Prąd wyjściowy jest prostowany i elektroda jest zasilana prądem stałym.
Spawarki inwertorowe są urządzeniami kosztownymi, ale mają wiele zalet:- mały ciężar,
- łatwe zajarzenie i stabilny łuk co wpływa na jakość spoiny,
- możliwość spawania wszystkimi rodzajami elektrod otulonych,
- możliwość cyfrowego sterowania parametrami,
- możliwość kompensacji wahań napięcia zasilającego, bezproblemowa praca na długich przedłużaczach i przy zasilaniu z agregatu prądotwórczego,
- wbudowane funkcje ułatwiające zajarzanie łuku i proces spawania,
- wysoka sprawność energetyczna.
Cechy użytkowe metody spawania elektrodą otuloną
- Zalety:
- możliwość spawania różnych rodzajów i gatunków metali i stopów: stale niestopowe i stopowe, żeliwa, nikiel, miedź i jej stopy,
- możliwość spawania w każdej pozycji, w warunkach polowych (przy niewielkim wietrze), na wysokościach a nawet pod wodą,
- wysoka jakość spoin, dobre własności mechaniczne,
- możliwość spawania cienkich elementów (praktycznie od 1,5mm) i grubych (spoiny o grubościach powyżej 4mm zaleca się wykonywać wielowarstwowo),
- wykorzystywanie prostych w obsłudze, łatwo przenośnych i stosunkowo tanich urządzeń do spawania MMA.
- Wady:
- niska wydajność spawania (ok. 1-5 kg stopiwa/godz.), szczególnie dokuczliwa przy spawaniu grubych elementów,
- mała prędkość spawania (ok. 0,1-0,4 m/min.),
- konieczność usuwania żużla i wymiany elektrod co dodatkowo zmniejsza wydajność procesu,
- jakość spoin mocno uzależniona od umiejętności spawacza,
- duża wrażliwość na wilgoć – szczególnie elektrod zasadowych,
- stosunkowo duży koszt materiałów spawalniczych (elektrod) w porównaniu do innych metod,
- duża ilość wydzielanych gazów i dymów spawalniczych.
Zastosowanie metody spawania elektrodą otuloną
- Spawanie elektrodą otuloną jest stosowane we wszystkich warunkach i dlatego jest najbardziej uniwersalną metodą w całej branży spawalniczej. Metoda MMA to metoda uniwersalna ze względu na gatunek spawanej stali, rodzaj konstrukcji, pozycję i miejsce spawania.
- Główne zastosowanie to spawanie konstrukcji stalowych w przemyśle stoczniowym i w większości branż produkcyjnych, spawanie rurociągów, w pracach instalacyjnych na budowach, spawanie w warunkach polowych i na wysokościach oraz w miejscach o utrudnionym dostępie. Jest to również ulubiona metoda hobbystów oraz małych warsztatów naprawczych.