Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 0

Особенности сварки под флюсом

Сущность

При автоматической дуговой сварке под флюсом электрическая дуга горит под слоем флюса между концом сварочной проволоки и свариваемым металлом. Ролики механизма автоматически вытягивают электродную проволоку в дугу. Сварочный ток, переменный или постоянный, прямой или обратной полярности подводится к электродной проволоке, а другим контактом к изделию.

Сварочная дуга горит в газовом облаке, образованном в результате плавления и испарения флюса и металла. При гашении электрической дуги расплавленный флюс, остывая, образует шлаковую корку, которая отделяется от поверхности шва. Флюс засыпается перед дугой из бункера слоем толщиной 40—80 и шириной 40—100 мм. Количество флюса, идущего в шлаковую корку, равно массе расплавленной сварочной проволоки. Нерасплавившаяся часть флюса отсасывается пневмоотсосом в бункер и используется вновь.

Потери металла на угар и разбрызгивание при горении дуги под флюсом меньше, чем при ручной дуговой и сварке в защитных газах. Расплавленные электродный и основной металлы перемешиваются в сварочной ванне. Кристаллизуясь, они образуют сварной шов.

В промышленности используется сварка проволочными электродами — сварочной проволокой. Иногда сварку проводят ленточными, толщиной до 2 мм и шириной до 40 мм, или комбинированными электродами. Дуга, перемещаясь от одного края ленты к другому, равномерно оплавляет её торец и расплавляет основной металл. Изменяя форму ленты, можно изменить и форму поперечного сечения шва, достигая необходимого проплавления металла или получая равномерную глубину проплавления по всему сечению шва.

При сварке флюс насыпается слоем толщиной 50-60 мм; дуга утапливается в массе флюса и горит в жидкой среде расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При среднем насыпном весе флюса около 1,5 г/см3 давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7-9 г/см2. Этого давления достаточно для устранения механических воздействий дуги на ванну жидкого металла, приводящего к разбрызгиванию жидкого металла, нарушению формирования шва даже при очень больших токах.

Для электрической дуги, горящей без флюса нельзя проводить сварку при силе тока выше 500-600 А из-за разбрызгивания металла и нарушения формирования шва. Дуга же во флюсе позволяет увеличить токи в до 3000-4000 ампер с сохранением качества сварки и правильным формированием шва.

В качестве флюсов при сварке применяют искусственные силикаты, имеющие слабо кислый характер. Основой флюса являются двойной или тройной силикат закиси марганца, окиси кальция, окиси магния, алюминия и т. д. В качестве добавки, снижающей температуру плавления и вязкость, применяется плавиковый шпат.

Широко применяемых в промышленности высокомарганцовистый флюс ОСЦ-45. Он представляет собой силикат марганца MnOSiO2 с добавкой фтористого кальция.
Флюс АН-348 обеспечивает большую устойчивость горения дуги по сравнению с флюсом ОСЦ-45. Большая устойчивость горения дуги обеспечивается при использовании флюса АН-348-А, выделяющем меньше вредных газов.

Оборудование для автоматической сварки под флюсом

Универсальная самоходная головка АБС

Этот аппарат состоит из трех отдельных узлов.

  • Узел А представляет собой подвесную сварочную головку с пультом управления, которая предназначена для правки и подачи проволоки с постоянной скоростью к изделию.
  • Узел Б состоит из бункера для флюса, устройств для подачи и отсоса флюса, кассеты со сварочной проволокой и механизма вертикального перемещения.
  • Узел С — это самоходная тележка для перемещения всего аппарата вдоль свариваемого изделия.

Технические данные аппарата АБС приведены в табл. 2.

Рис.3 Универсальный сварочный аппарат АБС

1 — указатель; 2 — мундштук; 5 —механизм подачи; 4 -корректор; 5 — маховичок вертикального подъема; 6 — рукоятка фрикциона; 7 — кассета со сварочной проволокой; 8 — флюсоаппарат; 9 — направляющая воронка

Особенно широко распространены одноэлектродные сварочные тракторы — легкие самоходные тележки, перемещающиеся непосредственно по свариваемому изделию.

Универсальный сварочный трактор ТС-17-Р

Этот аппарат предназначен для сварки под флюсом прямолинейных и круговых швов стыковых, угловых и нахлесточных соединений.

Рис.4 Сварочный трактор ТС-17-Р

Трактор опирается на изделие обрезиненными ведущими бегунками 9 и передними съемными бегунками 2.

Электродвигатель 10 с постоянным числом оборотов приводит в движение механизм вращения бегунков 9 и механизм подачи сварочной проволоки 3.

Оба Механизма с коробками сменных шестерен смонтированы вместе с электромотором в одном общем корпусе, имеющем, мундштук 1 для подвода тока к электродной проволоке, бункер 5 для флюса, пульты управления 5 и 8 и кассету 7 со сварочной проволокой.

В комплекте трактора имеется ряд сменных узлов и деталей, которые осуществляют настройку его на сварку различных типов соединений вертикальным или наклонным электродом. Направление трактора по линии шва производится копирами. Кроме того, можно выполнить направление электрода по линии шва, пользуясь указателем 11 и механизмом поперечной корректировки 4.

Технические характеристики трактора ТС-17-Р приведены, в таблице.

Технические данные самоходных головок и тракторов для сварки под флюсом.

Тип аппаратаНаибольший сварочный ток, аДиаметр сварочной проволоки, ммСкорость подачи проволоки, м/чСкорость сварки, м/чМасса, кг
АБС15002,0-6,029—22014—110160
ТС-17-Р12001,6-5,056-43516-12642
АДС-1000-212003,0-6,030-12015—7065

Двухмоторный трактор АДС-1000-2

Другим широко распространенным аппаратом для автоматической сварки под флюсом является двухмоторный трактор АДС-1000-2 (рис. 5) .

В этом тракторе электромотор, расположенный на тележке 1, служит для привода механизма двигателя, а электромотор головки 13 — предназначен для подачи сварочной проёолоки со скоростью, зависящей от напряжения дуги.

Рис. 5 Сварочный трактор АДС-1000-2

На четырехколесной тележке укреплена на поперечном суппорте стойка 3, которая несет на себе горизонтальную штангу 9. На левом конце этой штанги укреплены пульт управления 6 и кассета с проволокой 7, а на правом— сварочная головка 13 и бункер с флюсом 10.

Штанга может поворачиваться как около своей оси, так и относительно оси стойки. Сварочная головка может также изменять свое положение, так как она укреплена на штанге при помощи шарнира, фиксируемого зубчатыми полумуфтами.

Таким образом, можно придавать электроду при сварке различные положения в пространстве, фиксируй головку рукоятками 8, II и маховичком 5.

Для вертикального перемещения головки служит рукоятка 12.

Перемещение стойки по направлению, перпендикулярному к линии движения трактора, осуществляется маховичком 2.

Рукоятка 4 служит для выключения фрикционного сцепления передачи от мотора к ведущим бегункам трактора.

Особенности сварки с проволокой

Особенности сварки с проволокой полуавтоматической аппаратурой заключаются в следующем:

  • присадочный материал должен соответствовать химическому составу свариваемого изделия;
  • проволока должна отвечать государственным стандартам и быть изготовлена из правильных компонентов;
  • сроки и условия хранения присадочной проволоки должны четко соблюдаться.

Обзор особенностей работ с использованием присадочной проволоки следует начать со сварочных азов. Большинство металлов, свариваемых на производстве или в домашних условиях – это сталь и марганец. Проволока для соединения таких изделий является наиболее востребованной.

Сварка черных металлов, как правило, производится при помощи таких видов присадочного материала:

  1. Проволока Св-08ГС для соединения низкоуглеродистых и легированных сталей.
  2. Проволока Св-08Г2с для сваривания высокоуглеродистой стали.

Нередко для сварки изделий из черного металла используется порошковая проволока. Такой присадочный материал позволяет проводить сварочные работы без дополнительной подачи газа в зону варки.

Самофлюсующаяся проволока – это трубка из низкоуглеродистой стали с сердечником из порошка. При плавлении металла освобождается порошок, формирующий газовую среду для защиты сварного шва. Как правило, в состав флюсующего порошка входит рутил и металлическая пыль.

Соединение алюминиевых деталей осуществляется при помощи проволоки СВ-АК5. Характерной особенностью данного присадочного материала служит уникальный цвет шва. Непосредственно перед соединением алюминиевых изделий следует выполнить подготовку.

Сварка полуавтоматом при помощи порошковой проволоки.

Подобная процедура делится на шаги:

  1. Создание скосов или фасок.
  2. Механическая очистка поверхностей.
  3. Промывка едкими веществами для замедления возникновения тугоплавкой оксидной пленки на поверхности алюминиевого изделия.
  4. Подготовка тефлонового канала для уменьшения трения присадочной проволоки о стенки полуавтоматического сварочного устройства.

Пошаговая инструкция по использованию углекислотой сварки для новичков включает следующие подпункты:

  • уборка всех посторонних предметов с рабочего места;
  • включение максимального освещения;
  • подготовка материала и инструментов;
  • проверка соединения кабелей и работоспособности удлинителей.

После выполнения вышеназванных пунктов следует переходить к подготовке аппарата электродуговой сварки.

Для этого нужно:

  • раскрутить сварочный рукав;
  • подключить газовый баллон;
  • проверить сопло горелки;
  • удобно разместить все соединяемые детали и надежно их закрепить;
  • одеться в рабочую одежду сварщика;
  • включить полуавтоматическую аппаратуру в сеть;
  • поднести горелку к месту предполагаемого соединения.

По завершении сварочных работ с использованием проволоки следует:

  • убрать пальцы с кнопок подачи проволоки;
  • перекрыть подачу газа;
  • выключить питание аппаратуры;
  • дать шву остыть в течение нескольких минут;
  • при обнаружении дефектов повторить сваривание.

Сварочный полуавтомат позволяет пользоваться всеми видами присадочной проволоки.

При выполнении работ важно не забывать о средствах защиты. Полуавтомат сварочный с тиристорным управлением

Полуавтомат сварочный с тиристорным управлением.

Наиболее полная экипировка сварщика состоит из:

  1. Защиты глаз.
    Идеальной экипировкой для защиты зрения сварщика служит маска, защитные щитки и очки.
  2. Защиты дыхательных органов.
    Специальные фильтрующие маски помогут мастеру существенно сократить воздействие вредных испарений на внутренние органы.
  3. Защиты от брызг.
    Полная защита тела должна включать огнезащитную куртку и брюки. Можно использовать комбинезон.

Техника безопасности при выполнении сварочных работ предусматривает выполнение таких правил:

  1. Проведение работ с деревянных подмостей.
    Запрещается использование металлических защитных масок и шлемов.
  2. Обеспечение светового потока от источника с питанием 12 вольт.
  3. Обеспечение страховки сварщика при помощи бечевки, закрепленной на поясе.
    Размер веревки должен быть не менее 2 метров.
  4. Обеспечение рабочего места специальной вытяжкой, обеспечивающей удаление вредных испарений из рабочей зоны.
    В случаях, когда невозможно обеспечить вытяжку, сварщик должен работать в шланговом противогазе или респираторе.
  5. Запрещается дотрагиваться голыми руками до свариваемой заготовки.
  6. Запрещается проведение работ на открытой территории при атмосферных осадках.

Суть процесса и варианты

Автоматическая сварка под слоем флюса, называемая в международной системе SAW, основана на горении электрической дуги, плавящей кромки металла. Для этого в зону сварки подается проволока, (ГОСТ 16130-72 или с иными составами), между кончиком которой и изделием возбуждается дуга. Сварочный трактор, параллельно с этим, подает в зону соединения специальный порошок — флюс, который покрывает расплавленную часть шва, защищая от воздействия внешних газов. Дополнительно, слой флюса содействует лучшей вплавляемости легирующих элементов в шовную структуру, и уменьшает разбрызгивание металла.

Плавящийся конец проволоки удерживается головкой сварочного автомата на определенном расстоянии от изделия. Сварочный станок может работать неподвижно, когда его используют для сварки труб, которые вращаются на роликах, приводящихся в движение редуктором. Или же головка аппарата может двигаться по заданной траектории, благодаря наличию шаблона, соответствующего форме соединения. Оператор установки только настраивает режимы сварки и запускает процесс. Технология автоматической сварки под флюсом требует человеческого контроля над работой и корректировки режимов, а также периодической оценки качества результата. Модели, называемые сварочный трактор, передвигаются самостоятельно на собственных шасси, вдоль линии соединения. Все основные узлы такой машины двигаются вместе с ней.

По ГОСТ 8713-79 различают следующие виды работ, которые может выполнять сварочный станок:

  • сваривать изделия на весу, без поддержек для обратной стороны шва;
  • на специальной медной подкладке, предохраняющей от протекания и наплывов;
  • на подушке из порошка;
  • на медном ползуне, сопровождающем движение головки аппарата.

В некоторых случаях требуется накладывать предварительный корневой шов, по которому сварочный трактор будет вести свою работу. В других технологиях необходимо производить подварочные швы с обратной стороны изделия.

Технология автоматической и полуавтоматической сварки трубопроводов в защитных газах

Зазоры под сварку между двумя кромками стыка должны составлять порядка 0,5-1,0мм.
Сварка труб с тонкими стенками, в большинстве случаев, происходит, без разделки
кромок под сварку.

Кромки труб с большей толщиной стенки подготавливают, снимая на них фаски под
углом 20-30°. Для сварки нержавеющих сталей хорошо подходит высоколегированная
сварочная проволока мирки Св-06Х19Н9Т, диаметром 0,8-1,2мм.

При сварке нержавеющих сталей неплавящимся электродом, необходимо применять
присадочную проволоку марок Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9 и Св-07Х19Н10Б. При этом
первый слой сварного шва выполняется вольфрамовым электродом без применения
присадочного материала. Такой приём способствует качественной проварке корня
шва. Сварку последующих слоёв осуществляют вольфрамовым электродом с применением
присадочного материала, или же их сваривают плавящимся электродом.

Струя защитного газа (аргона, или углекислого, или смеси газов) должна плотно
охватывать всю зону сварки. Если сварка происходит на открытой местности, или
в хорошо проветриваемом помещении, то от ветра и сквозняков необходима дополнительная
защита (щиты, палатки и др.), а также необходимо увеличивать скорость потока
защитного газа.

Электродная проволока: марки, обозначение, поставка

Стальная , изготавливаемая по ГОСТ 2246-70, который предусматривает 77 марок проволоки.

В условные обозначения марок проволоки входит индекс Св (сварочная) и следующие за ним цифры и буквы. Цифры после индекса Св указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Так же, как и в марках стали, легирующие элементы в марках обозначаются буквами:

  • А — азот;
  • Ю — алюминий;
  • Р — бор;
  • Ф — ванадий;
  • В — вольфрам;
  • К — кобальт;
  • С — кремний;
  • Г — марганец;
  • Д — медь;
  • М — молибден;
  • Н -никель;
  • Б — ниобий;
  • Е — селен;
  • Т — титан;
  • Х — хром.

Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, указывают среднее содержание элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента менее 1%, то ставится только соответствующая буква.

Буква А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволок указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. В проволоке марки СВ-08АА содержится не более 0,020% серы и не более 0,020% фосфора.

В условном обозначении сварочной проволоки перед индексом Св указывается цифра, обозначающая диаметр проволоки в мм, а после условного обозначения — номер ГОСТа.

Если проволока поставляется с омедненной поверхностью, то после марки проволоки ставится буква О.

Буква Э обозначает, что проволока предназначена для изготовления электродов.

Буквы Ш, ВД или ВИ обозначают, что проволока изготовлена из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумнодуговым переплавом, или переплавом в вакуумно-индукционных печах.

Сварочные проволоки делятся на:

  • низкоуглеродистые (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2%);
  • легированные (суммарное содержание легирующих элементов от 2 до 6%) и высоколегированные (суммарное содержание элементов более 6%).

Проволока поставляется в бухтах массой до 80 кг. На каждой бухте крепят металлическую бирку с указанием завода-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера партии и клейма технического контроля. По соглашению сторон проволоку могут поставлять намотанной на катушки или кассеты.

Транспортировать и хранить проволоку следует в условиях, исключающих ее ржавление, загрязнение и механическое повреждение. Если же поверхность проволоки загрязнена или покрыта ржавчиной, то перед употреблением ее необходимо очистить. Проволоку очищают при намотке ее на кассеты в специальных станках, используя наждачные круги. Для удаления масел используют керосин, уайт-спирит, бензин и др. Для устранения влаги применяют : прокалку при температуре 100 — 150°С. Рекомендуется также обрабатывать проволоку в 20%-ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой при температуре 250°С 2-2,5 ч. Необходимость в обработке электродной проволоки перед сваркой отпадает, если использовать омедненную проволоку.

В соответствии с требованиями EN 756 обозначение сварочных проволок строится по схеме:

SAX; X/2H(L)Si (Si2)Mo (Mo1)Ni (Ni0,5; Ni1; Ni 2)
Проволока сплошного сечения для сварки под флюсом,%H → C > 0,1

L → C 0,1

Si → Si = 0,3

Si2 → Si = 0,6

Mo → Mo

Mo1 → Mo =

Ni → Ni 0,5;

Ni0,5 → Ni = 0,4…0,8;

Ni1 → Ni = 1,0…1,5

Сварка под флюсом и его защитная функция

Защита от воздуха требуется по ряду причин:

  • воздух может содержать ионизирующие примеси, которые изменят структуру металла случайным образом;
  • молекулы воздуха, так же при проникновении в слой расплава ведут к изменению ледобуритной структуры соединенных металлов;
  • при взаимодействии холодного воздуха и сварочной ванны начинается искрение, которое может навредить сварщику при несоблюдении мер безопасности;
  • при ведении флюса формируется более ровный шов;
  • наблюдается более устойчивое горение дуги, к тому же существенно снижаются энергозатраты, так как нагретый раскаленный флюс способствует более эффективному оплавлению сварных кромок.

Схема процесса автоматической сварки под флюсом

На схеме показана сущность процесса автоматической сварки под флюсом. Процесс
сварки рекомендуется выполнять на специальной подкладке поз.1. Подача сварочной
проволоки в зону сварки происходит автоматически. Электрическая дуга возбуждается
автоматически между концом электрода поз.4 и свариваемым металлом поз.2 и находится
она под слоем сварочного флюса, поз.6. Подача флюса производится при помощи
бункера поз.3.

В результате теплового воздействия электрической дуги, происходит расплавление
сварочной проволоки и свариваемого металла. Также происходит расплавление флюса,
попавшего в зону сварки. В зоне действия электрической дуги формируется некоторое
пространство, ограниченное сверху плёнкой из расплавленного флюса. Это пространство
занимают пары расплавленного металла, флюса и газы, образующиеся при сварке.

Давление смеси газов и паров в этом пространстве удерживают флюсовую плёнку,
которая находится над зоной сварки. Электрическая дуга поз.5 всегда находится
рядом со сварочной ванной, вблизи от её переднего края. Дуга, из-за её постоянного
движения, горит не вертикально, а немного отклоняется в обратную сторону от
направления сварки.

Электрическая дуга воздействует на расплавленный металл и оттесняет его в сторону,
противоположную направлению сварки. В результате формируется сварочная ванна
поз.8.

Непосредственно под электродом формируется кратер, с небольшим количеством
жидкого металла. Но наибольший объём расплавленного металла располагается в
зоне от кратера до поверхности сварного шва поз.12. Расплавленный флюс поз.7
имеет значительно меньшую плотность, по сравнению с жидким металлом и всплывает
на поверхность сварочной ванны, охватывая её плотной оболочкой. Флюсовая оболочка
предотвращает разбрызгивание расплавленного металла.

У расплавленного флюса теплопроводность достаточно низкая, из-за чего, охлаждение
металла замедляется. Благодаря этому, шлаковые включения и растворённые в металле
газы, поз.9, успевают подняться на поверхность и выйти из него, пока металл
находится в жидком состоянии.

Не расплавленный флюс, оставшийся «незадействованным» в процессе
сварки, откачивают пневматическим устройством поз.10 и затем используют при
дальнейшей сварке. Расплавленный в процессе сварки металла флюс, при кристаллизации
образует плотную корку на поверхности сварного шва. После окончания сварки и
охлаждения сварного соединения, шлаковую оболочку, из затвердевшего флюса, удаляют
с поверхности сварного шва поз.12.

Схема работы установки для автоматической сварки

На
рисунке справа схематично показаны основные узлы установки для автоматической
сварки и показана последовательность их работы.

Поз.5 и поз.4 — это ведущий и нажимной ролик, соответственно. Они необходимы
для подачи электродной проволоки поз.3 в зону сварки. Из бункера поз.1 в зону
сварки подаётся гранулированный флюс в зону сварки и покрывает непроницаемым
слоем свариваемые кромки поз.7.

Через мундштук поз.6 происходит подача сварочного тока к электроду. Мундштук
располагается на расстоянии 40-60мм от конца электродной проволоки и позволяет
применять сварочные токи большой величины. Между свариваемым изделием поз.11
и сварочной проволокой горит электрическая дуга и расплавляет металл, образуя
сварочную ванну. Ванну сверху закрывает расплавленный шлак поз.9 и нерасплавленный
флюс поз.8.

По мере перемещения зоны сварки вдоль кромок, флюс, оставшийся нерасплавленным,
отсасывается вытяжным шлангом поз.2 назад в бункер. Пары и газы, выделяющиеся
в процессе сварки, создают в зоне сварки газовый пузырь, который закрыт слоем
флюса и шлака.

При температурном расширении газового пузыря его давление оттесняет расплавленный
металл в зону, противоположную от зоны сварки. Т.к. горение электрической дуги
происходит внутри газового пузыря, закрытого шлаком и флюсом, угар и разбрызгивание
металла исключаются.

По мере перемещения электрической дуги вдоль сварных кромок, жидкий металл
остывает и формируется сварной шов. Как уже было сказано выше, слой шлака имеет
более низкую температуру плавления, чем свариваемый металл и затвердевает он
значительно позже, замедляя остывание расплавленного металла. Замедленное охлаждение
сварного шва способствует выходу газов из ещё жидкого металла и шов получается
более однородным по химическому составу.

Сварка под флюсом различных типов сталей

Сварка конструкционных углеродистых сталей

При сварке конструкционных малоуглеродистых сталей используют флюсы марок АН-348А,
ОСЦ-45, АНЦ-1 и другие в сочетании с малоуглеродистыми или марганцевыми проволоками
марок Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2.

Сварку среднеуглеродистых сталей выполняют при пониженных режимах, что существенно
сказывается на производительности, поэтому, при изготовлении конструкции из
среднеуглеродистых сталей данный вид сварки не нашёл широкого распространения
на практике.

Высокоуглеродистые конструкционные стали содержат 0,46-0,75% углерода и свариваемость
их затруднена. Для сварных конструкций эти стали не используются и необходимость
в их сваривании возникает, как правило, при ремонтных работах. В большинстве
случае, ремонт выполняют методом наплавки.

Сварка низколегированных сталей

К низколегированным сталям относят группу сталей, содержащих в составе менее
5% легирующих элементов. Оценивая
свариваемость сталей этой группы, можно сказать, что при сварке под флюсом
их свариваемость существенно не отличается от нелегированных малоуглеродистых
сталей. Но, легирующие элементы в составе стали повышают склонность сталей к
росту зёрен в
зоне термического влияния, а при высокой скорости охлаждения в них могут
возникать неоднородные структуры закалочного характера.

Для
сварки металлоконструкций из низколегированных сталей, с температурой эксплуатации
до -40°C, используют высококремнистые марганцевые флюсы марок АН-22, АН-22М,
АН-47, АН-67А и другие в сочетании с легированной сварочной проволокой марок
Св-10НМА, Св-08ХМ, Св-08МХ и др.

Сварка среднелегированных сталей

Среднелегированными являются стали, содержащие в составе 5-10% легирующих элементов.
Для современных среднелегированных сталей характерно легирование многокомпонентное,
комплексное. Легирование этих сталей только одним элементом применяется редко.

К сварным конструкциям из среднелегированных сталей предъявляются требования
повышенной прочности в условиях эксплуатации, а также, нередко, коррозионная
стойкость, стойкость к импульсным (резко возрастающим, мгновенным) нагрузкам.
Чем
выше содержание легирующих элементов, тем труднее сваривать сталь.

Одной из главных проблем свариваемости среднелегированных сталей является их
чувствительность к образованию
горячих трещин в сварных швах, поэтому при их сварке необходимо тщательно
выбирать композицию шва. Кроме этого, необходимо использовать технологические
приёмы и выбирать режимы, которые позволят получить хороший коэффициент формы
шва и снизить скорость охлаждения.

Для
сварки конструкций из среднелегированных сталей сварка под флюсом получила
достаточно широкое применение. Для такой сварки используются низкокремнистые
флюсы марок Ан-15, АН-15М, АН-17М и бескремнистые марок АН-30, ОФ-6, АВ-4 и
др.

Применение бескремнистых флюсов предпочтительно в тех случаях, когда к металлу
шва предъявляются повышенные требования по ударной вязкости. В сочетании с вышеуказанными
флюсами применяется сварочная проволока марок Св-20Х4ГМА, Св-08Х20Н9Г7Т, Св-10Х5М,
Св-10ХГСН2МТ.

Сварка высоколегированных сталей

Высоколегированными считаются стали, содержащие в составе более 10% легирующих
элементов. Сварка под флюсом высокоуглеродистых сталей нашла широкое применение
в химической и нефтяной промышленности, где требуется высокая коррозионная стойкость
сварных изделий и жаропрочность.

Своим широким применение для этих сталей сварка под флюсом получила благодаря
постоянству процесса сварки и, как следствие, химической однородности металла
шва

Это очень важно для высоколегированных сталей, учитывая, что даже незначительная
химическая неоднородность металла шва может стать причиной образования в нём
кристаллизационных трещин или заметно снизить коррозионную стойкость или жаропрочность

Сварка под флюсом способна обеспечить швы с гладкой поверхностью и плавным
переходом к основному металлу, что позволяет повысить стойкость к коррозии по
сравнению со сваркой электродами.

При сварке под флюсом высоколегированных сталей обычно применяют проволоку
диаметром 2-3мм. При этом могут использоваться почти все марки проволоки по
ГОСТ 224, а также многие марки проволоки, выпускаемые по ТУ, например, Св-12Х11НМФ,
Св-12Х13, Св-10Х17Т, Св-04Х19Н9, ЭП467, ЭП235, ЭП497 и другие.

Для
сварки жаропрочных высоколегированных сталей применяются фторидные флюсы
марок АНФ-5, АНФ-8, АНФ-24 и бескремнистые флюсы марок АНФ-17, АНФ-22. Для сварки
коррозионностойких высоколегированных сталей применяют флюсы с низким содержанием
кремния марок АН-26, АНФ-14.

Режимы сварки под флюсом

Режимы сварки под флюсом выглядят примерно так. Флюс осаждается на место для сварки. Пока флюс холодный он не является проводником электричества, и дуга зажигается либо касанием электрода о рабочую поверхность, либо путем размещения металлической стружки между электродом и рабочей поверхностью до включения сварочного тока, либо с помощью высокочастотного узла. Во всех случаях сварочная дуга возникает под слоем флюса. Флюс – это изолятор, но как только он начинает плавится от тепла дуги, он становится токопроводящим и, следовательно, поддерживает ток между электродом и рабочей плоскостью. В верхней части флюс, при контакте с атмосферой, остается твердым и гранулированным, то есть без изменений, и может быть повторно использован.

Электрод с заданной скоростью непрерывно подают в место сварки. В полуавтоматических сварочных аппаратах сварочная головка перемещается вручную вдоль шва. При автоматической сварке специальное устройство перемещает сварочную головку вдоль неподвижной рабочей поверхности, либо рабочая поверхность перемещается или вращается под стационарной сварочной головкой.

Длина дуги поддерживается постоянной автоматически: если по определенными причинам длина дуги уменьшается, напряжение дуги будет возрастать, ток дуги и, следовательно, скорость сварки будет

увеличиваться в результате чего дуга удлиняется. Обратный процесс происходит, если длина дуги увеличивается.

Может быть использована крепежная пластина из стали или меди для контроля проникновения и поддерживания большого количества расплавленного металла, связанного с процессом.

Технология производства флюсов

По технологии все гранулированные сварочные смеси подразделяются на два больших класса: плавленые и неплавленые. Обусловлено это деление составом химических элементов этих смесей.

Неплавленые флюсы

Базовым веществом неплавленых флюсов является керамическая основа, которую получают с помощью механического измельчения на специальных шаровых мельницах. Эти смеси бывают мелкозернистыми, если размер отдельного зерна меньше 1-го мм; нормальными, если зерно помещается в размеры от 3-х до 4-х мм.


Марки флюсов.

Помимо традиционных компонентов типа кремнезема и марганца в состав неплавленых флюсов могут входить оксиды, металлические порошки или ферросплавы. Главный критерий целесообразности компонентов смесей – их способность улучшать металлургические процессы, происходящие в рабочей зоне.

Это поверхностное легирование, раскисление металлов, мелкозернистая структура шва, снижение доли вредных примесей в шве. И вдобавок ко всем этим бенефитам в сварке с неплавлеными флюсами можно использовать проволоку подешевле.

Недостатки, конечно, тоже имеются. Такие смеси плохо переносят влажность в любом концентрации, они очень гигроскопичные и, впитав влагу, они значительно ухудшают качество материала. Все это можно решить грамотной упаковкой и, конечно же, соблюдением правильных условий хранений. Кроме того, необходимо строго контролировать весь процесс сварки, чтобы не упустить изменения условий легирования.

Магнитные флюсовые смеси также относятся к неплавленым. Они очень похожи по своему составу на керамические варианты, но содержат металлический порошок для повышения эффективности сварочного процесса.

Плавленые флюсы

Технология производства плавленых флюсов сложнее, чем неплавленых. Они имеют светло-желтую окраску или совсем прозрачные. Плотность весьма умеренная.


Марки флюса и стали.

Производство гранулированных смесей плавленого типа включает в себя четко разделённые по времени этапы:

  • размельчение до необходимых размеров всех элементов смеси;
  • перемешивание элементов смеси в специализированной мельнице;
  • плавка в печке;
  • преобразование частиц в гранулы точных необходимых размеров с помощью воды, в которой расплав флюсовой смеси охлаждается и затвердевает в виде шариков.
  • сушка в барабанах;
  • финишное просеивание для отсева нестандартных гранул, упаковка с соблюдением изоляции от влажности.

Состав плавленых флюсов не отличается оригинальностью: в основе те же кремний и марганец. Кремний обладает отличными раскисляющими свойствами, которые работают на однородность расплавленного металла во время процесса, снижая долю окиси углерода.

Марганец нужен прежде всего для восстановления железных оксидов. Дополнительно марганец способствует образованию легко удаляемой корки, связывая в сульфиды серу из шлаков.

https://www.youtube.com/watch?v=elCSbt438e0

Сущность

При автоматической дуговой сварке под флюсом электрическая дуга горит под слоем флюса между концом сварочной проволоки и свариваемым металлом. Ролики механизма автоматически вытягивают электродную проволоку в дугу. Сварочный ток, переменный или постоянный, прямой или обратной полярности подводится к электродной проволоке, а другим контактом к изделию.

Сварочная дуга горит в газовом облаке, образованном в результате плавления и испарения флюса и металла. При гашении электрической дуги расплавленный флюс, остывая, образует шлаковую корку, которая отделяется от поверхности шва. Флюс засыпается перед дугой из бункера слоем толщиной 40—80 и шириной 40—100 мм. Количество флюса, идущего в шлаковую корку, равно массе расплавленной сварочной проволоки. Нерасплавившаяся часть флюса отсасывается пневмоотсосом в бункер и используется вновь.

Потери металла на угар и разбрызгивание при горении дуги под флюсом меньше, чем при ручной дуговой и сварке в защитных газах. Расплавленные электродный и основной металлы перемешиваются в сварочной ванне. Кристаллизуясь, они образуют сварной шов.

В промышленности используется сварка проволочными электродами — сварочной проволокой. Иногда сварку проводят ленточными, толщиной до 2 мм и шириной до 40 мм, или комбинированными электродами. Дуга, перемещаясь от одного края ленты к другому, равномерно оплавляет её торец и расплавляет основной металл. Изменяя форму ленты, можно изменить и форму поперечного сечения шва, достигая необходимого проплавления металла или получая равномерную глубину проплавления по всему сечению шва.

При сварке флюс насыпается слоем толщиной 50-60 мм; дуга утапливается в массе флюса и горит в жидкой среде расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При среднем насыпном весе флюса около 1,5 г/см3 давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7-9 г/см2. Этого давления достаточно для устранения механических воздействий дуги на ванну жидкого металла, приводящего к разбрызгиванию жидкого металла, нарушению формирования шва даже при очень больших токах.

Для электрической дуги, горящей без флюса нельзя проводить сварку при силе тока выше 500-600 А из-за разбрызгивания металла и нарушения формирования шва. Дуга же во флюсе позволяет увеличить токи в до 3000-4000 ампер с сохранением качества сварки и правильным формированием шва.

В качестве флюсов при сварке применяют искусственные силикаты, имеющие слабо кислый характер. Основой флюса являются двойной или тройной силикат закиси марганца, окиси кальция, окиси магния, алюминия и т. д. В качестве добавки, снижающей температуру плавления и вязкость, применяется плавиковый шпат.

Широко применяемых в промышленности высокомарганцовистый флюс ОСЦ-45. Он представляет собой силикат марганца MnOSiO2 с добавкой фтористого кальция.
Флюс АН-348 обеспечивает большую устойчивость горения дуги по сравнению с флюсом ОСЦ-45. Большая устойчивость горения дуги обеспечивается при использовании флюса АН-348-А, выделяющем меньше вредных газов.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации