Bevontelektródák

A következőkben néhány alapvető ismeretet közlünk a bevontelektródákról amelyeket az ipar minden területén alkalmazzák egyszerűsége, olcsósága miatt. Gyakorlatilag minden anyag hegesztésére létezik elektróda és technikája megtanulható, és nem igényel jelentős beruházást sem.
Ezzel az eljárással az ipar igényeinek megfelelő kötések készíthetők, így gyakorlatilag minden területen találhatunk alkalmazást.
Hátrányai között elsősorban a kis leolvadási teljesítményt és az emberi tényezők jelentős szerepét érdemes megemlíteni, illetve azt, hogy a nem-vasfémekhez nehezebben alkalmazható.

Az elektróda egy bevonatos fémhuzal. Hosszúsága kb. 400 mm, a maghuzal átmérője 2-6 mm, a bevonat vastagsága 0,5-2,2 mm. Sokféle bevonat létezik. A bevonat főleg ásványi anyagokat tartalmaz (szilikátok, karbonátok, oxidok), de szerves anyagokat is tartalmazhat (cellulóz). Porózus, rideg, törékeny anyag. Ha az elektródát meggörbítjük, akkor a bevonat könnyen megreped, lepattogzik a maghuzalról. Ez káros, mert a bevonatnak több feladata is a van a hegesztés során.

Első lépésben vizsgáljuk meg, hogy mik is ezek a feladatok?

– ívstabilizálás: a bevonat könnyen ionizálható anyagokat tartalmaz (pl. szilikátok), ezáltal megkönnyíti az ívgyújtást, csökken a fröcskölés, egyenletes az elektródaleolvadás, váltakozó árammal is használható.
– védőgáz képzése: A bevonatból felszabaduló gázok távol tartják az ömledéktől a levegő oxigénjét és nitrogénjét, ezáltal védenek a szennyeződésekkel szemben
– ötvözés: a hegesztés során kiégett anyagok pótolhatók a bevonat anyagából.
– salakképzés
– Tisztítás: a bevonat anyagai megkötik az ömledékben lévő szennyező anyagokat, elsősorban a ként és a foszfort.
– Varrat beedződési veszélyének csökkentése: a salak hőszigetelő, ezért lassítja a varrat lehűlését. Ez kedvező, mert a gyors hűlés martenzit keletkezést eredményezhet, ami rideg szövetelem.
– leolvadási sebesség növekedése. A kihozatali hatásfok akár 220% is lehet!

Mi az ívgyújtás és az ívtartás?

Ívgyújtás: Az ívgyújtás rövidzárással kezdődik. A hegesztőpálcát kis ütésekkel vagy húzással az alkatrészhez érintjük. A nagy átmeneti ellenállás miatt nagy hő fejlődik és az elektróda, valamint az alapanyag helyileg megolvad, a környező gázok pedig ionizálódnak. Az ív begyújtásakor tehát hőionizáció van. A hegesztőpálcát kissé el kell távolítani a munkadarabtól, hogy folytonos fémhíd ne alakulhasson ki. Ha ez kialakul, akkor nincs villamos ív, és a pálca odaragad az alkatrészhez. Csavarással le lehet törni.

Ívtartás: A hegesztőpálcát (elektródát) folyamatosan mozgatjuk. Egyrészt az alkatrész felé, a pálca leolvadási sebességének megfelelően, másrészt a varrat tengelyének irányában. A katódból kilépő elektronok ütköznek a gázmolekulákkal és ionizálják azokat, másrészt az anódnak ütközve azt megolvasztják A pozitív töltésű ionok a katódnak ütközve felmelegítik azt. Az ív fenntartása ütközéses ionizációval történik

Milyen bevonatokat használhatunk?

Savas bevonat (A): Szépen erezett esztétikus varratok készíthetők, pozíció hegesztésre kevésbé alkalmas (salak híg), mély beolvadás jellemzi, úgynevezett „forró elektróda”. Ennél a hegesztőanyagnál vasoxid, titánoxid, szilíciumoxid és szilikátok alkotják a bevonatot, szervesanyag és karbonátok mindig vannak a védőgáz képzéshez.
Savas bevonatot akkor célszerű alkalmazni, ha egyszerű helyzetben mély beolvadásra van szükség.

Rutilos bevonat (R): A varrat felülete szép, könnyű hegeszthetőség jellemzi. Az ívgyújthatósága könnyű, váltakozó áramról is alkalmazható, pozíció hegesztésre is kiválóak. Vastagbevonat nagyhozamú elektródák, egyszerű helyzetekben alkalmazható. Finomcseppes anyagátmenet jellemzi.
A bevonatot alapvetően rutil alkotja, néha 50 %  felett is ez lehet az alkotó. Továbbá ferromangán, ferroszilícium, szilikátok, földpát, magnezit, szervesanyagok, ferrotitán, és karbonátok alkothatják.
Rutilos bevonatot a barkácsolásnál, egyszerűbb hegesztési feladatoknál és ha a mechanikai tulajdonság követelmények közepesek.

Cellulóz bevonat (C): Ezt a hegesztőanyagot kevés és könnyen leváló salak jellemzi, minden helyzetben használható, csövek gyökhegesztésére fejlesztették ki.
Főleg rutilos, de 15 – 30% szervesanyagot, főleg cellulózt, falisztet, étilisztet, dextrint tartalmaz, amitől kellemetlen szagú, nagy mennyiségű védőgáz képződik.
Cellulóz bevonat csövek gyökhegesztésénél szükséges (távvezetéki csövek).

Bázikus bevonat (B): Jó mechanikai tulajdonságok jellemzik, de nehéz vele hegeszteni. A bevonat nedvszívó, ki kell szárítani az elektródát. Fő alkotói: alkáli földfém-karbonátok, pl. kalcit, folypát, ferroötvözetek, szilikátok és egyedi ötvözők is. Durvacseppes anyagátmenet jellemzi. Összetett bevonatok, az egyes típusok jó tulajdonságait egyesítik (pl. RB, RC).
Bázikus bevonat szükséges fokozott mechanikai követelményű szerkezeteknél.

Összességében elmondhatjuk, hogy a legjobb mechanikai tulajdonságokkal (alakváltozó képesség, repedés ellenállás) a bázikus elektródák rendelkeznek, hegesztés-technikailag a rutilos elektródák a legkedveltebbek.
Partnereinket is megkérdeztünk, hogy mely elektródákat viszik leggyakrabban a vásárlók. Elmondhatjuk, hogy „barkács” kategóriát az Esab Ok 46.16 és az ER 23-as elektróda vezeti, míg az ipari vásárlók a “barkács” elektródák mellett a speciális feladatoknak megfelelő elektródákat választják.

Forrás:
dr. Palotás Béla előadása, BMGE Anyagtudomány és Technológiai Tanszék
Lisztes István: Gépelemek és ábrázolás, Pannon Egyetem