Вугільні електроди складаються з аморфного електротехнічного вугілля у вигляді стрижнів круглого перетину діаметром 6. 18 мм, довжиною 250. 700 мм з гладкою чорною поверхнею. Кінець електрода заточують під кутом 60. 70 °, а для зварювання кольорових металів - під кутом 20. 40 °.
Графітові електроди складаються з кристалічного вуглецю-графіту. мають темно-сірий колір з металевим блиском. Матеріал електрода м'який і легко ріжеться. Графітові електроди при зварюванні дають кращі результати, ніж вугільні.
Для вугільних електродів температура плавлення 3800 ° С і температура кипіння 4200 ° С близькі, тому практично не вдається спостерігати процес плавлення, а видно повільне випаровування.
Для чистого вуглецю температура плавлення 3500 ° С, температура кипіння 3467 ° С, тому він не плавиться, а переганяється.
Процес зварювання вугільними електродами має особливості:
- зварювання можна вести тільки на прямій полярності (мінус на електроді), а при зворотній полярності відбувається недостатньо стійке горіння дуги, погане формування шва, коксування наплавленого металу, електрод сильно нагрівається на великій довжині і відбувається збільшення його випаровування;
- в процесі зварювання дуга чутлива до різних зовнішніх впливів: вітрі, потокам газів, магнітному дутью;
- коефіцієнт корисної дії дуги при зварюванні вугільним електродом нижче, ніж при зварюванні металевим електродом, що плавиться.
Вугільні електроди можуть успішно застосовуватися для зварювання тонколистового металу, заварки дефектів чавунного лиття, зварювання кольорових металів і наплавлення твердих сплавів.
Сварка вугільним електродом тонколистового металу може бути наступними способами: без присадочного металу, з подачею в дугу присадочного металу; з попередньої уклад на місце шва присадочного металу.
Сварка без присадочного металу полягає в оплавленні дугою кромок зварювальних деталей. Цей спосіб набув найбільшого поширення.
Без присадочного металу можуть зварюватись з'єднання встик листів товщиною 1. 2 мм з відбортовкою кромок, приєднання штампованого днища до корпусу ємності, кутові з'єднання, з'єднання внахлест, різні сполуки з куточків, швелерів, смуг.
Сварка з подачею присадочного металу в дугу може проводиться по одній з двох схем - лівий або правий спосіб по рис. 13, а і б.
Мал. 13. Способи зварювання вугільним електродом з подачею присадочного металу в дугу:
а - «лівий» спосіб; б - «правий» спосіб
При зварюванні з подачею присадочного металу в дугу зварювальник тримає в лівій руці присадний пруток, в правій - тримач з вугільним електродом.
При «лівому» способі присадний пруток розміщують між електродом і основним металом, полум'я дуги направлено на основний метал (рис. 13, а).
При «правом» способі присадний пруток розміщують між наплавленим валиком шва і вугільним електродом. полум'я дуги направлено на розплавлений метал. При цьому способі нагрівання більш концентрований, і зварювання можна виробляти на великих швидкостях, але при цьому є ймовірність прожогов (рис. 13, б).
«Лівий» спосіб частіше застосовується на практиці, а «правий» спосіб використовують для зварювання металу великої товщини.
Сварка з попередньою укладанням прутків або смужок може застосовуватися для виробництва стикових і кутових швів з листів великої товщини (рис. 14). При цьому виходить посилення шва за рахунок сплаву кромок зварювальних листів і присадочного прутка або смужки.
Мал. 14. Сварка вугільним електродом з попередньою укладанням прутків і смужок:
а - односторонній стикового шов з укладанням прутка; б - те ж, з укладанням прутка і підкладкою смужки під шов; в - двосторонній стикового шов з укладанням смужок з обох сторін; г - то ж, з укладанням смужки в зазор між зварюються листами; д - односторонній кутовий шов з укладанням прутка
При зварюванні вугільним електродом зварювальний струм підбирають в залежності від товщини металу і виду зварного з'єднання, діаметр електрода - залежно від товщини зварювальних листів так, щоб електрод не нагріваються по всій довжині до світло-червоного розжарювання, коли він швидко витрачається.
У табл. 3 наведений приблизний режими зварювання вугільними електродами.
Таблиця 3. Режими зварювання вугільними електродами з'єднань з низьковуглецевої сталі