Технология механизированной сварки под флюсом

Дуговая механизированная сварка под флюсом без присадочного металла

Сварка под флюсом – разновидность дуговой сварки. Особенность процесса – защищенность от воздействия воздуха флюсом. Кроме защиты шва флюс дает возможность создать стабильное горение, обеспечить раскисление, очистку и легирование металла. Этот вид сварки бывает ручной и механизированный (автоматический, полуавтоматический). Ручная сварка не позволяет обеспечить однородность и надлежащее качество шва, ограничена по производительности. Дуговая механизированная сварка без использования присадочного металла под флюсом дает возможность расширить сферы применения и повысить производительность.

Технология сварочного процесса

Метод простой – слой флюса 30-60 мм подается в зону дуги, покрывает и защищает материал. Дуга располагается в защищенном пространстве, расплавляет металл и сварочную проволоку, жидкие материалы соединяются. Защитная газообразная атмосфера вытесняет небольшой объем основного расплавленного материала, начинает провариваться следующий слой. Флюс препятствует разбрызгиванию жидкого металла и нерациональному использованию тепла дуги, повышая качество шва.

Проволока подается из специального механизма, оснащенного двумя роликами: ведущим и прижимным. Скорость подачи не отличается от скорости плавления, это обеспечивает равномерное горение дуги. Электроэнергия подается через головку со встроенным мундштуком.

Шов образуется в процессе перемещения дуги параллельно материалу. Ванна постепенно остывает, жидкий материал кристаллизуется, образуется шов. Флюс образует на поверхности корку, замедляющую остывание и способствующую избавлению от газов и примесей. Шов получается плотный, чистый, однородный по составу.

Важно! Механизация процесса позволяет обеспечить небольшой вылет и быструю подачу электрода. Это увеличивает мощность тока в 6-8 раз (если сравнивать с ручной сваркой), что позволяет увеличить производительность до 10-и раз. Можно обрабатывать более толстые детали, увеличить объем основного материала в шве до 70%. Сварщика можно заменить высококвалифицированным оператором.

Качество шва зависит от:

вида и полярности тока, напряжения;
диаметра и вылета проволоки;
вида и плотности флюса;
положения материала и электрода;
скорости процесса.

Согласно ГОСТ 2246-70 для работы со сталью используется стальная проволока с диаметром 0,3-12 мм.

Проволока поставляется в кассетах и бухтах. Если она долго храниться, перед применением требуется промывка керосином или бензином, чтобы убрать ржавчину. Если выполняются работы с алюминием, требуется проволока по ГОСТ 7871-75, при сварке меди — по ГОСТ 16130-72.

Флюс выбирается в зависимости от требуемых характеристик шлака и защитных газов, уровня устойчивости к образованию трещин.

Сферы применения

Механизированная дуговая сварка без присадочного металла под флюсом – основной способ соединения плавлением. Кроме низкоуглеродистых сталей, позволяет работать с легированной и низколегированной сталью, сплавами с добавлением никеля, алюминием, медью, титаном, их сплавами. Швы устойчивы к агрессивным средам, высокому давлению, вакууму, высоким и низким температурам.

Это вид обработки плавлением применяется в цехах для сварки различных по составу металлов. Возможно соединение разнородных материалов. Таким способом изготавливаются однотипные конструкции с длинными сварными швами.

Важно! На практике детали толщиной более 60 мм свариваются редко (теоретически показатель можно увеличивать до 150 мм).

Оборудование

Рынок предлагает две разновидности аппаратов этого типа: с автоматически регулируемой и саморегулируемой подачей проволоки. Первый вид позволяет использовать проволоку с диаметром, превышающим 3 мм, второй – до 3 мм. Саморегулирующееся оборудование подает проволоку с неизменной скоростью, которая меняется вручную вместе с изменением параметров дугового промежутка. Автоматические аппараты отличаются изменением напряжения дуги вслед за изменениями в параметрах скорости проволоки.

Режим настраивается изменением тока дуги. В саморегулирующемся оборудовании параметры тока настраиваются по требуемой скорости подвода проволоки. В автоматах напряжение задается при помощи пульта, во время работы сохраняется неизменной. Скорость сварки, объем флюса, длина электрода регулируется одинаково на всех аппаратах.

Преимущества и недостатки

Этот вид механической сварки обладает как преимуществами, так и недостатками. К преимуществам можно отнести:

высокую скорость выполнения работ, высокую производительность;
множество сфер применения;
возможность сэкономить за счет небольших потерь электродов (до 2%);
отсутствие необходимости дополнительно обрабатывать швы;
отсутствие сварочных деформаций, компактность и прекрасный вид швов;
высокая устойчивость шва к механическим нагрузкам благодаря медленному охлаждению;
надежная защита зоны выполнения работ (нет брызг) освобождает от необходимости обеспечивать работников индивидуальными средствами защиты;
возможность сэкономить за счет вентиляции;
небольшие затраты на обучение персонала;
независимость результата от субъективного фактора.

При выборе способа обработки металла необходимо учитывать и недостатки:

возможность выполнять только горизонтальные швы, если нет дополнительного оборудования;
невозможность сваривать очень тонкие листы;
невозможность сваривать без разделки кромки материалы с толщиной от 16 мм;
возможность повышения легирования из-за перемешивания основного материала с проволокой;
затруднения при сложной конфигурации шва из-за невозможности видеть и контролировать процесс;
трудность удаления шлаковой корки;
высокие затраты на проволоку, флюсы.

Сварочные аппараты используются в различных сферах промышленности. Чтобы обеспечить высокую производительность, необходимо правильно подобрать оборудование. Хотя процесс универсальный, для разных металлов выпускается отдельные аппараты. Многое зависит так же от условий эксплуатации.

По конструкции сварочные аппараты бывают:

мобильные (на колесах);
переносные (с ручкой);
стационарные (устанавливаются на консоль).

Перед покупкой требуется анализ условий на предприятии и выполняемых работ. Основной критерий – возможность выполнить максимум работ при минимальных затратах.

Автоматическое оборудование можно использовать для больших и маленьких швов, в труднодоступных местах. Но эти аппараты разработаны для выполнения большого количества однотипных работ в стационарных условиях. В процессе сварки изменить качество шва невозможно, так как параметры определяются автоматически. Преимущество – возможность использовать вместо флюса защитные газы.

Работа полуавтомата зависит от человека. Это оборудование чаще всего мобильное, поэтому подходит для различных производственных площадей для создания коротких швов в больших количествах или сварки толстых материалов. Полуавтомат не подойдет, если работы выполняются в помещении со сквозняками или на открытом воздухе.

Важно! Цена сварочного оборудования зависит от предназначения. Самые дорогие профессиональные аппараты. Важен так же производитель. Импортное оборудование гораздо дороже, чем отечественное.

Технология автоматической и механизированной сварки под слоем флюса

Технология автоматической и механизированной сварки под слоем флюса. При сварке под слоем флюса 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 ‘/з из расплавленного присадочного металла. При автоматической сварке возбуждение дуги, поддержание ее горения, подача электродной проволоки, перемещение дуги вдоль шва и заварка кратера в конце шва механизированы.

Производительность сварки под слоем флюса в 5—10 раз выше производительности ручной дуговой сварки, что достигается за счет увеличения плотности тока дуги, сокращения машинного 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 составу, 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.).

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. Для этого служит подающий механизм — сварочная головка. 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 производят на весу, на флюсовой подушке, на медной или флюсомедной подкладке, в замок, на остающейся технологической подкладке, после ручной сварки корня шва (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Сварка стыкового шва на остающейся стальной подкладке (а), соединением в замок (б), по ручному сварному шву (в)

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 проплавляется 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. 3.21) к нижней стороне свариваемых листов поджимается слой флюса, препятствующий вытеканию сварочной ванны. Между листами должен быть зазор

4. 5 мм. Качество швов, их формирование определяется равномерностью поджатия флюсовой подушки и равномерностью зазора в стыке.

При сварке на медной подкладке обеспечивается получение качественных швов при условии плотного поджатия 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

Рис. 3.21. Сварка стыкового шва на флюсовой подушке

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

Слой флюса между кромками и подкладкой играет роль флюсовой подушки. Наличие медной подкладки устраняет опасность проседания швов в случае неравномерного поджатия. 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.

При режиме сварки под флюсом принимают во внимание диаметр электродной проволоки, сварочный ток, напряжение на дуге, скорость подачи электродной проволоки и скорость сварки.

Диаметр электродной проволоки d_np (мм) определяют по формуле

где j — допустимая плотность тока, А/мм 2 .

Плотность тока изменяется в пределах от 120 до 40 А/мм 2 при изменении d₃ от 2 до 5 мм.

Силу сварочного тока (А) приближенно находят по соотношению

где к = 80. 110 А/мм при изменении от 2 до 5 мм; h — глубина проплавления, мм. (При односторонней сварке принимают h = S, а при двусторонней — h = 0,6 S.)

Напряжение (В) дуги определяют по выражению

Скорость подачи электродной проволоки v₃ (м/ч) рассчитывают по выражению

где v_CB — скорость сварки, м/ч; F_H — площадь поперечного сечения

наплавленного металла, см 2 ; /с — площадь поперечного сечения

Площадь поперечного сечения наплавленного металла можно принимать по таким же графикам, как и при ручной дуговой сварке (можно принимать а_н= 14. 17 г/(А ч)).

Параметры режима сварки стальных соединений под слоем флюса приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4. Параметры режима сварки стальных соединений под слоем флюса

Технология сварки под флюсом

При сварке под флюсом подготовку кромок и сборку изделия производят более точно, нежели при ручной сварке. Настроенный под определенный режим автомат точно выполняет установленный процесс сварки и не может учесть и выправить отклонения в разделке кромок и в сборке изделия. Разделку кромок производят машинной кислородной или плазменно-дуговой резкой, а также на металлорежущих станках. Свариваемые кромки перед сборкой должны быть тщательно очищены от ржавчины, грязи, масла, влаги и шлаков. Это особенно важно при больших скоростях сварки, когда загрязнения, попадая в зону дуги, приводят к образованию пор, раковин и неметаллических включений.

Очистку кромок производят пескоструйной обработкой или протравливанием и пассивированием. Очистке подвергается поверхность кромок шириной 50–60 мм по обе стороны от шва. Перед сваркой детали закрепляют на стендах или иных устройствах с помощью различных приспособлений или прихватывают ручной сваркой электродами с качественным покрытием. Прихватки длиной 50–70 мм располагают на расстоянии не более 400 мм друг от друга, а крайние прихватки – на расстоянии не менее 200 мм от края шва. Прихватки должны быть тщательно очищены от шлака и брызг металла. При сварке продольных швов для ввода электрода в шов и вывода его из шва за пределы изделия по окончании сварки к кромкам приваривают вводные и выводные планки. Форма разделки планок должна соответствовать разделке кромок основного шва.

Сварочный ток, напряжение дуги, диаметр, угол наклона и скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки и основные размеры разделки кромок выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок, формы разделки и свариваемого металла.

Стыковые швы выполняют с разделкой и без разделки кромок. При этом шов может быть одно– и двусторонним, а также одно– и многослойным (рис. 88).

Рис. 88. Схемы устройств для удержания сварочной ванны и шлака при сварке под флюсом:

а – остающаяся подкладка; б – временная подкладка; в – гибкая лента; г – ручная подварка; д – медно-флюсовая подкладка; е – флюсовая подушка; ж – заделка зазора огнестойким материалом; з – асбестовая подкладка; а, б, в, д, е – односторонний шов; г, ж, з – двусторонний шов

Стыковая сварка односторонняя применяется при малоответственных сварных швах или в случаях, когда конструкция изделия не позволяет производить двустороннюю сварку шва. Значительный объем расплавленного металла, большая глубина проплавления и некоторый перегрев ванны могут привести к вытеканию металла в зазоры и нарушению процесса формирования шва. Чтобы избежать этого, следует закрыть обратную сторону шва стальной или медной подкладкой, флюсовой подушкой или проварить шов с обратной стороны.

На практике применяют четыре основных приема выполнения односторонней сварки стыковых швов, обеспечивающих получение качественного сварного шва.

Сварка на флюсовой подушке заключается в том, что под свариваемые кромки изделия подводят слой флюса толщиной 30–70 мм. Флюсовая подушка прижимается к свариваемым кромкам под действием собственной массы изделия или с помощью резинового шланга, наполненного воздухом. Давление воздуха в зависимости от толщины свариваемых кромок изделия для тонких кромок составляет 0,05–0,06 МПа и 0,2–0,25 МПа – для толстых кромок. Флюсовая подушка не допускает подтекания расплавленного металла и способствует хорошему формированию металла шва.

Для большего теплоотвода в целях предупреждения пережога металла кромок применяется сварка на медной подкладке. Вместе с тем подкладка, установленная с нижней стороны шва, предупреждает протекание жидкого металла сварочной ванны. Подкладка прижимается к шву с помощью механических или пневматических приспособлений. После сварки подкладка легко отделяется от стальных листов. При зазоре между свариваемыми кромками более 1–2 мм медную подкладку делают с желобком, куда насыпают флюс. В этом случае на обратной стороне шва образуется сварной валик. Ширина медной подкладки составляет 40–60 мм, а толщину подкладки (5–30 мм) выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок. Разработан метод сварки, при котором по обратной стороне шва перемещается медный башмак, охлаждаемый водой. При этом свариваемые листы собираются с зазором в 2–3 мм и через каждые 1,2–1,5 м скрепляются сборочными планками путем прихватки короткими сварными швами.

Выполнение сварных соединений (размеры в мм)

В тех случаях, когда конструкция изделия допускает приварку подкладки, с обратной стороны шва производится сварка на стальной подкладке. Стальную подкладку плотно подгоняют к плоскости свариваемых кромок и прикрепляют короткими швами ручной дуговой сваркой. Затем автоматической сваркой выполняют основной шов, проваривая одновременно основной металл и металл подкладки. Размеры подкладки зависят от толщины свариваемых кромок. Обычно подкладку изготовляют из стальной полосы шириной 20–60 мм и толщиной 4–6 мм.

Сварка после предварительного наложения подваренного шва вручную применяется для упрощения процесса сборки изделия.

Стыковая сварка двусторонняя дает более высококачественный шов, обеспечивая хороший провар шва даже при некотором смещении свариваемых кромок. При изготовлении строительно-монтажных конструкций двусторонний способ является основным.

Стыковое соединение сваривают автоматом сначала с одной стороны так, чтобы глубина проплавления составляла 60–70 % толщины металла шва. Зазор между кромками должен быть минимальным, не более 1 мм. Сварку выполняют на весу, без подкладок и уплотнений с обратной стороны стыка.

При невозможности выдержать зазор между кромками менее 1 мм принимают меры по предупреждению подтекания жидкого металла, так же как это делают при односторонней сварке, т. е. производят сварку на флюсовой подушке, медной подкладке, на стальной подкладке или применяют прихватку ручной дуговой сваркой. Тавровые и нахлесточные соединения сваривают вертикальным электродом при положении шва «в лодочку» или наклонным электродом, если один из листов занимает горизонтальное положение (рис. 89).

Рис. 89. Схема полуавтоматической сварки под флюсом:

а – стыковых швов; б – в положении «в лодочку»; в – тавровых швов; г – нахлесточных швов

В зависимости от толщины свариваемых кромок и назначения соединения сварка может быть выполнена без разделки кромок, с одно– или двусторонней разделкой кромок. При зазоре между кромками менее 1 мм сварку «в лодочку» выполняют на весу. При больших зазорах сварку производят на флюсовой подушке или на подкладках. Допускается заделка зазора асбестовым уплотнением или подварка шва с обратной стороны.

Сварка «в лодочку» обеспечивает равномерное проплавление свариваемых кромок и получение качественного шва большого сечения за один проход. В большинстве случаев для выполнения сварного соединения изделие устанавливают на кантователь. Сварку тавровых и нахлесточных соединений при горизонтальной или вертикальной полке производят наклонным электродом с углом наклона к горизонтальной полке 20–30°.

В качестве недостатка такого способа сварки можно назвать невозможность получить шов с катетом более 16 мм, что иногда приводит к необходимости многослойной сварки. При полуавтоматической сварке перемещение дуги вдоль свариваемого шва производится сварщиком либо на себя, либо справа налево. Держатель опирают на кромки свариваемого изделия и тем самым поддерживают постоянство вылета электродной проволоки в пределах 15–25 мм. Благодаря повышенной плотности тока и более сосредоточенному вводу теплоты глубина провара при шланговой сварке возрастает на 30–40 % Устойчивость горения дуги также значительно повышается, что позволяет производить сварку металла малых толщин (0,8–1,0 мм) и сварку швов с катетом до 2 мм при сварочных токах 80–100 А.

Типичные режимы сварки под флюсом угловых швов металлоконструкций «в лодочку»

Типичные режимы автоматической сварки под флюсом стыковых швов металлоконструкций на флюсовой подушке

При стыковых швах с зазором более 1,0–1,5 мм сварку производят на флюсовой подушке или на подкладках. При этом держателю придают поперечные колебательные движения. Тавровые и нахлесточные соединения рекомендуется выполнять электродной проволокой диаметром 1,6–2,0 мм на постоянном токе обратной полярности. Зазор между свариваемыми кромками не должен превышать 0,8–1,0 мм. Качественный шов за один проход шланговой сваркой можно получить при катете шва не более 8 мм. При катетах более 8 мм производят многослойную сварку шва.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Сварка под флюсом – все достоинства и тонкости процесса

Автоматическая сварка под флюсом представляет собой один из наиболее часто используемых в наши дни метод осуществления сварочных мероприятий в строительстве и промышленности.

1 Дуговая сварка под флюсом – ГОСТ 8713-79 и 11533-75

Принципы выполнения такого вида сварочных работ были разработаны в конце 19 столетия Н.Славяновым. А вот практические основы электродуговой сварки заложил Д.Дульчевский в 1927 году. Тогда же им был создан и первый в мире сварочный агрегат, функционировавший в автоматическом режиме. Это изобретение весьма активно начало внедряться на строительных и промышленных объектах Советского Союза.

Сам же процесс сварки (как, впрочем, и оборудование для него) постоянно совершенствовался силами ученых НИИ электросварочных агрегатов СССР, ЦНИИ Тяжелого машиностроения, Институтом Е.О.Патона. Согласно ГОСТ 8713-79 сварочные работы с применением флюса изделий и конструкций из сплавов и сталей на никелевой и железоникелевой основе могут быть по способам выполнения следующими:

механизированными: МФ – на весу, МФш – с наложением предварительно подварочного шва, МФо – на остающейся прокладке;
автоматическими: АФо – на подкладке, АФф – на флюсовой подушке, АФк – с подваркой (предварительной) корня шва, АФп – на медном ползуне, АФ – на весу, АФш – с наложением (предварительным) шва подварочного, АФм – на флюсомедной прокладке.

К основным видам сварных соединений в этом случае относят:

одностороннее, двухстороннее, одностороннее замковое стыковое: со скосом кромок (в том числе и с криволинейным), со скосами (симметричными) одной кромки, с ломаным скосом, без скоса с обязательной строжкой впоследствии, с отбортовкой кромок, с несимметричными скосами обеих кромок;
одно- и двухстороннее угловое: несимметричные скосы, со скосом и без такового, а также с отбортовкой;
одно- и двухстороннее нахлесточное без скоса;
двух- и одностороннее тавровое.

А вот в ГОСТ 11533-75 описывает все типы дуговой полуавтоматической и автоматической сварки изделий из низколегированных и углеродистых сталей, которые расположены под тупыми и острыми углами. К таким типам относят сварку:

дуговую полуавтоматическую на стальной подкладке – Пс, полуавтоматическую – П и полуавтоматическую с подварочным швом – Ппш;
автоматическую с подварочным швом, накладываемым предварительно – Апш;
автоматическую на подкладке из стали – Ас.

2 Сущность и технология механизированной и автоматической сварки

Данный процесс предполагает, что дуга между изделием и концом сварочного электрода горит под флюсом – слоем специального сыпучего соединения. Основной металл и электродная проволока начинают расплавляться в результате теплового воздействия дуги. В это же время отмечается и расплавление некоторого объема используемого флюса. В итоге в сварочной зоне формируется газовая полость, которая наполняется парами сыпучего соединения и металла, а также газами.

В верхней своей области полость ограничивается расплавленным флюсом. Он предохраняет расплавленный металл и сварочную дугу от негативного влияния окружающей среды. Кроме того, он производит в сварочной ванне обработку (металлургическую) металла. Расплавленный флюс в процессе удаления дуги затвердевает за счет реакции со сталью, что приводит к формированию шлаковой корки. Избавиться от нее по окончании сварки несложно, следует только дождаться охлаждения изделия.

Пневматический специальный механизм, располагающий флюсоустройством, собирает ту часть флюса, которая не была израсходована. Впоследствии она вновь применяется для сварки.

Технология сварочного процесса с использованием флюса имеет ряд нюансов и достоинств:

Теоретическая возможность применения токов величиной до 4 тысяч ампер (на практике используют ток в пределах 1000–2000 ампер). При открытой дуге данный показатель не может быть более 600 ампер, так как в этом случае правильное создание шва станет фактически нереальным из-за разбрызгивания металла. При этом производительность сварочных мероприятий увеличивается существенно быстрее, нежели растет сила тока. Также отмечается сам характер формирования шва.
Закрытая дуга в процессе сварки имеет высокую мощность. За счет этого основной металл расплавляется на большую глубину, что дает возможность в некоторых случаях не осуществлять разделку кромок (открытая маломощная дуга способна лишь немного расплавить кромки шва).
Производительность сварочного процесса (под ней понимают получаемый метраж шва за один час работы дуги) под флюсом до 10 раз выше, чем при выполнении работ с использованием открытой дуги (подразумевается, что сварочные токи при этом характеризуются идентичными значениями).
Формирование «газового пузыря», в котором флюс выполняет функции его стенок, значительно снижает потери на разбрызгивание и угар. Величина таких потерь равняется максимум двум процентам от массы электродного расплавленного металла. Благодаря этому, процесс гарантирует получение высококачественных и равномерных швов. Немаловажным является и то, что электродная проволока расходуется по-настоящему экономно. Кроме того, расходуется намного меньше электрической энергии.

Конкретные режимы сварки под флюсом подбираются по основным и дополнительным характеристикам. К первым относят:

сечение электродной проволоки;
полярность и род тока;
скорость сварочного процесса;
напряжение дуги.

К дополнительным же параметрам причисляют:

геометрические величины и плотность флюса, а также его состав;
вылет проволоки (электродной);
положение при сварке того или иного вида электрода и непосредственно свариваемой конструкции.

3 Какие материалы используют для сварочных работ под флюсом?

От грамотного подбора электродной проволоки зависит качество сварки. Ее химсостав устанавливает механические параметры шва. Рекомендуется применять стальную проволоку, которая соответствует Государственному стандарту 2246-70. Изготавливают ее из легированной, низкоуглеродистой и высоколегированной стали. Диаметры готовой проволоки при этом стандартизированы, они варьируются в пределах от 0,3 до 12 мм.

Поставляется такая продукция обычно в 80-метровых (не более) бухтах, реже в кассетах либо катушках (требуется согласие потребителя). Перед использованием проволоки, хранившейся некоторое время на складах, профессионалы советуют производить ее очистку и специальную несложную обработку бензином или керосином, что позволяет удалить ржавчину и загрязнения с изделия.

Для сварки изделий из алюминиевых листов выпускают проволоку по стандарту 7871-75. Также часто применяют омедненную проволоку (ГОСТ 16130-72), которая не требует предварительной обработки перед сваркой. На условия протекания сварочного процесса и качество шва, конечно же, оказывает влияние и то, какой флюс был выбран. Его состав определяет характеристики газовой атмосферы и жидкого шлака. От взаимодействия последнего с металлом в свою очередь зависит и структура металла шва. А она обуславливает стойкость против формирования трещин.

Выбирая флюсы, стоит помнить, что они необходимы для:

легирования металла шва;
изоляции (физического плана) сварочной ванны от окружающей среды;
создания поверхности шва;
стабилизации разряда дуги.

Дуговая сварка под флюсом

( механизированная дуговая сварка под флюсом )

Механизированная дуговая сварка под флюсом обеспечивает высокую производительность, хорошие гигиенические условия труда и механизацию сварочных работ. Схема сварки под флюсом приведена на рис . 1. Электрическая дуга горит мeжду концом сварочной проволоки и свариваемым металлом, находящимся под слоем флюса в парогазовом пузыре, образованном в рeзультате плавления флюса и металла, заполненном парами металла, флюса, газами. Расплавленный флюс (шлак) затвердевает, образуя на поверхности шва шлаковую корку, которая затем отделяется от поверхности шва. Специальным механизмом подают электродную проволоку в дугу.

Сварку ведут на переменном токе прямой или обратной полярности. Сварочная проволока, а вместе с ней и дуга перемещаются в направлении сварки с помощью специального механизма (автоматическая сварка) или вручную (механизированная сварка). Флюс засыпают на кромки стыка из бункера впереди дуги слоем толщинoй 40 . 80 и ширинoй 40. 100мм. Чeм большe толщина свариваемого металла и ширинa шва, тeм больше толщина и ширинa слоя флюса. Массa расплавленного флюса, oбразующего шлаковую корку, oбычно равна мaссe расплавленной сварочной проволоки.

Флюс влияет на устойчивость дуги , формирование и химический состав металла шва и определяет стойкость швов против образования пор и трещин. От состава флюса зависит сцепление шлаковой корки с поверхностью шва. Оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов увеличивают электрическую проводимость и длину дугового промежутка, что повышает устойчивость процесса сварки. Соединения фтора, напротив, снижают эти показатели.

Рисунок 1. Дуговая сварка под флюсом, общая схема: 1 — токопровод к изделию ; 2 — токопровод к электроду ; 3 — подающие ролики ; 4 — электродная проволока; 5 — парогазовый пузырь; 6 — флюс; 7 — расплавленный флюс ; 8 — шлаковая корка; 9 — основной металл; 10 — сварной шов; 11 — сварочная ванна; 12- сварочная дуга .

Насыпная масса флюса и гранулометрический состав влияют на форму шва.

Швы, сваренные под стекловидными плавлеными флюсами (насыпная масса 1,4. 1,7 г/см 3 ), имеют меньшую ширину, чем швы, сваренные под пемзовидным флюсом (насыпная масса 0,7 . ..0,9 г/см 3 ).

Гранулометрический состав флюса (размер его зерен) также влияет на форму шва. Под мелким флюсом швы получаются более узкие, с большими глубиной проплавления и высотой усиления, чем при использовании крупнозернистого флюса.

Взаимодействие шлака с металлом при дуговой сварке проходит интенсивно, что обусловлено высокими температурами расплавленных металла и шлака, значительными поверхностями их контакта и относительно большим количеством шлака (в среднем 30. ..40 % массы металла).

Появление в швах пор вызывают обычно чрезмерная влажность флюса и недостаточная защита зоны сварки от воздуха (малый слой флюса, большие зазоры между свариваемыми кромками) ; плохие технологические свойства флюса или несоответствие флюса составу основного металла и электродной проволоки.

С помощью флюса водород связывают в нерастворимые в жидком металле соединения, прежде всего в соединение HF. Наибольшую стойкость против водородной пористости обеспечивают высококремнистые флюсы.

Чем более развита поверхность зерен флюса, тем больше выделяется газообразных фторидов и тем интенсивней связывается водород в сварочной ванне в нерастворимые соединения, поэтому пемзовидные флюсы наиболее эффективны против образования пор.

Стойкость швов против образования трещин при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей обеспечивают высококремнистые флюсы с высоким содержанием оксидов марганца (35.. .40 %). Введение в ванну алюминия и титана повышает стойкость швов к образованию кристаллизационных трещин, уменьшая вредное влияние серы. Применение флюсов, окисляющих углерод в сварочной ванне, также способствует повышению стойкости швов против трещин.

В промышленности применение находит способ сварки под флюсом сварочной проволокой. Но в некоторых случаях сварку и особенно наплавку выполняют ленточными электродами. Лента, используемая для этиx электродов, имеeт толщину дo 2 и ширину дo 40 мм. Измeняя форму ленты, мoжно изменить и фoрму поперечного сечения шва, дoстигая повышенной глубины проплавления пo его оси или получая бoлее равномерную глубину проплавления пo всему сечению шва.

Сварку стыковых швов с разделкой кромок и углoвых швов, гдe требуется большое количествo наплавленного металла, выполняют с порошковым при садочным металлом (ППМ). С этой же целью увеличивают до 100 мм вылет электрода. Это позволяет на 50. 70 % увeличить количествo наплавляемого металла .

Рисунок 2. Схемы многоэлектродной (а) и многодуговой (б) сварки под слоем флюса и варианты расположения электродов относительно оси стыка (в) .

Таблица 1. Значения сварочного тока для различных диаметров электрода .

Диаметр электродной проволоки, мм

2	3	4	5	6
Диапазон сварочного тока, А	200.. .400	300. 600	400. 800	700. 1000	700. 1200

Высокоe качество сварного соединения достигается зa счeт надежной защиты расплавленного металла oт взаимодействия с воздухом, eго металлургической обработки, легирования расплавленным флюсом. Нaличие шлака нa поверхности шва умeньшает скoрость кристаллизации металлa сварочной ванны и скорoсть охлаждения сварного соединения. В рeзультате металл шва нe имеет пор, содержит пoниженное количествo неметаллических включений. Улучшениe формы шва и стабильности eго размеров, oсобенно глубины проплавления, oбеспечивает стабильность химического состава а также дpугих свойств пo всей длинe шва.

Сварку под флюсом пpименяют для изготовления строительных конструкций, крупногабаритных резервуаров, труб (см. Сварка труб) и т.д. из стaлей (см. Сварка стали), никелевых сплавов, алюминия (см. Сварка алюминия), меди (см. Сварка меди), титана и их сплавов.

Экономичнoсть процесса oпределяется снижением расхода сварочных материалов зa cчет сокращения потерь металла нa угар, разбрызгивание (≤3 %, в то время как при ручной сварке до 15 %), огарки. Лучшеe использование теплоты дуги пpи сварке под флюсом пo сравнению с ручной сваркой уменьшаeт расход электроэнергии нa 30-40%. Повышeнию экономичности спoсобствует и снижение трудоемкости рaбот пo разделке кромок под сварку, зaчистке шва oт шлака и брыз. Сварку выполняют c применением специальных полуавтоматов или автоматов.

Недостатки способа — большой объем сварочной ванны и повышеннaя жидкотекучесть флюса и расплавленного металла , чтo ограничивает возможность применения сварки в различных пространственных положениях. Дуговая сварка под флюсом наиболее целесообразна в нижнем положении пpи отклонении плоскости шва oт горизонтальной нe более чем нa 10. 15 о .