Prawie każda metoda spawania lub napawania, a także każdy proces natryskiwania termicznego wymaga spoiwa. Elektrody otulone, druty, pręty, taśmy i proszki to pięć podstawowych form, w jakich występują. Ten bardzo ogólny podział należy rozszerzyć o co najmniej druty i pręty pełne (lite), druty i pręty proszkowe, a także taśmy pełne, spiekane i proszkowe.
Elektrody otulne
Elektroda otulona jest spoiwem przeznaczonym do napawania łukowego lub ręcznego spawania. Składa się z rdzenia metalowego i otuliny, która składa się z mineralnych, organicznych, metali i żelazostopów. Prąd elektryczny przepływa przez rdzeń elektrody do łuku spawalniczego, który przemieszcza się między końcem elektrody a materiałem spawanym. Otulina natomiast służy do stabilizacji jarzenia się łuku i ochrony ciekłego metalu przenoszonego przez łuk i przebywającego w jeziorku spawalniczym przed szkodliwym wpływem gazów powietrza, takich jak azot i tlen.
Rdzeń
Rdzeń elektrod otulonych jest prostym, wymiarowym prętem metalowym, który może być wykonany w postaci:
- pręta z drutu pełnego (litego), jest to najczęściej stosowany rodzaj rdzenia do wytwarzania prawie wszystkich rodzajów elektrod do spawania i napawania;
- pręta z drutu proszkowego, jest to rodzaj rdzenia stosowany przede wszystkim do wytwarzania specjalnych elektrod do napawania;
- pręta odlewanego, są to głównie pręty żeliwne stosowane do wytwarzania elektrod do spawania żeliwa oraz pręty stellitowe stosowane do wytwarzania elektrod do napawania;
- pręta spiekanego, jest to bardzo rzadko stosowany rodzaj rdzenia do wytwarzania elektrod do napawania;
- pręta z drutu bimetalowego , mogą to być np. pręty typu żelazo (warstwa zewnętrzna)-nikiel (rdzeń) stosowane do wytwarzania elektrod do spawania żeliwa o stopiwie żelazo-niklowym
Rodzaje rdzeni elektrodowych
Rodzaj i skład chemicznego materiału podstawowego, do którego przeznaczone są elektrody do spawania, determinują rodzaj i skład chemicznego materiału, z którego są wykonane rdzenie elektrodowe. W rezultacie rdzenie elektrodowe, które są przeznaczone do spawania stali niestopowych lub niskostopowych, są wykonane z drutu spawalniczego niestopowego lub odpowiedniego drutu niskostopowego.
Rdzenie elektrodowe są wykonane z wysokostopowego drutu spawalniczego o składzie chemicznym podobnym do składu chemicznego materiału podstawowego, jeśli elektrody są przeznaczone do spawania stali o wysokich stopach. Podobnie jest z elektrodami do spawania metali nieżelaznych, których rdzenie są wykonane z odpowiednich gatunków metali nieżelaznych lub ich stopów. Elektrody do spawania żeliwa, połączeń różnoimiennych i stali trudno spawalnych, których rdzenie mogą znacznie odbiegać od materiału spawanego, są wyjątkiem. Na przykład rdzeni ze stali, niklu, miedzi i ich stopów mogą być używane do wykonania elektrod do spawania żeliwa.
Otulina
Otulina elektrod do ręcznego spawania łukowego składa się z mineralnych, organicznych, żelazostopów i metali. W zależności od tego, jak poszczególne składniki otuliny uczestniczą w procesie wytwarzania elektrod, stapiania się elektrod i kształtowania spoiny podczas procesu spawania, można je podzielić na:
- składniki żużlotwórcze,
- składniki gazotwórcze,
- składniki odtleniające,
- składniki stabilizujące jarzenie się łuku,
- składniki wiążące,
- składniki stopowe,
- proszek żelaza.
W przypadku, gdy jest to konieczne, do otuliny dodaje się składniki stopowe w postaci żelazostopów (np. żelazochrom, żelazomolibden, żelazowanad, żelazomangan i żelazokrzem) lub metali (np. nikiel). Ponieważ proszek żelaza ma na celu zwiększenie uzysku stopiwa, co zwiększa wydajność spawania, nie występuje w otulinie każdego rodzaju elektrod. Obecność proszku żelaza w otulinie ma znaczący wpływ na to, jak dobrze elektroda spawa w różnych pozycjach.
Elektrody o wysokiej wydajności, które zawierają duże ilości proszku żelaza, są zwykle przeznaczone do spawania tylko w pozycji podolnej i nabocznej.
Rodzaje elektrod otulonych
Elektrody o otulinie kwaśnej: Otulina ta zawiera nie tylko dużą ilość tlenków żelaza, które służą jako źródło tlenu, ale także składniki odtleniające, takie jak żelazomangan. Kwaśny żużel powoduje drobnokroplowe przenoszenie metalu w grubej otulinie i tworzy spoiny o płaskim i gładkim licu. Elektrody o otulinie kwaśnej są bardziej podatne na pęknięcia krystalizacyjne niż elektrody o otulinie innego rodzaju, co uniemożliwia im spawanie w pozycjach przymusowych.
Elektrody o otulinie celuluzowej: Elektrody tego rodzaju zawierają w otulinie dużą ilość organicznych substancji palnych, głównie celulozę. Składniki te zwiększają energię łuku spawalniczego, więc elektrody te są idealne do spawania z góry na dół w pozycji pionowej.
Elektrody o otulinie rutylowej: Elektrody otulone tego rodzaju mają krople większe niż elektrody rutylowe grubootulone ze względu na grubokrople przechodzenie metalu. W rezultacie są one przydatne do spawania cienkich blach. Elektrody o otulinie rutylowej mogą być spawane w każdej pozycji, z wyjątkiem pozycji pionowej z góry na dół.
Elektrody o otulunie rutylowej grubootulone: Sposób, w jaki średnica otuliny odnosi się do średnicy rdzenia elektrody, jest równy lub większy od 1,6. Zalety tych elektrod obejmują równomierne lico o drobnej łuskowatości, dobre zajarzanie łuku po jego przerwaniu i dużą zawartość rutylu w otulinie.
Elektrody o otulinie rutylowo celulozowej: Otulina elektrod tego rodzaju zawiera dużą ilość celulozy, ale jest podobna do otuliny rutylowej. Elektrody te mogą być wykorzystywane do spawania z góry na dół.
Druty i pręty pełne
Spawanie łukowego elektrodą wolframową (TIG), plazmowe, luk kryty, tlenowo-gazowe, elektrożużlowe i elektrogazowe jest wykonywane za pomocą drutów i prątów pełnych lub lite. Drut pełny może działać jako przewodnik prądu elektrycznego, stapiając się w łuku między nim a materiałem spawanym, lub może działać jako spoiwo, nie będące przewodnikiem prądu, ale stapiające się w wyniku ciepła wydzielającego się w łuku spawalniczym lub płomienia tlenowo-gazowego. W pierwszym scenariuszu drut używany do spawania nazywany jest drutem elektrodowym, podczas gdy w drugim scenariuszu nazywany jest po prostu drutem lub prętem.
Druty i pręty proszkowe
Druty proszkowe stanowią ciągłą elektrodę rurkową o okrągłym przekroju, wypełnioną mieszanką rdzeniową. Prętami proszkowym i to terminy używane do opisania wymiarów odcinków drutu proszkowego. Spoiwa te są stosowane do różnych rodzajów spawania, w tym elektrożużlowego, elektrożużlowego, łukowego elektrodą wolframową (TIG), łukowego w osłonie lub bez osłony gazowej, łukowego krytyego i elektrogazowego. Zastosowanie drutów i prętów proszkowych jest prawie identyczne z zastosowaniem drutów i prętów pełnych.
Jednak jedną z głównych zalet spoiw w tej postaci jest to, że przy użyciu mieszanki rdzeniowej do drutów i prętów proszkowych można wprowadzić znaczną ilość pierwiastków stopowych. Często uzyskanie stopiwa o składzie chemicznym podobnym do składu chemicznego stopiwa wykonanego z drutu lub pręta proszkowego jest trudne lub wręcz niemożliwe.
Druty proszkowe można podzielić na trzy grupy:
- druty z rdzeniem topnikowym do spawania w osłonie gazowej,
- druty z rdzeniem metalowym do spawania w osłonie gazowej lub pod topnikiem,
- druty do spawania bez osłony, tzw. druty samoosłonowe
Taśmy pełne i proszkowe
Spoiwa w postaci taśm są stosowane głównie do napawania łukiem krytym. Napawanie bez osłony (taśmy proszkowe) lub w osłonie gazowej jest znacznie rzadziej stosowane, a bardzo rzadko spawanie. Znane jest, że mogą być używane do spawania elektrożużlowego i elektrogazowego, ale tylko w ograniczonym zakresie do spawania łukiem krytym. Elektrody taśmowe pełne (lite), elektrody taśmowe proszku oraz elektrody taśmowe spiekane są obecnie produkowane. W praktyce przemysłowej najczęściej stosuje się elektrody taśmowe pełne, rzadziej elektrody taśmowe proszkowe i rzadko elektrody taśmowe spiekane.
Proszki
Spoiwa w postaci proszków są stosowane przede wszystkim w procesach napawania oraz natryskiwania termicznego, np. plazmowego, płomieniowego, natomiast znacznie rzadziej do spawania. Obecnie istnieje wiele sposobów wytwarzania proszków, z których najważniejsze oparte są na topieniu, spajaniu, aglomerowaniu, atomizowaniu itd. Sposób wytwarzania proszków ma istotny wpływ na kształt cząstek i ich wymiary. Według normy PN-EN 1274:2002 w zależności od składu chemicznego rozróżnia się proszki:
- metali czystych,
- stopów metali i kompozytów,
- węglików, węglików z metalami, węglików ze stopami metali i kom#pozytami,
- tlenków, fosforków oraz innej ceramiki niż węglikowa,
- materiałów organicznych.