Поступово ручне дугове зварювання замінюють напівавтоматичним в атмосфері захисних газів.
Ручне дугове зварювання плавким електродом виконують за допомогою електродів, які підрозділяють на типи і марки (ГОСТ 9467-75*).
Електроди для ручного дугового зварювання є металевий стрижень, на поверхню якого методом занурення або опресовуванням під тиском наноситься покриття (обмазку) певного складу і товщини. Покриття повинне забезпечити стійке горіння дуги, отримання металу шва необхідного хімічного складу і властивостей і ін. Ці вимоги забезпечується матеріалами електродного стрижня і покриття, до складу яких входять стабілізуючі, шлакоутворювальні, розкислювальні, легуючі і інші речовини.
Речовини для покриттівяківикористовуються для приготування захисних електродних покриттів можуть бути класифіковані на наступні групи:
Шлакоутворювальні - мінеральні речовини, що містять оксиди металів (руди): титанову руду (ільменіт), збагачену титанову руду (титановий концентрат), природний двоокис титану (рутил), марганцеву руду (піролюзит), польовий шпат, плавиковий шпат, крейду, фарфорову глину (каолін), кварц, мармур.
Титанова і марганцева руди збільшують швидкість твердіння шлаку, що особливо важливе при зварюванні вертикальних і стельових швів. Титанова руда також збільшує швидкість плавлення електроду, що підвищує продуктивність зварювання. Польовий шпат збільшує стійкість горіння дуги, але при цьому підвищує рідкотекучість шлаків. Його іноді замінюють гранітом. Плавиковий шпат і двоокис титану знижують в'язкість і температуру плавлення шлаку, додають йому потрібну швидкість твердіння. Проте плавиковий шпат в той же час знижує стійкість горіння дуги, оскільки фтор що входить до його складу здатний утворювати негативні іони, наявність яких зменшує величину заряду катодної плями, внаслідок чого для повторного запалення дуги змінного струму потрібна вища напруга.
Газоутворюючі - крохмаль, деревна мука, бавовняна пряжа, целюлоза, деревне вугілля, харчова мука.
Розкислювачі - феромарганець, феросиліцій, феротитан, феромолібден, алюміній.
Легуючі - феромарганець, феросиліцій, ферохром, феротитан і рідше оксиди металів (окисли міді, окисли хрому, вуглекислий нікель і ін.). Основною легуючою речовиною в більшості покриттів є феромарганець, який служить одночасно розкислювачем.
Марганцева руда також використовується як легуюча речовина в покритті, збільшуючи вміст марганцю в металі шва. Для легування вуглецем в покриття вводять графіт.
Зв’язні - надають покриттю вигляду пасти і після твердіння міцно утримують його на стрижні. Для цієї мети застосовують рідке скло, рідше -декстрин.
Стабілізуючі - поташ, калієве рідке скло.
Захисні покриття прийнято класифікувати по вигляду основних речовин, що входять в них і визначають дію покриття на метал зварювальної ванни. За цією ознакою всі покриття ділять на 4 групи: руднокислі (Р); рутилові (Т); фтористокальцієві (Ф); органічні або газозахисні (О).
Руднoкислі покриття складаються в основному з окислівмарганцю, заліза, кремнію. Газовий захист забезпечується органічними речовинами, що розкладаються в процесі плавлення електроду. Як розкислювач в покриття вводиться феромарганець.
При зварюванні електродами з цими покриттями відбувається насичення наплавленого металу киснем і воднем більшою мірою, чим при фтористокальцієвих покриттях. Тому при зварюванні низьковуглецевої сталі ударна в'язкість металу шва не перевищує 12-14 кгс·м/см2 , а після старіння знижується на 60-70%. Шви схильні доутворення тріщин, особливо, при підвищеному вмісті вуглецю в металі шва. При введенні активних розкислювачів (кремнію, алюмінію) в дріт або покриття шов може вийти пористим. Руднокислі покриття не застосовуються для зварювання середньовуглецевих і легованих сталей, а також у поєднанні з дротом із спокійної сталі. Руднокислі покриття володіють підвищеною токсичністю, оскільки при плавленні виділяють оксиди марганцю, шкідливі для організму.
Рутилові покриття як основна шлакоутворююча частина містять від 30 до 50% рутилу (двоокис титану) з добавками шлакотвірних елементів (польового шпату, магнезиту і ін.). Для створення газового захисту дуги в покриття вводять від 2 до 8% органічних речовин - целюлоза, декстрину 15 до 25% карбонатів (мармур, крейда, а для розкислювання - 15% феросплавів: феромарганець, феросиліцій. Для підвищення коефіцієнта наплавлення в ці покриття іноді вводять залізний порошок. Рутилові покриття забезпечують стійке горіння дуги на змінному струмі, малочутливі до зміни довжини дуги, наявності окалини і іржі, майже не виділяють при зварюванні шкідливих газів і пари.
Фтористокальцієві покриття не містять оксидів заліза і марганцю, їх основною частиною є вуглекислий кальцій (мармур), і плавиковий шпат (флюорит). Як розкислювачі в ці покриття вводяться феросиліцій, феромарганець, феротитан, алюміній. Для легування шва може вводитися металева пороша. Фтористокальцієві покриття дають наплавлений метал з меншим змістом кисню і водню, мало схильний до старіння і утворення тріщин кристалізацій і холодних, такий, що володіє високою пластичністю і ударною в'язкістю. Тому електроди з цими покриттями застосовують при зварці сталі великої товщини і виготовленні відгалужених конструкцій. При використанні електродів з фтористокальцієвим покриттями дуга повинна бути гранично короткою. При зварці довгою дугою, а також за наявності на основному металі іржі, окалини, або при підвищеній вологості покриття метал шва може виходити пористим. Фтористокальцієві покриття забезпечують підвищене засвоєння металом шва легуючих домішок – марганець, хром і молібден, які в цьому випадку майже не вигоряють. Тому всі електроди для зварки легованих сталей і спеціальних сплавів, а також для наплавлення мають фтористокальцієве покриття.
Недоліком фтористокальцієвих покриттів є наявність в них плавикового шпату, що знижує стійкість горіння дуги, тому при зварці ними застосовують постійний струм зворотної полярності. Для зварки на змінному струмі в ці покриття вводять поташ або калієве рідке скло, щоб підвищити стійкість горіння дуги.
Органічні (газозахисні) покриття дають невелику кількість шлаків і тому придатні для зварки вертикальних, стельових і труднодоступних швів, а також сталі малої товщини (до 3 мм). У захисному середовищі газів міститься багато водню, що забезпечує відновлення оксидів і покращує якість наплавленого металу, але може викликати утворення пор. Основними компонентами цих покриттів є харчова мука, целюлоза і інші органічні речовини.
Кислі покриття (АНО-2 - Академія наук, інститут електрозварювання ім. Е. О. Патона, загального призначення, модель - марка 2; СМ-5 - стальмонтаж, модель 5) складаються в основному з оксидів заліза і марганцю (звичайно у виді руд), кремнезему, феромарганцю.
Рутилові покриття (МР-3; МР-4 -монтажні, рутилові, моделі 3; 4; АНО-3; АНО-4; ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-6 – дослідний(опитний) завод з виробництва покритих електродів, моделі 3; 4; 6 і ін.) мають у своєму складі переважну кількість рутилу. Наприклад, покриття електрода марки МР-3 складається з рутилу (50%), тальку, мармуру, каоліну, феромарганцю, целюлози і рідкого скла. Рутилові покриття при зварюванні менш шкідливі для дихальних органів зварника, чим інші; шлак на шві утвориться тонкий, швидкотвердіючий і тому рутиловими електродами можна виконувати шви в будь-якому просторовому положенні.
Целюлозні покриття (ВСЦ-1, ВСЦ-2 - Всесоюзний науково-дослідний інститут будівництва трубопроводів, для зварювання, з целюлозою, моделі 1; 2; ОЗЦ-1-1 - дослідний(опитний) завод, з целюлозою, модель 1 і ін.) складаються з целюлози, органічної смоли, феросплавів, тальку й ін.
Основні покриття (УОНИИ-13/45 - універсальна, обмазка науково-дослідного інституту 13 з тимчасовим опором розривові металу шва не нижче 45 кгс/мм2; ОЗС-2 і ін.) не містять оксидів заліза і марганцю. Наприклад, покриття марки УОНИИ - 13/45 складається з мармуру, плавикового шпату, кварцового піску, феросиліцію, феромарганцю, феротитана, рідкого скла.
Метал шва, виконаний електродами з основним покриттям, володіє відносно великою ударною в'язкістю, меншою схильністю до старіння й утворення тріщин. Цими електродами зварюють особливо відповідальні вироби з низьковуглецевої і легованої сталей.Целюлозні покриття зручні при зварюванні в будь-якому просторовому положенні, але дають наплавлений метал зниженої пластичності. Їх застосовують головним чином для зварювання низкоуглецевої сталі малої товщини.
При виборі марки електрода для зварювання конструкцій у монтажних умовах варто враховувати труднощі підтримки постійної довжини дуги, що може привести до утворення пір у швах. Електроди з основними покриттями дуже чуттєві до зміни довжини дуги. Тому при монтажному зварюванні часто застосовують електроди з рутиловм (МР-3) або з рутилоосновным покриттям (СМ-11, АНО-11 і ін).
По якості, тобто точності виготовлення, стану поверхні покриття і по змісту сірки і фосфору в наплавленому металі, електроди поділяються на групи 1, 2 і3. По роду і полярності застосовуваного при зварюванні або наплавленні струму, а також по номінальній напрузі холостого ходу використовуваного джерела живлення зварювальної дуги перемінного струму Електроди позначають з номера 0 до 9 (ДСТ 9466-75).
Класифікація покритих електродів.
Покриті електроди для ручного дугового зварювання і наплавлення підрозділяють по призначенню :
- для зварювання вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей з тимчасовим опором розривові до 600 МПа, позначаються В;
- для зварювання легованих конструкційних сталей з тимчасовим опором розривові понад 600 МПа - Л;
- для зварювання легованих теплотривких сталей -Т;
- для зварювання високолегованих сталей з особливими властивостями - У;
- для наплавлення поверхневих шарів з особливими властивостями - Н.
По товщині покриття в залежності від відношення діаметра D електрода до діаметра d сталевого стрижня: