Что собой представляют сварочные шлаки

Обновлено: 12.05.2024

Существуют несколько способов, помогающих отличить металл от шлака:

Цвет. В процессе сварки под действием высоких температур металл начинает плавиться и приобретать красноватый оттенок. После завершения сварочной работы красный цвет меняется на более тёмный. Со шлаком всё наоборот. При сварочных работах он имеет тёмный цвет, а в тот момент, когда он начинает остывать, становится светлее металлического изделия.
Скорость остывания. Сварочный шлак застывает намного медленнее, чем металл.
После остывания металлический сплав имеет более плотную структуру, в то время как шлак представляет из себя рыхлую «корку».
При сварке сталь имеет более жидкую консистенция, шлак — вязкую.

Различия между металлическим изделием и шлаком можно заметить в процессе образования сварочной ванны. Наблюдая, как плавится основной материал, можно увидеть такую картину: под кончиком электрода образуется яркий свет, за его пределами появляются четкие границы сварочной ванны и контуры шва. Более светлый оттенок принадлежит металлу, а темный цвет за его пределами — шлаку.

Что собой представляют шлаковые включения

Шлаковые включения — серьезный дефект, который может навредить не только металлу, но и самой конструкции.

Существуют два вида: макроскопические и микроскопические шлаковые включения, которые можно обнаружить на поверхности металлического изделия. Дефектные включения могут возникнуть в результате окисления металла (окиси), флюса, механического засорения частицами электродных покрытий, загрязнения кромок.

Первый вариант шлаковых включений появляется в случае отсутствия или плохой зачистки кромок. Микровключения возникают, как правило, вследствие химических реакций, которые образуются в момент сварочного процесса и кристаллизации металла. Оба варианта включений негативно влияют на механические свойства металлического изделия.

Причины образования шлаковых включений

На появление шлаковых включений влияют следующие факторы:

Непрофессионализм сварщика. Зачастую новички делают ошибки при работе со сварочным аппаратом, а именно выбирают не ту скорость, беспричинно изменяют длину дуги и угол наклона электрода и флюса. Неравномерное перемещение инструмента также является причиной образования шлаковых включений.
Некачественное зачищение кромки.
Использование электрода низкого качества. При этом процесс плавления происходит неравномерно, а частицы покрытия электрода попадают в сварочную ванну.
Силы поверхностного натяжения шлака имеют высокие показатели, что создает препятствие для его выхода наружу. Это происходит за счет того, что в поверхностном слое шлака имеется повышенное содержание оксида кальция, магния и алюминия, приводящее к повышению поверхностного натяжения, при котором увеличиваются силы сцепления между поверхностными частицами шлака.
Одна из причин отсутствия возможности выхода шлака за пределы сварочной ванны является быстрое застывание металла.
Эксплуатация электродов и флюса из тугоплавких металлов и большого удельного веса.
Малые показатели раскисления металла. Раскисление — процесс удаления растворённого кислорода из металлических сплавов, содержащие железо. Как правило, кислород является разрушителем механических свойств металла.
Наличие на изделии остатков промышленных отходов, ржавчины, масел может замедлить или ухудшить процесс нагревания и плавления в сварочной ванне.

Почему шлак при сварке необходимо удалять

Оставшийся на поверхности металлического изделия шлак может препятствовать проверке качественности полученного шва. Сварочный процесс деталей большего объема предполагает накладывание нескольких слоев, поэтому наличие шлаковых включений может привести к некачественному соединению и трудоёмкому исправлению таких дефектов шва. Также шлаковые включения могут гасить дугу.

Состоящие из оксидов, шлаковые включения имеют пористость. Они способны снизить прочность металла и всей конструкции за счет наличия хрупкости и отсутствия прочных связей.

Присутствие на поверхности основного материала шлака может препятствовать дальнейшей обработке изделия. Это может быть как шлифовка, так и нанесение защитного антикоррозийного покрытия.

Оксиды шлака могут взаимодействовать с составляющими компонентами металлического изделия в процессе использования, в частности, с железом. Данный процесс предполагает полное разрушение конструкции.

Что такое сварочный шлак и как отличить от металла

Из всех видов сварки первое место по распространенности занимает дуговая электросварка. Для ее выполнения не требуется сложное оборудование и дорогостоящие материалы. Отличительной чертой технологии считают побочный продукт ― шлак сварочный, который образуется при плавлении металла. В зависимости от количества и места расположения он может быть полезным или вредным отходом.

Что такое и причины появления

Сварочный шлак ― это пористая корка черного цвета, которая образуется на поверхности шва. После остывания легко отбивается молотком. В состав отхода входят оксиды материала заготовок и электродов, марганца, кремния и других элементов. Содержание расплавленных компонентов флюса или обмазки электродов незначительно и существенно не влияет на структуру отхода. По технологии слой шлака должен защищать расплавленное железо от окисления кислородом воздуха и быстрого остывания, предотвращая тем самым образование трещин. Однако если его частицы после остывания остаются внутри сварочного шва, прочность соединения значительно снижается. Это может стать причиной разрушения конструкции во время эксплуатации, если она подвергается механическим нагрузкам.

Внутренние шлаковые включения появляются, если:

сварка проводится на заниженном токе;
неправильно выбран диаметр электрода;
шов быстро охлаждается, поэтому сварочный шлак не успевает всплыть на поверхность;
недобросовестно выполнена подготовка кромок деталей;
у расплавленного отхода большое поверхностное натяжение, которое удерживает его внутри сварочной ванны;
неравномерно перемещать электрод вдоль стыка.

Как отличить шлак от металла

Для предотвращения засорения соединения нужно уметь отличать шлак от металла при сварке. Их различают по характерным признакам:

цвет расплавленного железа более светлый;
плотность сварочного шлака меньше;
за счет большей текучести жидкий металл более подвижен;
время застывания шлака больше.

Отследить появление отхода можно в процессе расплавления металла. В свете дуги хорошо видны границы стыка и сварочной ванны. Все что светлое ― металл, темное ― шлак. Распознать различия между ними будет проще, если вести сварку углом назад.

Почему много шлака при сварке

Когда образуется много шлаков при сварке, они мешают следить за качеством формируемого шва и выполнять операцию, так как плохо проводят ток. Причинами появления большого количества отходов могут стать:

Остатки грязи, ржавчины на кромках. Из них образуются крупные включения с хвостами.
Низкое значение раскисления металла. Поэтому в расплаве остается много растворенного кислорода, который образует оксиды.
Проведение сварки некачественными электродами с тонким слоем обмазки. Из-за неравномерного плавления их частицы попадают в сварочную ванну.
Использование флюсов с тугоплавкими компонентами. Из-за большого удельного веса их оксиды не поднимаются на поверхность.
Нарушения технологического процесса. При неправильном угле наклона или быстром перемещении электрода детали не успевают прогреться и быстро охлаждаются.

Зачем нужно удалять шлак

Если отход не удалить, оксиды, из которых он состоит, вступают в химическую реакцию с металлом и разрушают шов. Поэтому, как только соединение остынет, почерневшую корку удаляют. Кроме этого сварочный шов очищают от шлака, чтобы:

Провести визуальную проверку поверхности соединения на наличие дефектов.
Покрасить собранную конструкцию или защитить сварочные швы антикоррозийным составом. Если предварительно не убрать шлаковую корку, она из-за слабого сцепления с металлом отвалится при эксплуатации вместе с нанесенным покрытием.
Выполнить многослойную сварку толстостенных заготовок. Без очистки предыдущего наплавить следующий шов будет затруднительно. Из-за низкой электропроводности отхода дуга начнет гаснуть, а электрод залипать.

Как избавиться

Не стоит стремиться полностью избавляться от шлака во время сварки, так как расплавленный металл останется без защиты. Но значительно уменьшить его количество необходимо, чтобы снизить риск застывания пористых частиц внутри соединения.

Борьбу с лишними отходами начинают на этапе подготовки. Свариваемые поверхности зачищают до блеска, затем обезжиривают. Диаметр электродов выбирают в соответствии с толщиной деталей, а марку для выполнения конкретной операции (резка, наплавка, сварка) с толстым слоем обмазки. Детали размещают с минимально допустимым зазором между ними. Чтобы шлак из сварочной ванны стекал вниз, заготовки устанавливают с небольшим уклоном, сварку начинают сверху.

Не нужно избавляться от шлака полностью, нужно уменьшить его количество — слой шлака защищает металл от окисления и быстрого остывания, но он не должен попасть внутрь шва, иначе снижается качество сварного соединения.

Если положение деталей изменить нельзя, для очистки сварочной ванны от отходов электрод ведут с наклоном. При этом будет легче выявить места его образования. Однако при большом наклоне вместе со шлаком начнет выдуваться расплавленный металл. Поэтому надо уметь находить оптимальный угол положения электрода.

Если варить большим током или короткой дугой, частицы сварочного шлака будут быстрее всплывать на поверхность за счет вскипания металла. Но такой способ не годится для работы с тонкостенными деталями, так как высока вероятность прожига заготовок. Для того, чтобы весь шлак успел подняться на поверхность при сварке легированных марок стали, увеличивают время охлаждения. Для этого заготовки предварительно нагревают до 200 — 400⁰C.

Чистые швы без шлаковых примесей получаются при сварке инвертором методом обратного тока. Перед началом операции заготовки соединяют с минусовой клеммой, держатель с электродом подключают к плюсовой. За счет дополнительных функций на таком аппарате новички быстрее осваивают основы сварочного дела. У большинства инверторов есть защита от залипания электродов и стабилизация тока дуги, поэтому проще научиться вести сварку с равномерной скоростью без задержек на одном месте.

На промышленных предприятиях отходы сварочного производства сдают на металлолом. После сортировки по составу огарки электродов и шлак используют как добавки при выплавке легированных марок стали. В результате получают сплавы с нужным набором химических элементов. Для экономии флюса в него можно добавлять небольшое количество дробленой шлаковой корки.

Без умения отличать шлак от металла и освоения способов его удаления создавать качественные швы не получится. Хорошо если у начинающего сварщика есть опытный наставник, который подскажет что и как делать. В противном случае учиться придется методом проб и ошибок, экспериментируя на ненужных металлических обрезках.

Основы металлургических процессов при сварке

— стекловидный материал, получаемый как побочный продукт, выделяемый при процессах дуговой сварки, особенно экранированной дуговой сварки металла (также известной как ручная дуговая сварка), при сварке под флюсом и порошковой дуговой сварке. Шлак образуется, когда поток сплошного защитного материала, используемого в процессе сварки, плавится в верхней части зоны сварного шва. Сварочный шлак — это застывшая часть оставшегося флюса, охлажденного после сварки[1].

Специально подобранные сварочные шлаки могут выполнять задачу связывания в расплавленном металле вредных примесей.

Технология получения

Сварочный флюс представляет собой сочетание карбонатных и силикатных материалов, используемых в процессе сварки для защиты сварки от атмосферных газов. Когда нагрев в зоне сварки достигает флюса, флюс расплавляется. Выделяемые газы предотвращают окисление металла.

Расплавленный флюс покрывает расплавленный металл в зоне сварки. Материалы подобраны так, что плотность расплавленного флюса / шлака ниже, чем у свариваемого металла, флюс всплывает на поверхность сварочного расплава и застывает при охлаждении.

Шлак, укрывая место сварки, уменьшает скорость охлаждения металла.

Процесс дуговой сварки с флюсом, показано выделение шлака

Сварочные шлаки состоят из кислых окислов: SiO2, Р2O5, В2O3 и основных: FeO, MnO, N1O, CaO, BaO, MgO, Na2O3, CuaO, K2O и др.

Включения

Погружной процесс дуговой сварки с выделением шлака
Шлак может взаимодействовать с затвердевшим металлом, если по разным причинам он не всплывет на поверхность расплавленного металла. Полученные шлаковые включения

являются дефектом. Включения видны на поверхности металла после его очистки. Включения могут быть полностью в металле, для их удалений необходимо металл сверлить и вновь сваривать.

Электроды которые образуют минимальное количество шлака

Сварочный шлак представляет собой продукт, возникающий при плавлении электродов. Плавление происходит посредством воздействия на покрытие электрической дуги. Для быстрого протекания сварочных работ и положительного результата важно, чтобы шлаков было минимально. Как уже говорилось выше, появляются шлаки при плавлении сварочных электродов, а именно покрытия электродов. По этой причине возникает вопрос, — какие следует использовать электроды, чтобы количество шлаков было на минимальном уровне? Мы попробуем ответить на этот вопрос максимально доступно…

Электроды, образующие минимум шлака

Следует заметить, что на количество такого продукта, как шлак не влияют толщины напыления сварочных электродов. Основное значение тут имеет качество и вид непосредственно покрытия. На сегодняшний день имеются четыре вида электродных покрытий, образующих минимум шлака. Они существенно отличаются между собой как по свойствам, так и по строению. Рассмотрим каждое из покрытий:

1. Кислотные

Эти покрытия состоят из различных руд металлов и кислородосодержащих веществ. Для восстановления железа и удаления кислорода в покрытия добавляются органические примеси. Среди них можно выделить: крахмал, декстрин и еще некоторые. Процесс сваривания при помощи сварочных электродов с таким покрытием осуществляется, как на переменном токе, так и на постоянном. Осуществляются работы, не выполняя предварительную поверхностную подготовку. Другими словами, металл не нужно очищать от возможных загрязнений. В результате, получаются швы, которые весьма устойчивы к повышенным температурам.

2. Основные

В составе основного покрытия имеются: ферросплавы, карбонат кальция и плавиковый шпат. При плавлении основного покрытия обычно начинает выделяться углекислый газ в больших объемах. Благодаря данному выделению процессы сварки надежно защищены от воздействий на швы климатических факторов. В результате, получаются швы, которые прекрасно переносят высокие температуры, а также выделяются высокими показателями ударной вязкости.

3. Целлюлозные

Такие напыления состоят из рутила, ферросплавов и целлюлозы. Выполнять сварные работы электродами, имеющими целлюлозное покрытие, можно в любых пространственных положениях. При этом сваривание может выполняться и постоянным током, и переменным.

4. Рутиловые

Эти покрытия включают в себя карбонат кальция и рутиловый концентрат (50%). На данный момент, именно эти такие покрытия самые популярные. Именно при сварке при помощи электродов с рутиловым покрытием образуется минимум шлака. Как и в случае с целлюлозным покрытием, сварочные электроды с рутиловым покрытием можно использовать в любых пространственных положениях. Такое покрытие выгодно отличается отменными технологическими качествами. Сваривание происходит в самом высоком качестве, ведь от процесса остается совсем немного шлака.

Удаление шлака

Шлак — это отработанный материал. Удаление шлака необходимо по четырем причинам:

возможность проверить качество сварного шва;
эстетичность или внешний вид;
если проводится второй проход сварки поверх первой;
для того, чтобы очистить поверхность для покрытия краской или маслом.

Удаление шлака обычно выполняется с помощью ручного или электроинструмента. Шлак можно отколоть молотом с острым наконечником на одном конце. Электрические инструменты — углошлифовальная машина УШМ (болгарка с дисками или проволочной щеткой).

Из-за чего появляется шлак на металле

Наверняка вы не раз замечали, что прямо над сварочным швом и по его краям, сразу после сварки, образуется темная сильнопористая корка, которая легко отлетает от металла при ударе молотком. Это и есть тот самый пресловутый шлак — не что иное, как продукт сгоревшей электродной обмазки и окислившегося металла.

Ни в коем случае не стоит думать, что шлак это зло. Конечно же, нет, ведь главной его задачей, является перекрыть доступ кислорода к сварочной ванне, и защитить тем самым металл от окисления. Однако, если шлак попадёт непосредственно в сам сварочный шов, то, быть беде. При попадании в сварочную ванну, шлак серьезно ослабляет прочность сварного соединения и может стать причиной его разрушения в дальнейшем.

Почему при сварке много шлака — Станки, сварка, металлообработка

Дуговая сварка металла — распространённый и универсальный метод соединения металла. Технология дуговой сварки: электрический ток сварочного источника образует дугу между основным металлом и расходуемым электродом. На электроде горит обмазка, которая выделяет газ, защищающий область от кислорода. Перегретый окружающий газ плавит металл, при этом металл с электрода переносится в сварочную ванну.

задача для новичка — научиться вести сварочный шов. Перед тем, как начнем жечь электроды, узнаем о применяемом оборудовании.

Задача сварочного аппарата, независимо от его размера или формы, — обеспечить достаточный регулируемый ток, идущий к электроду. Сварочный аппарат выдает постоянный или переменный ток на электрод.

Раньше для сварки использовали трансформаторы. Им на смену приходят компактные и стойкие к просаживанию сети сварочные инверторы.

Сварка прямой и обратной полярности

Для переменного тока используют соответствующие электроды. Профессиональные сварщики предпочитают постоянный ток. При сварке постоянным током поток электронов движется в одном направлении. Сварочный инвертор позволяет выбрать полярность. Полярность — направление движения потока электронов, зависит от того, к какой клемме вы подключили провода.

Обратная полярность при сварке: плюс на электроде, минус на клемме «земля». Ток идет от отрицательного к положительному контакту, поэтому электроны движутся от металла на электрод. Это приводит к сильному нагреву конца электрода. Для обычной сварки используется плюс на электроде, минус на клемме.

Прямая полярность при сварке: минус на электроде, плюс на клемме «земля». Ток идет от электрода к металлу, электрод холодный, а металл горячий. Это используется в специальных электродах для скоростной сварки листового металла.

Комплектация сварочника

Запомните, разные аппараты сваривают по-разному! Поэтому при обучении используйте один аппарат, насколько это возможно. Также важны изолированные медные провода. Они бывают разных размеров (сечения).

На конце основного провода ставится быстросъемный зажим, к нему присоединяется 3-х или 4-х метровый провод определенного сечения с электрододержателем на 200, 300 или даже на 500 А (используются для толстых электродов и больших токов). Для домашнего применения 200 А удобнее.

Существуют держатели подобные пассатижам, а есть держатель сварочный, в который вставляют электрод и поворачивают ручку (если нужен электрод под различными углами, согните его у основания). Так же нужна клемма заземления с быстросъемным зажимом.

Светофильтры

Яркость дуги примерно в 10 тысяч раз выше приемлемой для человеческого глаза яркости света. Защитный фильтр защитит глаза от ожога, когда вы смотрите на расплавленную ванну. Они бывают разных номеров. Меньше цифра — светлее фильтр маски сварщика. Люди по-разному чувствительны к свету.

Светофильтр сварщика должен защищать глаза, но вы должны ясно видеть сварочную ванну. Если вы используете толстые электроды и большие токи, вы должны применять светофильтры с бо́льшим номером. Светофильтры для масок хрупкие. Чтобы защитить их от искр или царапин используйте защитные пластиковые стекла спереди и сзади.

При сборке маски используйте уплотнитель и клипсу. После установки фильтра посмотрите на свет, проверьте, что нет зазоров. Если при варке увидите засветку, прекратите сварку, чтобы не получить ожог сетчатки (зайчик). Заменяйте сварочные защитные стекла, когда они грязные или поцарапались.

Чистота стекла важна для четкого видения сварочной ванны.

Начинаем сваривать!

Сварочные электроды покрыты флюсом, он делает возможным процесс сварки. Сгорая, флюс создает защитный газ и очищает ванну, вытесняя кислород воздуха, удерживая его от соединения с расплавленным металлом, не давая образоваться порам, а так же стабилизирует дугу и поддерживает чистоту расплавленного металла. Когда металл остывает, образуется сварочный шлак, который обеспечивает дополнительную защиту металла от воздуха.

Сварка — постепенная практика, это нетрудно. Сначала обратите внимание, чтобы все было готово для сварки. В любой момент сварки вам должно быть удобно! Электрод сгорает не сразу, поэтому расслабьтесь, возьмите держак обеими руками и обопритесь о стол настолько устойчиво, как это возможно.Когда все готово, начинайте процесс дуговой сварки, опустите щиток сварщика или настройте зажим маски, чтобы по кивку головы она опускалась.

Зажигайте дугу, как зажигаете спичку: чиркайте электродом по металлу и ведите конец на начало шва. При чиркании начнет плавиться флюс электрода, который очищает ванну. Чтобы избежать следов, чиркайте в направлении варки.

После чирканья электродом возникает поджиг дуги, конец электрода должен находиться в 3-х мм от поверхности, это создает зазор для дуги, оттуда идет яркий свет.

При сварке смотрите не на свет, а дальше дымящихся искр, фокусируйтесь на расплавленной ванне за электродом.

Удобнее брать держак так, чтобы его рычаг располагался под большим пальцем. Чтобы извлечь электрод, возьмите его левой рукой, нажмите рычаг и достаньте электрод. Если электрод залипает, то, скорее всего, флюс на кончике поврежден. Чиркните, чтобы сжечь конец электрода до начала заполнения сварочной ванны.

Когда дуга загорелась, формируйте ванну. Здесь нужно некоторое время, чтобы прогреть основной металл. По времени это занимает 2-3 маленьких оборота электродом вокруг сварочной ванны. Далее во время сварки основной металл прогревается и ванна расходится. Сначала ванна маленькая, сделайте так, чтобы ванна была достаточно широкой и не меняла форму.

Контроль дугового промежутка

Во время сварки держите электрод над металлом. Это называется дуговой промежуток. Контролировать этот зазор первое и, самое важное, чему надо научиться. При движении по шву электрод расходуется, поэтому его надо опускать. Удерживайте постоянный зазор между концом электрода и основным металлом.

Если зазор мал, то нет времени на прогрев основного металла, шов будет выпуклый с несплавлением по краям.

Если зазор слишком большой, дуга начнет скакать, будет плохой провар и тяжело управлять укладкой наплавляемого металла.

Постоянный зазор нормальной величины — первый шаг к управлению сварочной ванной и формированием качественного шва с хорошим проваром.

Чем лучше вы управляете длиной дуги, тем лучше вы будете варить! Когда дуга проходит через зазор, она плавит основной металл и формирует сварочную ванну. Так же она переносит металл с электрода в ванну.

Формирование шва. Дефекты сварных швов

При сварке смотрите по сторонам шва, он должен быть на уровне металла. Формирование шва обычно происходит круговыми или зигзагообразными движениями.

При круговых движениях, двигайтесь вбок и смотрите справа от сварочной ванны, потом наверх границы ванны и шлака, а потом на другую сторону и просто распределяйте ванну по кругу. Такова техника дуговой сварки.

Зигзагообразные движения из стороны в сторону делают похожий шов: смотрите с одной стороны, наверх ванны и с другого края. При каждой смене направления помните, что расплавленная ванна следует за теплом.

Это шов сварен электродом, который быстро двигали. Линия ванны ниже поверхности основного металла. Интенсивная дуга этого электрода проникла глубоко в основной металл оттолкнула ванну назад и сформировала шов.

Как выгнать шлак во время сварки

Чтобы полностью выгнать шлак при сварке, достаточно выдерживать большой наклон электрода. Кстати, так легче будет распознать этот самый шлак от металла. При этом важно заметить, что большой наклон электрода способен сдуть не только шлак, но и раскалённый металл, поэтому здесь важно найти «золотую середину».

Для начинающих сварщиков, которые еще не умеют отличать шлак от металла, держать электрод во время сварки нужно вертикально. Делая небольшие колебательные движения электродом поперёк шва, нужно добиться, тем самым, перекрывания кромки фасок. Также можно попробовать варить углом назад, таким образом, отличить шлак от металла будет намного проще.

Ну и последнее, при сварке электродами с основным покрытием, распознать шлак намного проще. Выгнать его получится как самим электродом (изменив его наклон), так и повышением силы тока или же короткой дугой. Не бойтесь экспериментировать, и у вас, наверняка, все получится!

Все о сварочном шлаке

В процессе выполнения сварки рабочая область стыка двух металлических деталей подвергается контакту с элементами окружающей среды: кислородом, смесью защитных газов, а также расплавом шлака. Такое контактное взаимодействие происходит при высоких температурных режимах плавления металла. В некоторых случаях подобное взаимодействие может оказаться положительным для металла, но в большей мере газы, кислород и шлаки изменяют химический состав металла и его физические свойства. По этой причине все процессы подобного взаимодействия во время проведения сварочных работ необходимо принимать во внимание и целенаправленно регулировать процесс, направляя его в нужное русло.

Что это такое и как появляется?

В процессе выполнения сварочных работ в области стыка двух металлических деталей образуется много побочных продуктов, называемых шлаком. Сварочный шлак выглядит как черная корка рыхлой плотности и неоднородной структуры. Причина его появления естественна, так как шлак является побочным продуктом сварки, появляющимся на сварочном шве. Состав отхода включает в себя оплавленные элементы флюса или компонентов обмазки сварочных электродов, а также оксиды металлов. Побочный продукт сварочного процесса, образующийся во время стыковки металлических деталей и в процессе оплавления электрода, заполняет собой плавильную ванну шва.

Побочный продукт появляется при любом виде сварочных работ, и его наиболее важные функции таковы:

обеспечивает формирование прочного сварного шва и гарантирует последовательность процесса сварки;
предотвращает окислительное влияние кислорода на области проведения сварных работ;
создает постоянство химического состава сплава металлов в области шва;
обеспечивает необходимые технологические условия для соединительного сварного соединения металла;
предупреждает возникновение дефектов шва в процессе сварки.

В составе сварочного побочного продукта не содержится металла в чистом виде, напротив, шлак состоит из его оксидов, образующихся в процессе плавки металла и флюса. Обычный набор элементов сварочного побочного продукта состоит из оксида железа, оксидов марганца и титана, окислов кремния и кальция. Кроме того, к этому набору добавляются элементы обмазки электрода, которые несильно изменяют имеющуюся картину.

Как отличить от металла при сварке?

За процессом образования шлака необходимо постоянно наблюдать в процессе выполнения сварочных работ. Это нужно, чтобы не пропустить момент подтекания шлака и забивания им сварочного шва. Чтобы контролировать процесс, нужно знать, как различить между собой раскаленный при сварке металл и шлак. Характерные отличия заключаются в следующем:

нагретый металл светлее, чем шлак, который обладает более насыщенным и темным оттенком;
шлак обладает низкой текучестью, тогда как расплавленный металл более текучий и подвижный;
плотность металла гораздо выше, чем плотность сварочного шлака;
расплавленный металл застывает намного раньше, чем расплавленный шлак;
металл имеет больший вес, если сравнивать его со шлаком.

Отличия существующие между расплавленными металлом и побочным продуктом сварочных работ основываются на плотности и текучести металлов. Металл и шлак имеют разную скорость нагрева. Когда начинается сварочный процесс, металл нагревается, плавится и при этом приобретает ярко-красный цвет. После того как процесс сварки завершается, шов постепенно остывает и приобретает темный оттенок, при этом шлак поднимается на поверхность шва. Сначала шлак имеет темный цвет, но когда он остывает, то становится светлее, чем металл.

Если зачистить шов, постучав по нему молотком и обработав напильником, можно легко отличить ярко выраженный блеск металла и темные матовые вкрапления шлака.

Зачем и как удалять?

Сразу после окончания процесса сварки оксиды металлов защищают сварочный шов от чрезмерно быстрого остывания. Для прочности шва важно, чтобы металл остывал медленно и равномерно. Но после того как шов остынет, шлаки необходимо убирать. Это выполняется не только с целью проверки прочности шва на наличие дефектов, проявляющихся в виде так называемых волчков и вкраплений неметаллической структуры, но и для обеспечения ровного и красивого стыка.

После выполнения сварочных работ готовый шов требуется зачищать, особенно важно делать это, когда соединяют детали, имеющих большую толщину, и для надежности стыка выполняют несколько сварочных швов, поверх предыдущих. Если не убрать побочные продукты сварки, то выполнить следующий шов будет невозможно, так как шлак будет погашать дугу сварки. В случае когда сварочный шлак обладает повышенной вязкостью, его необходимо удалить, иначе шов будет формироваться непоследовательно и хаотично, образуя корку и дефекты. У такого шва температура при удалении шлака после сварки падает равномерно, и это дает возможность для формирования ровного стыка. Если замедлить понижение температуры готового шва, то побочный продукт сварки будет выходить на поверхность стыка и легко отделяться. Чтобы обеспечить такую возможность, детали из легированной стали прогревают перед процессом сварки до температуры от 200° до 400°.

Сварочный шлак имеет пористое строение и образует с металлом слабые связи, его удаляют путем механической обработки поверхности готового шва. Отходы сварки в расплавленном виде являются причиной того, что шов будет непрочен и быстро разрушится. Избавиться от шлака и его попадания внутрь шва можно, если изменить режим процесса сварки, а также при правильной позиции электрода относительно положения стыкуемых деталей. Шлак удаляют сразу после того, как металлический шов остынет и приобретет черный цвет.

После того как с поверхности сварочного шва шлак удален, он уже не препятствует дальнейшей обработке стыка и становится ненужным побочным продуктом сварочного процесса, подлежащим утилизации. Отходы, получаемые в процессе сварки, относятся к 4 классу опасности. Из этого следует, что такие отходы подлежат контролю за их утилизацией и на них оформляется специальный паспорт. Утилизация либо вторичная переработка сварочных отходов является довольно простой – электроды и побочные продукты сварки отправляют в переплавку, но прежде их подвергают сортировке исходя из состава их примесей. Благодаря переплавке сварочных отходов можно получать готовую легированную сталь с заданным химическим составом компонентов.

Кроме добавления шлака в сплавы, их в небольшом количестве можно включать и в состав флюсов.

Все о сварочном шлаке смотрите в следующем видео.

Сварочный шлак как предпосылка возникновения шлаковых включений

Главный побочный эффект от дуговой сварки – это сварочный шлак. Он представляет собой побочный материал неметаллического происхождения, который состоит либо из расплавленного электронного покрытия плавящегося электрода (при ручной дуговой сварке, в том числе при сварке инвертором) либо из расплавленного сварочного флюса (автоматическая сварка под флюсом).
Этот материал является побочным, потому что после непосредственного соединения он подлежит удалению. В случае, когда по каким-то причинам он начинает контактировать с затвердевающей деталью и становится уже частью полученного шва – это является серьезным дефектом. Такой результат называется шлаковыми включениями. Они визуально видны на поверхности изделия. Удалить шлаковые включения, когда они уже полностью находятся в затвердевшей детали можно только путем сверления, чтобы потом сварить его заново.

Главная причина возникновения шлаковых включений – это ситуация, когда небольшой объем металла слишком быстро застывает, в результате чего весь шлак не успевает «выйти» за пределы области сварочной ванны. При наличии этого дефекта эксплуатация соединения по назначению будет невозможна.

Шлаковые включения могут быть макроскопические и микроскопические. Первые появляются в случае плохой зачистки кромок либо вообще её отсутствия. Они представляют собой сферический материал, с удлиненными хвостами. Избежать их появление можно путем тщательного очищения кромок соединяемых деталей. Микроскопические включения могут возникнуть в процессе возникновения химических реакций в процессе сварки, когда металл кристаллизуется.

Полное устранение такого производственного брака невозможно, при незначительных шлаковых включениях соединение может быть признано качественным. Существуют определенные условия и признаки, при которых устанавливается допустимое значение наличия такого вида брака на изделии. Такие допустимости устанавливаются в зависимости от количества, расположения и размера дефектного шва; от процентного соотношения площади всего брака к площади наплавленного металла на изделии; от удельного веса наплавленного металла.

Что такое шлаковые включения

Сварочный шлак — это побочный стеклообразный материал, образующийся из расплавленного покрытия электрода или сварочного флюса. Наличие шлаковых включений считается весьма серьезным дефектом, который способен понизить качество сварного соединения и всей конструкции.

Все возникающие в процессе сварке на металлической поверхности шлаковые включения разделяют на два вида:

макроскопические. Образуются при недостаточной зачистке свариваемых кромок или же при их отсутствии;
микроскопические. Как правило возникают вследствие возникающих при сваривании и кристаллизации металла химических реакций.

Негативное воздействие на механические характеристики металлического изделия оказывают обе разновидности включений.

Причины, по которым шлаковые включения образуются

Довольно часто только осваивающие сварочные технологии специалисты задаются вопросом почему много шлака при сварке образуется на соединительных стыках. Появление таких включений обусловлено разными факторами:

металл быстрее обычного остывает и шлак попросту не успевает выйти за пределы сварочной ванны;
низкое качество электродов, используемых при сварке. При этом неравномерно происходит плавление и в сварочную ванну попадают частички электрода;
при низких значениях раскисления металла образуется много шлака при сварке. Это процесс, при котором из уже мягкого металла устраняются молекул кислорода. Они ухудшают механические свойства металла и разрушают его структуру;
некачественная подготовка и зачистка от грязи, ржавчины и масел свариваемых кромок;
высокие значения поверхностного натяжения шлака препятствуют всплытию его на поверхность;
применение флюса или электродов из тугоплавких металлов и с большим удельным весом;
не соблюдении режимов и технологии сварки, например, неправильно подобранный угол наклона или же неподходящая скорость перемещение электрода.

Чтобы осуществлялась сварка без шлака или же с минимальным его количеством, желательно обратиться за помощью к опытным сварщикам. Если вы хотите самостоятельно сваривать, то следует научиться сваривать самые простые элементы и только потом приступать к более сложным.

Основные причины появления шлаковых включений

Включения шлака представляют собой неметаллические частицы, захваченные в металле сварного шва или на границе раздела сварного шва. Включения шлака возникают в результате неправильной техники сварки, неправильного доступа к соединению или того и другого. Острые выемки на стыках или между сварными швами способствуют улавливанию шлака.

При правильной технике шлаковые включения поднимаются на поверхность расплавленного металла сварного шва. Если шлак удаляется неправильно, это может привести к образованию шлаковых включений в сварном шве. Включения могут быть в форме отдельных частиц или более длинных линий. Наиболее распространенной причиной включений шлака является неспособность полностью удалить шлак за один проход сварки перед выполнением другого. Хорошие методы работы могут снизить риски.

Также важно использовать правильный метод сварки и избегать использования чрезмерно толстых электродов в замкнутых соединениях. Также важно стараться сваривать таким образом, чтобы избежать подрезания.

Как шлак отличить от металла

С разными проблемами и вопросами при создании металлоизделий посредством сваривания сталкиваются сварщики, особенно новички. Например, многие затрудняются как отличить шлак от металла при сварке.

В действительности отличить металл и шлаковые включения несложно. Для этого следует обратить внимание на следующие факторы:

цвет. Под воздействием высокой температуры металл при сваривании расплавляется, приобретая при этом красноватый оттенок. При остывании цвет покрасневшего металла темнеет. Совершенно иначе ведет себя шлак. Он непосредственно в процессе сваривания имеет темный цвет, а при остывании становится светлее;
скорость остывания. Металл в отличии от шлака застывает намного быстрее;
структура остывшего металлического сплава более плотная, а шлаковые включения являют собой рыхлую корочку;
текучесть. Металл при расплавлении более жидкий, что способствует большей его подвижности. В процессе сваривания несложно увидеть, как он закипает. Шлак более тягучий и хуже прогревается.

Отличить шлак от металла при сварке можно непосредственно в момент, когда он появляется в сварочной ванне. Если проследить как расплавляется металл, то можно увидеть возникновение яркого света под кончиком электрода, а за его очертаниями видны четкие контуры стыкового соединения и самой сварочной ванны. Металл определяется по светлому оттенку, шлак — по темному.

Почему шлак нужно удалять

Шлаковые включения в основном состоят из оксидов за счет пористой структуры существенно понижают прочностные свойства металла. При эксплуатации сварной конструкции оксиды из шлака способны вступать с железом в химическую реакцию, что приводит к ее разрушению. Поэтому сразу после остывания, когда шлак становится черным его необходимо удалять.

На начальном этапе сварки образовавшийся над ванной шлак с окислами защищает металл от быстрого охлаждения. Поскольку намного медленнее понижается температура металла, при удалении шлака после сварки швы получаются более ровными и однородными.

Есть и другие причины, по которым рекомендовано удалять после сваривания деталей образовавшийся на стыках шлак:

намного легче проверить качество сварного соединения, когда на нем отсутствуют шлаковые включения;
нередко на готовые изделия наносят лакокрасочные покрытия, а наличие шлаковых вкраплений существенно ухудшает внешний вид конструкций;
при необходимости выполнить шок в несколько слоев сперва необходимо удалить шлак и только после этого создавать следующий слой.

Обратите внимание! Если не удалить сварочный шлак, применение готового изделия может быть невозможным из-за присутствующих дефектов в виде волчков и неметаллических включений. Особенно важно это для конструкций, которые при эксплуатации будут подвергаться высоким внешним нагрузкам.

Темная корка поверх сварного шва, которая легко отбивается молотком, и есть шлак

Как минимизировать шлаковые включения при сваривании металлов

Многих начинающих мастеров беспокоят вопросы «почему много шлака при сварке инвертором». Как правило такие проблемы наблюдаются при сварке, когда элементы находятся в нижнем положении. В случаях, когда деталь расположена под уклоном, то шлак стекает намного быстрее чем жидкая металлическая смесь из сварочной ванны. В связи с тем, что шлак не успел выйти наружу, он остается в сварочном шве.

Также шлаковые образования появляются при чрезмерно больших зазорах или при недостаточном токе в отношении к толщине металла. Намного реже проблемы со шлаком возникают при создании вертикальных швов, при этом шов остается сверху, а шлак стекает вниз.

Некоторые профессиональные сварщики советуют ставить заготовку под уклоном и варить сверху вниз, другие предлагают использовать для сварки электроды без шлака с темным покрытием.

Чтобы внутрь сварочной ванны не попадали частички шлаков, следует координировать направление электрода. Располагать его нужно таким образом, чтобы при испарении электродного покрытия поток газа такой дефект «выдувало» на внешнюю поверхность соединительного стыка. Оставлять шлак в сварочной ванне нельзя. Он быстро должен кристаллизироваться, что позволит удалить его без особых усилий.

Почему когда варишь электродами много шлака

Многие сварщики, особенно начинающие, задаются вопросом: почему, когда варишь электродами много шлака. В основном, появление шлаков является результатом высокой скорости затвердевания раскаленного сварочного шва, также может указывать на низкий профессионализм сварщика или на низкое качество электродов. Давайте в этой статье подробно разберем каждую из причин более подробно.

Первая причина – высокая скорость затвердения и остывания металла. Если для сварки вы подбираете качественные электроды, которые образуют в сварочной ванне много шлака, расплавленный металл может больше находиться в жидком состоянии, благодаря чему шлаки и другие ненужные составляющие всплывут на поверхность. Также если вы для сварки используете качественные электроды, наплавленный металл будет более высокого качества и менее засорен шлаками и им подобными включениями.

Часто вероятность образования шлаков можно определить по марке сварочных электродов. Если вы применяете электроды с тонкой обмазкой, будьте внимательны, потому как вероятность формирования шлаков в сварочном шве очень высока. Если варите хорошими электродами с большим содержанием шлака – ваша работа будет проходить быстрее и более успешно.

Шлаковые включения можно поделить на микроспопические и макроскопические. Макроскопические включения имеют форму сферы, а также продолговатые вытянутые хвосты. Они могут образовываться в сварочном шве из-за плохой очистки кромок свариваемого металла. Микроскопические шлаковые включения появляются при образовании химических соединений во время плавления металла. Они проявляют себя в момент, когда металл начинает кристаллизоваться.

Следующая причина – низкий профессионализм сварщика. Если у вас совсем немного опыта, а перед вами стоит задача сварить ответственную конструкцию, то лучше пригласите профессионала. Это избавит вас от мучений с плохими сварочными швами, а также даст гарантию долгой службы конструкции. Чтобы получить опыт, начинайте варить простые вещи. Если будете браться за любую мелкую работу, связанную со сваркой, сможете быстро освоиться в этом деле, и совсем скоро будете выполнять ответственные и сложные швы.

В заключение можно сказать, что при хорошем старании можно научиться варить так, чтобы избегать попадания шлака в сварочный шов. Для того, чтобы сварочный шов был ровным, а присутствие шлака в нем было сведено к нулю, применяйте качественные электроды. Чаще всего для сварки применяются электроды АНО, которые дают возможность начинающим сварщикам набраться опыта и делают сварочный процесс более удобным и простым. С помощью этого вида электродов вы можете даже не будучи профессионалом сварочного дела, варить качественные швы и прочные конструкции.

Электроды озс-6 Электроды озс-12 Электроды для сварки труб Электроды для ремонта трубопроводов и паропроводов

Как избавиться от шлака

Чтобы при сваривании избавиться от шлака, можно попытаться увеличить дугу. Это предотвратит затекание шлаковых образований под сварочную ванну.

Изменением полярности тока при сварке инвертором и движением от минуса к плюсу электродом можно предотвратить накопление шлака в шве. Нельзя на одном месте слишком долго задерживаться, перемещать дугу необходимо быстро и равномерно.

Если габариты изделия позволяют, можно попытаться обратно «загнать» шлак, меняя угол наклона детали. Меньше шлака дает инверторная сварка на обратных токах. Такой аппарат лучше всего использовать начинающим сварщикам, поскольку они предотвращают залипание электрода и в разы упрощают сварочный процесс.

Химический состав отхода:

Наименование компонента	Содержание, %
Fe	50
Fe2O3	10
Mn	3
SiO2	37

Источник информации:

Приказ ГУПР и ООС МПР России по Ханты-Мансийскому автономному округу № 75-Э от 16 июня 2004 г. «Об утверждении примерного компонентного состава опасных отходов, присутствующих в ФККО, которые не нуждаются в подтверждении класса опасности для окружающей природной среды»

Состав по 3-му источнику информации.

Альтернативное название отхода: Сварочный шлак, образующийся при сварке электродами ОММ-5

Читайте также: