К группе электродов для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей принадлежат электроды, предназначенные для сварки углеродистых сталей, в которых до 0,25% углерода, и низколегированных сталей с не постоянным сопротивлением разрыву до 590 МПа. Основными параметрами электродов являются механические характеристики сварного соединения и металла шва: временное сопротивление разрыву, ударная вязкость, относительное удлинение, угол изгиба. По этим параметрам электроды, согласно ГОСТ 9467-75, классифицируются на такие випы (в условном наименовании вида электрода две стоящие за буквой "Э" (электрод) цифры показывают минимальное временное сопротивление разрыву металла шва или сварного соединения в кгс/мм^(2)): Э38, Э42, Э46 и Э50 - для сварки сталей с переменным сопротивлением до 490 МПа; Э42А, Э46А и Э50А - для соединения таких же сталей, когда к металлу шва предъявляются особые требования по относительному удлинению и ударной вязкости; Э55 и Э60 - для соединения сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 490 МПа и до 590 МПа. Данным стандартом регламентируется содержание серы и фосфора в обрабатываемом металле.

  Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей также определяются уровнем сварочно-технологических качеств, в т.ч. возможностью сварки в разных пространственных положениях, типом сварочного тока, производительностью процесса, частоту образования пор, а в ряде случаев содержанием водорода в наплавленном металле и склонностью сварных соединений к появлению трещин.

 Перечисленные свойства, которые нужно учитывать при выборе конкретной марки электрода, в большей степени определяются типом покрытия. Покрытие бывает основным, кислым, рутиловым, целлюлозным и смешанным.

 Электроды с кислым покрытием. Базу этого вида покрытия образуют оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, образованный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к появлению горячих трещин. По механическим параметрам металла шва и сварного соединения электроды принадлежат к типам Э38 и Э42.

Электроды с кислым покрытием не склонны к появлению пор при сварке металла, имеющего слой окалины или ржавчины, а также при удлинении дуги. Сварку можно производить постоянным и переменным током.

  Электроды с покрытием из рутила. Основой покрытия таких электродов является рутиловый концентрат (природный диоксид титана). Металл шва, образованный электродами с рутиловым покрытием, эквивалент спокойной или полуспокойной стали. Стойкость металла шва против появления трещин у электродов с рутиловым покрытием больше, чем у электродов с кислым покрытием. По механическим характеристикам металла шва и сварного соединения большая часть видов рутиловых электродов относится к электродам типа Э42 и Э46.

  Рутиловые электроды имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими марками электродов, а именно обеспечивают постоянное и мощное горение дуги при сварке переменным током, не большие потери металла на разбрызгивание, легкое отделение шлаковой корки, прекрасное формирование шва. Электроды мало чувствительны к появлению пор при изменении длины дуги, при соединении влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности.

  К электродам рассматриваемой категории также относятся электроды с ильменитовым покрытием, имеющие промежуточное положение между электродами с кислым и рутиловым покрытиями. В качестве основного компонента в составе покрытия таких электродов входят ильменитовый концентрат (природный сплав диоксидов титана и железа).

  Электроды с основным покрытием. Основу данного вида покрытия образуют карбонаты и фтористые сплавы. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, по химической характеристике соответствует спокойной стали. Благодаря не высокому содержанию газов, неметаллических примесей и вредных включений металл шва, образованный этими электродами, характеризуется  высокими показателями пластичности и ударной вязкости при пониженной и нормальной температурах, а также имеет повышенную стойкость против образования горячих трещин. По механическим параметрам металла шва и сварных сплавов электроды с основным покрытием относятся к электродам марки Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60. Аналогично по технологическим параметрам электроды с основным покрытием уступают другим типам электродов. Они довольно чувствительны к образованию пор при появлении окалины, ржавчины и масла на кромках обрабатываемых деталей, а также при увлажнении покрытия и увеличении дуги. Сварка, как правило, ведётся постоянным током обратной полярности. Перед сваркой электроды в обязательном порядке требуется прокаливать при высоких температурах (250-420°С).

Электроды с целлюлозным покрытием. Покрытие этого типа имеет большое количество (до 50%) органических составляющих, в основном, целлюлозу. Металл, наплавленный целлюлозными электродами, по химическим характеристикам аналогично полуспокойной или спокойной стали. В то же время он имеет повышенное количество водорода. По механическим характеристикам металла шва и сварных соединений электроды с целлюлозным покрытием одинаковы электродам Э42, Э46 и Э50. Для целлюлозных электродов присуще образование равномерного обратного валика шва при одностороннем сплавлении на весу, возможность сварки вертикальных швов методом сверху вниз.

Все описанные здесь электроды, применяемые для сварки углеродистых и низколегированных сталей, с любым типом покрытия должны соответствовать требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75, а также условиям технических требований на электроды. В технических условиях возможно содержание дополнительных требовании, которые становятся необходимыми для более эффективного течения процесса и производства сварных соединений с особыми характеристиками и высокой эксплуатационной надежностью.

В этом разделе перечислены электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей основного и специального назначений.

Электроды для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности

В группу электродов для сварки высококачественных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности подходят электроды, предназначенные для сварки легированных сталей с переменным сопротивлением разрыву свыше 590 МПа. Сварку конструкций из этих сталей ведут по двум технологическим способам: с последующей после сварки термической обработкой сварных швов, без последующей термической обработки.

При сварке по первому варианту используются электроды, обеспечивающие создание равнопрочных сварных соединений. Главными характеристиками данных электродов являются механические параметры металла шва и сварных соединений, выходящих после соответствующей термической обработки: переменное сопротивление разрыву, ударная вязкость, относительное удлинение.

По этим показателям ГОСТ 9467-75 стандартизировано пять основных типов электродов для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой износостойкости: Э70, Э85, Э100, Э125 и Э150. Химический состав наплавленного металла данным стандартом не регламентируется, за исключением серы и фосфора, включение которых не должно быть выше 0,030% и 0,035% соответственно. Вместе с тем при выборе конкретного типа электрода химический состав металла требуется принимать во внимание, особенно при обработке конструкций, работающих в сложных условиях. Данные по химическому составу даются в нормативной документации и в более широком виде в условном обозначении электродов. Электроды для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности обладающими покрытием основного вида.

При сварке конструкций из сталей такого класса (в термически упрочненном состоянии) по второму способу, т.е. без последующей после сварки термической обработки, особенно, в случае равнопрочности сварных соединений не становится обязательным условием, применяют электроды, обеспечивающие получение металла сваривания с аустенитной структурой. Получаемые сварные соединения характеризуются высокой стойкостью против появления трещин, а металл шва - повышенными пластичностью и вязкостью. Сварка этими электродами ведётся с учетом особенностей, присущих электродам, созданным для сварки высоколегированных сталей. Можно использовать электроды также при сварке неородных сталей.

Электроды для сварки теплоустойчивых сталей

К группе электродов для сварки теплоустойчивых сталей принадлежат электроды, применяемые для сварки низколегированных и легированных теплоустойчивых сталей (теплоустойчивыми являются стали, работающие при высоких температурах - до 550-600°С). Основными показателями электродов являются химический состав наплавленного металла и механические параметры металла шва при нормальной температуре. При выборе электродов определяют также максимальную рабочую температуру, при которой регламентированы характеристики длительной прочности металла шва.

Согласно ГОСТ 9467-75 электроды для соединения теплоустойчивых сталей по показателям химического состава и механических характеристик наплавленного металла и металла шва классифицированы на девять видов: Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-10ХЗМ1БФ,  Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10Х5МФ. Электроды могут иметь основное и рутиловое покрытие.

Вместе с тем, при соединении теплоустойчивых сталей используются электроды, не регламентированные ГОСТ 9467-75, главным назначением которых стала сварка других марок стали (например, электроды типа АНЖР-1, предназначенные, в основном, для сварки разнородных сталей).

Сварку теплоустойчивых сталей во множестве случаев производят с предварительным подогревом и последующей термообработкой.

Ниже описаны электроды для сварки легированных и низколегированных теплоустойчивых сталей.

  Электроды для сварки высоколегированных сталей и сплавов

Согласно существующей классификации к высоколегированным сталям отделяют сплавы, содержание железа в которых не менее 45%, а суммарное присутствие легирующих элементов более 10%, считая по верхнему пределу при концентрации каждого из элементов не менее 8% по нижней границе. К сплавам на никелевой основе принадлежат сплавы с примесью не менее 55% никеля. Промежуточное значение имеют сплавы на железоникелевой основе.

В соответствии с ГОСТ 10052-75 электроды для соединения высоколегированных жаростойких и жаропрочных сталей, коррозионно-стойких,  и сплавов по химическому составу наплавленного металла и механическим характеристикам металла шва и наплавленного металла классифицированы на 49 видов (например, электроды типа Э-10Х20Н70Г2М2Б2В, Э-07Х20Н9, Э-28Х24Н16Г6). Наплавленный металл основной части электродов, определяется техническими условиями предприятий - поставщиков.

Химические параметры и структура наплавленного металла электродов для сварки высоколегированных сталей и соединений отличаются - и часто весьма существенно - от качества и структуры свариваемых материалов. Главными показателями, решающими проблему выбора таких электродов, определяется обеспечением: основных эксплуатационных параметров сварных соединений (механических свойств, жаростойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности), стойкости металла соединения против появления трещин, требуемого комплекса сварочно-технологических характеристик.

Электроды для сварки высококачественных сталей и сплавов обрабатываются покрытием основного, рутилового и рутилово-основного типов. Из-за низкой теплопроводности и большого электросопротивления скорость плавления, а значит и коэффициент наплавки электродов с основой из высоколегированных сталей и сплавов намного выше, чем у электродов для соединения углеродистых, низколегированных и легированных сталей. Вместе с тем значительное электросопротивление металла электродного стержня определяет необходимость использования пониженных значений тока при сварке и уменьшения длины стержней самих (электродов). Иначе из-за чрезмерного нагрева стержня есть вероятность перегрева покрытия и изменение показателей его плавления, вплоть до отделения отдельных частей. Сварка, как правило, ведётся постоянным током обратной полярности.

Электроды для сварки специализированных сталей

В группу электродов для соединениями специализированных сталей присоединяются электроды, которые по виду и совокупности характеристик не могут быть причислены к разным другим группам электродов. Это - электроды, разработанные для сварки легированных и высоколегированных хладостойких сталей, высокомарганцовистых сталей вида 110Г13Л и т.п. Основная часть электродов этой группы используют также для соединения разнородных сталей.

Электроды для сварки разнородных сталей и сплавов

К группе электродов для соединения разнородных сталей и сплавов принадлежат электроды, обеспечивающие получение нужных эксплуатационных параметров сварных соединений при обработке разнородных сталей и сплавов на железоникелевой и никелевой основаниях.

Разнородными сталями и сплавами называются материалы, сильно отличающиеся системой легирования, физико-механическими параметрами и свариваемостью. По типу "разнородности" стали условно можноразбить на следующие подгруппы: легированные повышенной и высокой прочности, углеродистые и низколегированные, теплоустойчивые, высоколегированные.

Сварка разнородных сталей и сплавов может сильно отличаться от сварки однородных изделии. Это обусловлено растущей вероятностью: образования трещин в металле шва, появлением в зоне сплавления участков со структурной неоднородностью, ведущей к изменению прочностных и пластических параметров, слишком сильным ростом остаточных напряжений в сварных швах из-за значительного различия в коэффициентах линейного расширения свариваемых деталей.

Большинство электродов, применяемых при сварке разнородных сталей и сплавов, принадлежат к электродам, созданными для сварки высоколегированных сталей и легированных сталей улучшенной и высокой прочности, которые дают возможность получения металла шва с аустенитной структурой.

Электроды для наплавки

В группу электродов для наплавки принадлежат электроды, предназначенные для ручной дуговой наплавки наружных слоев с особыми характеристиками (кроме электродов для наплавки покрытии из цветных металлов). Электроды разрабатывают и поставляют в соответствии с параметрами ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 10051-75. Для наплавочных работ в ряде случаев также применяют сварочные электроды, например, электроды, предназначенные для соединения высоколегированных коррозионно-стойких,  жаропрочных жаростойких сталей.

Согласно ГОСТ 10051-75 электроды для наплавки поверхностных слоев по химическому составу нанесённого металла и твердости при обычной температуре классифицированы на 44 типа (например, электроды вида Э-110Х14В13Ф2, Э-16Г2ХМ, Э-13Х16Н8М5С5Г46). Наплавленный металл большого количества электродов определяются техническими условиями предприятий-изготовителей.

В зависимости от используемой системы легирования и условий работы применяемого наплавленного металла электроды для наплавки бывают разделены на данные 6 групп:

1-я группа.
Электроды, обеспечивающие изготовление низкоуглеродистого низколегированного наплавленного металла с лучшей стойкостью в условиях взаимодействия металла о металл и ударных нагрузок (по определению к этой группе относится часть марок электродов 3-ей группы).

2-я группа.
Электроды, обеспечивающие изготовление среднеуглеродистого низколегированного наплавленного металла с улучшенной стойкостью в условиях трения металла о металл и ударных действиях при рабочей и повышенной температурах (до 600-650°С).

3-я группа.
Электроды, определяющие получение углеродистого, легированного (или высоколегированного) наплавленного металла со значительной стойкостью в условиях абразивного износа и ударных нагрузок

4-я группа.
Электроды, обеспечивающие изготовление углеродистого высоколегированного наплавленного металла с устойчивыми показателями в условиях сильных давлений и высоких температур (до 650-850°С).

5-я группа.
Электроды, обеспечивающие получение высоколегированного аустенитного наплавленного метала с большой стойкостью в областях коррозионноэрозионного изнашивания и взаимодействия металла о металл при высоких температурах (до 570-600°С).

6-я группа.
Электроды, определяющие получение дисперсноупрочняемого высоколегированного наплавленного металла с стойкостью в особо тяжелых температурно-деформационных областях (до 950-1100°С).

Следует отметить, что производство наплавочных работ требует использования специальной технологии, которая - исходя из химического состава и состояния исходного и наплавляемого металлов - может требовать обязательное применение таких операций, как предварительный и сопутствующий подогрев, термическую обработку для изготовления заданных эксплуатационных характеристик наплавляемой поверхности.

Электроды для сварки и наплавки чугуна

К разряду электродов для сварки и наплавки чугуна принадлежат электроды, требуемые для устранения с помощью холодной сварки и наплавки изъянов в чугунных отливках, а также электроды, применяемые при ремонте вышедшего из строя оборудования и восстановлении истёртых деталей. В ряде случаев электроды применяются при изготовлении сварно-литых деталей.

Для холодного соединения и наплавки чугуна (т.е. сварки и наплавки, работающих без предварительного подогрева) характерно ведение процесса с минимальным тепловложением не большими валиками протяженностью 25-60 мм с охлаждением каждого валика в области температуры не более 60°С. В ряде случаев рекомендуется проковка каждого валика не сильным ударом молотка.

Электроды для сварки цветных металлов

К разряду электродов для сварки цветных металлов принадлежат электроды, предназначенные для соединения меди, алюминия, никеля и их сплавов. Электроды для сварки цветных металлов не определены и их производят по разным техническим условиям. Исключение имеют высоконикелевые электроды, которые используют для сварки сплавов на железоникелевой и никелевой основах и высоколегированных сталей, по причине чего они входят в ГОСТ 10052-75.

Сварка цветных металлов может сильно отличаться от сварки стали, что определено резким различием их физико-химических параметров. Главными факторами, определяющими соединимость цветных металлов, являются температуры плавления и кипения, теплопроводность, принадлежность к содержащимся в воздухе газам (азоту, кислороду, парам воды).

В зависимости от вида свариваемого металла электроды могут быть разбиты на следующие 3 группы:

Электроды для сварки алюминия и его сплавов
Алюминий и алюминиевые сплавы имеют малой плотность, высокую тепло- и электропроводностью, высокой коррозионной стойкостью.
Особенностью алюминия и его сплавов является не сильная окисляемость. Это причина того, что на их поверхности в основном присутствует плотная тугоплавкая пленка оксида алюминия. Эта пленка может появлятся и на поверхности сварочной ванны, что изменяет стабильность процесса сварки, мешает формированию шва, приводит к образованию непроваров и неметаллических добавок. Для изготовления качественных сварных соединений нужно принимать специальные меры, направленные на изъятие оксидной пленки. При ручной дуговой сварке это получается путем введения в состав электродного покрытия хлористых и фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов. В расплавленном виде эти материалы образуют необходимые условия для удаления пленки и стабильного горения дуги.

Электроды для сварки меди и ее сплавов
Медь имеет высокую тепло- и электропроводность, повышенной жидкотекучестью расплавленного металла. Для нее заметна активность при реакции с газами, особенно с кислородом и водородом, что может стать причиной появления пор в металле шва и микротрещин. Для предотвращения образования таких изъянов в сварных соединениях нужно применять только сильно раскисленную медь. Сварку нужно выполнять тщательно прокаленными электродами, свариваемые элементы в точках наложения швов должны быть надёжно зачищены до металлического блеска с удалением загрязнений, оксидов, жиров и пр.
При сварке латуней и бронз появляются дополнительные затруднения. Сварка латуни усложняется активным испарением цинка, сварка бронз - значительной хрупкостью и малой прочностью в нагретом виде.

Электроды для сварки никеля и его сплавов
Никель и особенно его сплавы относятся к прочными и вязкими материалами. Они, в зависимости от сплава, обладают значительной коррозионной стойкостью, жаростойкостью и жаропрочностью.
Обработка никеля и его сплавов затруднена по причине большой чувствительности к примесям и, в первую очередь, к растворенным газам (водороду, кислороду, и особенно азоту) и высокой склонности к появлению горячих трещин. Для предупреждения возможного появленя пор и трещин необходимо использовать основной металл и сварочные электроды улучшенной чистоты, осуществлять их качественную предподготовку к сварке.
В общем по технологии и технике ручной дуговой сварки никель и его сплавы приближены к высоколегированным коррозионно-стойким сталям.

Электроды для резки сталей, чугунов, меди, алюминия и их сплавов

В группу электродов для резки металлов принадлежат электроды, разработанные для дуговой резки плавящимся электродом всех типов сталей (включая высоколегированные), цветных металлов и чугунов.

Резку производят с использованием обычного оборудования, созданного для ручной дуговой сварки переменным или постоянным током.