Электроды для ручной дуговой сварки изготавливают в виде стержней, выполненных из холоднотянутой калиброванной сварочной проволоки, на которую методом опрессовки под давлением наносят слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите ее от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги.

В состав защитного покрытия входят:

стабилилизирующие вещества обеспечивающие устойчивый процесс горения дуги за счет соединений щелочных и щелочеземельных металлов, обладающих низким потенциалом ионизации. К таким металлам относят калий, натрий, кальций, которые содержатся в кальцинированной соде, поташе, некоторых видах известняка и мрамора;

шлакообразующие компоненты, представляющие собой руды (титановые и марганцевые) и различные минералы (полевой шпат, гранит, кремнозем, плавиковый шпат). При помощи шлакообразующих компонентов вокруг сварочной ванны создается защитная шлаковая пленка, препятствующая окислительным процессам;

газообразующие — неорганические (мрамор СаСОэ, магнезит MgC03 и др.) и органические (крахмал, древесная мука и т.п.) вещества. Роль этих веществ сводится к дополнительной защите сварочной ванны за счет выделенных газов, образующих защитную облочку;

легирующие элементы и раскислители кремний, марганец, титан, и другие, а также сплавы этих элементов с железом. Их применяют для наполнения сварочной ванны легирующими элементами, придавая металлу нужный состав. Алюминий как раскислитель вводится в покрытие в виде порошка-пудры;

раскисляющие вещества позволяют восстанавливать металлы из образовавшихся в сварочной ванне окислов. Для этого служит ферромарганец, ферросилиций и ферротитан;

связующие компоненты — водные растворы силикатов натрия и калия, называемые жидким стеклом, придают покрытию, созданному из порошковых материалов монолитность;

формовочные добавки — вещества, придающие покрытию лучшие пластические свойства (бетонит, каолин, декстрин, слюда и пр.).

Для обеспечения устойчивого горения дуги в покрытия вводят вещества, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации (соли щелочных металлов). С целью повышения производительности сварки в покрытия добавляют железный порошок, содержание которого может достигать до 60% массы покрытия.

При ручной дуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды, а также другие вспомогательные материалы.

Неплавящиеся электродные стержни изготовляют из вольфрама, электротехнического угля или синтетического графита. Угольные и графитовые электроды (стержни) изготовляют диаметром от 4 до 18 мм длиной 250 и 700 мм. Графитовые электроды имеют лучшую электропроводность и более стойки против окисления при высоких температурах, чем угольные электроды.

Для автоматической и полуавтоматической сварки электродом служит калиброванная проволока диаметром от 0,3 до 12 мм, так называемая сварочная иля электродная проволока, которую поставляют в мотках и катушках массой от 2 до 80 кг. В настоящее время находят также применение порошковая (трубчатая с наполнителем) проволока, голая легированная проволока, электродная лента и пластины.

Плавящиеся электроды  изготовляют из сварочной  проволоки,  которая  согласно  ГОСТ 2246—70 разделяется на углеродистую, легированную и высоколегированную. Всего в ГОСТ включено 77 марок проволоки. Обозначение проволоки включает сочетание букв и цифр. Первые две цифры указывают на содержание в проволоке углерода в сотых долях процента. Затем буквой и цифрой (цифрами)  поочередно указываются наименование и содержание в процентах легирующих элементов.  При содержании легирующего элемента в проволоке   менее   1 %   ставится  только   буква   этого элемента. Условное буквенное обозначение легирующих элементов приведено в таблице.

Обозначение легирующих элементов

*В высоколегированных  сталях   (нельзя  ставить  в  конце  обозначения марки).

Буква А в конце марки стали свидетельствует о том, что она высококачественная и в ней находится минимальное количество серы и фосфора. Обозначение сварочной проволоки состоит из букв Св (сварочная) и буквенно-цифрового обозначения ее состава. Например, проволока из низкоуглеродистой кремнемарганцевой стали, содержащей 1,40—1,8% Мn и 0,60—0,85% Si, обозначается Св-08Г2С по ГОСТ 2246—70.

Проволока для изготовления электродов для сварки алюминия и его сплавов маркируется: АО, А1, АД, АД1, АМц, АМг и т. д., где цифра показывает общее количество примесей (ГОСТ 7871—75). Выпускается также стальная наплавочная проволока по ГОСТ 10543—75.

Для сварки меди и ее сплавов применяют электроды со стержнями из медной проволоки M1 и М2, бронзы Бр.КМцЗ-1 и др. Медь маркируется буквой М, бронзы — буквами Бр.

Типы электродов и их применение

Электроды, применяемые для сварки и наплавки, классифицируются по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов и для наплавочных работ), технологическим особенностям (для сварки в различных пространственных положениях, для сварки с глубоким проплавлением и для ванной сварки), виду и толщине покрытия, химическому составу стержня и покрытия, характеру шлака, механическим свойствам металла шва и способу нанесения покрытия (опрессовкой или окунанием ).

Основными требованиями для всех типов электродов являются:

обеспечение стабильного горения дуги и хорошего формирования шва;
получение металла сварного шва заданного химического состава;
спокойное и равномерное расплавление электродного стержня и покрытия;
минимальное разбрызгивание электродного металла и высокая производительность сварки;
легкая отделимость шлака и достаточная прочность покрытий;
сохранение физико-химических и технологических свойств электродов в течение определенного промежутка времени;      
минимальная токсичность при изготовлении и при сварке.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на следующие группы:

«В» — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - 49 типов;
«Л» — для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа - пять типов (Э70, Э85, Э100, Э125, Э150);
«Т» — для сварки легированных теплоустойчивых сталей - девять типов;
«У» — для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву;
«Н» — для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — 44 типа.

Цифры в обозначениях электродов для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности металла шва.

По толщине покрытия электроды подразделяются на электроды с тонким, средним, толстым и особо толстым покрытиями.

По виду покрытия электроды подразделяются: с кислым покрытием — А; с основным покрытием — Б; с целлюлозным покрытием — Ц; с рутиловым покрытием — Р; с покрытием смешанного вида — с двойным обозначением; с прочими видами покрытий — П.

Выпускаемые промышленным способом электроды в зависимости от допустимого пространственного положения сварки могут делиться на четыре группы:

электроды, которыми можно варить во всех положениях шва — 1;
электроды, предназначенные для всех положений, кроме вертикального сверху вниз — 2;
для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3;
для нижнего и нижнего в лодочку — 4.

Электроды обозначаются буквой «Э», а затем следуют цифры, указывающие прочностные характеристики наплавленного металла. Например, обозначение Э-42 указывает, что электроды этого типа обеспечивают минимальное временное сопротивление 420 МПа. Если в обозначении после цифр стоит буква «А», то это означает, что этот тип электрода обеспечивает более высокие пластические свойства наплавленного металла. Электроды различают по маркам, которые указаны в их паспорте. Одному и тому же типу электродов может соответствовать несколько марок. К примеру, электродам типа Э-46 соответствуют марки АНО-4, МР-3 и некоторые другие; для электродов типа Э-42 соответствуют марки УОНИ-13/45 и СМ-11. Область применения некоторых типов электродов можно определить по таблице.

Типы электродов и их применение

Примечание: Для электродов типа Э70, Э85, Э100, Э150 механические свойства указаны после термообработки.

Перед сваркой необходимо ознакомиться с надписью на этикетке пачки. К примеру, если на упаковочной пачке стоит условное обозначение:
Э42 - УОНИ- 134/45 - УД
Е432(5) - Б1 = ОП то это означает:

Э42А — тип электрода с прочностной 420 Мпа; УОНИ — 13/45 — марка электрода;
3 — диаметр электрода = 3 мм:
У —  назначение электрода для  сварки углеродистых и низкоуглеродистых сталей;
Д — электрод с толстым покрытием;
Е432(5) — группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла;
Б — вид покрытия;
1 — для всех пространственных положений;
= ОП — постоянный ток обратной полярности.

Условия хранения и транспортировки электродов такие же, как и для сварочной проволоки. При необходимости электроды прокаливают не позднее, чем за 5 суток перед сваркой. После этого электроды хранят в запаянных полиэтиленовых пакетах без доступа воздуха. Прокаливать электроды более двух раз (не считая прокалку при их изготовлении) нельзя, так как покрытие может отслаиваться и осыпаться.