Сварка металлов под флюсом, сущность процесса. Технология и режимы сварки под слоем флюса

Даже идеальная сварка не может защитить сварной шов от порчи. Рано или поздно это место становится самым слабым в детали и деформируется, поэтому во время сварочных работ обязательно используются защитные материалы. К ним относятся инертные газы и флюсы. Последние не так распространены в бытовой среде, но на производствах сварка под флюсом встречается очень часто. О ней пойдет речь далее.

Особенности сварки под флюсом

Не стоит думать, что сварка под флюсом это какой-то совершенно новый способ сварки. Придуман он очень давно, в конце в XIX века, а сущность заключается все в том же использовании присадочной проволоки и неплавящихся электродов. Однако, оборудование постоянно улучшалось, а вместо газа, покрывающего всю зону шва, используется только флюс. Он имеет порошковую консистенцию, засыпаясь поверх шва.

Такой состав под влиянием высоких температур тоже начинает выделять газ, который будет защищать свариваемые детали от окислов. Когда порошок выгорит, от него останется только легкоудаляемый шлак, а если средство не будет использовано полностью, его легко можно сохранить до следующего раза.

Перед тем, как делать варку под флюсом, потребуется выбрать:

• режим;
• электроды;
• присадочную проволоку.

Также, как при любой другой сварной работе, нужно будет правильно оформить кромки, обезжирить детали. Но здесь еще будет важно подобрать флюс, так как он существует в разных видах.

Флюс защищает сварной шов от окислов

Преимущества и недостатки

У самого процесса сварки под флюсом есть свои положительные и отрицательные черты. Среди преимуществ:

• Автоматизация, позволяющая добиваться наиболее точных сварных швов. Автоматика позволяет задать все параметры электронно, поэтому ток, проволока — все подается и управляется само.
• Выделение флюса продолжается в процессе всего создания шва, потому его эффективность оказывается выше.
• Можно варить с большой силой тока.
• Скорость варки настраивается, может быть очень высокой.
• Сварную ванну можно увеличивать.
• Шов получается качественным.
• Возможность собирать элементы сложных конструкций быстро, качественно и с небольшими усилиями.
• Безопасность для сварщиков, так как они не находятся поблизости к свариваемым деталям.
• Можно использовать одновременно 2 электрода, питаемых от одного источника тока.

Виды флюсов

Эти средства можно поделить на группы по химическому составу и методу создания. Флюс может быть солевым, оксидным или смешанным. Здесь:

• Солевые лучше подойдут для электросварки титана или стали, никелированной или хромированной. В солевые флюсы входят соли фторидов и хлоридов.
• Оксидные имеют в составе оксиды активных металлов, а также кремния. Благодаря этому их лучше всего использовать для стали с низким содержанием углерода.
• Смешанные пригодятся для многокомпонентных сплавов и множества разных металлов. Этому способствует состав, содержащий оксиды и соли металлов в разных пропорциях.

Способов изготовления всего два — плавленый или не плавленый, который еще называют керамическим. Плавленые делают из кварцевого песка, а также марганцевой руды, которые смешиваются, плавятся, после чего формируются гранулы. Такой флюс очень хорошо подходит для низколегированной стали.

В состав керамических входят окислители и соли амфотерных металлов. Сначала те измельчаются, потом перемешиваются с жидким стеклом до однородной массы. Потом она гранулируется и прокаливается. Такие флюсы имеют структуру мелкого порошка, а подбирается он конкретно под марку стали, с которой предстоит работать, так как он работает только со сложными никелевыми или железоникелевыми сплавами.

Технология сварки под флюсом

Чтобы сварочный процесс прошел правильно, нужно правильно выбрать технологию автоматической сварки под флюсом. Базовых метода три:

• ручной;
• автоматический;
• полуавтоматический.

То, как происходит ручная варка, понятно. Здесь используется ручное оборудование, поэтому сварщик сам регулирует направление, скорость электрода. Сила тока и подача флюса, взаимодействующего с электродом, регулируется кнопками прямо на устройстве.

Полуавтоматический способ позволит автоматизировать лишь некоторые процессы, остальные требуют управления. То, как подается проволока, угол наклона электрода, сила тока, подчиняются автоматическому процессу. Сварщик в это время самостоятельно управляет движением дуги. У полуавтоматических аппаратов можно менять параметры подачи тока прямо в процессе работы.

При автоматической сварке под флюсом скорость движения электрода и его направление, а также скорость подачи проволоки задаются программно. Рабочие здесь нужны только для создания той самой сварочной программы, а также контроля качества.

Схема сварки под флюсом

Все эти три способа, несмотря на свою разность, предполагают некоторые общие шаги при сварке под флюсом:

1. Устранение оксидной пленки.
2. Закрепление деталей на сварочной плите.
3. Подбор настроек и разработка плана.
4. Подбор флюса.
5. Установка наплавной проволоки.
6. Сварка, где нужно внимательно следить за расходом флюса и проволоки, чтобы избежать повреждений.

После окончания работы нужно только дождаться, когда детали остынут, очистить шов и убрать флюс в герметичные упаковки.

Технология сварного процесса с использованием флюса подробно описывается в ГОСТ 8713 -79. Рассказывается про все три метода, подбор материалов, настройку оборудования. Здесь же показаны все виды сварных соединений, которые могут быть сделаны при применении каждого из трех методов.

Влияние выбранных режимов автоматической сварки на глубину проплавления и ширину шва

Влияние силы тока и напряжения сварочной дуги

При увеличении силы тока, тепловая мощность и давление сварочной дуги возрастают. Это способствует увеличению глубины проплавления, но на ширину сварного шва оказывает незначительное влияние.

Если увеличить напряжение электрической дуги, то увеличивается степень её подвижности и увеличивается степень доля тепловой энергии, которая расходуется на расплавление сварочного флюса. При этом ширина сварного шва становится больше, а на глубину проплавления влияние оказывается незначительное.

Влияние диаметра электродной проволоки и скорости сварки

Если увеличить диаметр электродной проволоки, но не менять величину сварочного тока, то глубина проплавления металла уменьшится, а ширина сварного шва увеличится, вследствие увеличения подвижности сварочной дуги.

Увеличение скорости сварки уменьшит и глубину проплавления, и ширину сварного шва, т.к. металл при большей скорости сварки не будет успевать плавиться в том же количестве, в котором он плавился при меньшей скорости.

Влияние рода сварочного тока и его полярности

Род сварочного тока и его полярность существенно влияют на размеры и форму сварного шва из-за того, что количество теплоты, образующееся на катоде и аноде сварочной дуги, также сильно меняется. Если выбрать постоянный ток прямой полярности, то глубина проплавления свариваемого металла уменьшается на 40-50%, а у переменного тока на 15-20%, по сравнению с постоянным током обратной полярности.

Исходя из этого, если требуется выполнить сварной шов небольшой ширины с глубоким проплавлением металла (например, при сварке стыковых швов, или при сварке угловых швов без разделки), то рекомендуется выбирать для этого постоянный сварочный ток обратной полярности.

Влияние вылета электродной проволоки

Когда увеличивается вылет электродной проволоки, то увеличиваются также скорость его подогрева и скорость плавления. Из-за этого, объём сварочной ванны под электрической дугой увеличивается за счёт электродного металла и это препятствует расплавлению основного металла. Как следствие, глубина проплавления уменьшается. Подобную особенность иногда используют при автоматических наплавках для того, чтобы увеличить производительность наплавки.

В отдельных случаях (чаще всего при автоматической наплавке), электроду задают движение поперёк сварных кромок с разной амплитудой и частотой. Такой технологический приём позволяет существенно изменять форму и размеры сварного шва. При автоматической сварке под флюсом с поперечными движениями электродной проволоки, глубина проплавления основного металла уменьшается, а ширина сварного шва увеличивается.

Такой способ сварки применяется для того, чтобы уменьшить вероятность прожога при сварке стыковых швов с большим зазором между сварными кромками. Такой же цели можно достигнуть, если производить сварку сдвоенным электродом, при этом электроды необходимо расположить поперёк направления сварки. Если их расположить вдоль направления сварки, то это, наоборот, увеличит глубину проплавления.

Выбор режима сварки

Выделяется несколько режимов, которые всегда нужно подбирать под каждое отдельное задание.

Режимы из таблицы подойдут для низкоуглеродистой, среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОЕДИНЕНИЙ И МАТЕРИАЛЫ

2.1. Конструкция и расположение соединяемых элементов, класс и марка стали должны соответствовать требованиям проекта.

2.2. Арматурные стержни следует изготовлять из стали классов A-I … A-III по ГОСТ 5781-75 диаметром dн

= 8 … 16 мм, длиной 80 … 250 мм (рис. 1).

2.3. Стальной прокат должен иметь ширину не менее 50 мм и толщину не менее 8 мм. Марки сталей проката должны отвечать требованиям глав СНиП II-21-75 и СНиП II-23-81.

2.4. Оцинкованный стальной профилированный настил должен иметь ширину привариваемой полки (прямого участка) не менее 50 мм при ее толщине не более 1 мм. Толщина цинкового покрытия не должна превышать 35 мк.

2.5. Минимальные расстояния от оси стержня (см. рис. 1) до края плоского элемента стального проката к

и оцинкованного настила
b
должны быть не менее 1,5
dH
, при этом
к —b <
0,5 мм (см. п. 5.6 настоящих Рекомендаций).

2.6. Минимальное расстояние между осями стержней, привариваемых в продольном направлении настила, должно быть не менее 70 мм.

Рис. 1. Фрагмент стальной конструкции

1 — оцинкованный профилированный настил; 2 —

швеллер каркаса; 3 — приваренный втавр стержень

Применяемое оборудование

Чтобы выполнить автоматическую дуговую сварку под флюсом, из технического оснащения потребуется:

• Сварочная плита. Установка сварочных плит потребует бетонного основания, так как сами плиты делаются из материалов, устойчивых к постоянным высоким температурам и их перепадам.
• Наплавная проволока. Она обычно имеет толщину от 0,3 до 12 мм, а делается из того же материала, что и свариваемые материалы.
• Неплавящийся электрод, который имеет сердечник из тяжелого сплава, керамическую оплетку.
• Система, подающая флюсовые частицы. В ее состав входят резервуар и шланг, диаметр которого будет достаточным для работы с электродом.
• Система контроля, которая более развита у автоматических устройств, а менее — у полуавтоматических.

Сварочный трактор для автоматической сварки под флюсом

Автоматическую сварку под слоем флюса выполнить нетрудно, ведь большая часть процесса будет автоматизирована, а от сварщика потребуется лишь правильная настройка оборудования и верный подбор флюсового средства для сварки.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Настоящими Рекомендациями следует руководствоваться при монтажной сварке тавровых соединений стержней и оцинкованного стального профилированного настила к плоским элементам стальных конструкций.

1.2. Рекомендации распространяются на сварку арматурных стержней диаметром до 16 мм из сталей классов A-I … A-III, оцинкованных профилированных настилов толщиной до 1 мм и стального проката толщиной не менее 8 мм, выполненного из малоуглеродистых и низколегированных сталей.

1.3. Способы испытаний, дополнительные технологические указания, вопросы проектирования, правила производства и приемки работ, техника безопасности, аттестация сварщиков и допуск их к работе должны осуществляться в соответствии с указаниями ГОСТ 10922-75, СНиП II-21-75, СНиП II-23-81, Инструкции СН 393-78, ГОСТ 12.3.003-75.

1.4. К работам, регламентированным настоящими Рекомендациями, допускаются сварщики, освоившие технологию сварки, правила эксплуатации нового оборудования и прошедшие квалификационную комиссию.