Skoro obstawiliśmy się spawarkami dookoła, to teraz warto by się przyjrzeć, to warto by przyjrzeć się, co w trawie piszczy. W zależności od tego jaką maszynę kupiliśmy mamy do dyspozycji jeden lub kila procesów spawalniczych. Jakich?

SMAW (Shielded Metal Arc Welding), spawanie łukowe metalem osłonionym – w dosłownym tłumaczeniu – czyli popularna elektroda otulona. W procesie przez elektrodę i elementy spawane przepuszczany jest prąd o stałej (nastawnej) wartości skutecznej (ze źródła prądowego stałego lub zmiennego). Łuk elektryczny (temperatura) wytworzony między spawanym elementem a elektrodą powoduje jednostajne topienie się elektrody jak i spawanego metalu. Elektroda w tym procesie stanowi spoiwo, którym łączymy spawane elementy.

W zasadzie powyższy obrazek nie wymaga obfitego komentarza. Elektroda zbudowana jest z metalowego rdzenia osłoniętego otuliną o składzie zależnym od typu elektrody. Podczas topienia się elektrody część składników otuliny (topnika, ang. flux) wytwarza gazową otoczkę chroniącą roztopiony metal przed wpływem atmosfery, a elementy płynne otuliny formują na spawie ochronną warstwę zwaną szlaką (ang. slag). Proces spawania elektrodą prezentuje różne właściwości w zależności od kierunku przepływu prądu. I tak:

• prąd stały, z biegunem dodatnim na elektrodzie to najczęściej spotykany proces;
• prąd stały, z biegunem ujemnym na elektrodzie powoduje szybsze topienie się elektrody;
• prąd zmienny, większe rozpryski niż przy prądzie stałym, ale brak zjawiska „arc blow” (odchylanie łuku przez pole magnetyczne przy spawaniu prądem stałym).

Dobór prądu spawania i polaryzacji zależy od typu elektrody i tego co chcemy uzyskać. Niektóre elektrody pracują np. tylko z prądem stałym w polaryzacji dodatniej. O tym jaki zakres prądu spawania możemy nastawić i z jaką polaryzacją pracuje elektroda informuje nas producent na opakowaniu. A typów elektrod jest mnóstwo.

• 6010 – elektroda sodowo-celulozowa, pracuje tylko z DC(+), można nią spawać we wszystkich pozycjach. Głęboko penetrująca, jeziorko szybko stygnie.
• 6011 – elektroda potasowo-celulozowa. Posiada właściwości 6010, ale pracuje też z prądem AC.
• 6012 – elektroda rutylowo-celulozowa (tzw. elektroda różowa). Mniejsza głębokość penetracji, nadaje się do spawania brudnych powierzchni (rdza, farba), jednocześnie jest mniej agresywna niż 6010.
• 6013 – elektroda rutylowa. Mała głębokość penetracji, elektroda ogólnego przeznaczenia – najpopularniejsza na rynku. Pracuje z każdą polaryzacją DC i prądem AC.
• 7018 – elektroda zasadowa. Średnia głębokość penetracji, pracuje zwykle DC(+) lub AC. Stosowana w przemyśle do spawania konstrukcji.
• elektrody do stali nierdzewnej (308L, 316L).
• elektrody do żeliwa.
• elektrody do aluminium.

Należy też podkreślić, że w ramach typu możemy spotkać wiele modeli różniących się między sobą wyraźnie. Przykładowo firma ESAB ma kilka modeli elektrod sklasyfikowanych jako 6013, a różniących się właściwościami. Sam się o tym swego czasu przekonałem. Elektroda tego samego typu (ale innego producenta), tej samej średnicy, ale innego producenta wyglądała inaczej (barwa otuliny), pachniała inaczej i pierwszy start był bardziej problematyczny. Oczywiście z punktu widzenia amatora nie ma to większego znaczenia jakiego modelu w ramach typu używamy – może poza osobistymi preferencjami.

Korzystając z procesu SMAW możemy łączyć takie metale jak: stal, żeliwo, stal nierdzewna i aluminium. Kolejność w jakiej wymieniłem metale nie jest przypadkowa. Jeżeli chodzi o aluminium, to spawanie elektrodą otuloną nie jest pierwszym wyborem. Jednak jeżeli dysponujemy tylko i wyłącznie elektrodą otuloną to może się udać. Z demonstracji spawania aluminium elektrodą otuloną, które widziałem, nie jest to łatwe zadanie. Elektroda jest bardzo kapryśna, szlaka trudna do usunięcia, a wykonanie poprawnej spoiny wymaga od spawacza dużego doświadczenia.

Mógłbym wypisywać kolejne typy elektrod, bo jest ich wiele, jednak nie ma to sensu. Na rynku amatorskim są trudno dostępne lub niedostępne zupełnie. W zasadzie elektrod 6010 i 6011 też nie powinienem umieszczać w tym zestawieniu. 6010 jest trudno dostępna i droga (najtaniej znalazłem za 160 PLN za 5kg), ale ze względu na jej właściwości warto ich trochę posiadać. Nie straszna im wilgoć, więc mogą sobie leżeć w garażu przez długi czas. Stosuje się ją do spawania spoin czołowych (root pass, przetop graniowy) szczególnie V, rury, płyty itp. Jak będzie mieć szczęście, to na popularnym portalu aukcyjnym można znaleźć elektrody 7014 (rutylowo-zasadowa) i 7024 (rutylowa, szybkotopliwa). Z kupowaniem egzotycznych elektrod, szczególnie w atrakcyjnej cenie, trzeba jednak uważać. Mogą być to leżaki magazynowe – leciwe. Do w miarę bezproblemowego kupienia za niską cenę są elektrody 6012 (rutylowo-celulozowe), tzw różowe. Jak sama nazwa wskazuje powinny łączyć właściwości elektrody rutylowej oraz elektrody celulozowej. Oczywiście nie jest to rozwiązanie typu „the best of both worlds”, ale kompromis pomiędzy jednym rozwiązaniem a drugim.

Osobiście miałem do czynienia z elektrodami 6013 i 7018. W zasadzie w gospodarstwie domowym inne nie są potrzebne. Różnice między nimi są. 6013 łatwiej się zapala, ale trudniej wykonać ładną spoinę. Daje jadę przy cienkich elementach. 7018 trudno się zapala, trzeba poćwiczyć, ale rozpryski są mniejsze, łatwo się prowadzi, tworzy gładką spoinę. Gruba szlaka w zasadzie odpada sama.

Proces SMAW nie wymaga dodatkowego osprzętu do spawarki. Jest stosunkowo prosty i tani. Na rynku mamy dostępny szereg średnic elektrod. Od 1,6 mm do 5 mm. W gospodarstwie domowym wydaje mi się, że najpopularniejsze rozmiary to 2,5 mm i 3,2 mm. 1,6 mm i 2 mm raczej przeznaczone do cienkich materiałów i nie są dostępne we wszystkich typach. Można spawać elektrodą 4 mm i 5 mm, ale przede wszystkim musimy mieć na uwadze, żeby nasza instalacja elektryczna wytrzymała takie spawanie (prąd rzędu 200-250A na elektrodzie, spawarka z sieci pobierać może nawet kilka kW). Z pewnością ten proces to pierwszy wybór jeżeli spawamy „w polu” (na powietrzu), gdy spawamy materiały których nie możemy dokładnie oczyścić.

Kilka mitów i faktów związanych z procesem (z punktu widzenia amatora):

• FAKT: Elektrod do aluminium nie powinno się kupować na sztuki, ani składować zbyt długo. Otulina jest silnie higroskopijna i chłonie wilgoć jak gąbka. Po kilku miesiącach przechowywania elektrody w wolnym powietrzu może okazać się, że jest ona niezdatna do użytku i nie da się jej uratować suszeniem.
• MIT: Elektrody zasadowe należy suszyć przed użyciem. Jeżeli nie wykonujemy krytycznych połączeń, tj nie spawamy bojlerów ani rur rurociągów gazowych, nie musimy jej suszyć przed użyciem.
• MIT: Elektrody zasadowe można zajarzyć tylko raz. Wystarczy opiłować pilnikiem koniec elektrody i można ją wykorzystać ponownie.
• MIT: Do spawania żeliwa potrzebujemy specjalnych elektrod. Jeżeli nie dysponujemy dedykowanymi elektrodami z sukcesem możemy również użyć innych elektrod. W zależności od składu odlewu będą mniejsze lub większe problemy – ale jest to wykonalne.

W następnym artykule kolejny proces.