Установка сварки под флюсом

Обновлено: 05.10.2024

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.

Оборудование для сварки под флюсом

В комплект оборудования, составляющего установку для автоматической сварки и наплавки под флюсом, входит целый набор машин, механизмов и приспособлений (рис. 5.4): источник сварочного тока, сварочная горелка, устройство подачи электродной проволоки и флюса в процессе сварки и их регулирования (автоматическая сварочная головка), устройство для перемещения свариваемого изделия или сварочной головки, система сбора флюса, система пропорционального отслеживания шва, видеоузел.

Источник как переменного, так и постоянного сварочного тока для сварки под флюсом должен быть рассчитан на 100 %-ную длительность сварочного цикла, поскольку сварка производится непрерывно и длительность цикла превышает 10 мин. Величина сварочного тока при сварке под флюсом наиболее часто лежит в пределах 300. 1500 А.

Бункер для флюса подсоединяется к сварочной горелке и почти всегда имеет электромагнитный клапан с ручным или автоматическим управлением. Современные сварочные установки имеют систему сбора неиспользованного (нерасплавленного) флюса и подачи его в загрузочный бункер.

В практике нашли широкое применение два вида автоматического оборудования: подвесные (неподвижные и самоходные) сварочные головки и сварочные тракторы.

Рис. 5.3. Схема автоматической дуговой сварки по слою флюса:

1 — электродная проволока; 2 — токоподвод; 3 — дуга; 4 — слой флюса; 5 — расплавленный шлак; 6 — сварочная ванна; 7— шов;
8 — затвердевший шлак

Рис. 5.4. Схема установки для сварки под флюсом

Важнейшее условие устойчивого горения дуги — ее постоянная длина. При нормальной длине дуги и ее нормальном напряжении скорость подачи электродной проволоки должна быть примерно равна скорости ее плавления. Длина дуги связана прямо пропорционально с напряжением: увеличивается длина дуги — возрастает напряжение, и наоборот. Изменение же длины дуги или ее напряжения может произойти в результате колебания напряжения сети источника тока, пробуксовки проволоки в подающем механизме, неровности свариваемой детали. Сварочная головка должна «реагировать» на эти изменения и восстанавливать заданную длину дуги. С уменьшением длины дуги скорость подачи проволоки уменьшается и с увеличением возрастает.

В основу регулирования работы сварочных головок положены два основных принципа регулирования: регулирование скорости подачи электродной проволоки и поддержание постоянной скорости подачи проволоки.

Сварочные головки с регулированием скорости подачи электродной проволоки. Сварочные головки с переменной скоростью подачи электродной проволоки имеют сложную электрическую схему и поэтому получили ограниченное применение (при низких напряжениях и малых сварочных токах).

Сварочные головки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки. Наибольшее распространение в сварочном произволстве получили установки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.

Для сварки и наплавки под флюсом установками с постоянной скоростью подачи электродной проволоки (с саморегулированием) применяются источники как переменного, так и постоянного тока с жесткой или пологопадающей внешней характеристикой.

Саморегулирование осуществляется следующим образом. Если в процессе сварки длина дуги уменьшится (например, из-за неровностей на поверхности свариваемых кромок), то напряжение на дуге понизится. Так как внешняя характеристика источника сварочного тока жесткая или пологопадающая, то даже незначительное уменьшение напряжения приведет к значительному возрастанию сварочного тока и тем самым к увеличению скорости плавления электродной проволоки (скорость плавления проволоки почти пропорциональна сварочному току).

Повышение скорости плавления проволоки при постоянной скорости ее подачи приведет к удлинению дуги, т. е. к восстановлению установленного режима сварки. Если же длина дуги возрастет, сварочный ток понизится. Следовательно, скорость плавления электродной проволоки уменьшится, что при постоянной скорости ее подачи приведет к сокращению дугового промежутка.

Автоматическая и механизированная сварки под слоем флюса

Автоматическая и механизированная сварки под слоем флюса. При сварке под флюсом дуга горит в закрытой полости, защищенной от воздействия атмосферы эластичной оболочкой расплавленного флюса. Металл шва состоит на 2/3 из расплавленного основного металла и на 1/3 из расплавленного присадочного металла. При автоматической сварке возбуждение дуги, поддержание ее горения, подача электродной проволоки, перемещение дуги вдоль кромок и заварка кратера в конце шва механизированы.

Производительность сварки под флюсом в 5-10 раз выше производительности ручной дуговой сварки, что достигается за счет увеличения плотности тока дуги, сокращения времени вследствие повышения скорости сварки, уменьшения количества наплавленного присадочного металла вследствие глубокого проплавления основного металла и повышения коэффициента наплавки.

Высокое качество сварного соединения обеспечивается за счет надежной защиты сварочной ванны от воздействия кислорода и азота воздуха, получения металла шва более однородного по химическому, увеличения плотности металла шва и формирования его без наплывов, подрезов и чешуйчатости.

Дуговую сварку под флюсом выполняют сварочными автоматами: подвесными сварочными головками (АД-320, АД-321, АДФ-500, АДФ-1002, А-1406, А-1412, А-1416 и др.) или самоходными тракторами, перемещающимися непосредственно по изделию (ТС-17, ТС-17М, ТС-35, АДФ-10030, АДФ-1202 и др.).

Аналогичное оборудование выпускают и зарубежные фирмы, такие, как ESAB (Швеция), Kemppi (Финляндия), Miga- tronic (Дания), Selco (Италия), Polysoude (Франция) и др. Например, ESAB производит сварочные тракторы-автоматы марок Miggytrac 1000, Miggytrac 2000, А2 Multitrac, А6 Mastertrac и сварочные головки марок А6 Arc Master, А6 S Compact и т.п.

Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производстве для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении на металле толщиной 2-100 мм. Такой способ сварки широко применяют при изготовлении котлов, резервуаров для хранения жидкостей и газов, корпусов судов, балок мостовых кранов и т.п.

При механизированной сварке под слоем флюса плавящимся электродом механизируется подача сварочной проволоки в зону дуги. Это происходит с помощью сварочной головки. Манипуляции дугой для поддержания заданного режима, придания шву нужной формы и перемещение дуги по мере наложения шва вдоль свариваемых кромок осуществляются рабочим, обслуживающим полуавтомат вручную. Сварочная проволока от подающего механизма к держателю в большинстве случаев поступает по гибкому шлангу. Главное достоинство механизированной сварки заключается в том, что с ее помощью можно выполнять такие швы, которые невыгодно или неудобно сваривать автоматом. Можно применять сплошную или порошковую проволоки.

Сварку выполняют на установках ПШ-5, ПШ-112, ПДО- 517, А-765, А-1197, А-1234 и др.

Для того чтобы воспрепятствовать вытеканию жидкого металла и шлака в зазор между свариваемыми кромками, сварку стыковых швов выполняют на весу, на флюсовой подушке, на медной или флюсомедной подкладке, в замок, на остающейся технологической подкладке, после ручной сварки корня шва.

Стыковые соединения листов стали толщиной до 20 мм в нижнем положении обычно сваривают односторонними однопроходными швами.

Сварка на весу возможна при условии плотной и точной сборки кромок без зазора. Глубина провара не должна превышать 2/3 толщины металла; такой способ применяют при изготовлении неответственных конструкций и при сварке тонкого металла.

Сварку на остающейся подкладке применяют для соединения листов толщиной до 10 мм. Подкладка должна плотно прилегать к свариваемым кромкам. При сварке частично про-

Рис. 2.20. Сварка стыкового шва на флюсовой подушке

плавляется подкладка и приваривается к нижней части кромок. Зазор между подкладкой и кромками должен быть не более 0,5-1 мм. Сварка применяется в тех случаях, когда наличие подкладки по конструкции допустимо.

При сварке на флюсовой подушке (рис. 2.20) к нижней стороне свариваемых листов поджимается слой флюса, препятствующий вытеканию сварочной ванны. Качество швов, их формирование определяется равномерностью поджатая флюсовой подушки и равномерностью зазора в стыке.

При сварке на медной подкладке обеспечивается получение качественных швов при условии плотного поджатая подкладки к свариваемым кромкам со стороны корня шва. Наличие зазоров не допускается. В производственных условиях трудно соблюсти такие жесткие требования, предъявляемые к сборке изделий, особенно при сварке толстолистового материала длинномерными швами. Поэтому этот способ не нашел широкого практического применения.

При сварке на флюсомедной подкладке между медной подкладкой и нижней стороной свариваемых листов искусственно создают тонкую флюсовую прослойку. Флюс насыпают через зазор между кромками или насыпают на подкладку до укладки листов. Размеры канавки для формирования корня шва: ширина 12-20 мм; глубина 1,5-2,5 мм.

Слой флюса между кромками и подкладкой играет роль флюсовой подушки. Наличие медной подкладки устраняет опасность проседания швов в случае неравномерного поджатая. Флюсомедные подкладки применяют при сварке односторонних кольцевых швов.

Сварка двусторонних швов является основным высокопроизводительным способом сварки под флюсом стыковых швов металла толщиной более 12 мм. Способ менее экономичен по сравнению с односторонней сваркой, но зато менее чувствителен к колебаниям режима сварки, отклонению электрода от линии стыка и не требует сложных устройств для получения полного провара.

Режим сварки под флюсом включает: диаметр электродной проволоки, силу сварочного тока, напряжение на дуге, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, марку и размер зерен флюса.

Оборудование для сварки под флюсом.

Автоматы для дуговой сварки по своей конструкции делятся на две группы: сварочные тракторы и подвесные головки.

Сварочный трактор (рис. 3.24) — это автомат, который в процессе работы перемещается по свариваемому изделию или направляющим, уложенным в одной плоскости с изделием.

Он состоит из тележки 6, в которой размещен привод движения трактора. На тележке расположена штанга 4, к которой прикреплен механизм подачи проволоки 1, бункер с флюсом 2, блок управления 5. На штанге имеется также место для крепления катушки со сварочной проволокой 3.

Штанга и механизм подачи проволоки имеют возможность поворота и наклона для сварки тавровых соединений, а также швов, расположенных вне колеи движения трактора.

Подвесная головка (рис. 3.25) — это сварочный автомат, который в процессе работы находится над изделием. Головки могут

Рис. 3.24. Автомат для сварки под флюсом

Рис. 3.25. Конструкция (а) и внешний вид (6) самоходной сварочной

быть самоходными и перемещаться по направляющим, закрепленным над изделием, или не иметь собственного привода и перемещаться вместе с порталом или Г-образпой тележкой.

Она состоит из тележки 5, флюсоаппарата 8, стойки 7, суппорта 2, штанги 6, устройства тормозного 9, флюсобункера 11, катушки для электродной проволоки 10, пульта управления 4, механизма подъема 3, механизма подачи проволоки 1, механизма правильного прижимного 14, мундштука 13, указателя светового 12.

На рис. 3.26 показана сварка емкости под флюсом с использованием подвесной головки.

В табл. 3.7 приведены технические характеристики некоторых автоматов для сварки под флюсом. Как правило, они имеют ПВ=100%.

Автоматы комплектуются источником питания постоянного или переменного тока. Сварка на переменном токе дешевле, однако применяется только для углеродистых сталей.

Рис. 3.26. Сварка емкости с помощью подвесной головки, расположенной на колонне

Технические характеристики автоматов для сварки под флюсом

Номинальный ток, A

Диаметр проволоки, мм

Трактор для сварки угловых швов

Tandem Master A6

Автоматы для сварки под флюсом часто становятся частью автоматизированных установок для сварки крупногабаритных конструкций (рис. 3.27, 3.28).

Рис. 3.27. Сварка под флюсом двутавровых балок

Рис. 3.28. Многодуговой автомат для сварки продольных швов труб

Рис. 3.29. Емкости Marathon Рас для размещения сварочной проволоки

В автоматизированных установках для сварки под флюсом обычно предусмотрена система автоматической уборки оставшегося на поверхности шва нерасплавившегося флюса с помощью флюсоаппаратов, действующих по принципу пылесоса.

При сварке протяженных швов проволока часто размещается не на катушках, имеющих ограниченный вес, а в объемных картонных емкостях, например Marathon Рас, расположенных рядом со сварочной установкой (рис. 3.29). Это уменьшает отходы проволоки из-за отсутствия смены катушек с ее остатками.

Сложные сварочные установки обычно имеют мощное программное обеспечение, которое может обновляться с сайта фирмы — производителя оборудования. Некоторые фирмы имеют свои спутниковые каналы для управления работой сварочных установок.

Что такое сварка под флюсом, как происходит процесс и какой вид флюса и режим выбрать для сварки разных металлов?

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.

Читайте также: