Какие сварочные аппараты используются для автоматической сварки под флюсом металлоконструкций

Обновлено: 02.05.2024

Сварка под флюсом – это способ сварки деталей из высоколегированной марганцевой, никелевой или фторидной стали, при котором сварочная ванна и шов защищены от окисления слоем флюса в виде порошка или гранул.

Процесс формирования шва протекает в газовой полости под слоем непрерывно подаваемого флюса. Кроме функции защиты от окисления, флюс также легирует формируемый шов марганцем и кремнием, повышая его прочность и формируя соединение с высокой степенью однородности.

ГОСТ на сварку флюсом 8713-79 устанавливает размеры и типы сварных соединений, а также способы наложения шва под флюсом.

Виды флюсов и их особенности

По способу изготовления флюсы бывают:

Плавленые флюсы изготавливают из шлакообразующих марганцевых руд и кварцевого песка путем размалывания, смешивания и расплавления с последующим гранулированием. Такие флюсы экономичны и хорошо подходят для сварки деталей из низколегированной стали.

Керамические (неплавленные) флюсы изготавливают из окислителей и солей амфотерных металлов, которые измельчают, смешивают с жидким стеклом до однородного состояния, после чего гранулируют и прокаливают.

Примерная стоимость керамических флюсов на Яндекс.маркет

Керамические флюсы имеют мелкодисперсную порошкообразную структуру, они применяются для сваривания сложных высоколегированных стальных сплавов, при этом состав флюса подбирается под конкретную марку свариваемой стали.

По химическому составу флюсы бывают:

Солевые флюсы содержат соли фторидов и хлоридов, применяются для электросварки титана и стали, легированной никелем и хромом. Оксидные флюсы содержат оксиды активных металлов и кремния, применяются для сварки низкоуглеродистой стали. Смешанные флюсы содержат оксиды и соли металлов в различных пропорциях, применяются для сваривания многокомпонентных сплавов или деталей из разных металлов.

Описание технологии процесса

Существует три основных способа сварки под флюсом:

При автоматической сварке траектория и скорость движения электрода, а также скорость подачи проволоки регулируется управляющим процессором, рабочие участвуют только в качестве контролеров процесса для экстренного отключения сварочного агрегата.

Полуавтоматическая сварка под флюсом предполагает, что скорость подачи проволоки, сила тока сварки и угол наклона электрода к линии сварки регулируются автоматически, а ведение дуги осуществляется сварщиком вручную – через рукоятку или дистанционное управление. Полуавтоматический сварочный агрегат позволяет вручную изменять отдельные параметры тока непосредственно во время процесса сварки.

Сварка под флюсом вручную применяется в небольших агрегатах, где система подачи флюса встроена в неплавящийся электрод, при этом сварщик регулирует направление движения, угол наклона и скорость хода электрода в ручном режиме, специальными кнопками управляя подачей флюса и силой тока сварки.

Общий порядок действий при сварке под флюсом:

С поверхностей деталей снимается оксидная пленка.
Детали закрепляются на сварочной плите.
Выбираются настройки и режим сварочного аппарата.
Заполняется резервуар для флюса.
Устанавливается бухта наплавной проволоки, конец которой заправляется в электрод.
Происходит процесс сваривания.
После остывания деталей собирается неизрасходованный флюс, и шов очищается от шлака.

Важно следить за расходованием проволоки и флюса, чтобы не допустить работы электрода вхолостую и повреждения деталей.

Оборудование для сварки

Для сварки флюсом потребуются стационарные условия и оборудование:

Сварочные плиты выполняются на бетонном основании из жаростойких материалов с возможностью закрепления деталей. Проволока берется из материала свариваемых деталей, толщина от 0,3 до 12 мм. Электрод изготавливается из вольфрамового сплава с керамической оплеткой.

Система подачи флюса представляет собой резервуар и шланг, конец которого отстоит от электрода на 10-30 см. Диаметр шланга подачи флюса должен позволять гранулам свободно сыпаться перед электродом.

Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом контролируется программным обеспечением, регулирующим направление и скорость движения электрода вдоль линии сваривания.

Выбор режима сварки

В зависимости от толщины и металла свариваемых деталей выбирается режим сварки под флюсом. Для каждого режима существует свой диапазон напряжения, силы тока сварки и диаметр проволоки. Скорость формирования шва колеблется в пределах от 6 до 100 метров в час.

Если толщина свариваемых деталей от 2 до 10 мм, то выбирается режим сварки на стальной подкладке под стыком деталей. Режим на флюсовой подушке подходит для сварки деталей толщиной 10-25 мм, а сварка деталей толщиной 16-70 мм выполняется в режиме предварительной ручной проварки нижней части шва.

С увеличением толщины свариваемых деталей растет диаметр проволочного электрода и сварочный ток, но уменьшается скорость формирования сварного шва.

Сила тока сварки (А) зависит от толщины проволоки (мм) следующим образом:

Напряжение сварки существенно увеличивается только при толщине деталей свыше 25 мм.

Достоинства и недостатки

К преимуществам сварки под флюсом относятся:

высокая степень автоматизации процесса;
возможность проведения сварки под большой силой тока;
высокая скорость сварки;
качественный шов без окислов и раковин;
возможность увеличения сварной ванны для более качественного провара.

Системы автоподачи флюса и сохранение постоянного расстояния от электрода до шва позволяет сваривать сложные детали с минимальным участием рабочих. Защитный слой флюса не дает расплавленному металлу разбрызгиваться, что позволяет производить сварку под высокими токами, многократно увеличивая скорость формирования и качество шва.

Однородность шва достигается за счет изоляции сварной ванны от кислорода воздуха, а также из-за легирования шва компонентами флюса, которые можно подобрать специально для материала свариваемых деталей. Также сварка под флюсом дает возможность использования одновременно двух электродов, расположенных на расстоянии 10-20 мм друг от друга и питаемых от одного источника тока – это позволяет сделать больше сварную ванну под флюсом, увеличив таким образом скорость сварки и степень однородности готового изделия.

К недостаткам сварки под флюсом относят трудности контроля процесса и технологическую сложность. Агрегаты для сварки под флюсом занимают большие площади и требуют обслуживания квалифицированными кадрами. Сварной шов формируется под слоем флюса и у сварщика нет возможности контролировать качество шва в режиме реального времени. Избежать брака можно путем дополнения агрегата ультразвуковыми или лазерными системами контроля наличия дефектов.

Под флюсом — значит, качественно и надёжно. Метод сварки металла, разработанный академиком Патоном

Прямой доступ кислорода в сварочную ванну чреват тем, что шов получится некачественным и просуществует недолго: начнётся окисление, образуются трещины. Чтобы избежать этого, усовершенствовали процесс. Один из способов разработал в институте сварки академик Евгений Патон. Электрическая дуга горит между концом проволоки и соединяемым металлом под слоем флюса, который перекрывает доступ кислорода. Отличие от классической электродуговой сварки только в том, что процесс проходит в защитной среде.

Применяется для всех металлов и сплавов, в том числе для неоднородных. Кроме защиты зоны сварки, флюс выполняет ещё одну функцию: стабилизирует электрическую дугу и раскисляет металл.

Государственное регламентирование технологии, типов соединения, характеристики

ГОСТ 8713-79 классифицирует и маркирует буквенными обозначениями подвиды способа соединения под флюсом:

АФ – на весу. Производится без средств, предотвращающих протекание металла в зазоры между соединяемыми кромками. Если требуется проварить на полную глубину, то это делают в два приёма с обеих сторон шва.
АФф – на флюсовой подушке. Название способа иллюстрирует суть: под свариваемый стык подкладывают флюс, через огнеупорную подкладку прижимают к стыку прорезиненным шлангом. Подают в трубку воздух под давлением – порошок плотно прижат к изделиям в области шва.
АФм – на флюсомедной подкладке. Применяется для предотвращения пережога металла кромок, соединения угловых, стыковых и тавровых сопряжений с флюсомедными подкладками, формирующими обратную сторону шва.
АФо – на остающейся подкладке. Применяется при односторонней сварке, когда нельзя сваривать на флюсовой подушке. Стальные подкладки – гарантия полного провара швов.
АФп – на медном ползуне. Его конструкция обеспечивает соединение порошковой проволокой с принудительным образованием углового шва. Жидкий шлак образуется по ходу горения дуги, затем всплывает на поверхность.
АФш — с предварительным наложением подварочного шва. Применяется реже из-за значительных трудозатрат. Упрощает процесс сборки изделия.
АФк – с предварительной подваркой корня шва. Выполняют покрытым или плавящимся электродом в защитном газе. Глубина провара достигает 1/3 толщины детали.

Сварные соединения – как их определяет государственный стандарт

По ГОСТ 8713-79 сварные швы классифицируются как:

В свою очередь, они подразделяются на соединения:

с отбортовкой кромки;
без скоса;
со скосом одной кромки;
с криволинейным скосом одной кромки;
с ломаным скосом одной кромки;
с двумя симметричными скосами одной кромки.

Технология автоматической сварки под флюсом

Подготовительные операции: очистка места соединения от ржавчины, грязи и других посторонних включений металлической щеткой и шлифовальным кругом. Процесс идёт автоматически, оператор задаёт только один из режимов, перечисленных выше.

Флюс насыпают слоем 50-60 мм. Дуга скрыта под массой порошка и горит в его жидкой среде. Этот метод ведётся чаще на токе высокой плотности, поэтому используют автоматы с постоянной скоростью подачи проволоки. Она извлекается из бобины автоматически, как и флюс, который предварительно засыпают в специальный резервуар.

Особенности технологического процесса, материалы

Сварочная дуга горит в облаке газа, образованном плавлением и испарением флюса. Когда она гаснет, расплавленный порошок остывает и образует шлаковую корку. Его засыпают перед дугой слоем шириной 40-80 мм и длиной 40-100 мм. Неиспользованный материал отсасывается обратно в бункер и запускается повторно.

В промышленных масштабах сваривают проволокой или ленточными электродами. В качестве флюсов выступают искусственные силикаты: закись марганца, окиси магния, алюминия, кальция.

Процесс более экономичный, чем ручная электродуговая сварка, потому что коэффициент использования тепла дуги выше. Нет вредного воздействия на зрение и органы дыхания оператора – дуга скрыта под слоем порошка.

Недостаток – отсутствие возможности сваривать вертикальные швы.

Оборудование: принцип действия

Для работы этим методом существует два типа аппаратов:

Электродная проволока подаётся с постоянной скоростью и не зависит от напряжения на дуге.
Напряжение на дуге регулируется автоматически, от него зависит скорость подачи электродной проволоки.

На установках с постоянной скоростью сварочный ток подбирают в соответствии со временем подачи гибкого электрода, напряжение – изменением внешней характеристики источника питания.

Примерная стоимость сварочных аппаратов на Яндекс.маркет

Настройки остальных параметров процесса – вылета электрода и высоты флюса – одинаковы для обоих типов аппаратов и зависят от конструкционных особенностей самих установок.

Сварка под флюсом

Сварка под флюсом является технологией соединения металлических деталей/заготовок. Существуют различные способы сваривания: ручной, полуавтоматический, автоматический. Соответственно, используется различное оборудование, подбираются определенные режимы.

Благодаря своим неоспоримым преимуществам: точность, скорость, защита шва от коррозии, сварка под флюсом используется практически во всех сферах металлообработки: от машиностроения до изготовления труб большого диаметра и использования на мелких промышленных предприятиях. Как все происходит по технологии и какие проблемы часто возникают в ходе работы, подробно расписано в статье ниже.

Преимущества и недостатки сварки под флюсом

Сварщики знают о негативном воздействии кислорода при сварке и его воздействии на долговечность изделия и качество сварного соединения. Окислительные процессы являются причиной появления трещин на металлических сварных соединениях. Соблюдение технологичности процесса помогает избежать таких негативных моментов. Одной из них является сварка под флюсом. Это один из самых эффективных способов сварки металлов, обеспечивающий прочное и ровное сварное соединение. Но чтобы выполнить такой шов, необходимо наличие специального оборудования и соответствующий уровень квалификации сварщика.

Соединить детали из нержавейки, алюминия и меди зачастую просто невозможно без использования автоматической дуговой сварки под слоем флюса, который выполняет функцию защиты от воздействия кислорода. То же самое касается и классического метода с использованием ручной или полуавтоматической сварки. Плавление металла и соединение заготовок может происходить только при достижении высокой температуры электрической дуги.

Дуговая сварка зачастую сопровождается искрами и брызгами, а также повышенной задымленностью и интенсивным ультрафиолетовым излучением. При использовании технологии сварки под слоем флюса такие факторы исключаются, так как вся расплавленная ванна полностью находится под его толстым слоем, что делает этот процесс безопасным.

Помимо этого, нейтрализация дыма и излучения делает сварку под флюсом более безопасной относительно других способов сварных соединений. Операторам, осуществляющим контроль сварки, не нужно надевать защитную одежду, для этого подойдет и стандартная рабочая униформа.

Так как при дуговой сварке под флюсом используется электричество, то ее не нужно наносить под давлением. Помимо этого, повышенный уровень тепла, выделяемый в процессе сварки, позволяет соединять толстостенные заготовки.

Особенностью сварки под флюсом является ее высокая скорость осаждения металла. Именно это свойство может обеспечить глубокую сварную ванну. Сварка с применением порошковой проволоки под флюсом может ускорить осаждение по сравнению с использованием сплошной проволоки.

Помимо этого, большая концентрация тепла способствует ускорению сварки, скорость может достигать 5 м/мин. В результате структура выполненного шва становится более вязкой, долговечной, однородной и приобретает повышенную коррозионную стойкость. Кроме этого, сварное соединение выглядит более сглаженным и аккуратным.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Самой сложной задачей при сварочных работах является избежание деформаций сварного шва. Причиной служит расширение и сжатие металла, а также неоднородных цветных металлов. Так как при сварке под слоем флюса применяется ускоренное сваривание с повышенной тепловой концентрацией, то это позволяет избежать таких нарушений.

Такая технология сварки выполняется не только в помещении, но и на открытом пространстве. Даже при небольшом ветре дуговую сварку под флюсом можно выполнить без нарушений требований, предъявляемых к таким видам работ.

Имеется и ряд недостатков:

Повышенная сложность настройки оборудования.
Невозможность проведения сварочных работ в потолочном и вертикальном положениях.
Неровные края поверхностей свариваемых деталей, которые не позволяют выполнять качественное сварное соединение.

Кроме того, проконтролировать качество сварки сложно, так как сварное соединение находится под слоем флюса.

Сферы применения сварки под флюсом

Однако такая технология в промышленных масштабах оправдывает себя, так как обеспечивает повышение производительности труда, улучшает качество сварного соединения и надежность металлоконструкции в целом.

Сварка под слоем флюса нашла широкое применение в следующих промышленных отраслях:

Судостроение. Корпус судна состоит из предварительно сваренных секций, изготовленных с помощью автоматической или полуавтоматической сварки. С помощью технологии секционной сборки значительно сокращаются сроки изготовления. В промышленном масштабе проведение сварочных работ при соблюдении технологии обеспечивает высокое качество сварного соединения.
Нефтедобывающая отрасль. Методика позволяет производить сборку резервуаров из заготовок на месте при помощи сваривания стальных листов в полотнища рулонного типа.
Изготовление труб большого диаметра для водных коммуникаций, нефтяной и газовой отрасли.
В машиностроительной индустрии при массовом производстве металлоконструкций: вагонеток, вагонов, автомобильных колес и подобных изделий.

Существуют технологии сваривания цветных металлов, алюминия, титана и его сплавов, что дает возможность использовать сварку под флюсом при производстве высоконадежных конструкций, летательных аппаратов, бытовой и промышленной аппаратуры.

Необходимое оборудование для сварки под флюсом

Для выполнения автоматической дуговой сварки под слоем флюса необходимо обеспечить рабочее место:

Сварочной плитой. Ее следует устанавливать на бетонную платформу, потому что она изготавливается из материалов, которые устойчивы не только к высоким температурам, но к резким температурным перепадам.
Наплавной проволокой. Ее толщина обычно составляет от 0,3 до 12 мм, состоит из такого же материала, что и свариваемое изделие.
Неплавящимся электродом, который включает металлический сердечник и керамическую оболочку.
Системой, выполняющей подачу флюсовых частиц, состоящую из шланга необходимого диаметра и резервуара.
Системой контроля. У автоматических установок она более модернизирована, чем у полуавтоматических.

При крупносерийных масштабах производства обычно используют специальный сборочный автоматический стенд, который позволяет не только сваривать любые конструкции, но и обеспечивает надежную фиксацию заготовок в том положении, в котором они должны остаться в готовом изделии. Такое оборудование обеспечивает повышенную надежность закрепления заготовок и позволяет исключить любые отклонения формы и соединения всей конструкции, несмотря на то, что сварщик при работе не видит шов.

Такая технология является идеальной при нанесении угловых и стыковых сварных соединений, процесс происходит быстро, с обеспечением требуемых параметров качества и надежности соединения. Управление конструкцией происходит в автоматическом режиме, поэтому стоит довольно дорого. В некоторых случаях, в качестве альтернативного варианта, стенд может быть оснащен мобильными головками.

Цена на полуавтомат намного ниже, однако такое оборудование требует намного большего участия сварщика в процессе. Оператор должен постоянно следить за вылетом электрода и направлением проволоки, несмотря на то, что последняя подается в автоматическом режиме. Мастер самостоятельно подбирает угол наклона электрода, варьирует скорость при нанесении шва и мощность напряжения согласно специфике обрабатываемого изделия.

Ручным оборудованием чаще всего пользуются любители-сварщики в частных мастерских, хотя бывают и особые случаи применения, если оно наиболее удобно из всех вариантов для сварки изделий. Ручную сварку можно применять из любых положений и даже в неудобных труднодоступных местах.

Виды флюсов для сварки

По методу изготовления флюсы могут быть:

плавлеными;
неплавлеными (керамическими).

Первый тип флюсов (плавленые) изготавливается из смеси кварцевого песка и шлакообразующих марганцевых руд. Сначала их размалывают, перемешивают, а затем расплавляют и гранулируют. Такой вид флюсов является относительно экономичным и в основном применяется для сваривания заготовок из низколегированных сталей.

В состав неплавленого вида флюса входят соли амфотерных металлов и окислителей, которые сначала измельчаются, перемешиваются с жидким стеклом до образования однородной массы, а затем гранулируются и прокаливаются.

Керамический вид обладает мелкодисперсной порошкообразной структурой, используется для сварки под флюсом высоколегированных сталей и сплавов на их основе, причем для конкретной марки свариваемой стали подбирается определенный состав флюса.

По химическому составу флюсы подразделяют на:

оксидные;
солевые;
смешанные.

В состав оксидных флюсов, используемых для сваривания низкоуглеродистых сталей, входят кремний и оксиды активных металлов. Солевой тип флюсов содержит соли хлоридов и фторидов, используется для электросварки стали, легированной хромом и никелем, а также титана. В смешанных флюсах, предназначенных для сварки деталей из разных металлов или многокомпонентных сплавов, используются различные пропорции сочетания солей и оксидов металлов.

Технология сварки под флюсом

При автоматической сварке под слоем флюса скорость перемещения и траектория электрода, как и подача проволоки, регулируется управляющим процессором, функция оператора заключается в отслеживании состояния контроллеров процесса на случай необходимости экстренного отключения сварочного оборудования.

При полуавтоматической сварке под слоем флюса происходит автоматическое регулирование силы тока сварки, угла наклона электрода относительно линии сварки и скорости подачи проволоки, а ведение дуги выполняет сам сварщик вручную при помощи дистанционного управления или рукоятки. При использовании сварочного полуавтомата появляется возможность изменять некоторые параметры тока вручную непосредственно во время выполнения сварного соединения.

Метод ручной сварки под слоем флюса используют при наличии небольших сварочных установок, в которых система подачи флюса встроена в неплавящийся электрод. На сварщика возлагается обязанность регулировать в ручном режиме при помощи специальных кнопок скорость движения электрода и угол его наклона, подачу флюса и силу сварочного тока, а также следить за правильной траекторией движения.

Существует общая последовательность операций при сварке под флюсом:

Удаление с поверхности заготовок оксидной пленки.
Закрепление детали на сварочной плите.
Выбор режимов настройки сварочного оборудования.
Заполнение резервуара флюсом.
Установка бухты с наплавной проволокой, присоединение свободного конца к электроду.
Непосредственно сваривание деталей.
Сбор неизрасходованного флюса после остывания заготовок и зачистка сварочного шва от шлака.

Во избежание холостой работы электрода и повреждения деталей следует особенно обращать внимание на расход флюса и проволоки.

Выбор подходящего режима сварки под флюсом

Выбор режимов сварки под слоем флюса зависит от таких показателей, как выбор способа удерживания сварочной ванны, планируемое количество проходов при нанесении будущего шва, толщина кромочных поверхностей и метод их разделки. Помимо этого, выбор технологии сварки зависит от вылета электрода и положения самого изделия, скорости сварки, диаметра сечения проволоки, напряжения и силы тока. При расчете перед обработкой для каждой детали используются индивидуальные параметры.

К примеру, если толщина заготовки не больше 30 мм, то для сварки под слоем флюса стыкового шва, что бывает чаще всего, будет достаточно одного одностороннего прохода. При большей толщине шов следует проварить с обеих сторон и желательно ввести дополнительные проходы.

Смысл одностороннего сваривания может быть лишь в том случае, если используется материал, который не боится перегревания и на швах не образуются сварочные трещины.

Для каждого конкретного задания можно выделить несколько параметров, которые следует всегда учитывать при подборе режимов сварки под слоем флюса:

Толщина металла, мм	Диаметр проволоки, мм	Сварочный ток, А	Напряжение, В	Скорость сварки, м/ч
3	2	250–500	28–30	48–50
5	2	400–450	28–30	38–40
10	5	700–750	34–38	28–30
20	5	750–800	38–42	22–24
30	5	950–1000	40–44	16–18

Рекомендуемые табличные значения можно использовать для сварки под флюсом сталей с высоким, средним и низким содержанием углерода.

При сваривании тонколистового металла (до 6 мм) разделка кромочных поверхностей при подготовке изделия к обработке не производится. Для этого перед работой необходимо разместить свариваемые поверхности с минимальным зазором. При толщине стенки свариваемых деталей от 10 до 12 мм следует, наоборот, оставить зазор, благодаря этому сварное соединение будет более качественным, а также приведет к уменьшению лишнего объема расплавленного металла. В обоих случаях используются особые способы закрепления заготовок – или при помощи подкладки, или с добавлением подварочного шва либо методом предварительной сборки «в замок».

Для сваривания металлических листов толщиной до 10 мм лучше использовать подкладку. Обычно она представляет собой стальную пластину толщиной от 3 до 6 мм и шириной от 3 до 5 см.

Метод сварки «в замок» применяется для соединения ответственных конструкций, при которых прожог материала считается недопустимым. Также он является лучшим способом соединения тяжелых и объемных конструкций. Необходимо сказать, что подварочный шов редко используется при сварке, его применяют, только когда перекантовку изделия осуществить невозможно.

Проблемы, возникающие в процессе сварки под флюсом

Новичок-сварщик, неукоснительно соблюдающий инструкции, все равно может столкнуться с такими проблемами, которые ему непонятны. Самый образный пример – поры на сварном шве, которые говорят о том, что под слоем флюсом оказался газ. Чаще всего пористость появляется из-за наличия углекислого газа или водорода, в редких случаях из-за азота, поры которого появляются только при обработке микролегированных сталей, если такие материалы обладают нитридным упрочнением.

С такой же проблемой можно столкнуться, если металл разрезался плазменным резаком. Если сварочная ванна имеет малое процентное содержание раскислителей, то углекислый газ может проникать под слой флюса. Чтобы исключить образование пор, жидкую ванну обогащают как минимум 0,2 % кремния. Кроме того, раскисление может произойти при понижении температуры и, наоборот, концентрация углекислого газа будет расти с ее повышением.

Самой частой причиной появления пор при сварке под слоем флюса является наличие водорода, который появляется из-за недостаточной зачистки кромочных поверхностей от ржавчины и других загрязнений, а также из-за влажного флюса.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Режимы автоматической сварки

Режимы автоматической сварки под флюсом выбираются на основании сила сварочного тока, его рода и полярности, напряжения электрической дуги, скорости сварки, диаметра электродной проволоки, а также скорости, с которой проволока подается в зону сварки.

Не столь важными, но тоже имеющими значимость при выборе режима сварки являются данные о величине вылета электрода, угле наклона электрода и свариваемых кромок, составе флюса для автоматической сварки, виде сварного соединения, а также информация о подготовке металла под сварку. Важно уметь правильно подобрать режим, чтобы сварочный шов получился крепким, а сам процесс был правильно выстроен.

Режимы автоматической сварки и основные параметры

Технические условия (ТУ) для сварки различных изделий содержат всю информацию, необходимую для работы мастера. При отсутствии таких данных специалист подбирает нужный режим сварки, проводя эксперименты на заготовках, выполненных из аналогичного сплава.

Используется несколько различных методов создания соединений. Однако при применении автоматизированного процесса отдают предпочтение электродуговой сварке с защитой флюсом. Специалисты называют ее самой эффективной. В данной статье мы затронем режимы автоматической сварки и расчет основных параметров их проведения.

Примечание. Сварка под флюсом в автоматическом режиме целесообразна, если толщина обрабатываемого изделия (мм) в пределах 5–50.

Основные особенности процесса:

Необходимо аккуратно и скрупулезно проводить обработку краев шва. Причина заключается в пористой структуре разъема, из-за чего часто образуются трещины, причем это относится ко всему шву.
Проводить сварку следует сразу после обработки краев.
Требования к материалам заготовки и электродов достаточно высоки.

Важными параметрами сварки являются:

Глубина провара во многом зависит от величины тока, проходящего через дугу. На нее оказывает влияние состав сплава, толщина заготовки, а также рисунок предстоящей сварки.

Для перераспределения тепла между заготовкой и электродом (плавящимся) чрезвычайно важна полярность электрического тока: прямая используется специалистами для того, чтобы повысить количество наплавляемого материала в шве. Однако она приводит к разбрызгиванию металла из сварочной ванны и снижает стойкость горения дуги.

Но чаще используют обратную полярность. Ее предпочитают для работы под защитой флюсом с большинством металлов, исключение составляет только алюминий.

Правильность формы сечения соединения во многом зависит от того, насколько оптимальным был выбор скорости сварки. Она оказывает прямое влияние на время прохождения сварочных процессов (металлургических и тепловых), а также на срок жидкого состояния ванны. Обратное влияние скорость оказывает на погонную энергию и расход тепла.

С изменением показателя скорости соединения меняются коэффициент формы сечения, ширина и глубина шва.

Напряжение влияет на размер контактного пятна дуги при ее соприкосновении с металлом. Увеличение приводит к его возрастанию. Низкое напряжение приводит к созданию вогнутого валика шва, не имеющего усиления. Кроме того происходит появление подрезов по линии шва. Высокое напряжение способствует узкой зоне проплавки и создает усиление шва.

Плотность тока обратно пропорциональна диаметру электродной проволоки при определенном токе.

Плотность тока увеличивается с уменьшением диаметра электрода. Возрастая, плотность тока уменьшает коэффициент формы соединения.

Пошаговый алгоритм расчета режимов автоматической сварки

Определяются вводные – какой необходимо создать тип шва, толщина используемого металла, параметры используемого оборудования: его мощность и производительность.
Конструктор создает чертеж шва с расчетом требуемых параметров. Он должен быть выполнен в масштабе и разрезе.
Затем высчитываются размер силы тока, диаметр используемого электрода и скорость, с которой планируется его подавать.
Проводится расчет скорости проведения сварки в автоматическом режиме.
Последним необходимо определить площадь создаваемого провара. В дальнейшем, при выполнении шва, значение данного показателя должно совпадать с образцом на чертеже. Отклонение не может превышать 10 % в обе стороны. Если оно становится больше, то меняются параметры дуги, в первую очередь, напряжение, и скорость работ.

Конструкторская документация должна включать следующие параметры: толщину заготовок, тип разделки швов в соответствии с требованиями ГОСТа к определенным видам и маркам металла, а также их форма. Технологии, которыми планируется пользоваться для проведения работ, оказывают влияние на подготовку краев деталей к соединению и режимы автоматической дуговой сварки.

Используются следующие формулы для расчета параметров сварки:

Q – удельная тепловая энергия (кДж/мм);

I – сварочный ток (А);

U – напряжение на дуге (В);

V – скорость сварки (мм/мин.);

к – коэффициент полезного тепловложения (для сварки под флюсом К = 0,9).

Коэффициент формы сечения шва рекомендуется в диапазоне 1…1,5. F=S / h, где:

h – глубина проплавления.

Надо отметить, что статья содержит только общую информацию, включающую особенности и режимы автоматической сварки под слоем флюса. На работу оказывает влияние сорт (марки) стали, флюс, применяемый для сварки и прочие факторы. Важно также уметь находить и пользоваться таблицами, с помощью которых можно сделать расчет оптимального режима сварки.

Критерии выбора режима автоматической сварки под флюсом

К основным параметрам выбора различных режимов сварки автоматом с защитой флюсом относятся: толщина кромок соединяемых изделий, требования, предъявляемые к геометрии (размерам и формам) швов (они зависят от глубины, на которую проплавляется металл), и ширина соединения.

Рекомендуем статьи по металлообработке

В ходе выбора режима работы, опираясь на толщину деталей, определяют диаметр проволоки. После чего рассчитывают сварочный ток, исходя уже из диаметра электрода. Затем высчитывается, с какими скоростями следует подавать проволоку в сварную ванну и производить сварку.

Электродная проволока, используемая для сварки автоматом, должна иметь сплошное сечение, а диаметр может колебаться от 1 до 6 мм. И это при силе тока от 150 до 2000 А. Напряжение дуги – от 22 до 55 В. Данные таблицы, которая приводится ниже, позволяют приблизительно определять режимы автоматической сварки под флюсом:

Свариваемый материал

Толщина металла, мм

Вид шва

Форма кромок

Зазор, мм

Диаметр электрода, мм

Сила тока, А

Напряжение, В при токе:

Скорость сварки, м/ч

переменном

постоянном (обратной полярности)

Односторонний

Без разделки

0–1,5

250–500

28–30

26–28

48–50

0–2

400–450

38–40

2–4

700–750

34–38

30–34

Двусторонний

1–3

650–700

32–34

5–7

950–1000

40–44

32–36

18–20

750–800

38–42

22–24

6–8

16–18

V-образная, 60°

250–280

30–32

25–28

350–380

17–20

500–550

30–36

Сварка титана и его сплавов

340–360

45–55

590–600

40–50

520–540

40–42

800–820

42–44

Влияние выбранного режима автоматической сварки на глубину проплавления и ширину шва

С возрастанием силы тока увеличиваются и давление дуги, и тепловая мощность. Соответственно, глубже становится проплавка металла. Однако ширина сварного соединения практически не меняется.

При увеличении напряжения дуги ее подвижность также возрастает. Одновременно растет и доля тепла, расходуемого на расплавку флюса. Вместе с тем, шире становится сварное соединение, при этом глубина проплавки меняется мало.

При выборе большего диаметра электрода и неизменной величины тока снижается глубина проплава металла. Ширина соединения при этом возрастает из-за того, что подвижность дуги увеличивается.

При росте скорости сварки уменьшается глубина проплава и ширина соединения. Это происходит потому, что количество расплавляемого металла снижается по сравнению с работой на меньшей скорости.

Одновременно с изменением полярности и рода тока меняются форма и размер соединения. Причина кроется в больших переменах количества тепловой энергии, которая возникает на дуге (ее аноде и катоде). Глубина проплавки снизится от 40 до 50 % при прямой полярности постоянного тока и на 15–20 % – при переменном токе. И это в сравнении с постоянным током обратной полярности.

Следовательно, сварное соединение малой ширины, в котором глубина проплава должна быть достаточно большой (примером может служить стыковой шов или угловое соединение без разделки), следует выполнять с помощью постоянного тока обратной полярности.

Вылет проволоки возрастает вместе с увеличением скоростей подогрева и плавления. Следовательно, увеличивается объем сварной ванны из-за металла электродной проволоки, что создает препятствие плавлению основного металла. Соответственно, глубина проплава снижается. Зная данную особенность, можно в ходе автоматической наплавки увеличить ее производительность.

Иногда (большей частью в процессе той же автоматической наплавки) электрод перемещают с различными амплитудой и частотой поперек кромок. Это сильно меняет как размер, так и форму сварного соединения. Таким образом происходит уменьшение глубины проплава и увеличение ширины шва изделия.

Данный способ сварки снижает возможность прожога в ходе создания стыковых соединений, в которых зазор между кромками достаточно большой. Этого же можно добиться при работе сдвоенным электродом, расположив их поперек движения сварки. При их размещении вдоль сварного движения глубина проплава увеличится.

При наклоне электрода вперед возможно подтекание расплавленного металла в сварную ванну. По этой причине может снизиться глубина проплава и увеличиться ширина соединения. Если же наклонить электрод назад, сварная дуга будет отсекать расплавленный металл от рабочей зоны. Вследствие этого уменьшится глубина проплава и возрастет ширина соединения.

По аналогии с вышесказанным, при сварном соединении, выполняемом на спуск, уменьшается глубина проплава и увеличивается ширина шва. А при соединении на подъем происходит обратный процесс – увеличивается глубина проплава и уменьшается ширина шва.

Особенности автоматической сварки под флюсом

Автоматическая сварка под флюсом рассматривается как процесс жесткого соединения двух металлических поверхностей при помощи электрической дуги между проволокой и швом под расплавленным слоем флюса. Данный метод применяют в стационарных условиях (заводской цех, верфь) для работы со сталью и разнородными металлами в диапазоне 1,5-150 мм толщины.

Технология процессов

Автоматическую дуговую сварку под флюсом на промышленные рельсы во время 2-й Мировой войны поставил академик Е. О. Патон в киевском институте, который сегодня носит его имя. Но сама идея данного метода принадлежит Н. Г. Славянову: в качестве флюса он использовал мелкодробленое стекло.

Как это работает

Схема дуговой сварки под флюсом выглядит так, как это показано на фото вверху, но все эти процессы лучше рассмотреть более подробно. В результате плавки/испарения флюса с металлом образуется газовое облако, которое окутывает сварочную дугу или газовый факел. В процессе гашения непрерывного электрического разряда в сварочной ванне образуется корка шлака, которая легко отслаивается.

Преимущество работы с автоматом перед ручной сваркой в данном случае заключается в том, что резко сокращаются потери на угар и разбрызгивание металла, хотя принцип процесса в любом случае остается неизменным.

В промышленности в качестве электродов чаще всего применяется сварочная проволока разного диаметра. Но также есть потребность в ленточных электродах толщиной до 2 мм и шириной до 40 мм или в комбинации проволока-лента.

В среднем насыпной флюс весит 1,5 г/см2 и его давление на расплавленный металл составляет 7-9 г/см2. Такого прижима вполне достаточно для исключения механических воздействий электрической дуги на сварочную ванну: даже при очень больших токах шов формируется правильно.

Важно! Дуговая сварка без флюса при силе тока выше 500 A практически невозможна. Происходит разбрызгивание металла, не сдерживаемого газовым облаком, тогда как под флюсом можно применять токи до 3000-4000 A без ущерба для ударопрочности, вязкости и эстетичности шва.

Примечание. Для погружной дуговой сварке под флюсом существует английская аббревиатура SAW (Submerged Arc Welding).

Роль флюса при сварке

Суть соединения металлов или, что такое дуговая сварка под флюсом, станет понятнее, если разобраться в принципах действия этих самых флюсов. По предназначению он выполняет функции, соответствующие покрытию или обмазке электродов для обычной дуговой сварки. В самом процессе производства всегда присутствуют высокие температуры, плавящие этот состав, что почти полностью перекрывает доступ воздуха, а точнее, O2 в область шва и растворяющие оксиды по кромке соединения. Совокупность таких процессов максимально оптимизирует условия для создания дуги.

Классификация подбора

В зависимости от металла, меняются физические параметры процесса, следовательно, для повышения качества используются разные флюсы. Для компоновки того или иного состава применяются различные фториды, оксиды и подобные им элементы.

При подборке особое внимание уделяется химическому составу, который можно классифицировать как:

алюминатно-основные (по маркировке AB);
алюминатно-рутиловые (по маркировке AR);
кальций-силикатные (по маркировке CS);
марганец-силикатные (по маркировке MS);
флюоритно-основные (по маркировке FB);
и др (по маркировке W).

Основа различия флюсов заключается в их активности при взаимодействии основного металла детали с присадочным материалом. Например, пассивные флюсы содействуют образованию газового облака, которое никак не отражается на химическом составе соединяемых материалов. Слаболегирующие категории легируют сварочный шов небольшим количеством кремния (Si), марганца (Mn) и др., придавая ему ударную вязкость.

Виды по назначению

Что нужно учитывать при выборе сварочных флюсов:

Низкоуглеродистые стали. Здесь возможны два варианта: это флюсы с повышенным содержанием кремния (Si) и марганца (Mn) либо сварочный пруток с легирущими добавками, но с малым содержанием и даже полным отсутствием Mn.
Низколегированные стали. Химическая инертность флюса однозначно должна быть более высокой, чем в первом рассмотренном случае. Здесь элементы Si и Mn не используются либо присутствуют в малых дозах – их заменяет флюорит (CaF2), также известный, как плавиковый шпат. Это способствует образованию легкоплавких шлаков, которые с лёгкостью отделяются от шва. Такие флюсы зачастую делают с содержанием оксида алюминия (Al2O3) и негашеной известью (CaO).
Активные металлы (титан - Ti). Применяются фторидные/хлоридные соли щелочных металлов. Примеси O2 в данном случае исключены – они резко понижают пластичность швов.

Таблица с примерами назначений сварочных флюсов:

Для газосварки

Технология сварки под флюсом также включает в себя газосварку цветметов, чугуна, инструментальных сталей (содержание C от 0,7%) с использованием защитного газового слоя. Для этого применяются пастообразные и порошковые флюсы, которые наносятся на:

кромку стыкуемых деталей;
присадочный пруток;
непосредственно в сварную ванну.

Подача флюса в рабочую сварочную зону осуществляется разными путями и это зависит от физических характеристик материала. Например, порошковые композиты склонны сдуваться газовым факелом, поэтому необходимо следить за равномерным поступлением флюса в расплав.

Существующие нормативы

Согласно РД 34.15.132-96 дуговая сварка под слоем флюса производится по следующим параметрам, указанным в таблице ниже.

Технология автоматической сварки под флюсом подразумевает дозированную ручную или автоматическую присыпку порошка из бункера. У данного метода есть один существенный недостаток: он не позволяет проводить работы в нижнем положении. Тем не менее, для сварки трубопроводов решение нашлось: прокручиваются сами трубы, в то время как головка горелки вместе с подающим устройством остаются неподвижными. Огромным преимуществом в этом вопросе обладает сварочная порошковая проволока – работы с ней могут проводиться в любой плоскости (сверху, сбоку, снизу).

Важно! Качество всех сварочных флюсов регулируется в соответствии с ГОСТ 9087-81. Там указаны порядка 50 марок таких композитных материалов и требования, распространяющиеся на них.

Преимущества автоматизированной сварки

Безусловно, у автоматической сварки под флюсом есть ряд преимуществ относительно трудовых затрат. Человеку остается лишь отладить оборудование для соответствующего режима и пассивно контролировать процесс.

К месту стыковки деталей флюс подается в автоматическом режиме. Высота (h) слоя регулируется в соответствии с толщиной металла, а забор порошка проводится из специального бункера.
Сварная проволока подается из кассетного механизма без участия человека.
Скорость процесса регулируется автоматически, с учетом толщины металла, чтобы создать качественную сварочную ванну.

Но бывают ситуации, когда приходится работать без каких-либо инструкций, например, нужно сделать всего один сварочный шов на трубопроводе. В таких случаях лучше придерживаться следующих правил:

Дуга должна быть стабильной - только так можно добиться высокого качества. Параметры можно отрегулировать по силе тока и толщине металла, как это указано в таблице раздела «Существующие нормативы».
Скорость сваривания будет зависеть от интенсивности подачи проволоки.

Скорость. Это определяется подачей сварочной проволоки (количество м/час). Использование флюса разгоняет этот процесс примерно в 10 раз.
Равномерность. За счёт подачи проволоки с определённой скоростью существенно повышается ударопрочность, вязкость и эстетика шва.
Мощность. Закрытая дуга несет в себе высокую мощность, что позволяет расплавлять металл на нужную глубину. Если используется открытая дуга, то мощность падает, а это требует предварительного раздела кромок и качество стыка снижается.
Автономность. После отладки оборудования присутствие оператора при процессе не является обязательным.
Экономия. От электрода при сварке остается всего лишь 2%, которые невозможно использовать.
Структура. Благодаря стабильности дуги создается красивая мелкочешуйчатая структура шва.
Простота. Для работы сварщика в данной сфере не нужно длительное обучение – достаточно приобретения общих навыков.

Оборудование для автоматической сварки под флюсом

Для создания рабочего места, в первую очередь потребуется источник переменного или постоянного тока. Обычно в целях экономии используют переменную сеть, снабженную достаточно мощным трансформатором, который не допускает перепадов напряжения. Но иногда (в основном, это касается сельской местности) мощности ТП недостаточно и тогда приходится подключать оборудование через стабилизатор.

На сегодняшний день чаще всего используют трансформаторы марки ТСД-500-1, ТСД-1000-4 и ТСД-2000. При больших объемах производства или повышенных требованиях к качеству можно задействовать сварочный трактор Jasic MK-1, как на фото вверху или АДС-1000-2, TC-17М-У, TC-35, АДФ-500 и др. Также сейчас выпускают преобразователи ПС-500, ПСО-500, ПС-100 и сварочные выпрямители BC-500, BC-1000-2, ВДУ-504, ВДУ-1001, ВДУ-1601.

Вернемся к трактору Jasic MK-1 и рассмотрим его более подробно. С помощью этого агрегата осуществляется автоматическая дуговая сварка длинных прямолинейных и/или кольцевых швов в любой плоскости. Минимальная сила тока, выдаваемого этим аппаратом, составляет 100 A, а максимальная 1000-1250 A в зависимости от модификации.

Трактор Jasic MK-1 позволяет использовать для сварочных работ все виды проволоки Ø 2-6 мм. При необходимости поперечную балку и сварочную головку можно перемещать по горизонтали и по вертикали или вращать. Качественную центровку шва обеспечивает стабильная подача проволоки кассетой с четырьмя роликами (возможный сбой скорости составляет от 0,3 до 3 мм/мин).

Тележка аппарата приводится в движение электрическим двигателем постоянного тока с регулировкой скорости – диапазон составляет от 0,1 до 1,5 м/мин. На каретке находится ручка для смены режимов движения. Так, режим AUTO позволяет не вмешиваться в процесс, а MANUAL требует ручного управления – эта функция позволяет позиционировать режим в соответствии с техническими характеристиками свариваемых деталей.

Существует много другого аналогичного оборудования для выполнения сварочных работ под флюсом. Рассмотреть даже половину моделей, не говоря уже об их модификациях, в рамках одной статьи просто технически невозможно, но это и не является нашей целью.

Плазменная наплавка

В настоящее время вопрос плазменной наплавки стоит перед специалистами достаточно остро, так как такая технология сварки под слоем флюса значительно увеличивает эксплуатационный ресурс композиций. По сути, высокая потребность метода сводится к меркантильным интересам: в машиностроении это означает выпуск конкурентоспособной продукции и более высокие доходы от продаж. Конечно, этот метод не является каким-то ноу-хау, но его преимущества не вызывают сомнений.

Общий статус

В данном случае под плазмой подразумевается ионизированный газ и для получения которого используются разные методы (механический, электрический). Некоторые источники высказывают мнение, что плазма, это та же классика или четвёртое агрегатное состояние вещества после твёрдого, жидкого и газообразного, но, соглашаться с этим или нет – право каждого человека. Как бы там ни было, ионизированный газ, обладая рядом полезных качеств, широко используется в научных и технических отраслях.

Работа с плазменно-дуговыми наплавками

В первую очередь сварочным оператором настраивается оборудование. Нужно выставить верный угол сопла газовой горелки по отношению к рабочей плоскости, выверить зазор между ним и деталью (обычно, это 5-8 мм) и вставить сварочную проволоку. В случае, когда требуются колебания сопла, головка выставляется точно по центральной продольной линии шва. Средина определяется очень просто: амплитуда колебаний делится на два.

Несмотря на простоту процесса наплавки, оператором может работать только достаточно опытный сварщик – это требует максимальной концентрации внимания. Если не придерживаться таких требований, то вероятность порчи заготовки возрастёт до максимума.

Газ ионизируется при помощи постоянного электрического разряда или дуги: на атомном уровне происходит отрыв отрицательно заряженных частиц (механический способ). Это возможно благодаря мощному тепловому воздействию разряда на поток газовой смеси. Аналогичного результата можно добиться при воздействии мощного электрического поля, но придётся соблюсти ряд дополнительных условий (электрический способ).

Для ионизации полаётся струя газа под давлением 20-25 атм, которую прошивает электрическая дуга с напряжением 120-160 V и силой тока до 500 A (для сравнения: в потребительской электросети 220-230 V и 50 A). Положительно заряженные ионы при помощи магнитного вихря летят к катоду с огромной скоростью, которой достаточно, чтобы при столкновении с металлом резко поднимают его температуру до 10000-18000°C.скорость движения ионов в таком процессе достигает 15000 м/сек!

Заключение

В заключении следует отметить, что дуговая сварка под флюсом регламентируется требованиями ГОСТ 9087-81, но нормы межгосударственных стандартов между странами СНГ были подписаны только в 1992 году. Тем не менее, вышеупомянутый норматив от 1981 года остался неизменным для России, Украины и Беларуси.

Читайте также: