Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

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

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

Сварка под флюсом – это способ сварки деталей из высоколегированной марганцевой, никелевой или фторидной стали, при котором сварочная ванна и шов защищены от окисления слоем флюса в виде порошка или гранул.

Процесс формирования шва протекает в газовой полости под слоем непрерывно подаваемого флюса. Кроме функции защиты от окисления, флюс также легирует формируемый шов марганцем и кремнием, повышая его прочность и формируя соединение с высокой степенью однородности.

ГОСТ на сварку флюсом 8713-79 устанавливает размеры и типы сварных соединений, а также способы наложения шва под флюсом.

Принцип действия

Типовая сварочная зона при установившейся стадии процесса включает в себя следующие области:

  1. Зону дугового столба с внутренней температурой не менее 4000…5000 °С.
  2. Зону газового пузыря, которая образуется вследствие интенсивного атомарного испарения компонентов в кислородной среде.
  3. Шлаковый расплав, который, будучи легче металла, располагается в верхней части газовой полости.
  4. Слой расплавленного металла в нижней части полости.
  5. Шлаковую корку, которая образует верхнюю, твёрдую границу сварочной зоны.

Кроме того, свой вклад в поведение свариваемого металла вносит также сварочная проволока. Таким образом, при всех разновидностях сварки в миниатюре моделируется обычный металлургический процесс получения металла, но без защитного покрытия и чёткой протяжённости, которые в первом случае ограничиваются объёмом мартеновской или электропечи.

Обезопасить свариваемый металл от окисления и шлаковой корки, ухудшающей качество готового шва можно, применив непрерывную подачу в сварочную зону легкоплавких и в то же время – химически инертных компонентов. Ими и являются сварочные флюсы. Они могут применяться также для целей поверхностной наплавки. Применение флюсов снижает уровень пыли, которая всегда образуется при сварке.
При использовании данных материалов должны обеспечиваться следующие условия:

  • Сварочный флюс не должен снижать производительность сварки, а, наоборот, стабилизировать её;
  • Материал не должен вступать в химические реакции, как с основным металлом, так и с металлом сварочной проволоки;
  • На протяжении всего рабочего цикла должна обеспечиваться изолированность зоны сварочного пузыря от окружающей среды;
  • После окончания процесса остатки флюса, связываясь со шлаковой коркой, должны легко удаляться из зоны обработки. При этом до 70…80% материала флюса можно, после соответствующей очистки, вновь использовать при сварке.

Эти требования довольно сложны и противоречивы, поэтому оптимальный состав и технология подачи сварочных флюсов определяется под конкретный вид сварки, конфигурацию соединяемых частей металла и производительность процесса.

Виды флюсов

Как уже было сказано выше, флюс для сварки – это порошок с размерами гранул 0,2-4 мм. Его классификация зависит от многих показателей. Но есть основные характеристики, которые разделяют его на группы и классы.

По способу производства сварочные флюсы делятся на:

  • плавленые: их компоненты сначала плавятся, затем гранулируются, прокаливаются и разделяются на фракции;
  • неплавленые или керамические: это сухие ингредиенты, которые смешиваются с жидким стеклом, сушатся, гранулируются, прокаливаются и разделяются на фракции.

Производители и специалисты отмечают плавленый вариант, как лучший из двух представленных.

Разделение по химическому составу.

  • Оксидные флюсы. В основе порошка содержатся оксиды металлов до 90% и остальное – это фторидные соединения. В этой группе есть подгруппы, которые определяют процентное содержание того или иного оксида. К примеру, оксид кремния. Если его содержится во флюсе до 1%, то такой порошок называется бескремнистый, если его содержание составляет 6-35% — низкокремнистый и больше 35% — высококремнистый. Оксидные флюсы предназначены для сварки низкоуглеродных и фтористых стальных заготовок.
  • Солевые. В них нет оксидов металлов, основу составляют соли: фториды и хлориды. Такой порошок используется для сваривания активных металлов, к примеру, титан.
  • Смешанные флюсы (солеоксидные). В них есть и оксиды и соли. Применяют их для соединения легированных сплавов.

Еще одна характеристика – активность флюсов. По сути, это скорость окисления порошка при его нагреве. Измеряется данный показатель от нуля до единицы и делит флюсы на четыре категории:

  1. Меньше 0,1 – это пассивные материалы.
  2. От 0,1 до 0,3 – малоактивные.
  3. От 0,3 до 0,6 – активные.
  4. Выше 0,6 – высокоактивные.

И последнее. Это деление по строению гранул. Здесь три позиции: стекловидные, пемзовидные и цементированные. Необходимо отметить, что сварка под стекловидным флюсом дает более широкий сварной шов, чем под пемзовидным. Если используется порошок с мелкими частицами, то шов под ним образуется глубокий и неширокий с высокими прочностными качествами.

Читать еще:  Как сделать аргонную сварку своими руками из инвертора

Классификация сварочной проволоки

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

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

Проволоку делают из трех видов сталей:

  • легированных;
  • высоколегированных;
  • конструкционных, низкоуглеродистых.

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

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

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

Технология сварки под слоем флюса

Автоматические и механизированные виды сварки под слоем флюса отличаются от традиционной технологии тем, что дуга при ее выполнении горит не в открытом воздухе, а под слоем сыпучего вещества с рядом специальных свойств, которое называется флюсом. В момент зажигания сварочной дуги одновременно начинают плавиться металл детали и электрода, а также используемый флюс. В результате испарений металла и флюса, образующихся в зоне сварки, формируется газовая полость, которая и наполнена образовавшимися парами, смешанными со сварочными газами.

Пример внешнего вида шва после сварки под слоем флюса

Полость, образующаяся при такой сварке, в своей верхней части ограничена слоем расплавленного флюса, который выполняет не только защитную функцию. Расплавленный металл электрода и свариваемой детали, взаимодействуя с флюсом, проходит металлургическую обработку, что способствует получению шва высокого качества.

При удалении дуги от определенной зоны сварки расплавленный флюс застывает, образуя твердую корку на готовом шве, которая легко удаляется после остывания изделия. Если выполняется автоматическая сварка под флюсом, то неизрасходованный флюс собирается с поверхности детали при помощи специального всасывающего устройства, которым оснащено автоматизированное оборудование.

На видео мастер объясняет некоторые нюансы работы при сварке с применением флюса:

Сварка под слоем флюса, выполняемая как механизированным, так и автоматизированным способом, обладает целым рядом весомых преимуществ.

  • Процесс можно осуществлять с использованием токов значительной величины. Как правило, сила тока при выполнении такой сварки ориентировочно находится в пределах 1000–2000 Ампер, хотя вполне можно довести это значение и до 4000 А. Для сравнения: обычную дуговую сварку выполняют при силе тока не больше 600 А, дальнейшее увеличение силы тока приводит к сильному разбрызгиванию металла и невозможности сформировать сварочный шов. Между тем увеличение силы тока позволяет не только значительно ускорить процесс сварки, но и получить сварное соединение высокого качества и надежности.
  • При сварке, выполняемой под слоем флюса, формируется закрытая дуга, которая расплавляет металл детали на большую глубину. Благодаря этому кромки свариваемой детали можно даже не подготавливать для их лучшей свариваемости.
  • Поскольку режимы сварки под слоем флюса предполагают использование тока большой силы, скорость процесса значительно увеличивается. Если сравнивать скорость сварки, выполняемой под слоем флюса, которая измеряется в длине шва, получаемого за определенный промежуток времени, то она может в 10 раз превышать аналогичный параметр обычной дуговой сварки.
  • Так называемый газовый пузырь, формируемый при выполнении сварки под защитным слоем флюса, препятствует разбрызгиванию металла, что предоставляет возможность получать сварочные швы высокого качества. Кроме того, это значительно снижает потери электродного металла, которые составляют максимум 2% от массы расплавленного материала. Экономится в таком случае не только электродный материал, но и электрическая энергия.

Общая схема дуговой сварки под флюсом

Выбор режима сварки, выполняемой под слоем флюса, осуществляется по следующим основным параметрам:

  • диаметр используемой электродной проволоки;
  • род тока и его полярность;
  • скорость, с которой выполняется сварка;
  • напряжение для формирования сварочной дуги.

Дополнительными параметрами, влияющими на определение режима сварки под флюсом, являются:

  • размер частиц, состав и плотность используемого флюса;
  • значение вылета электродной проволоки;
  • параметр, определяющий, как электрод и свариваемая деталь располагаются относительно друг друга.

Классификация

Сварочные флюсы группируют по нескольким признакам, оценивается фазовая структура, химсостав и другие важные свойства химсоединений. Виды объединяют в группы, предназначенные для какого-то одного состава металла, маркируют соответствующим образом. Главный критерий маркировки – базовая основа.

Технологии с использованием флюсов соответствуют нормам стандарта. Например, ГОСТ 8713-89 регламентирует электросварку:

  • железоникелевых деталей;
  • заготовок на никелевой основе;
  • металлоизделий и металлоконструкций из сталей.
Читать еще:  TIG сварка: что это такое, особенности и преимущества

Основные критерии группировки сварочных защитных смесей стоит рассмотреть подробнее.

По физическому состоянию

Получаемый порошок для удобства формируют в форме:

  • цементированных или стекловидных зерен (для дуговой сварки чаще используют стеклогранулы, обладающие большой насыпной массой);
  • пемзообразные – легкие, пористые, овальной или округлой формы, насыпаются плотным слоем;
  • газообразные состоят из фтористых и хлористых солей, моментально распадающихся при нагревании с выделением газа;
  • пасты формируются на основе органических или водных растворов, сделаны для удобства пользования, когда нужно наносить равномерный слой на вертикальные, наклонные поверхности.

При выборе химсостава учитывают условия работы, факторы риска, которые минимизируются применением защитных смесей.

По химическому составу

Классификация сварочных порошков схожа с группировкой плавящихся электродов. Неплавящийся сварочный флюс востребован при соединении цветнины.

Порошки градируются по содержанию двуокиси кремния или заменителя – плавикового шпата:

  • В низкокремнистых много марганца, связывающего кислород в рабочей зоне. Кремний снижает риск пористости, угнетает процесс окисления.
  • В кремнистых концентрация основного компонента колеблется от 35 до 80%.
  • Бескислородные – солевые, универсальные.

Источники Mn, Mg – марганцевые руды, каустический магнезит.

Теперь о взаимодействии флюсов со сплавами:

  • Пассивные не влияют на диффузный слой и шовный валик.
  • Слаболегирующие насыщают марганцем, кремнием, другими упрочняющими молекулами повышающими показатель ударной вязкости.

Солевые флюсы содержат хлор, фтор, кальций, натрий, барий. Оксидные – металлические окислы и галогениды. Технологи предупреждают, что увлекаться универсальными флюсами чревато. Швы не приобретут устойчивость к изгибающим и вибрационным нагрузкам.

По способу изготовления

Флюсы в больших объемах производят несколькими способами:

  • Плавленые получают в электропечах. Компоненты расплавляют до аморфного состояния, затем остужают. Полученные листы или комки измельчают, просеивают через фракционные сетки. Мелкодисперсные обычно серого цвета.
  • Неплавленные представляют собой механически перемешанные вещества. Минус – фракционное и химическое деление пороков при транспортировке и подаче.
  • Керамические скрепляются жидким стеклом или спекаются без расплавления. Сформированные комки дополнительно разбиваются до нужного размера после остывания. Особенность – сохранность легирующих элементов в несвязанном виде.

Нередко при производстве гранул смешивают различные виды сварных флюсов.

По назначению

Для низкоуглеродистых сталей применяют оксидные смеси с содержанием:

  • кремниевых компонентов от 5 до 35%;
  • марганцовистых от 1 до 30%.

При выборе сварочного флюса учитывают химический состав используемой присадочной проволоки. Чем больше Mg в сухих сварочных защитах, тем меньше должно быть легирующих металлических примесей в проволоке.

Для активных низколегированных сталей нужны флюсы с содержанием галогенов щелочных и щелочноземельных металлов. Должны присутствовать хлориды, фториды элементов I и II групп периодической таблицы Менделеева.

Для высоколегированных сталей пользуются оксидами и солями. Суммарно рекомендованная доля компонентов для сварочного флюса:

  • с двуокисью кремния – до 15%;
  • марганцем – от 1 до 9%;
  • фтором – до 30%.

Флюсы, создающие облако, применяют для:

  • тонколистовой стали;
  • алюминия;
  • другого цветмета;
  • литья из пористого чугуна;
  • инструментальных ферроплавов с высоким порогом текучести.

Насыпают флюсовые композиции в соответствии со сварочной технологией, регламентированной стандартом для данного вида сварки. Возможные варианты расположения флюса:

  • закрывают только свариваемые кромки;
  • защищают сварочную ванну полностью, пока идет разогрев;
  • присыпают подаваемую присадочную проволоку.

Некоторые группы взаимозаменяемые, другие – узкоспециальные.

Механизм работы флюсов при сварке

Применение сварного флюса позволяет также снизить потери металла на разбрызгивание. Это становится возможным вследствие большого поверхностного натяжения расплава флюса, которое достигает значений в 8-10 г/см 2 . Поэтому применение сварочных флюсов позволяет увеличивать ток дуги без ущерба для качества готового шва. Например, обычным режимом для сварки под флюсом считается применение силы тока 1000-2000 А, в то время, как в обычном процессе увеличение тока до 200-300 А приводит к серьезным потерям материала электрода. Поэтому в химическом составе сварочной проволоки с флюсом часто присутствуют дефицитные легирующие компоненты — вольфрам, хром, кобальт и пр.

Эффективная сварка некоторых металлов (алюминия, высокоуглеродистых и легированных сталей) без применения флюса вообще невозможна. В частности, флюс для сварки алюминия включает в себя, помимо традиционных компонентов, также и вещества, раскисляющие металл. Дело в том, что индивидуальная особенность алюминия — образование высокостойкой окисной пленки — снижает производительность сварки и вынуждает применять более высокие сварочные токи.

Особую роль при сварке играют магнитные флюсы. Они относятся к категории неплавленых, но дополнительно включают в себя железный порошок. Производительность сварки при этом возрастает. При повышенных температурах процесса наличием проволоки для полуавтомата, содержащей магнитный флюс, создается сильное магнитное поле. Оно сокращает расстояние между флюсом и металлом который подвергается сварке. Поэтому потери флюсовой проволоки уменьшаются.

Таким образом, сварочные флюсы способствуют повышению экономичности, производительности и качества сварки.

Подготовка кромок деталей и сборка конструкций под сварку

Подготовка деталей и сборка конструкции для сварки под флюсом должны выполняться особенно тщательно. Это вызвано жидкотекучестью расплавленного металла и флюса, глубоким проваром. Поэтому требуется соблюдать высокую точность размеров разделки кромок и равномерности зазора между ними. Тип разделок кромок и их размеры, а также условия их сборки и сварки зависят от конструкции сварного соединения, состава (марки) свариваемого материала, условий сварки и т, д. и обычно указываются в технических условиях на изготовление конструкций или должны соответствовать ГОСТ 8713—79*. После разметки деталей их вырезают, используя механические способы, газовую или плазменную резку. После этого, если необходимо, разделывают кромки согласно чертежу. Иногда операции вырезки детали и подготовки кромок совмещают. Кромки подготовляют также механическими способами, газовой или плазменной резкой. Перед сборкой деталей свариваемые кромки зачищают по всей длине на ширину 25—30 мм металлическими щетками, шлифовальными кругами и т. д. от грата, масла и других загрязнений до металлического блеска. Влага и образующийся при пониженных температурах конденсат должны удаляться подогревом или обдувкой горячим воздухом. Особенно тщательно следует зачищать торцы свариваемых кромок, предупреждать попадание в зазор между кромками остатков шлаковой корки, грязи и др. При сборке соединения под сварку используют струбцины, скобы в другие приспособления для фиксации кромок в требуемом положении. Для сборки стыка на прихватках их длина должна быть 50—80 мм, а сечение должно быть около 1/3 сечения шва, но не более 25—30 мм 2 . Расстояние между прихватками 300—800 мм.

Читать еще:  Особенности применения и марки сварочных рутиловых электродов

Прихватки можно заменять сплошным швом небольшого сечения («беглым» швом), выполняемым вручную электродом хорошего качества или механизированно в защитных газах или под флюсом. Сварку желательно начинать со стороны, обратной «беглому» шву. После сварки поверхность прихваток и «беглого» шва, а также кромок зачищают и осматривают. Не допускаются подрезы и трещины, которые следует исправлять выплавкой или вырубкой н подваркой. При сварке прихватки и «беглый» шов должны полностью перевариваться.

В начале шва, где возможен непровар, и в его конце, где образуется кратер, если они находятся на краю изделия, устанавливают эаходные и выходные планки размером до 100×150 мм с толщиной, равной толщине свариваемого металла. При сварке с разделкой кромок в заходной и выходной планках кромки также разделывают. Требуемый режим сварки необходимо проверять сваркой опытных образцов и контролем размеров полученного шва.

Перед началом автоматической сварки желательно на холостом перемещении автомата проверить правильность направления электрода относительно свариваемых кромок. В процессе сварки положение электрода корректируют с помощью указателей или копиров.

При механизированной сварке различных типов сварных соединений держатель полуавтомата может находиться на весу или опираться костылем на изделие. Поперечные колебания электрододержателем позволяют получить уширенные швы, но глубина провара при этом уменьшается. Качество шва зависит от умения сварщика равномерно перемещать электрододержатель со скоростью, обеспечивающей необходимые размеры шва.

Разновидности способов сварки под флюсом.

Выше мы уже упоминали, что существует однодуговой способ сварки. Но также под флюсом сваривание может проводиться и с использованием двух или нескольких дуг. Такие способы носят, соответственно, названия двухдуговая и многодуговая.

Питание дуг при таких способах может осуществляться как от одного источника, так и от нескольких (для каждой дуги в отдельности). Когда сварка осуществляется сдвоенным электродом, две дуги горят в одну ванну. Их питание происходит от одного источника. Двухдуговая сварка имеет высокий показатель производительности, так как количество металла с расплавленного электрода больше. При этом и двух- и многодуговая сварки могут производиться и в разные ванны. Это происходит, когда металл после воздействия первой дуги закристаллизовался.

Выделяют и разные расположения электродов относительно направлению сваривания: последовательное или перпендикулярное.

Последовательное расположение позволяет увеличивать глубину проплавления. Перпендикулярное, наоборот, – уменьшает.

Отметим, что перпендикулярное расположение электрода применятся в случаях, когда нужно провести сваривание под флюсом металлоизделия с увеличенными зазорами между кромками. Кроме того, применяется этот способ и при наплавочной сварке. Изменение расстояния между электродами при перпендикулярном положении дает возможность отрегулировать размер шва и его форму. С другой стороны перпендикулярное расположение электрода приводит к нестабильности дуги.

Несмотря на недостатки, сварка под флюсом дает более широкие возможности и главное, позволяет получать качественные, нужного химического состава, соединения.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector