Сварка под слоем флюса полуавтоматическая

Обновлено: 20.09.2024

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.

Сварка полуавтоматом без внешней подачи газа, под флюсом: для чего подходит? Техника сваривания

Факторы, которые влияют на качество соединения – сила тока и скорость подачи проволоки. Первый показатель устанавливают в зависимости от толщины деталей, скорость – равномерной и достаточной для получения качественного шва.

Полуавтоматической сваркой соединяют изделия из алюминия, низколегированных и коррозионностойких металлов толщиной от 1,5 до 10 мм.

Государственные стандарты техпроцесса и применяемого оборудования

Технологию и параметры процесса регламентирует государственный стандарт СССР от 1977 г., продлённый в 1991 году, ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами». ГОСТ вводит обозначения подвидов метода:

Ас – автоматическая дуговая сварка под флюсом на стальной подкладке;
Апш – автоматическая дуговая сварка под флюсом с предварительным наложением подварочного шва;
П — полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом;
Пс – полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом на стальной подкладке;
Ппш – полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом с предварительным наложением подварочного шва.

Необходимые параметры оборудования содержит ГОСТ 18130-79 «Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом», созданный в 1980-м, продлённый в 2015 году. В нём требования по номинальному напряжению, электрическим схемам, суммарному сечению кабелей, условиям эксплуатации и другим характеристикам процесса.

Особенности полуавтоматического способа

Благодаря компактности, полуавтоматом работают в труднодоступных местах: на высотных конструкциях, в тесных помещениях и тоннелях.

В отличие от метода с использованием газобаллонного оборудования в полуавтоматическом используют прямое подключение: на электрод подают «минус», а на заготовку – «плюс». При этом создаётся температура, достаточная для сгорания флюсового порошка и возникновения защитной среды.

Прижимные ролики устанавливают в соответствии с диаметром проволоки. На самом ролике указан диапазон диаметров, которые можно использовать. Нельзя прикладывать слишком большое усилие, затягивая ролик, это может привести к сдавливанию полой внутри проволоки и затору в кабель-канале.

Конструкция и принцип работы аппарата, типы проволоки

сварочная горелка-пистолет;
узел управления;
механический блок подвода проволоки;
гибкие шланги;
бобина с проволокой;
трубопровод для подачи электрода;
электрические провода.

В зону соединения подаётся электрический ток, дуга плавит электрод, флюс, испаряясь, защищает сварочную ванну от попадания кислорода. Подача электрода осуществляется автоматически, горелку перемещают вручную.

Инверторные сварочные полуавтоматы более производительны и эргономичны, дугу разжигают быстрее.

Примерная стоимость сварочных аппаратов на Яндекс.маркет

Сварочная проволока различается по сечению:

Техника работы полуавтоматом без газа

Перед началом работы подготавливают сплавляемые поверхности: зачищают место шва шлифовальной машинкой, затем обезжиривают зону сварки. Производители крепят на установках таблицы выбора силы тока в зависимости от толщины заготовки. После определения нужного показателя тока:

сменными шестернями регулируют скорость подачи проволоки так, чтобы она не проскальзывала, но и не была плотно прижата;
для подбора стабильной величины дуги проваривают небольшой пробный участок;
устанавливают переключатель подачи электрода в положение «вперёд», чиркают наконечником, после появления дуги ведут шов;
контролируют плавность процесса.

Достоинства и недостатки полуавтоматического метода работы без газа

К плюсам относят:

мобильность (нет тяжёлого газобаллонного снаряжения);
возможность непрерывно сваривать протяжённые участки соединения;
оперативность визуального контроля качества шва;
скорость процесса;
соединение конструкций в труднодоступных местах;
производительность вследствие непрерывности процесса.

высокая себестоимость работ;
потребность в оборудовании, сложность настройки;
трудоёмкость зачистки швов из-за толстого слоя шлака;
сложность работы с деталями толщиной менее 2 мм.

Из-за доступности и простоты эксплуатации техники сварку полуавтоматом без газа используют в домашних хозяйствах, гаражах и мастерских для мелких работ и ремонтов.

Особенности сварки с использованием полуавтомата под флюсом и в углекислом газе: технология и оборудование для каждого из способов

Существует два стандарта, регламентирующих правила работы с использованием полуавтоматов:

ГОСТ 14771-76 – сварка в среде защитных газов;
ГОСТ 8713-79 – автоматическая и полуавтоматическая сварка под слоем флюсов.

В первом случае для защиты сварочной ванны от вредных примесей и газов используется углекислый газ, во втором – специальные защитные пасты и порошки, которые при нагреве также предотвращают поступление воздуха в зону плавления кромок.

Также есть еще один документ, в котором содержится описание флюсов для сварочных работ: ГОСТ 9087-81.

Что собой представляет сварка полуавтоматом

Полуавтоматическая сварка – производительный метод, при котором используется особое оборудование. Конструкция аппарата предусматривает применение катушек с намотанной на них омеднённой или порошковой сварочной проволокой. При помощи механизма подачи, состоящего из электродвигателя и вращающихся роликов, присадка поступает через шланг в сварочную ванну и там плавится.

Благодаря непрерывной подаче проволоки, сварщику не нужно тратить время на замену электрода в держаке. Также стоит отметить, что деформация материалов при использовании полуавтоматов с газовой защитой несколько меньше из-за обдува углекислым газом.

Какие материалы допускается варить полуавтоматом:

Для работы с нержавейкой и алюминием требуется использование инертных газов – аргона или гелия.

Способы сварки полуавтоматом

Различные сплавы варятся на разных режимах с использованием разных технологий. Это касается особенностей подготовки самих деталей: предварительного подогрева, необходимости травления, использования флюсов. В ряде случаев применяются специальные марки сварочной проволоки: для наплавки с получением износостойкого покрытия, соединения деталей из легированных сплавов, чугуна, конструкционных материалов.

Марки сварочной проволоки:

Св-08Г2С – универсальная омеднённая. Состав – легированная сталь. Предназначена для работы с низкоуглеродистыми сталями, некоторыми марками чугунов. Диаметры: 0,8, 1, 1,2, 1,6 мм. Масса катушек: 5, 15, 18 кг. Тип: пластиковые катушки или круглые каркасные блоки;
ESAB OK Aristorod 12.50 – проволока с покрытием ASC (с улучшенными характеристиками). Для защиты зоны сварки следует использовать чистый углекислый газ или аргоновые смеси (80% Ar / 20% CO2). Применяется для сварки особо ответственных конструкций – мостов, нагруженных ферм, крановых несущих балок;
ESAB ОК ПРО 71 – порошковая рутиловая проволока. Для сварки углеродистых, низколегированных сталей, включая сплавы, используемых в судостроении;
Св.-АМг5, MIG 5356 (ALMg5) – для сварки алюминия. Диаметр 0,8 мм, вес катушек 2 кг.

Для работы могут использоваться различные флюсы. Их применение обусловлено необходимостью обеспечить дополнительную защиту сварочной ванны или для формирования швов с определёнными характеристиками. Шлаковую корку, которая образуется при использовании порошковой проволоки и флюсов, отбивают после остывания детали.

Сварка полуавтоматом в среде защитного газа

При работе с обычными углеродистыми сталями к аппарату подключают углекислый газ. А во время сварки нержавейки или алюминия – аргон, гелий или их смеси с СО2.

Оборудование, используемое для работы, отличается от инверторов, применяемых при сварке покрытым электродом. На передней панели, кроме регулировки величины сварочного тока, есть колёсико для изменения скорости подачи проволоки. Выбор параметров зависит от толщины свариваемых материалов и их марки.

Примерная стоимость полуавтоматических аппаратов для сварки на Яндекс.маркет

На профессиональных аппаратах есть возможность настройки индуктивности. Параметр влияет на «мягкость» дуги, степень проплавляемости кромок, величину брызг. Подбирается индивидуально в зависимости от материала и остальных настроек.

Подачу газа регулируют в диапазоне 1-1,5 кг/см по показаниям манометра редуктора. Смесь должна слегка обдувать сварочную ванну. Избыток газа ведёт к нарушению процесса (расплавленный металл выдувается из зоны сварки), недостаток – к появлению пор в швах.

Сварка полуавтоматом под флюсом

Флюсы используют либо для усиления защиты зоны сварки (совместно с газами), либо для замены газовой защиты. Ряд сплавов допускается варить только с флюсами.

Технология немного отличается от методов работы без флюса. Этапы:

При необходимости – обезжиривание деталей ацетоном.
Нанесение флюса на подготовленную поверхность.
Сварочные работы. Настройки аппарата зависят от материалов.
Удаление шлаковой корки со шва. Осмотр качества соединения.

При работе с низколегированными сталями применяют составы с высоким содержанием соединений кремния (Si, Mn), а для соединения легированных – с малым количеством кремния, но с кальцием, магнием и фтором.

Особенности сварки под флюсом

Сварочная проволока с флюсом, по ГОСТу 8713 1979 года, предназначена для неразъемного соединения деталей из стали и сплавов с включением железоникелевой основы. При помощи этого вида сварочных работ можно выполнять любые по сложности стыки.

Подготовка специалиста для полуавтоматической сварки под флюсом не требует больших затрат времени и средств. Сам флюс – это порошок из гранул, который при горении создает защитный слой из газа и шлака.

Действие защитного покрытия

Электродуговая сварка под слоем защитного порошка – это несложное в исполнении, но качественное и надежное соединение различных металлоконструкций и деталей.

Особенность сварки под флюсом заключена в соединении расплавленного металла двух деталей под слоем специального гранулированного порошка. При большой температуре электрической дуги металл и флюс расплавляются.

Пленка, образовавшаяся при расплаве гранул, защищает сварочную ванночку от воздействия кислорода и окружающей среды, не дает разбрызгиваться металлу.

На шве появляется тонкий слой шлака, который позволяет равномерно остывать сварному соединению. Корка легко удаляется с поверхности шва. Выполнять удаление надо обязательно для визуального контроля качества сварки.

Чтобы снять шлак, достаточно несильно ударить молотком по нему, и он осыплется. Перед этим необходимо убрать с деталей остатки флюса, его можно использовать на следующем стыке.

Способы работы

Для выполнения соединения с помощью сварки под флюсом наиболее распространены два метода.

Соединение с помощью сварки полуавтоматом. Чтобы обеспечить оптимальную скорость подачи проволоки с флюсом, сварщик подбирает соответствующий режим работы на аппарате, учитывая толщину металла и вид соединения.

Дуга направляется вручную. При этом скорость подачи проволоки, сила тока и угол наклона держателя – это основные факторы, влияющие на качество выполненной работы.

Схема автоматической (роботизированной) сварки предназначена для соединений стыковых и угловых деталей. В этом случае, автомат задает направление движения дуги, скорость подачи проволоки и хода каретки. Такой аппарат при высокой скорости сварки дает качественный шов.

Одна из разновидностей автоматического способа позволяет вести сварку сразу двумя электродами – это тандемный метод. При этом электроды идут параллельно друг другу и находятся в одной плоскости, что позволяет увеличить сварочную ванночку при мгновенном возбуждении электрической дуги. Флюс выполняет защиту шва от кислорода и обеспечивает равномерное остывание.

Виды флюсов

Каждое вещество, водящее в состав флюса, предназначено для сварки определенных металлов и сплавов. Выбирая марку флюса, учитывают, высоколегированная сталь будет свариваться или высокоуглеродистая, или же предстоит сварить цветные металлы, сплавы и так далее.

По методу производства флюсы разделяют на два вида:

неплавленые (испеченные и керамические) – гранулы с легирующими добавками, обеспечивающими высокое качество сварного соединения;
плавленые – с включениями стекла или пемзы.

Испеченные и керамические флюсы изготавливают, измельчая основной материал и соединяя раствор с жидким стеклом. Применяются для добавления легирующих присадок в тело шва. Плавленые флюсы изготавливаются при спекании основных материалов.

Флюсы для защиты шва выпускаются отдельно для электро и газосварки. Они отличаются по химическому составу. Гранулы, в которых содержится определенное количество фторидов, хлоридов, предназначены для электродуговой сварки с переплавом шлаков с активными металлами. Это солевые гранулы.

Комбинация солевого и оксидного растворов позволяют использовать смешанные флюсы для провара легированной стали. Оксидный флюс предназначен для соединения конструкционных сталей с большим содержанием фтора.

Классификация сварочной проволоки

Сварка полуавтоматом выполняется флюсовой проволокой без газа для повышения качества соединения деталей. От типа стержней и химического состава зависят механические показатели сварочного соединения.

Важно. Стальная проволока для сварки под флюсом должна соответствовать ГОСТу 2246 1970 года и применяться в зависимости от материала деталей.

Проволоку делают из трех видов сталей:

высоколегированных;
конструкционных, низкоуглеродистых.

Сечение сердечников, в зависимости от толщины металла, изготавливается диаметром не более 12 мм. Поставляется в бухтах не более 80-ти м длины. По желанию заказчиков возможна намотка на кассеты или катушки.

Хранить стальную проволоку нужно в сухих помещениях. При образовании ржавчины бухты обрабатывают с помощью бензина или керосина.

Для сварки алюминиевых деталей проволоку изготавливают по ГОСТам 7871 и 16130. Для этого производятся и наиболее часто применяются омедненные проволоки, не требующие обрабатывания при сварке.

Особенности и преимущества

Преимущества полуавтоматической и автоматической сварки под защитным слоем флюса позволяют занимать этому типу неразъемного соединения одно из лидирующих мест.

Высокий уровень производительности

По этой характеристике преимущество перед ручной сваркой минимум в 6 раз, некоторые специалисты считают, что намного больше. Но это не предел, повышая коэффициент работы сварочного автомата, увеличивается величина производительности труда. Еще одна причина, позволяющая достигнуть таких результатов – это применение высоких значений силы тока при сварке.

Плотный слой материала флюса не позволяет металлу растекаться, при этом происходит хорошее формирование шва. При повышенных значениях тока, этим оборудованием можно надежно обеспечить провар даже толстого металла без большой разделки кромок. Поэтому производительность еще больше вырастает. Снижается время на зачистку брызг и сильного растекания металла.

Повышается качество шва

Качество соединения растет благодаря тому, что расплавленный металл не подвергается воздействию кислорода и других веществ атмосферы.

Существует возможность широкого выбора материала сварочной проволоки. Применяя ту марку, которая лучше всего подходит для сварки, можно получить однородный по составу шов.

Появляется возможность придания шву отличной формы, с требуемым катетом шва. Благодаря защитной пленке, которая образуется при сгорании флюса, в швах нет подрезов, непроваров, пор и трещин. Наконец, нет необходимости в замене электродов, поэтому шов получается ровным, без разрывов.

Экономный расход материалов и улучшения условий работы сварщика

При сварке под флюсом понижается расход проволоки до 35%, при сравнении со сваркой электродами. Не расходуется материал на отходы, в виде огарков и разбрызгивания металла.

При этом способе угарный газ выделяется в меньших количествах, глаза и лицо специалиста не подвергается сильному ультрафиолетовому излучению, как при электросварке.

Оборудование

Производится оборудование 2 видов для сварки деталей под флюсом. В первом виде используют сварочную проволоку толщиной не более 3 мм.

Принцип устройства такого сварочного аппарата предполагает самостоятельную регулировку дуги (напряжения на ней), в то время как проволока подается с постоянной скоростью.

Второй вид – это оборудование, в котором автоматически регулируется сила тока, в зависимости от скорости подачи сварочных проволок. Диаметр электродной проволоки для такого оборудования начинается от 3 мм.

Производятся сварочные полуавтоматы и устройства для автоматической сварки. Выпускают универсальные аппараты, на которых можно проводить сварку порошковой проволокой, под флюсом, MIG, а также электродуговую строжку. Ток достигает значений 300…1500 A.

В промышленности распространены самоходные аппараты (трактора, подвесные головки), позволяющие автоматически варить объемные и протяженные конструкции. Если сварочный аппарат оснащен лазером, то это дает возможность отслеживать положение электрода. Причем экран можно устанавливать на расстоянии порядка 20 метров.

Область применения

Необходимо разобрать, где применяется сварку под флюсом, которая по праву считается одним из основных методов получения неразъемного соединения. Сварка выполняется в нижнем положении, для соединения деталей встык, внахлест, для угловых способов соединения.

Ранее способ использовали только при сварке металлоконструкций из конструкционных сталей. При разработке новых технологий появилась возможность проводить сварку всех видов стали и никелевых сплавов. Для этого используется проволока, подходящая по своему составу.

Титан и его сплавы, медь и сплавы на ее основе, алюминиевые сплавы и чистый металл – эти материалы успешно и надежно соединяют с помощью сварки под флюсом.

С применением метода под флюсом варят сложные строительные конструкции, мосты, трубы, резервуары, морские и речные суда. Экономически выгодно использовать данный метод для листов толщиной от 6 мм.

Важно правильно подобрать режим работы, материал проволоки и вид флюса. Шов сможет выдержать большие перепады температуры, воздействия агрессивных сред. Стык, выполненный профессионалом, выдержит очень высокое давление и будет надежен в условиях полного вакуума.

Технология сварки под флюсом

Сущность полуавтоматической сварки под флюсом заключается в следующем: по мере перемещения вручную держателя полуавтомата из установленной на нем воронки в зону сварки подается флюс, который закрывает поверхность изделия и электродную (сварочную) проволоку на высоте 40 — 50 мм. Дуга, возбуждаемая между свариваемым изделием 1 и электродной проволокой 2, горит под слоем флюса 3 (рис. 1). При этом происходит плавление кромок свариваемого изделия, электродной проволоки и флюса. Затвердевший металл ванны образует шов 4, который покрывается образующейся в процессе сварки шлаковой коркой 5, легко удаляемой после остывания. Нерасплавившийся флюс собирают после сварки и используют вторично.


Рис. 1. Схема сварки под флюсом

Сварку под флюсом выполняют переменным и постоянным током. Металл сварного шва, выполненного под флюсом, состоит примерно из 1/3 расплавленного присадочного металла и 2/3 переплавленного основного металла. Отношение веса расплавленного флюса к весу расплавленного присадочного металла составляет приблизительно 1:1.

Электродная проволока. При полуавтоматической сварке под флюсом электродная проволока является одним из основных элементов, определяющих качество сварного соединения. Для сварки под флюсом применяют три вида проволоки: углеродистую, легированную и высоколегированную.

Поверхность поставляемой проволоки должен быть чистой, гладкой, без окалины, ржавчины и масла. Проволока поставляется в мотках, либо в специальных катушках. Каждый моток должен быть перевязан мягкой проволокой в трех или четырех местах, равномерно расположенных по окружности мотка.

К мотку прикрепляют бирку, на которой указывают наименование или товарный знак предприятия-поставщика, наименование проволоки, марку стали (проволоки), диаметр проволоки и номер стандарта, по которому стандартизируется проволока. Каждую партию проволоки сопровождают сертификатом, в котором указывают наименование предприятия-поставщика, наименование проволоки, марку стали (проволоки), номер плавки, диаметр проволоки, химический состав стали, результаты испытаний, массу проволоки и номер стандарта (ГОСТа).

СВАРОЧНАЯ ДУГА ПОД ФЛЮСОМ

Сварочная дуга возбуждается между голой электродной проволокой под слоем сыпучего флюса и свариваемым металлом. После возбуждения дуги за счет высокой ее температуры возникает флюсовый пузырь, который образуется парами и газами, выделяющимися в столбе в процессе горения дуги. Таким образом, после возбуждения сварочная дуга горит в флюсовом пузыре. Во флюсовом пузыре парами и газами создается давление порядка 0,5 — 0,9 кПа. Давление столба дуги, газов и паров металла, находящихся в пузыре, способствует вытеснению жидкого металла из-под основания сварочной дуги, в результате чего дуга заглубляется в основной металл.

Флюсовый пузырь предупреждает потери металла на угар и разбрызгивание. Повышение величины сварочного тока увеличивает глубину проплавления и коэффициент наплавки, а следовательно, увеличивается количество расплавленного электродного металла. Стабильность горения дуги под флюсом зависит от соотношения между количеством расплавляемого электродного металла и количеством поступающего в сварочную дугу электродного металла. При увеличении скорости передвижения сварочной дуги под флюсом уменьшаются глубина проплавления, ширина и высота шва, что объясняется уменьшением количества тепла дуги, вводимого на единицу протяженности сварного шва. Если оставить постоянными скорость сварки, величину сварочного тока, то при увеличении напряжения на сварочной дуге, горящей под флюсом, увеличивается длина дуги, что приводит к ее подвижности. Сварочная дуга под флюсом может протекать как при использовании переменного тока, так и постоянного. В свою очередь сварочная дуга постоянного тока может быть прямой или обратной полярности. Слой нерасплавленного флюса мешает газовому пузырю разорваться. Когда слой флюса прорывается и наружу выходит газ, то это указывает на недостаток флюса. При сварке дугой, горящей под флюсом, применяют большую плотность тока, чем при ручной дуговой сварке штучными электродами. Это объясняется тем, что в первом случае расстояние от токоподводящего мундштука до сварочной дуги не превышает 60—100 мм. Поэтому меньше теряется тепла за счет излучения, а дуга под флюсом является более сосредоточенным источником, чем открытая дуга. В то же время температура дугового промежутка практически не увеличивается из-за больших затрат энергии на плавление и испарение металла и флюса. При увеличении давления в газовом пузыре за счет давления слоя флюса возрастает и плотность тока. Давление газов изменяется почти пропорционально сварочному току.

МЕТАЛЛУРГИЯ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

Флюсы для автоматической и полуавтоматической сварки по способу производства разделяются на плавленые и неплавленые (керамические). Плавленые флюсы— это искусственно приготовленные силикаты сложного состава с добавкой фтористых солей, сплавленные в электрических или пламенных печах и измельченные после сплавления в крупку до определенной грануляции. При сварке легированных сталей применяют флюсы, не содержащие кремнезема и построенные в основном на фтористых солях (CaF2, NaF и др.) с добавлением прочных окислов (CaO, MgO, А120з). Керамические флюсы — механическая смесь порошкообразных компонентов, связанных между собой раствором или спеканием и раздробленная в виде крупки до определенной грануляции.

При полуавтоматической и автоматической сварке сталей флюсы защищают жидкий металл в зоне дугового разряда от влияния кислорода и азота воздуха, химически воздействуют с жидким металлом, а также легируют сварочную ванну. Защитные свойства флюса зависят от его физического состояния (стекловидный или пемзовидный) и грануляции. В зависимости от химического состава флюса и сварочной ванны флюс либо вступает в химическое взаимодействие с жидким металлом, либо остается пассивным.

Флюсы — силикаты в своем составе, имеют два типа окислов: основные и кислотные, поэтому носят основной или кислотный характер. Основные флюсы обычно применяются при сварке легированных сталей, когда кремневосстановительный процесс отрицательно влияет на формирование сварного шва.

При сварке под флюсом имеется три фазы: шлаковая (флюсовая), газовая и металлическая. Между этими фазами в процессе горения сварочной дуги под флюсом происходят обменно-восстановительные реакции.

В наиболее горячей части сварочной ванны на границе раздела между металлической н шлаковой фазами протекает реакция (SiO2) + 2Fe = 2(FeO) + [Si] .

Круглые скобки () обозначают, что соединение находится в виде шлака, а квадратные [] — элемент растворен в расплавленном металле сварочной ванны. Эта реакция протекает в том случае, если концентрация кремнекислоты во флюсе будет высокой при низкой концентрации закиси железа (FeO) в нем, и низкой концентрации кремния в сварочной ванне. Закись железа, образующаяся по приведенной реакции, преимущественно переходит в шлак и частично в металл, следовательно металл шва обогащается одновременно кремнием и кислородом (закисью железа). При этом следует отметить, что повышение кислотности флюса может привести к высокому содержанию в сварочной ванне кремния, который восстановился из флюса. Приведенная реакция имеет очень важное значение в тех случаях, когда производится сварка низкоуглеродистых кипящих сталей. Наличие кремния в жидком металле, восстановленного из флюса, не менее 0,2 %, позволяет ликвидировать и подавить развитие в кристаллизующейся части сварочной ванны реакции образования СО и получить плотный шов.

Отрицательной стороной реакции является засорение сварного шва силикатными включениями. Наличие высокой концентрации закиси марганца (МnО) во флюсе и низкой концентрации закиси железа в нем, на границе между металлической и шлаковой фазами протекает реакция восстановления (окисления) марганца (МnО) + Fеж = (FeO) + [Mn].

Восстановлению марганца способствует высокая концентрация МnО во флюсе, повышение основности флюса и низкое содержание окислов железа во флюсе, следовательно, при малых концентрациях МnО во флюсе происходит окисление марганца, а при достаточно высокой концентрации его восстановление. Восстановление марганца из флюса содействует повышению концентрации закиси железа в системе металл — шлак и, следовательно, некоторому окислению жидкого металла в зоне плавления.

Развитию кремне- и марганцевовосстановительных реакций способствует тот флюс, который является химически активным к расплавленному металлу сварочной ванны. В этом случае происходит окисление углерода, при котором следует учитывать два обстоятельства:

1) окисление углерода, происходящее в высокотемпературной части сварочной ванны, приводит к раскислению жидкого металла;

2) окисление углерода, совершающееся в кристаллизующейся части сварочной ванны, способствует образованию пор в металле шва.

С целью погашения образования реакции окисления углерода в кристаллизующейся части сварочной ваяны, необходимо в ней иметь определенное содержание кремния (не ниже 0,1%), позволяющее получить плотный шов.

В сварочных флюсах содержится некоторое количество (до 0,15%) серы, которая является одной из наиболее вредных примесей в металле шва. Сера, в зависимости от условий, переходит из флюса в металл, или наоборот. Благоприятные условия перехода серы в металл шва (сварочную ванну) бывают тогда, когда она находится во флюсе в виде сульфида железа — FeS, который хорошо растворяется в жидком железе. Во флюсах, имеющих высокое содержание марганца, сера бывает связана в сульфид марганца (MnS), которая плохо растворяется в железе. В сварочной ванне возможны следующие химические реакции (MnS) + Feж = [FeS] + [Mn], (MnS) + [FeO] = [FeS] + [МnО]. Превращение MnS в FeS в сварочной ванне происходит тогда, когда созданы окислительные условия и наличие малой концентрации марганца в металле. Торможению процесса превращения MnS и FeS способствует высокая концентрация марганца в металле и закиси марганца (МnО) в шлаке.

Сульфид железа FeS является вредной примесью в металле шва. В период кристаллизации сульфид железа образует в междендритных пространствах легкоплавкую эвтектику FeS·Fe (температура плавления около 940°С), способствующую образованию горячих трещин.

В процессе сварки под высокомарганцовистыми флюсами фосфор переходит из флюса в металлическую ванну. Этот процесс происходит тем полнее, чем выше кислотность флюса. Содержание фосфора в металле шва снижает его ударную вязкость. Находящаяся на поверхности свариваемых кромок ржавчина или окалина служит причиной возникновения пор в металле сварного шва.

ТЕХНИКА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

При полуавтоматической сварке под флюсом (рис. 2) сварочная проволока малого диаметра из кассеты 1 по специальному гибкому шлангу 2 передвигается подающим механизмом 3 к держателю 4, из которого она поступает в зону сварки. Сварочный ток подводится к держателю через гибкий шланг 2. Флюс в зону сварки подается либо пневматически сжатым воздухом по шлангу, либо за счет собственного веса из воронки держателя 4.

В процессе сварки сварщик перемещает держатель полуавтомата вручную вдоль линии шва. Полуавтоматической сваркой под флюсом можно выполнять различные типы сварных соединений (рис. 3).

Рис. 2. Схема поста полуавтоматической сварки под флюсом: 1 — кассета подающего механизма; 2 — гибкий шланг для подачи электродной проволоки; 3 — ролики подающего механизма; 4 — держатель; 5 — подающий механизм; 6 — аппаратный ящик с оборудованием полуавтомата; 7 — сварочный трансформатор.

Рис. 3. Схема полуавтоматической сварки под флюсом: а — стыковых швов; б — в положении «в ложечку», в — тавровых швов; г — нахлёстных швов.

Рис. 4. Схема полуавтоматической сварки под флюсом: а — на медной или стальной подкладке; б — при соединении «в замок»; в — на флюсовой подушке; 1 — резиновый шланг; 2 — флюс; 3 — изделие.

При полуавтоматической сварке для получения качественных сварных швов применяют флюс более мелкой грануляции, чем при автоматической сварке под флюсом. Полуавтоматическую сварку под флюсом выполняют по ручной подварке, на стальной и медной подкладках, на флюсовой подушке и на весу.

Полуавтоматическую сварку по ручной подварке применяют в тех случаях, когда полуавтоматическая подварка невозможна, например, при сварке кольцевых швов цилиндрических изделий небольшого диаметра.

Медную удаляемую подкладку (рис. 4, а) применяют при сварке тонких листов, при этом требуется достаточно точная сборка и надежное прижатие кромок к медной подкладке по всей длине шва (максимальный зазор 0,25 — 0,5 мм). Для получения валика в зоне корня шва в медной подкладке делают канавку, иногда ее засыпают флюсом.

Стальную остающуюся подкладку (см. рис. 4, а) применяют при сварке тонких листов, причем допускается большой зазор между стыкуемыми элементами, чем при сварке на медной подкладке, а зазоры между подкладкой и изделием должны быть не больше 1 мм. Разновидностью сварки на остающейся стальной подкладке является сварка в замок (рис. 4, б), которая применяется при наложении кольцевых швов на толстостенных цилиндрах малого диаметра.

При использовании флюсовой подушки (рис. 4, в) требуется меньшая точность сборки, чем при сварке на медной подкладке; хорошие результаты получаются как при однопроходной сварке с полным проваром всей толщины листа, так и при подварке с обратной стороны двустороннего стыкового шва. Для полуавтоматической сварки под флюсом применяются полуавтоматы ПШ-5, ПДШМ-500 и др.

Читайте также: