電極は基本的に被覆された金属線であり、一般的には溶接する金属と特性や組成が類似した材料で作られるべきです。そして、特定のプロジェクトに適した電極を選択する際には、いくつかの要素を考慮する必要があります。
被覆アーク溶接（SMAW）または「スティック」電極は消耗性で溶接部の一部となりますが、TIG溶接で使用される電極などは非消耗性で、溶融して溶接部の一部となることはありません。このような場合、溶接部の分離には電極の使用が必要です。
Eng-weldでは、適切な電極を選ぶことが、溶接強度、溶接品質、スパッタの最小化、および清掃に極めて重要であることを理解しています。
セルロース電極は、有機材料を含む被覆材で覆われた溶接電極です。通常、被覆材の重量の約30%はセルロースですが、世界の一部地域では、純粋なセルロース含有量を減らすために、セルロースと木粉が被覆材に添加されることがあります。
電極に含まれる様々な有機化合物は、アーク放電中に分解して二酸化炭素、一酸化炭素、水素を生成します。これらの物質はすべてアーク内の電圧を上昇させ、より強力で硬いアークを発生させます。そのため、セルロース電極は、同じ電流定格の互換電極よりも最大70%深く浸透することができます。
通常は薄層または中層のコーティングで製造されますが、これにより溶接工程完了後に除去可能なスラグが発生するものの、スパッタ損失が大きくなる可能性があります。しかし、コーティングの隙間を埋める性質により、この電極は垂直下向き溶接能力と溶け込み能力に非常に優れています。
低水素電極は、基本的にガスシールドアーク溶接（SMAW）用の消耗電極であり、従来のセルロース系電極の4～6％の水分含有量と比較して、水分含有量が0.6％未満である。
一般的に、E7018溶接棒などの低水素系溶接棒は、スパッタが少なく、滑らかで安定した静かなアークを実現します。これらの特性により、これらの溶接棒は熟練溶接工にも初心者にも最適な選択肢となります。また、これらの溶加材溶接棒の特性により、溶接工は良好なアーク制御が可能となり、溶接後の洗浄作業を最小限に抑えることができます。
E6010やE6011などの他の電極とは異なり、低水素電極は優れた溶着速度と溶け込み速度を提供するため、溶接工はいつでも接合部に金属を追加することができ、溶接強度を向上させ、溶け込み不足などの溶接欠陥を回避することができます。
一般的に、軟鋼電極は静かで安定したアークを発生させ、溶け込みも少ないため、広いギャップでのブリッジング溶接や薄板溶接に最適です。ただし、軟鋼電極には様々な種類があり、それぞれ特性がわずかに異なるため、用途によって最適なものが異なります。
例えば、6013グレードは汎用性の高い軟鋼溶接棒で、滑らかで安定したアークを維持しながら深い溶け込みを実現します。アークの再生が容易で、溶接シームが美しく、スパッタが少なく、スラグの制御が容易なため、垂直下向き溶接に適しています。
一方、7018アーク溶接棒は、高強度炭素鋼材の溶接用に設計された軟鋼溶接棒です。この溶接棒は、溶接部の耐割れ性が高いため、構造溶接によく用いられます。しかし、スラグの発生量が多いため、垂直下向き溶接には適していません。
最後に紹介する軟鋼溶接棒は6011です。この汎用性の高い深溶け込み溶接棒は、亜鉛メッキ軟鋼やその他の低合金鋼の溶接時に、滑らかで安定したアークを発生させます。被覆材によって強力な深溶け込みアークが生成され、スラグ層は薄く除去しやすいのが特徴です。
これまで見てきた他の電極と同様に、ステンレス鋼電極にもいくつかの種類があり、それぞれが前のものとは少しずつ異なっています。
ここでは、308、309、316という3種類のステンレス鋼電極について、それぞれどのような場合に使うべきかを見ていきます。
301、302、304、305グレード、および鋳造合金CF-3とCF8を使用する場合は、ER308LSi電極を含む308Lの使用をお勧めします。これらのステンレス鋼電極はオーステナイト系ステンレス鋼に最適ですが、発電などの用途では、高炭素電極である308H電極をお勧めします。この電極は高温でのクリープ耐性が優れているためです。
軟鋼または軟鋼合金とステンレス鋼を接合する場合は、ER309LSiを含む309Lを使用してください。409や304Lなどの異なるステンレス鋼を接合する場合も同様です。さらに、309基材同士の接合にも使用する必要があります。
母材として316Lおよび316、ならびにそれらの鋳造相当品であるCF-8mおよびCF-3Mを使用する場合、溶加材としてはER317LSiを含めて316Lのみを使用する必要があります。
308Lの一部の用途では、モリブデンを必要としないため、309Lの代わりに溶加材として使用できます。一方、316や316Lの用途ではモリブデンが必要なため、309を316に置き換えることはできません。
前述の通り、電極には多種多様な種類があります。それぞれ特性がわずかに異なり、そのため独自の機能も備えています。修理やメンテナンス作業を行う際には、使用する電極が要求される特性を備えていることを必ず確認する必要があります。
まず、修理またはメンテナンスする金属の種類を特定してください。次に、汎用電極が必要なのか、特殊な特性を持つ電極が必要なのかを判断しなければなりません。これらの情報がすべて揃ってから、はんだ付けを開始できます。これらの情報を知らずに間違った電極を使用すると、はんだ付けが失敗するか、作業対象の金属を焼き切ってしまう可能性が高くなります。
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