SMAW の電極の選択は、溶接材料、溶接位置、および望ましい溶接特性など、いくつかの要因によって異なります。電極はフラックスと呼ばれる金属混合物でコーティングされており、フラックスは分解するとガスを放出して溶接部の汚染を防ぎ、脱酸素剤を導入して溶接部を浄化し、溶接保護スラグを形成し、アーク安定性を向上させ、合金元素を提供して溶接品質を向上させます。電極は 3 つのグループに分けられます。すばやく溶けるように設計されたものは「高速充填」電極、すばやく固まるように設計されたものは「高速凍結」電極、中間電極は「充填凍結」または「高速追従」電極と呼ばれます。高速充填電極は、溶接速度を最大化できるようにすばやく溶けるように設計されており、高速凍結電極はすばやく固まるフィラー メタルを供給し、固まる前に溶接プールが大きく移動しないようにすることで、さまざまな位置での溶接を可能にします。
電極コアの組成は一般的に母材の組成と似ており、時には同一の場合もあります。しかし、実現可能な選択肢は数多くありますが、合金組成のわずかな違いが溶接部の特性に大きな影響を与える可能性があります。これは、次のような合金鋼の場合に特に当てはまります。HSLA鋼同様に、アルミニウムや銅などの非鉄材料の溶接には、母材と類似した組成の電極がよく使用されます。ただし、母材とは大きく異なる芯材の電極を使用することが望ましい場合もあります。たとえば、ステンレス鋼電極は、2 つの炭素鋼を溶接するために使用されることがあり、ステンレス鋼のワークピースと炭素鋼のワークピースを溶接するためによく使用されます。
電極コーティングは、次のようなさまざまな化合物から構成されます。ルチル, フッ化カルシウム, セルロース、鉄粉。25%～45%のTiO2でコーティングされたルチル電極は、使いやすさと溶接部の見た目の良さが特徴です。しかし、水素含有量が多い溶接部を作るため、脆化フッ化カルシウム（CaF2）を含む電極は、塩基性電極または低水素電極とも呼ばれ、吸湿性の乾燥した状態で保管する必要があります。これらの電極は強力な溶接部を生成しますが、接合面は粗く凸状になります。セルロースでコーティングされた電極は、特にルチルと組み合わせると、溶接の溶け込みが深くなりますが、水分含有量が多いため、過度のひび割れのリスクを防ぐために特別な手順を使用する必要があります。最後に、鉄粉は一般的なコーティング添加剤であり、電極が溶接接合部を満たす速度を最大 2 倍まで上げます。
異なる電極を識別するために、アメリカ溶接協会は電極に4桁または5桁の番号を割り当てるシステムを確立しました。軟鋼または低合金鋼で作られた被覆電極には、接頭辞Eが付き、その後に番号が続きます。番号の最初の2桁または3桁は、溶接金属の引張強度を千単位で指定します。ポンド/平方インチ(ksi)。最後から 2 番目の数字は、通常、電極で許容される溶接姿勢を識別します。通常は、値 1 (通常は急速凍結電極で、全姿勢溶接を意味する) と 2 (通常は急速充填電極で、水平溶接のみを意味する) を使用します。溶接電流と電極カバーの種類は、最後の 2 つの数字を組み合わせて指定します。該当する場合は、電極によって提供される合金元素を示す接尾辞が使用されます。
一般的な電極には、最小引張強度60 ksi（410）の急速凍結全位置電極であるE6010があります。MPa) は DCEP を使用して操作されます。E6011 はフラックスコーティングにより DCEP に加えて交流でも使用できる点を除いて同様です。E7024 は高速充填電極で、主に AC、DCEN、または DCEP を使用して平面または水平溶接を行うために使用されます。充填凍結電極の例としては E6012、E6013、および E7014 があり、いずれも高速溶接速度と全姿勢溶接の妥協点を提供します。
プロセスの変動
SMAW はほぼ完全に手動のアーク溶接プロセスですが、重力溶接または重力アーク溶接として知られる注目すべきプロセスのバリエーションが 1 つあります。これは、従来のシールドメタルアーク溶接プロセスの自動化バージョンとして機能し、溶接の長さに沿って傾斜したバーに取り付けられた電極ホルダーを使用します。プロセスは一度開始されると、電極がなくなるまで継続されるため、オペレーターは複数の重力溶接システムを管理できます。使用される電極 (多くの場合、E6027 または E7024) はフラックスで厚くコーティングされており、通常は長さ 71 cm (28 インチ)、厚さ約 6.35 mm (0.25 インチ) です。手動 SMAW と同様に、負極性の直流または交流のいずれかで、定電流溶接電源が使用されます。フラックス入りアーク溶接などの半自動溶接プロセスの使用が増加したため、重力溶接の人気は低下しており、そのような方法に対する経済的な利点はほとんどないためです。 SMAW 関連のその他の方法には、さらにあまり使用されていないものには、突合せ溶接と隅肉溶接を自動的に行う方法である爆竹溶接や、1 時間あたり最大 27 kg (60 ポンド) の溶接金属を堆積できる大型部品または構造物を溶接するプロセスである大規模電極溶接などがあります。
