Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварка под флюсом: присадочные материалы и флюсы

Технология автоматической сварки под флюсом

Сварку под слоем флюса производят электродной проволокой, которую подают в зону горения дуги специальным механизмом, называемым сварочной головкой автомата. Металл сварочной проволоки расплавляется дугой и переносится каплями в сварочную ванну. В сварочной ванне металл сварочной проволоки смешивается с расплавленным основным металлом. Токоподвод к проволоке осуществляется через мундштук, изготовляемый из меди или ее сплавов. Малый вылет электрода, отсутствие покрытия, большая скорость подачи электродной проволоки позволяют значительно увеличить силу сварочного тока по сравнению с ручной сваркой электродами тех же диаметров. Это приводит к ускорению процесса плавления сварочной проволоки, увеличению глубины проплавления основного металла и, как следствие, значительному повышению производительности. Коэффициент наплавки достигает в некоторых случаях ЗОгДА-ч). Достаточно толстый слой флюса (до 60 мм), засыпаемый в зону сварки, расплавляется на 30%. Это делает дугу закрытой (невидимой) и обеспечивает надежную защиту расплавленного металла от окружающего воздуха, стабилизирует сварочный процесс. Существенным достоинством сварки под флюсом являются незначительные потери на угар металла и его разбрызгивание. Вслед ствие увеличения эффективной тепловой мощности дуги может быть расширен диапазон толщин деталей, свариваемых без скоса кромок. Например, при обычных режимах сварки под флюсом деталей встык без скоса кромок, можно сваривать металл толщиной 15-20 мм. В этом случае увеличивается проплавление основного металла, и его доля в металле шва составляет 0,5-0,7. При этом значительно снижается расход электродной проволоки. При сварке угловых швов увеличенная глубина провара обеспечивает большее сечение, чем это достигается при ручной сварке с одинаковым катетом шва. Как отмечалось ранее, флюсы влияют на устойчивость горения дуги, формирование и химический состав металла шва. Флюсы в значительной мере определяют стойкость металла шва против образования пор и кристаллизационных трещин. Требуемые механические свойства, структура металла шва и сварного соединения в целом обеспечиваются применением сочетания флюса и электродной проволоки. Размеры и форма шва при сварке под флюсом характеризуются глубиной провара, шириной шва, высотой выпуклости и т.д. Закономерности изменения формы шва обусловлены главным образом режимом сварки и практически мало зависят от типа сварного соединения. Параметры режима сварки под флюсом условно можно разбить на основные и дополнительные. К основным параметрам относят величину сварочного тока, его род и полярность, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки и скорость сварки. При сварке под флюсом с постоянной скоростью подачи электродной проволоки часто вместо сварочного тока используют термин «скорость подачи электродной проволоки» . Чем выше скорость подачи электродной проволоки, тем больше должен быть сварочный ток, чтобы расплавить проволоку, подаваемую в сварочную ванну. К дополнительным параметрам режима сварки под флюсом относят величину вылета электродной проволоки, состав и строение флюса, а также положение изделия и электрода при сварке. Глубина провара и ширина шва зависят от всех параметров режима сварки. С увеличением силы тока глубина провара увеличивается. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40 — 50 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15 — 20 % ниже, чем при сварке постоянным током обратной полярности. Уменьшение диаметра электродной проволоки приводит к увеличению глубины провара, так как увеличивается плотность тока. При этом ширина шва уменьшается. Из приведенных данных следует, что при автоматической сварке под флюсом для получения глубины провара 5 мм при диаметре электродной проволоки 2 мм требуется сварочный ток 350А, а при диаметре 5 мм — 500А. На практике больше применяют малые диаметры электродной проволоки. Это позволяет применять меньшие значения сварочного тока в сочетании с высокой производительностью процесса сварки. Напряжение дуги при сварке под флюсом не оказывает существенного влияния на глубину провара. Увеличение напряжения дуги приводит к увеличению ширины шва. При этом снижается выпуклость шва, глубина проплавления остается почти постоянной. При необходимости увеличения толщины свариваемого металла для правильного формирования шва необходимо увеличивать силу сварочного тока и напряжение дуги. Влияние скорости сварки на глубину провара неоднозначно. При малых скоростях сварки 10-12 м/час глубина проплав-ления при прочих равных условиях минимальная. При увеличении скорости сварки ширина шва заметно сокращается, выпуклость шва несколько возрастает, глубина проплавления незначительно увеличивается. При увеличении скорости сварки до 70-80 м/час глубина проплавления и ширина шва уменьшаются, а при дальнейшем увеличении скорости сварки влияние различных факторов приводит к тому, что образуются краевые непровары -зоны не-сплавления. Этот метод чаще применяется при двухдуговой сварке. Наклон изделия по отношению к горизонтальной плоскости также оказывает влияние на формирование шва. При сварке на подъем увеличивается глубина провара и уменьшается ширина шва. Если угол подъема изделия при сварке под флюсом будет более 6 °, то по обе стороны шва могут образоваться подрезы. При сварке на спуск глубина провара уменьшается. Аналогичный процесс формирования шва происходит при сварке с уменьшением насыпной массы флюса. Зазор между деталями, разделка кромок и вид сварного соединения не оказывают значительного влияния на форму шва. Очертание провара и общая высота шва Н остаются практически постоянными. Чем больше зазор или разделка кромок, тем меньше доля основного металла в металле шва . Из рисунка видно, что в зависимости от зазора или разделки кромок шов может быть выпуклым, нормальным или вогнутым. Наиболее существенное влияние на форму и качество шва влияет непосредственно зазор между деталями. При сварке вручную сварщик может сам выправить дефект сборки (заплавить увеличенный зазор) и обеспечить требуемую форму шва. При автоматической сварке это осуществить невозможно. Плохая сборка не обеспечит заданные зазоры и получение качественного шва.

Технологии сварки под флюсом

​Разновидность электродуговой сварки, при которой горение дуги осуществляется под действием слоя флюса, способствующего защите сварочной зоны от негативного атмосферного влияния, называется сваркой под флюсом. Помимо выполнения защитной функции флюс обеспечивает стабильное горение дуги, оказывает металлургическое действие на металл, обеспечивая легирование, рафинирование и раскисление металлического расплава ванны, а также препятствует его разбрызгиванию.

Обладающий низкой проводимостью тепла расплавленный флюс в режиме автоматической сварки способен замедлять остывание шва, это позволяет растворенным в ванне газам со шлаковыми образованиями подниматься на ее поверхность. Таким образом шовный металл очищается от загрязнений. Затвердевшая после расплавления часть флюса покрывает площадь шва толстой коркой из шлака, которая без труда удаляется по завершении дуговой сварки. Оставшийся нерасплавленным флюс собирают со шва по окончании работы с помощью пневматического приспособления для вторичного применения.

Технологии сварки под флюсом

Исходя из степени механизации такого сварочного процесса, выделяют дуговую автоматическую сварку под флюсом и механизированную. Во втором случае флюс подается в ходе ручного передвижения сварочной головки полуавтомата на свариваемый участок, покрывая слоем в 4-5 см поверхность изделия с электродной проволокой. Его подача ведется с помощью пневматики по шлангу либо из особого бункера, размещаемого на сварочной головке оборудования полуавтоматической сварки.

Чаще всего используют для сварки под флюсом автоматы, у которых подача сварочной проволоки в место сваривания полностью автоматизирована специальным устройством. Горение дуги, зажигаемой между деталью и краем электродной проволоки, осуществляется под слоем флюса, подающегося из особого бункера. Теплота, производимая дугой, расплавляет металл электрода с основным и ту часть флюса, которая попадает в зону ее действия. В ходе электродуговой сварки в месте горения дуги формируется полость, которую сверху ограничивает купол из расплава флюса. Он в ходе производства работы наполняется парами флюса с металлом и газами с давлением, поддерживаемым образовавшимся над сварочной зоной флюсовой оболочкой.

Горение дуги в ходе сварки под слоем флюса приходится на передний край сварочной ванны, немного отстраняясь от вертикали в направлении, противоположном продвижению сварки. От действия давления дуги расплав металла вытесняется в том же направлении, формируя сварочную ванну. Около электрода при автоматической сварке образуется кратер, наполненный небольшим слоем расплавленного металла, а большая часть расплава помещается в зоне между кратером и плоскостью шва.

Флюс в состоянии жидкости, имеющий меньшую плотность, оказывается в верхнем слое расплава и плотно покрывает шов. Технология автоматической сварки предполагает ведение процесса на подкладке либо с помощью флюсовой подушки. Металл полученного шва, сваренного под слоем флюса, на треть составляется из присадочного материала и на две трети из переплавленного основного металла.

Читать еще:  Как сделать контактную сварку для литиевых аккумуляторов

Преимущества сварки под флюсом

К особенностям сварки под флюсом, обеспечивающим ее преимущества перед другими способами, относят довольно высокую производительность со стабильным процессом и хорошее качество получаемых сварных соединений. Первое обусловлено использованием значительных токов, хорошей глубиной расплавления. Второе достигается надежностью защиты металлического расплава от окружающего воздуха и механизацией операций с расчетом режимов сварки. Помимо этого данный способ практически полностью исключает металлические потери в разбрызгивании и угаре. Недостатком этой технологии является возможность ее использования лишь в нижнем расположении шва с наклоном около 15º в основном на коротких швах, что создает сложности в проведении монтажных работ.

В автоматической сварке под слоем флюса производительность работ в несколько раз больше, чем в ручном процессе. А использование в изготовлении широкополых балок с двумя таврами и трубопроводов значительного диаметра особых форсирующих режимов сварки под флюсом позволяет увеличить производительность в 15-20 раз. Это возможно благодаря большой плотности токов в электродном металле, достигаемой за счет окружения зоны сварки флюсовым слоем. Получаемая величина тока позволяет даже вести сварку кольцевых швов со значительными толщинами материалов. В монтажных работах и заводских производствах применяют оборудование для сварки под флюсом, позволяющее соединять заготовки с толщинами от 2 до 100 мм из сталей с разным составом, медные, алюминиевые, титановые детали и изготовленные из их сплавов.

В промышленности чаще всего применяют электродную проволоку для сварки под флюсом. Однако отдельные виды работ, особенно наплавку, эффективнее выполнять с помощью ленточных электродов. При этом перемещаемая от одного конца ленты к другому сварочная дуга, оплавляя ее края, расплавляет основной металл. Изменением формы электродной ленты возможна корректировка размера поперечного сечения шва. Достигается это большей равномерностью, а также глубиной расплавления металла шва как по оси, так и вдоль его сечения. Для достижения большей производительности при сварке угловых швов и стыковых соединений с разделыванием кромок применяют порошковые присадочные материалы. Они позволяют при одновременном увеличении вылета электрода получать больший объем наплавляемого металла. Хотя в данном случае существенно уменьшается глубина расплавления металла.

Увеличить производительность сварочных операций с качеством получаемого шва можно с использованием технологии сварки под флюсом при помощи двух или более электродов, а также применяя многодуговую автоматическую сварку. Это целесообразно при массовом производстве одинаковых изделий (резервуаров, балок, труб). Многоэлектродная сварка характеризуется присоединением всех электродов к одному полюсу питающего источника. При многодуговой сварке каждый изолированный от других электрод соединяется со своим источником питания.

Выбор флюса и проволоки по основности и диаграммам активности

С увеличением разнообразия материалов для сварки под слоем флюса становится все проще получать требуемые свойства сварного шва. Основность флюса и соответствующие диаграммы активности играют в этом случае важную роль. В разделе Сварочные материалы представлены флюсы, производимые ЭСАБ, а также применяемые с ними проволоки. Также здесь Вы сможете найти формулу, которую применяет ЭСАБ для подсчета основности флюсов, а также как пользоваться диаграммами активности и многое другое. Все это позволяет сделать правильный выбор комбинации флюс-проволока для решения ваших задач.

Основность флюса

Долгое время понятием «основность» пользовались для описания химико-металлургической природы сварочных флюсов. Однако, существовавшие формулы давали весьма различные результаты. Для расчета основности флюсов, представленных в данной брошюре, ЭСАБ использует следующую формулу:

Все составляющие подставляются в весовых процентах.

«В»- определяет соотношение между основными и кислыми окислами, входящими во флюс.

MnO и FeO считаются «полуосновными», а AL2O3, TiO2 и ZrO2 — «полукислыми». CaF2 считается основным составляющим, т.к. при сварке он частично переходит в СаО, что является причиной снижения активности SiO2 в шлаке по реакции:

В соответствии с расчетами по формуле основности все флюсы по их химико-металлургическим свойствам можно разделить на группы, имеющие следующий температурный интервал плавления:

Температура плавления

Тип флюсаОсновностьТемпературный интервал°С
КислыеВ 1500
ВысокоосновныеВ>2,0>1500

Содержание кислорода в металле шва

Интервал плавления сварочных флюсов сильно влияет на количество и вид микрошлаковых включений, остающихся в металле шва. Сварочные шлаки, имеющие температуру затвердевания более высокую, чем металл шва, присутствуют в жидком металле ванны в виде мельчайших сферических частиц и успевают удалиться из ванны до ее кристаллизации. Таким образом, металл шва при сварке под основными флюсами содержит очень незначительное количество сферических микрошлаковых включений.

С другой стороны, кислые и нейтральные флюсы образуют шлаки с температурой плавления более низкой, чем металл шва. Это значит, что количество микрошлаковых включений в металле шва больше, чем при использовании основных флюсов. Кроме того, форма шлаковых включений в этом случае в основном отлична от сферической. При этом они имеют тенденцию осаждаться вдоль первичных границ зерен.

Механические свойства

Механические свойства металла шва зависят от от его химического состава и микроструктуры. Высокое содержание оксидов в виде микрошлаковых включений в шве уменьшают его вязкость. Низкие их количества, с другой стороны — около 200 ppm, измеренных как кислород* — даже помогают формировать вязкую составляющую структуры. Поэтому выбор того или иного типа флюса зависит от уровня требований, предъявляемых к сварному шву. Содержание оксидных включений во флюсах следующее:

Тип флюсаОсновностьВесовые % (О)
КислыеВ 750ррm
НейтральныеВ=0,9-1,2550-750ррm
ОсновныеВ=1,2-2,0300-550ррm
ВысокоосновныеВ>2,0 < З00ррm

* Содержание кислорода в металле шва в основном используется как мера количества оксидных микрошлаковых включений. 1 ррm – 10-4 весовых процентов.

Чем ниже содержание кислорода, тем выше ударная вязкость. Это обеспечивается высокоосновными флюсами. Как правило, ударная вязкость металла шва увеличивается с увеличением основности флюсов. При проведении испытаний по методу ISO типичная ударная вязкость металла шва, выполненного под слоем кислого флюса равна приблизительно 50 Дж при 0°С, тогда как при сварке нейтральным, основным и высокоосновным флюсами это значение достигается при -20°С, -40°С и -60°С соответственно. Однако, с другой стороны, флюсы с высоким содержанием кислорода обычно обладают более высокими сварочно-технологическими характеристиками. В этом смысле показательны кислые флюсы, обеспечивающие скорости сварки в два раза выше, чем высокоосновные.

Выбор проволоки и флюса

В случае, если уровень ударной вязкости сварных швов указан в требованиях к конструкции, то при выборе флюса особое внимание следует уделить именно его основности. Однако, имея в виду влияние основности на производительность сварки и другие технологические характеристики, выбранная основность должна быть «разумно достаточной» для получения заданного уровня свойств. Но далеко не ко всем сварным соединениям предъявляются требования только по ударной вязкости. Ведь сварной шов должен обладать и определенными прочностными характеристиками. И если требования по прочности указаны как главенствующие, то в этом случае необходимо следовать правилу, что металл шва по составу должен быть как можно ближе к основному металлу. Достаточный уровень прочностных свойств можно получить при использовании любого флюса при условии применения соответствующей проволоки. При сварке углеродистых сталей три химических элемента имеют определяющее влияние на свойства сварного шва. Это — углерод, марганец и кремний.

Мn является наиболее подходящим легирующим элементом для достижения требуемых прочностных характеристик. Содержание Mn в металле шва зависит от:

  • содержания Mn в проволоке
  • выгорания в дуге и перехода Mn из флюса
  • содержания Mn в основном металле.

Выгорание/переход Mn определяется с помощью диаграммы активности, соответствующей выбранной марке флюса.

Соотношение долей участия основного и присадочного металла в сварном шве зависит в основном от формы подготовки кромок сварного соединения, что может быть наглядно проиллюстрировано следующим примером:

— Cварка без разделки проход с каждой стороны:
80% основной металл
20% наплавленный металл

— Стыковой шов с Х-образной разделкой с 1-м (2-мя) проходами с каждой стороны:
50% основной металл
50% наплавленный металл

— Стыковой шов с X или V-образной разделкой с многослойным сварным швом:
20% основной металл
80% наплавленный металл

При подсчете содержания Mn в сварном шве используется следующая формула:

где: Кр = доля основного металла в металле шва (%)
Mnp = содержание Mn в основном металле (%)
Mnw = содержание Mn в сварочной проволоке в (%)
ΔMnf = потери/переход Mn в результате химической активности флюса (%)

Следует иметь в виду, что высокое содержание Mn в металле шва в количестве более 1,8% может привести к его охрупчиванию. Содержание Si может быть расчитано аналогичным образом. И, напоследок, следует обратить внимание на влияние величины удельного тепловложения во время сварки, а, если быть точным,- скорости охлаждения (°С/сек), которая может значительно повлиять на микро-структуру металла шва и, как следствие, на его механические свойства.

Читать еще:  сварочный аппарат инвертор Сварог ARC 205 B (Z203)

Сварочные флюсы

Чтобы качественно выполнить соединение электродуговой сваркой, необходима сила тока достаточной величины, присадочный материал для заполнения шва, и газовая среда для защиты расплавленного металла от воздействия кислорода из окружающего воздуха. Для реализации последнего условия используют сварочный флюс. Что это такое? Каков функционал этого вещества, и как он классифицируется? Где применяются флюсы для сварки?

Определение и предназначение

Сварочный флюс — это гранулированное средство, подаваемое в зону сварки, непосредственно перед проходом через данный участок плавящегося электрода и зажженной электрической дуги. Вещество похоже на крупнозернистый порошок, бывающий прозрачного, белого, желтого, зеленого или коричневого цвета.

Это средство используется для защиты сварочной ванны от взаимодействия с атмосферой, и препятствия вытеснению углерода из состава основного металла. Некоторые марки флюсов дополнительно обогащают шов укрепляющими связками в виде легирующих элементов.

Используется гранулированное вещество в:

  • электродуговой сварке плавящимся электродом, где последним выступает проволока, подающейся с катушки в горелку;
  • электрическом методе сваривания покрытыми электродами как дополнительное средство;
  • полуавтоматической сварке в среде инертного газа, где порошок находится во внутренней части трубчатой проволоки;
  • газовой сварке пропан-кислородным пламенем на легированных сталях и цветных металлах;
  • электрической сварке угольными электродами.

Функционал гранулированного средства

Сварочные флюсы играют большую роль в обеспечении процесса соединения металлов. Их функции, в зависимости от состава вещества и свариваемого материала, могут заключаться в поддержании четырех действий.

Изоляция

Главной целью флюсов является создание непроницаемого газового облака, позволяющего основному и присадочному металлам беспрепятственно сплавляться в сварочной ванне. Чтобы порошок выполнял эту функцию необходима правильная дозировка вещества на линии соединения. Хорошими изоляционными газовыми свойствами обладают мелкие гранулы плотной структуры. Но возрастающая плотность укладки фракций на поверхности соединения отрицательно сказывается на формировании поверхности шва.

На изолирующую способность оказывает влияние не только размер посыпаемых частиц, но и их насыпная масса. Применяя специальные таблицы с данными можно устанавливать точную подачу стекловидного средства в сварочную зону.

Стабилизация

Кроме защитных свойств порошка, позволяющих вести сварочные работы без внешних газовых включений, флюсы создают благоприятную среду для горения электрической дуги, которая проявляется в разряде электрического тока между концом электрода и изделием. Расстояние между сторонами полюсов составляет около 5 мм. Для стабилизации горения дуги в состав гранул добавляют специальные вещества, позволяющие более устойчиво проходить электрическому разряду. Это дает возможность работать не только на постоянном, но и на переменном токе, и применять разнообразные режимы сварки.

Легирование

Благодаря воздействию высоких температур и взаимодействию основного и присадочного металлов, создается сварочный шов. Его химический состав зависит от используемых материалов. Из-за электрической дуги некоторые полезные элементы могут выгорать или передаваться с металла шва в шлаковые массы. Чтобы этого не произошло, в некоторые флюсы добавляют легирующие вещества, обогащающие шовный металл, и препятствующие насыщению шлака кремнием и марганцем. Для большего легирования используют соответствующую присадочную проволоку.

Формирование поверхности

Когда кристаллическая решетка в расплавленном металле только начинает образовываться, все, что соприкасается с ней, оказывает влияние на вид будущего шва. Флюсы, благодаря различной степени вязкости и межфазного натяжения, имеют сильные формирующие способности, благоприятно сказывающиеся на сварочном соединении.

Например, при работе на большой силе тока и толстых материалах, более практичны флюсы с долгим вязким состоянием. Такие порошки называют «длинными». Это позволяет глубоко прогретому сплаву постепенно кристаллизоваться и остыть, образуя гладкочешуйчатую структуру. Для сварки на малых токах, сильная жидкотекучесть будет мешать видеть сварочную ванну и качественно выполнять процесс, поэтому здесь применяются «короткие» флюсы, у которых вязкость быстро переходит в твердое состояние при снижении температуры.

Классификация

Классификация сварочных флюсов имеет четыре критерия, которые разделяют присадочное средство. Заключаются они в следующих пунктах:

  • назначение флюса;
  • способ его изготовления;
  • структура и физические параметры;
  • химический состав.

Назначение

В зависимости от состава и свойств гранулированного средства, оно может быть применено для обеспечения сварочных процессов в работе с углеродистыми, легированными и цветными металлами. Его используют для электродуговой, газовой и электрошлаковой сварки, а также работах с неплавящимися электродами. Некоторые классы флюсов взаимозаменяемы. Так, флюс для сварки алюминия, может быть использован и для создания соединений на легированных сталях. В его состав входят натрий, калий и литий, которые будут положительно сказываться и на других металлах. «Алюминиевый» флюс хорошо подойдет для сварки угольными электродами. Другие гранулированные смеси узко специализированны и не пригодны для широкого применения.

Способ изготовления

В промышленности имеются три способа производства флюса:

  • Плавленные. Для этого применяют электрические или угольные печи. Компоненты шихты разогревают до жидкого состояния и, сплавляясь, образуют полезную смесь. Брикеты и комки материала разбиваются до мелких частей. В готовом виде такие порошки имеют мелкодисперсную структуру серого цвета.
  • Механические смеси. Это соединение нескольких видов флюса в один состав путем физического перемешивания гранул между собой. Технология применяется для конкретных видом металлов. Постоянного состава не существует, а изготовление производится на заказ. Имеет существенный недостаток в виде разности веса и размера частиц, что приводит к их разделению при транспортировке и подаче из бункера.
  • Керамические. Соединение образовывается за счет скрепления порошкообразных веществ клеем, в роли которого выступает жидкое стекло. Альтернативным методом является спекание без сплавления. Компоненты шихты разогреваются до слипания в комки. После остывания они проходят процедуру измельчения. Благодаря недопущению сплавления сохраняются легирующие вещества.

Структура и параметры

Внешний вид и физическое строение порошкообразных средств для сварки может отличаться. Наиболее распространенными являются стекловидные зерна. Они имеют прозрачный цвет и круглую структуру. Отличаются более высокой насыпной массой, поэтому плотно укрывают соединение, защищая его от внешней среды.

Вторая категория флюсов создается в виде пемзообразного вещества. Это пенистые гранулы овальной или круглой формы. Цвет может варьировать от белого до коричневого. Порошок, из-за легкого веса, требует более высокого слоя присыпания соединения.

Химический состав

Из компонентов, входящих в состав порошкообразного вещества для присыпки сварного соединения, выделяются низкокремнистые смеси, где оксида последнего содержится меньше 35%. При этом участие марганца граничит на уровне 1%. Вторая группа — это флюсы с высоким содержанием оксида кремния, которое начинается от 35%. Третья категория называется бескислородной.

Отличаются флюсы и по степени взаимодействия с основным и присадочным металлами. Пассивные смеси только создают газовое облако, но никак не воздействуют на химический состав стали. Слаболегирующие порошки — это категория флюсов, производимая путем плавления, которые снабжают свариваемые материалы небольшим количеством кремния, марганца, и других полезных включений. Это придает шву большую прочность и ударную вязкость. Легирующие гранулированные составы обогащают металл в значительной степени, улучшая его физические и химические свойства. Швы после такой сварки лучше сопротивляются коррозии.

Обозначения

Флюс, используемый в ручной дуговой сварке, должен не мешать формированию шва, обеспечивать стабильное горение электрической дуги, и предотвращать образование дефектов в виде трещин и пор в застывающей структуре соединения. Во время плавления нижнего слоя порошка требуется минимальное выделение вредных веществ, угрожающих дыхательной системе сварщика. После окончания горения дуги, корка над швом должна легко отделяться, а гранулированное средство иметь низкую стоимость ввиду больших объемов выполняемых сварочных работ.

Все это нашло отображение в таблице обозначений типов флюса, чтобы пользователи могли легко ориентироваться и приобретать необходимое вещество для конкретного вида работ.

Нормативы по применению

В зависимости от выполняемых сварочных работ определяется количество и иные факторы задействования флюса. Это происходит по следующей таблице:

Сила тока, АВысота слоя присыпки, ммГрануляция частиц, мм
200-40025-350,25-1,2
600-80035-400,4-1,6
1000-120045-600,8-2,5

В зону сварки флюс подается предварительной ручной присыпкой, либо автоматически из специального бункера. Недостатком метода считается возможность вести сварочные работы только в нижнем положении. Но для сварки труб решение нашлось в прокручивании изделия, а не головки горелки. При использовании трубчатой порошковой проволоки сварку можно проводить в любом пространственном положении.

Применение этого относительно недорогого гранулированного вещества значительно улучшает качество сварки, защищая процесс горения дуги, и содействуя образованию прочного соединения.

Газовая сварка меди

Первое, что надо помнить — медь сильно окисляется. Образующийся оксид снижает пластичность и механическую прочность сварного шва. Помимо всего, появляются мелкие трещины в расплавленном металле «водородная болезнь». Это и объясняет необходимость обязательного использования флюсов при работах с медью. Роль флюсов заключается в растворении образующихся оксидов. Оксиды трансформируются в легкоплавкие шлаки. А чтобы закиси меди не образовывались в металле шва, необходимы присадки (марганец, кремний). Для указанных целей рекомендуется и использование меди с пониженным содержанием кислорода (до 0,01%). Флюсы и присадочные металлы даны в таблицах.

Читать еще:  Технические характеристики электродов сварочных АНО-4

Таблица 1. Флюсы для газовой сварки меди

номер флюсабура прокален- наяборная кислотакалий фосфорно- кислыйкварцевый песокдревес- ный угольповарен- ная сольуглекислый калий
1100
2100
35050
47525
5503515
650151520
7701020
8562222

Таблица 2. Металлы присадочные

Для ответственных конструкций небольшой толщины

Медь с раскислителем — 0,2% фосфора и 0,3% кремния, 0,2% марганца

Дополнительные трудности возникают при газовой сварке меди из-за ее уникальных теплофизических свойств. Медь обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью (в 6 — 7 раз выше, чем у стали), повышенным коэффициентом линейного расширения при нагревании (в 1,5 раза выше, чем у стали).

Эти свойства обусловливают большую, чем при сварке стали, зону термического влияния и приводят к появлению значительных тепловых деформаций, которое могут вызывать при охлаждении сварного шва значительные напряжения.

Некоторыми технологическими приемами можно устранить нежелательные последствия при сварке меди.

К примеру, сварку можно вести на увеличенных скоростях. Это уменьшит время соприкосновения пламени с жидким металлом. Для этого надо предварительно подогреть свариваемые кромки. Наконечник для сварки меди всегда будет на 1 — 2 номера больше, чем наконечник для сварки стали. Это общее правило, и его надо знать без обращения к специальным источникам. Разрушить оксидные прослойки после сварки можно путем проковки шва в горячем состоянии. Обычно медь сваривается в виде стыковых и угловых соединений. Сварка впритык (тавровое соединение) и сварка в кромку применяется только при ремонте. Внахлестку медь не сваривается. Медь сваривается только в один слой т.к. при накладывании второго слоя большая вероятность появления трещин. При сварке меди надо соблюдать технологическую последовательность операций. В противном случае полученный сварной шов не будет соответствовать предъявляемым требованиям.

Подготовка свариваемых деталей. Для этого надо зачистить как кромки свариваемых изделий (деталей), так и прилегающую к ним поверхность металла. Очищать можно как механическим, так и химическим путем. Затем надо собрать свариваемые детали, закрепить их (лучше всего в кондукторе) и сделать прихватки. Прихватки — это короткие швы (не более 5 мм) с интервалом между ними в 70 — 100 мм. Если свариваются детали, имеющие значительную толщину, то длина прихваток составит не менее 20 мм при интервале между ними в 400 — 500 мм.

Установка свариваемой детали (свариваемых деталей). Свариваемые детали надо располагать под углом 7 — 10° к горизонтальной плоскости, чтобы лучше заполнялись зазоры кромок (разделка кромок).

Установка режима сварки. Мощность горелки регулируется, исходя из следующего расчета 155 — 175 л/ч ацетилена на 1 мм свариваемой толщины (при толщине 3 — 4 мм). Если толщина больше, порядка 8 — 10 мм 175 — 225 л/ч на 1 мм толщины. Пламя должно быть нормальным, мягким.

Процесс сварки. Свариваемые кромки нагреваются, на них в виде пасты наносится флюс. Флюсом покрывается и присадочный пруток. Расплавить присадочный пруток, расположив его над местом сварки близко от сварочной ванны для уменьшения ее оксидирования. Установить горелку под углом наклона к свариваемому изделию 30 — 40°, присадочной проволоки 30 — 40°, расположить ядро пламени на расстоянии 6 — 10 мм от расплавленного металла и выполнить сварку восстановительной зоной пламени в один проход снизу вверх: левым способом при толщине листов до 5 мм, а при большей толщине — правым способом. Во время сварки периодически добавлять флюс непосредственно в зону сварки на кончике присадочной проволоки, непрерывно перемешивая жидкий металл присадкой, извлекая ее возможно реже из ванночки.

Завершение процесса сварки. После сварки шов проковать: при толщине листов до 4 мм — в холодном состоянии, при больших толщинах — при температуре до 500°С; принять меры предосторожности против резкого охлаждения сварного соединения под воздействием сквозняков или притока холодного воздуха. Очистить шов 2% раствором серной или азотной кислоты и промыть водой для удаления остатков флюса.

Дуговая сварка под флюсом

Сварка под флюсом является разновидностью дуговой сварки. Особенностью такого вида дуговой сварки является ведение сварочного процесса с использованием специального порошкового сварочного флюса. Сварочная дуга в процессе сварки горит под слоем флюса.

Флюс – это специальное вещество в виде порошка или гранул с положительными характеристиками. Флюс подается прямо в зону сварки толстым слоем и используется для защиты сварочной ванны от попадания воздуха в процессе сварки. В этом смысле порошковый флюс аналогичен использованию для сварки инертного газа, защищающего ванну от кислорода.

Дуговая сварка под флюсом имеет ряд особенностей, выгодно отличающих метод от стандартной дуговой сварки:

  • максимальная защита сварочной зоны в процессе работы,
  • значительное сокращение потерь электрода и присадочной проволоки,
  • практически полное отсутствие брызг металла,
  • повышение производительности сварочного процесса,
  • снижение чувствительности к появлению оксидов на поверхности металла,
  • дополнительная защита операторов от дугового свечения,
  • высокое качество шва и улучшенные свойства металла шва благодаря пониженной скорости остывания материала в процессе.

Но при этом сварка с использованием защитного флюса имеет ряд недостатков, которые могут быть существенны при выборе метода:

  • повышение общих расходов на сварочный процесс,
  • повышение сложности корректировать положение дуги,
  • необходимость дополнительной защиты органов дыхания операторов от газов,невозможность визуально контролировать непосредственное место сварки,
  • невозможность сварки в любом пространственном положении,
  • повышение текучести металла и флюса в процессе работы,
  • высокая зависимость качества выполнения работы от сборки сварочных кромок в связи с угрозой вытекания расплавленного флюса или металла с последующим образованием дефектов.

Техника проведения дуговой сварки под флюсом

Дуговая сварка под флюсом выполняется полуавтоматическим или автоматическим способом. Это связано с необходимостью автоматизации процесса подачи сварочной проволоки и флюса. Электродная проволока, используемая в процессе, автоматически вытягивается в дугу специальными роликами автомата. Используемая проволока должна по составу соответствовать свариваемым материалам.

Сварочный ток подводится к проволоке и к изделию. В зависимости от задач может использоваться постоянны или переменный ток прямой или обратной полярности. Сварочные работы следует начинать с тщательной обработки и зачистки свариваемых материалов от краски, ржавчины, пыли и других загрязнений, в том числе с использованием металлической щетки или шлифовального круга при необходимости.

Флюс подается к месту сварки перед дугой. Толщина слоя флюса должна составлять не меньше 40-80мм, а ширина слоя – 40-100мм. Количество флюса зависит от условий сварки и толщины сварочной проволоки.

Из-за высокой температуры от дуги флюс и металл начинают плавиться и испаряться. В результате образуется газовое облако, защищающее дугу и сварочную ванну от попадания воздуха. Расплавленный флюс после гашения дуги остывает и образует шлаковую корку, которая после завершения работ легко отделяется от сварочного шва.

В зависимости от свариваемых материалов и других условий ведения процесса могут использоваться различные виды флюсов. Флюсы делятся на несколько классов и подгрупп:

  • по способу производства: плавленые или неплавленые (керамические),
  • по химическому составу: оксидные, солевые или смешанные (солеоксидные),
  • по активности (скорости окисления): пассивные, малоактивные, активные и высокоактивные,
  • по строению гранул: стекловидные, пемзовидные или цементированные.

Область применения сварки под флюсом

Сварка с использованием флюса в первую очередь была разработана для работы с различными видами стали. В настоящее время с развитием технологий дуговую сварку под флюсом используют и для сваривания алюминия, меди, различных тугоплавких металлов.

Флюс используется для соединения вертикальных швов, сваривания труб различного диаметра (в том числе очень больших размеров, а также для сваривания кольцевых швов в других ситуациях. Это позволяет применять дуговую сварку под флюсом в кораблестроении, трубопрокатной промышленности, нефтегазовой отрасли и многих других промышленных сферах.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector