溶接電極とは何ですか？-完全ガイド
溶接電極は、電気アークを作成するために溶接機に接続されるワイヤーの長さです。電流がこのワイヤーを通過してアークを生成し、アークを生成して大量の熱を発生させ、溶接用の金属を溶かして溶かします。
電極はコーティングされた金属線です。それは溶接される金属に類似した材料でできています。手始めに、消耗電極と非消耗電極があります。スティックとも呼ばれる被覆アーク溶接（SMAW）では、電極は消耗品です。つまり、電極は使用中に消費され、溶接部で溶けます。
タングステンイナートガス溶接（TIG）では、電極は消耗品ではないため、溶けて溶接の一部になることはありません。ガスメタルアーク溶接（GMAW）またはMIG溶接では、電極に連続的にワイヤが供給されます。フラックス入りアーク溶接には、フラックスを含む連続的に供給される消耗性管状電極が必要です。
詳細： 溶接とは何ですか？
スティック電極にはさまざまな種類があり、それぞれが異なる機械的特性を提供し、特定の種類の溶接電源で動作します。溶接棒の選択で考慮すべきいくつかの要因があります：
マシンの電源を入れて電極ホルダーを手に取る前に、これらの各要素について詳しく学んでください。
電極を選択する最初のステップは、卑金属の組成を決定することです。あなたの目標は、電極の組成を母材の種類に一致させる（または厳密に一致させる）ことです。これにより、強力な溶接が保証されます。卑金属の組成について疑問がある場合は、次の質問を自問してください。
ノミは母材に「噛み付き」ますか、それとも跳ね返りますか？ノミは、軟鋼やアルミニウムなどの柔らかい金属に食い込み、高炭素鋼、クロムモリー、鋳鉄などの硬い金属に跳ね返ります。
亀裂やその他の溶接の不連続性を防ぐために、電極の最小引張強度を母材の引張強度に一致させます。スティック電極の引張強度は、電極の側面に印刷されているAWS分類の最初の2桁を参照することで特定できます。
たとえば、E6011電極の数字「60」は、溶加材が最小引張強度60,000 psiの溶接ビードを生成し、その結果、同様の引張強度の鋼でうまく機能することを示します。
一部の電極はACまたはDC電源のみで使用できますが、他の電極は両方と互換性があります。特定の電極の正しい電流タイプを判断するには、AWS分類の4桁目を参照してください。これは、コーティングのタイプと互換性のある溶接電流のタイプを表します（
使用する電流のタイプも、結果として得られる溶接の浸透プロファイルに影響します。たとえば、E6010などのDCEP互換電極は、深い浸透を実現し、非常にタイトなアークを生成します。
また、錆、油、ペンキ、汚れを「掘る」能力もあります。 E6012などのDCEN互換電極は、穏やかな溶け込みを提供し、2つのジョイントをブリッジするとき、または水平位置で高速、大電流のフィレット溶接を溶接するときにうまく機能します。
E6013などのAC互換電極は、中程度の溶け込みでソフトアークを生成するため、きれいな新しい板金を溶接するために使用する必要があります。
厚い材料には、溶接割れを防ぐために、最大の延性と低水素の電極が必要です。 AWS分類番号が15、16、または18で終わる電極は、優れた低水素特性と優れた靭性（高い衝撃値）を提供して、残留応力に対応します。
薄い材料の場合、6013などのソフトアークを生成する電極が必要になります。また、電極の直径が小さいと、貫通が浅くなり、薄い材料での溶け落ちを防ぐのに役立ちます。
また、ジョイントの設計と適合を評価する必要があります。ぴったりとフィットするジョイントや面取りされていないジョイントで作業している場合は、E6010やE6011など、十分な浸透を確保するために掘削アークを提供する電極を使用してください。ルート開口部が広い材料の場合は、ギャップを埋めたり、開先溶接を行うのに適した凹型の溶接面を作成するE6012などの電極を選択してください。
特定の電極がどの位置に適しているかを判断するには、AWS分類の3桁目を参照してください。適格な電着を解読する方法は次のとおりです。
たとえば、7018電極は、フラット、水平、垂直、およびオーバーヘッドの位置で使用できます。
溶接部品がサービス中に遭遇する条件を必ず評価してください。繰り返し衝撃荷重がかかる高熱または低温環境で使用する場合は、延性の高い低水素電極を使用すると、溶接割れの可能性が低くなります。
また、圧力容器やボイラーの製造などの重要なアプリケーションで作業している場合は、必ず溶接仕様を確認してください。ほとんどの場合、これらの溶接仕様では、特定のタイプの電極を使用する必要があります。
最良の結果を得るには、常に過剰なミルスケール、錆、湿気、塗料、およびグリースを除去する必要があります。きれいな卑金属は、多孔性を防ぎ、移動速度を上げるのに役立ちます。
卑金属の洗浄が不可能な場合、E6010またはE6011電極は、汚染物質を切断する能力を持つ深く浸透するアークを提供します。
American Welding Society（AWS）には、特定の電極に関する情報を提供する番号付けシステムがあります。たとえば、電極がどのアプリケーションに最適であるか、最大の効果を得るためにどのように操作する必要があるかなどです。
「E」はアーク溶接電極を示します。 4桁の数字の最初の2桁と5桁の数字の最初の3桁は、引張強度を表します。たとえば、E6010は60,000ポンド/平方インチ（PSI）の引張強度を意味し、E10018は100,000psiの引張強度を意味します。
最後から2番目の桁は位置を示します。したがって、「1」は全位置電極を表し、「2」はフラットおよび水平電極を表し、「4」はフラット、水平、垂直下向き、およびオーバーヘッド電極を表します。最後の2桁は、コーティングのタイプと溶接電流を指定します。
電極コーティングは、アークのガスシールド、簡単な打撃とアークの安定性、保護スラグ、良好な溶接形状、そして最も重要なすべてのガスシールドが周囲の酸素を消費し、溶融した溶接金属を保護することを提供する必要があります。
さまざまな電極タイプが利用可能であり、そのタイプはコーティングの性質によって定義されることがよくあります。
電極コーティングは、1〜3mmの厚さの層に適用された比較的高品質のカバーで覆われています。そのようなコーティングの重量は、電極重量の１５から３０％である。最大の溶接は、コーティングされた電極で行われます。これにより、プロセスが低速の手動操作に制限されます。フラックスコーティングが長いチューブの中に配置されている場合、電極はコイルの形の裸線の形にすることができます。
次に、シールドアークプロセスを連続的かつ自動にすることができます。ライトコーティングの主な目的は、アークの安定性を高めることです。コーティングはイオン化コーティングとも呼ばれます。電極コーティングはもろいので、ストレートスティック電極しか使用できません。
電極コーティングの機能
各タイプの電極コーティングには普遍的な特性がありますが、個々のコーティングの独自の化学的構成により、異なる特性が提供されます。各コーティングの最適な用途を調査して、プロジェクトに適したものを選択するようにしてください。
これらのコーティングは、約3分の1のセルロースと3分の2の他の有機材料で構成されています。溶接アークにさらされると、材料は分解して、アークを強化する水素、一酸化炭素、二酸化炭素の3つの別々のガスを形成します。この追加された強度により、電流が金属にさらに深く浸透し、より強力な溶接が可能になります。
セルロースコーティングはまた、不純物から溶接プールを保護するためにガスの層を放出します。ガス層は、金属と、酸素、窒素、水素などの他の元素との間にバリアを形成し、溶接部に多孔性を生じさせる可能性があります。多孔性は溶接にとって有害であるため、セルロースコーティングを施した電極を使用すると、より高品質の溶接継手を確保するのに役立ちます。
セルロースコーティングにはさまざまな化学混合物があり、それぞれに独自の特性と最適な用途があります。レシピのセルロース成分は一般的な経験則ですが、追加の有機材料は大きく異なります。
鉱物コーティングは、溶接部の上にスラグの層を残します。スラグは厄介な副作用のように見えるかもしれませんが、実際には非常に便利な目的を果たします。鉱物でコーティングされた電極からのスラグは、セルロースでコーティングされた電極とその下の溶接材料よりもはるかにゆっくりと冷却されます。
これにより、不純物が金属の表面にろ過される時間を確保し、不純物が溶接の構造を損なうのを防ぎます。
セルロースと鉱物を組み合わせた電極コーティングは、両方の長所を提供するため、製造業者の間で人気があります。これらのコーティングは、ほんの数個の成分から10種類以上の異なる成分まで、どこにでも持つことができるため、これらのコーティングの化学的多様性は、さまざまな重要な利点を提供します。
溶接部にシールドガスとスラグ保護の両方を設けることは、特に気性のある母材を扱う場合に非常に役立ちます。
特定の電極コーティングと特性を必要とする特定のアプリケーションがありますが、これらは、よく見られる最も一般的な溶接電極コーティングの5つです。
垂直方向の位置決めに最適なセルロース電極は、非常に薄く、非常に除去しやすいスラグの層を残します。セルロースコーティングは、加熱されると水素と二酸化炭素に分解されます。これにより、ウェルドプール上に効果的な保護ガス層が提供されます。
ただし、これにより、溶接部が水素脆化のリスクにさらされる可能性もあります。最も純粋な形では、セルロースコーティングはDCで最適に機能します。ただし、コーティングにさまざまな要素を追加すると、ACでも使用できる場合があります。セルロース電極は、ルチルコーティングのすべての容易さを提供しますが、より深く浸透し、問題の少ないスラグを備えています。
セルロースとほぼ同じですが、主な違いは、ルチルの方が二酸化チタンの割合が高いことです。これにより、酸素、窒素、炭素、水素のガスシールドが作成され、低炭素鋼の溶接に適したルチル電極が作成されます。
ただし、ルチル電極からのスラグは、堆積した金属に微量のチタンを残す傾向があります。ルチル電極コーティングへのセルロースの添加は、溶接プールに対する追加の保護を提供します。これらの電極は、スパッタとヒュームの両方の放出レベルが低く、すべての位置での使用に最適です。
AC電流とDC電流の両方での使用に適した酸化鉄電極は、溶接部から非常に簡単に除去できるスラグを生成します。このコーティングの化学組成は酸素が多く、全体的な強度が弱い溶接堆積物を引き起こす傾向があります。
ただし、水素脆化のリスクは、セルロース電極よりも大幅に低くなります。酸化鉄電極は優れたアーク制御を提供し、きちんとした正確なビーズ配置を可能にします。
水素制御電極とも呼ばれるこれらの電極は、溶接前にもう少し注意が必要です。電極は乾燥した場所に保管し、使用前に焼く必要があります。そうしないと、コーティングに不安定な化学組成が生じ、溶接構造が損なわれる可能性があります。
基本的な電極は、溶接部の多孔性と亀裂のリスクを最小限に抑える、制御された低レベルの水素を堆積します。適切に保管および保守されている場合、これらの電極は鋼を扱うための優れたオプションです。
これらの電極は、混合物への鉄粉の添加から生じる他の電極コーティングのバリエーションです。金属粉末は、効率と全体的な溶接品質の向上に役立つため、電極コーティング混合物への追加としてますます人気が高まっています。鉄製のパワー電極は、セルロース電極の一般的なバリエーションであり、電極をACで使用できるようにします。
個別のコーティングされた電極を必要とするタイプの溶接で作業する場合、利用可能なさまざまなオプションを理解するために時間をかけると、プロジェクトが成功または失敗する可能性があります。電極を決定する際には、位置、引張強度、コア金属などの追加の要素を考慮することを忘れないでください。
MIGおよびスティック溶接に使用されるロッドは、消耗電極の例です。それらには、溶けて溶接継手を作成するフィラー材料があります。
一方、TIG溶接は非消耗電極を採用しています。これらの電極は主にタングステンで構成されており、融点が高いため（消耗電極とは異なり）溶融しません。溶接用の電気アークを供給するだけです。フィラー材料は、手動で供給されるワイヤーを使用して提供されます。
したがって、この2つの主な違いは、消耗電極は溶けるのに対し、非消耗電極は溶けないことです。
2つのカテゴリには、いくつかのタイプの電極もあります。
消耗電極は、スティック、MIG、およびフラックス入りアーク溶接の鍵です。スティック溶接に使用される消耗電極はスティック電極と呼ばれます。これらには、厚塗り電極、シールドアーク、および薄塗り電極が含まれます。
名前が示すように、ライトコーティングされた電極の表面には薄いコーティングが施されています。これは、スプレーやブラッシングなどの方法で塗布されます。
これらの電極とそのコーティングは、いくつかの異なる材料で作られています。フィラー材料は、溶接される母材と多くの類似点があります。
薄いコーティングはまた別の重要な目的を果たします。このコーティングは、硫黄や酸化物などの不純物を減らし、より高品質の溶接を実現します。また、フィラー材料をより安定して溶融できるため、滑らかで信頼性の高い溶接ビードを作成できます。
コーティングが薄いので、生成されるスラグは厚すぎません。シールドアーク電極は、ライトコーティングされた電極といくつかの類似点があります。主な違いは、コーティングが厚いことです。これらの頑丈な電極は、鋳鉄の溶接など、より要求の厳しい溶接アプリケーションに適しています。
アークはやや不安定で制御が難しいため、裸の電極を使用するのは難しい場合があります。薄いコーティングにより、電気アークの安定性が向上し、管理が容易になります。裸電極の用途は限られています。たとえば、マンガン鋼の溶接に使用されます。
シールドアーク電極には、さまざまな目的に役立つ3種類のコーティングがあります。ある種のコーティングにはセルロースが含まれており、溶接領域を保護するために保護ガス層を使用しています。 2番目のタイプのコーティングには、スラグを生成するミネラルが含まれています。 3番目の種類のコーティングには、ミネラルとセルロースの組み合わせがあります。
シールドされたアーク電極は保護ガス層を生成し、周囲の空気による汚染や腐食からホットウェルドゾーンを保護する効果的なバリアを形成します。これにより、より強力で信頼性の高い溶接が実現します。加熱された溶接ゾーンは、高温の金属と反応して脆く、多孔質で弱い溶接を生成する窒素や酸素などの大気ガスから安全に保つ必要があります。
シールドアーク電極は、母材内の硫黄、酸化物、およびその他の種類の不純物を最小限に抑えて、規則的で滑らかでクリーンな溶接を実現します。これらのコーティングされた電極は、裸の電極と比較してより安定した電気アークを生成します。これにより、溶接がより管理しやすくなり、スパッタが減少します。
シールドされたアーク電極も、鉱物コーティングのためにスラグを生成します。このスラグは取り除くのが面倒なようですが、有益な目的を果たします。シールドされたアーク電極と比較して、はるかにゆっくりと冷却します。このプロセスは不純物を引き出し、それらを表面に送ります。その結果、クリーンで耐久性があり、強力な高品質の溶接が得られます。
非消耗電極は、溶けないだけでなく、2種類しかないため、わかりやすくなっています。
最初の種類は、切断と溶接の両方に使用される炭素電極です。この電極はカーボングラファイトでできています。銅の層でコーティングされているか、むき出しのままにしておくことができます。
アメリカ溶接協会は、この種の電極の仕様を発表していません。ただし、カーボン電極には軍用規格が存在します。
2番目の種類の非消耗電極は、TIG溶接に使用されるタングステン電極です。これらの電極は、純粋なタングステン（緑色のマーキングがある）、タングステンを含む0.3〜0.5パーセントのジルコニウム（これらは茶色のマーキングがある）、2パーセントのトリウムを含むタングステン（赤色のマーキングがある）、およびタングステンを含む1パーセントのトリウム（黄色のマーキング）。
純タングステン製の非消耗電極は、使用が制限されており、軽い溶接作業に適しています。これには2つの理由があります。第一に、純タングステンはタングステン合金の耐久性と強度を備えていません。第二に、純タングステンは大電流で問題を起こす可能性があります。
0.3〜0.5パーセントのジルコニウムを含むタングステン電極は、交流で優れた結果をもたらします。これらは純粋なタングステンよりも優れていますが、トリウム含有量のタングステン電極ほど良くはありません。
トリウム含有量が1〜2％のタングステン電極は、他の種類のタングステン電極よりも長持ちし、抵抗が高いため、最も広く使用されている非消耗電極の一部です。それらは、純粋なタングステン電極と比較してより高い電流に使用できます。これらの電極はまた、より優れたアーク制御を提供し、開始が容易です。
タングステン電極を使用する場合、単純な円筒形の場合は最大許容電流を使用することをお勧めします。そうしないと、アークの制御と維持が困難になります。
アーク制御と安定性を向上させるには、これらの電極の先端をある点まで研磨する必要があります。つまり、先端を円錐形にする必要があります。これを行う場合は、DC溶接機の代わりにタッチスタートを選択する必要があります。
タッチスタートを使用してテーパー電極を選択した場合、トリウムとジルコニウムを含むタングステン電極は、純粋なタングステン電極よりも耐久性が向上することを忘れないでください。溶接電極の選び方
母材の厚さ、形状、ジョイントのはめあい
スティック電極のコードを読み取る方法
数字 コーティングの種類 溶接電流 0 高セルロースナトリウム DC + 1 高セルロースカリウム AC、DC+またはDC- 2 高チタニアナトリウム AC、DC- 3 高チタニアカリウム AC、DC + 4 鉄粉、チタニア AC、DC+またはDC- 5 低水素ナトリウム DC + 6 低水素カリウム AC、DC + 7 高酸化鉄、カリウム粉末 AC、DC+またはDC- 8 低水素カリウム、鉄粉 AC、DC+またはDC-
E 60 1 10 電極 引張強度 位置 コーティングの種類と現在 溶接電極コーティングとは何ですか？
コーティングの種類：
ミネラル：
混合物：
最も一般的な電極コーティング：
ルチル電極：
酸化鉄電極：
基本電極：
鉄粉電極：
溶接電極の種類
消耗電極
1。ライトコーティングされた電極
2。裸電極
3。シールドアーク電極
非消耗電極
1。カーボン電極
2。タングステン電極とその種類
産業技術