Технология механизированной сварки под флюсом

Дуговая механизированная сварка под флюсом без присадочного металла – технология и сферы применения

​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.

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.

Читайте так же:  Правильное выполнение расчета тока при сварке металла

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.

Читайте так же:  Расчет наплавленного металла при сварке

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.

Особенности механизированной сварки

Под механизированной или частично автоматизированной электросваркой понимаются операции сплавления, при которых рабочий стержень вместе с дугой перемещаются посредством специальной механической подачи.

Такая механизированная дуговая сварка осуществляется с привлечением дополнительного оборудования и обеспечивает возможность выполнения самых сложных операций. С её помощью удаётся формировать не только узловые и тавровые соединения, но и обустраивать сочленения типа «внахлёст» и «встык».

Автоматика и полуавтоматика

Полностью механизированная или автоматическая электросварка – это вариант сварки, когда дуга появляется без усилий сварщика. Таким образом, сварщик вообще не принимает непосредственного участия в работе.

Течение сварки управляется и корректируется командами, которые подают на исполнительные механизмы по специально разработанным для этих целей программам.

Функционирование систем механизированной дуговой сварки предполагает получение особым образом оформленного металлического соединения.

Под действием расплавленного дугой электрода на поверхности обрабатываемого металла образуется особый сварочный слой или ванна, в которой все компоненты присутствуют в жидком и хорошо перемешанном виде.

Такая жидкая масса формируется с помощью вспомогательных добавок (флюсов), что принципиально отличает данный класс сварки от ручного способа.

При формировании дуги автоматом она движется вдоль свариваемых кромок металла, активируя при этом всю сварочную ванну.

После прохода автомата и остывания ванны на её месте остаётся достаточно ровный и качественный шов.

Реализация процесса

Механизация процесса сварки предполагает несколько вариантов его реализации, отличающихся по условиям сплавления, виду дуги и по способу защиты обрабатываемого металла от окисления. В предлагаемом ниже перечне приводятся лишь некоторые из них.

Низколегированные стальные заготовки с умеренным содержанием углерода обрабатываются в среде углекислого газа или его смеси с кислородом. Углекислота позволяет защищать при сварке сталь толщиной до 40 мм, в то время как смесь из двух газов способна справиться с более толстыми деталями и заготовками.

При механизированной сварке в средах углекислотного типа свойства большинства металлов изменяются в лучшую сторону (повышается их пластичность и устойчивость к агрессивным средам). При этом расход углекислоты определяется окружающими условиями, мощностью автоматической дуги и типом сварного электрода.

Часто при механизированной полуавтоматической сварке в качестве защитной среды используют аргон или гелий. Их применяют при необходимости сваривания алюминиевых, магниевых или сверхпрочных титановых изделий (включая сплавы).

С помощью специальной активирующей добавки (флюса) помимо легированных сталей также удаётся сваривать чугун, алюминий, медь и другие цветные металлы.

Среди всего многообразия методов автоматического сваривания металлов, техника механизированной сварки под флюсом занимает особое место и требует, поэтому отдельного рассмотрения.

Обработка под флюсом

Технологический процесс механизированной сварки под флюсом регламентируется требованиями ГОСТ 8713-79, определяющими также состав и порядок применения этой добавки.

Согласно госстандарту флюс представляет собой порошкообразную добавку для сварки. Это аналог непокрытого электрода при ручном процессе. Его основой является метасиликат (силикат марганца), обеспечивающий требуемые параметры текущего процесса.

Все известные флюсы для механизированной сварки подразделяются на неплавленые и получаемые путем сплавления.

К первому типу флюсов относятся так называемые «спеченные», а также керамические составы; причём вторые содержат порошковые материалы с добавлением небольшого количества жидкого стекла.

В процессе механизированной сварки отдельные частички флюса под воздействием тепла сначала расплавляются, а после затвердевания превращаются в характерную шлаковую корку в виде мелких шариков.

Не полностью расплавившийся флюс сварщики иногда используют повторно, но лишь после того, как он тщательно просеивается.

Все виды добавок или флюсов обеспечивают надёжное сваривание низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Но известен ещё один вид активирующего материала, позволяющего проводить механизированную сварку даже высоколегированные стали, а также алюминий, нержавейку и изделия их меди, включая её сплавы.

Порошковая проволока

Речь идёт о так называемой «порошковой» проволоке для механизированной сварки, производимой согласно требованиям ГОСТ 26101-84 и имеющей сложную структуру. В её составе имеется специальная оболочка, частично заполненная шихтой, за счёт чего отдельные образцы проволоки в диаметре достигают 40 мм.

После расплавления этого вида активной добавки в шихту выводятся компоненты, обеспечивающие выполнение следующих задач:

• защита обрабатываемого металла от содержащегося в азоте кислорода;
• поддержание ровной и стабильной дуги;
• получение качественного шва.

Также необходимо заметить, что при механизированной сварке такая проволока может применяться совместно с флюсом и углекислотой.

Предназначение отдельных частей автоматики

В ходе работ механизированных систем самоходная головка (трактор) осуществляет подачу требуемых компонентов в зону сварки с одновременным включением цепей питающего дугу тока.

Классический автомат для сваривания посредством электродной проволоки имеет в своём составе два ролика для проволоки; причём первый из них осуществляет ведущее действие, а второй – лишь вспомогательный.

Указанные приспособления удерживают проволоку в границах агрегата для сварки и регулируют ее натяжение и подачу. Проволоку хранят в кассетах, что весьма удобно. Разматываясь, она сначала проходит через направляющие шланги, а затем уже подается у дуге, чтобы выполнять свои функции.

Помимо всего прочего, механизированное оборудование содержит в своём составе специальные системы, ответственные за удаление излишков флюса из зоны сварки. В головку, которая передвигается автоматически, встраивают горелку, выполняющую сразу две функции.

Во-первых, она обеспечивает подачу в зону работ электродной (порошковой) проволоки, а во-вторых – подводит к ней необходимые для защиты металла от кислорода газы. Одновременно с этим горелка оснащена отдельным каналом для подачи формирующего дугу сварочного тока.

В механизированных системах на горелке предусматривается специальный держатель, обеспечивающий подачу флюса из бункера с активирующим составом.

Механизированная обработка металла с привлечением всего спектра дополнительных активаторов (углекислого газа, флюсов и порошковых проволок) широко применяется при изготовлении современных конструкций.

Сварка под флюсом (SAW)

При сварке под флюсом сварочная дуга горит между изделием и торцом сварочной проволоки. По мере расплавления проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга закрыта слоем флюса. Сварочная проволока перемещается в направлении сварки с помощью специального механизма (автоматическая сварка) или вручную (полуавтоматическая сварка).

Под влиянием тепла дуги основной металл и флюс плавятся, причем флюс образует вокруг зоны сварки эластичную пленку, изолирующую эту зону от доступа воздуха. Капли расплавляемого дугой металла сварочной проволоки переносятся через дуговой промежуток в сварочную ванну, где смешиваются с расплавленным основным металлом.

По мере перемещения дуги вперед металл сварочной ванны начинает охлаждаться, так как поступление тепла к нему уменьшается. Затем он затвердевает, образуя шов. Расплавляясь, флюс превращается в жидкий шлак, который покрывает поверхность металла и остается жидким еще некоторое время после того, как металл уже затвердел.

Затем шлак затвердевает, образуя на поверхности шва шлаковую корку.

Одной из разновидностей этого способа сварки является сварка по флюсу. При этом используется значительно меньшая толщина слоя флюса, чем при сварке под флюсом. Дуга горит в условиях свободного доступа воздуха. Расплавляемый металл проволоки при переходе через дуговой промежуток не имеет шлаковой защиты.

Металл сварочной ванны и шов покрыты тонким слоем шлака. При сварке по флюсу металл значительно хуже защищен от воздуха, чем в процессе сварки под флюсом. Кроме того, излучение дуги и интенсивное выделение дыма и паров оказывают вредное действие на обслуживающий персонал.

Этот способ сварки используется для сварки алюминия и его сплавов.

Оборудование для сварки под флюсом: характеристики источника питания, тип тока

Промышленность выпускает два типа аппаратов для дуговой сварки под флюсом:

1. С постоянной скоростью подачи электродной проволоки, не зависимой от напряжения на дуге (основанные на принципе саморегулирования сварочной дуги) – для сварки проволокой до 3 мм
2. С автоматическим регулированием напряжения на дуге и зависимой от него скоростью подачи электродной проволоки (аппараты с авторегулированием) – для сварки проволокой диаметром более 3 мм.

В сварочных головках с постоянной скоростью подачи при изменении длины дугового промежутка восстановление режима происходит за счет временного изменения скорости плавления электрода вследствие саморегулирования дуги.

При увеличении дугового промежутка (увеличение напряжения на дуге) уменьшается сила сварочного тока, что приводит к уменьшению скорости плавления электрода. Уменьшение длины дуги вызывает увеличение сварочного тока и скорости плавления.

В этом случае используют источники питания с жёсткой вольтамперной характеристикой (см. статью Вольт-амперная характеристика дуги).

В сварочных головках с автоматическим регулятором напряжения на дуге нарушение длины дугового промежутка вызывает такое изменение скорости подачи электродной проволоки (воздействуя на электродвигатель постоянного тока), при котором восстанавливается заданное напряжение на дуге. При этом используют аппараты с падающей вольтамперной характеристикой.

Аппараты этих двух типов отличаются и настройкой на заданный режим основных параметров: сварочного тока и напряжения на дуге.

На аппаратах с постоянной скоростью подачи заданное значение сварочного тока настраивают подбором соответствующего значения скорости подачи электродной проволоки.

Напряжение на дуге настраивают изменяя напряжение холостого хода внешней характеристики источника питания.

На аппаратах с авторегулированием напряжение на дуге задается на пульте управления и автоматически поддерживается постоянным во время сварки. Заданное значение сварочного тока настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.

Настройка других параметров режима сварки (скорости сварки, вылета электрода, высоты слоя флюса и др.) аналогична для аппаратов обоих типов и определяется конструктивными особенностями конкретного аппарата.

Конструкция соединения для сварки под флюсом

Форму разделки кромок для механизированной сварки под флюсом выбирают в зависимости от толщины свариваемых изделий и в соответствии с:

• ГОСТ 8713-79 «Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Основные типы и конструктивные элементы»
• ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами»
• ГОСТ 16098-70 «Швы сварных соединений из двухслойной коррозионно-стойкой стали»
• ГОСТ 15164-78 «Сварные соединения и швы. Электрошлаковая сварка. Основные типы и конструктивные элементы».

Область применения сварки под флюсом

Механизированная сварка под флюсом является одним из основных способов сварки плавлением.

Если в первые годы освоения сварку под флюсом применяли только при изготовлении сварных конструкций из низкоуглеродистых сталей, то сейчас успешно сваривают низколегированные, легированные и высоколегированные стали различных классов, сплавы на никелевой основе. Освоена сварка под флюсом титана и его сплавов.

Под флюсом сваривают медь и ее сплавы, а также алюминий и алюминиевые сплавы. Изделия, полученные сваркой под флюсом, надежно работают при высоких температурах и в условиях глубокого холода, в агрессивных средах, в вакууме и в условиях высоких давлений.

Наиболее выгодно использовать механизированную сварку под флюсом при производстве однотипных сварных конструкций, имеющих протяженные швы и удобных для удержания флюса. Экономически целесообразнее сваривать под флюсом металл толщиной от 1,5 — 2,0 до 60 мм. Нецелесообразно сваривать конструкции с короткими швами.

Технологии сварки под флюсом одной или несколькими проволоками

Существуют разновидности сварки под флюсом, когда в некоторых случаях целесообразно применение двухдуговой или многодуговой сварки.

При этом дуги питаются от одного источника или от отдельного источника для каждой дуги. При сварке сдвоенным (расщепленным) электродом дуги, горящие в общую ванну, питаются от одного источника.

Это несколько повышает производительность сварки за счет повышения количества расплавленного электродного металла.

Электроды по отношению к направлению сварки могут быть расположены последовательно или перпендикулярно. При последовательном расположении глубина проплавления шва несколько увеличивается, а при перпендикулярном уменьшается.

Однако недостатком способа является некоторая нестабильность горения дуги.

При двухдуговой сварке используют два электрода (при многодуговой несколько). Дуги могут гореть в общую или раздельные сварочные ванны (когда металл шва после первой дуги уже полностью закристаллизовался). При горении дуги в раздельные сварочные ванны оба электрода обычно перпендикулярны плоскости изделия.

Изменяя расстояние между дугами, можно регулировать термический цикл сварки, что важно при сварке закаливающихся сталей. Эта схема позволяет вести сварку на высоких скоростях, в то время как применение повышенного тока при однодуговой сварке приводит к несплавлениям — подрезам по кромкам шва.

При двухдуговой сварке вторая дуга, горящая в отдельную ванну, электродом, наклоненным углом вперед (угол α=45-60°), частично переплавляет шов, образованный первой дугой, и образует уширенный валик без подрезов.

Для питания дуг с целью уменьшения магнитного дутья лучше использовать разнородный ток (для одной дуги — переменный, для другой — постоянный).

Сварка под флюсом

Оборудование орбитальной сварки из Германии! Низкие цены! Наличие в России! Демонстрация у Вас.
Orbitalum Tools — Ваш надежный партнер в области резки и торцевания труб, а так же автоматической орбитальной сварки промышленных трубопроводов.

Виды сварки — Сварка под флюсом

Сущность способа

При этом способе сварки (рис. X.I) электрическая дуга горит между концом электродной (сварочной) проволоки и свариваемым металлом под слоем гранулированного флюса. Ролики специального механизма подают электродную проволоку в дугу.

Сварочный ток, переменный или постоянный прямой или обратной полярности от источника подводится скользящим контактом к электродной проволоке и постоянным контактом — к изделию. Сварочная дуга горит в газовом пузыре, образованном в результате плавления флюса и металла и заполненном парами металла, флюса и газами.

По мере удаления дуги расплавленный флюс при остывании образует шлаковую корку, которая легко отделяется от поверхности шва. Флюс засыпается впереди дуги из бункера слоем толщиной 40—80 и шириной 40—100 мм (чем больше толщина свариваемого металла и ширина шва, тем больше толщина и ширина слоя флюса). Масса флюса, идущего на шлаковую корку, обычно равна массе расплавленной сварочной проволоки.

Нерасплавившаяся часть флюса собирается специальным пневмоотсосом в бункер и повторно используется. Потери металла на угар и разбрызгивание при горении дуги под флюсом значительно меньше, чем при ручной дуговой и сварке в защитных газах.

Расплавленные электродный и основной металлы в сварочной ванне перемешиваются и при кристаллизации образуют сварной шов.

В промышленности преимущественное применение находит способ сварки проволочными электродами (сварочной проволокой). Однако в некоторых случаях сварку н особенно наплавку целесообразно выполнять ленточными или комбинированными электродами (рис. Х.2). Лента, применяемая для этих электродов имеет толщину до 2 мм и ширину до 40 мм.

Дуга, перемещаясь от одного края ленты к другому, равномерно оплавляет ее торец и расплавляет основной металл. Изменяя форму ленты, можно изменить и форму поперечного сечения шва, достигая повышенной глубины проплавления по его оси (см. рис. Х.2, б) или получая более равномерную глубину проплавления по всему сечению шва (см. рис. Х.

2, в). Ленточный электрод целесообразно использовать при сварке корневых швов стыковых соединений на весу при зазорах свыше 1 мм, при сварке последних слоев широкой части разделки, при сварке толстого металла.

При сварке корневых швов по отношению к оси стыка лента может располагаться под углом от 30 до 90o в зависимости от зазора между кромками.

Для повышения производительности сварки стыковых с разделкой кромок и угловых швов, где требуется повышенное количество наплавленного металла, в разделку до начала сварки или в процессе сварки специальным дозирующим устройством засыпают рубленую сварочную проволоку (крупку).

Длина кусков крупки не превышает диаметра проволоки, из которой ее изготовляли. Этой же цели служит и сварка с увеличенным до 100 мм вылетом электрода. Это позволяет иа 50—70 % увеличить количество наплавляемого металла.

Однако при этих способах сварки снижается глубина проплавления основного металла.

Наиболее часто сварку ведут одним электродом или одной дугой. Для расширения технологических возможностей способа и повышения производительности сварки можно использовать две одновременно горящие дуги и более.

При двухэлектродной сварке (сварке сдвоенным, расщепленным электродом) применяют две электродные проволоки (рис. ХЗ, а), одновременно подаваемые в зону сварки обычно одним механизмом подачи. Питание дуг сварочным током производится от одного источника.

В первом случае возможна сварка при увеличенных зазорах в стыке между кромками, при сварке отдельных слоев многослойных швов, при наплавке. При последовательном расположении электродов глубина проплавления увеличивается.

При двухдуговой сварке (см. рис. Х.З, в) каждый электрод присоединен к отдельному источнику постоянного, переменного тока или дуги питаются разнородными токами. Образовавшиеся две дуги могут гореть в одном газовом пузыре.

Электроды располагаются перпендикулярно свариваемой поверхности (углы α1 = α2 =  90o) или наклонно в плоскости, параллельной направлению сварки.

При отклонении первой дуги на угол α2 растет глубина проплавления, определяемая этой дугой; при отклонении второй дуги на угол α1 увеличивается ширина шва, определяемая этой дугой, благодаря чему можно избежать подреза по кромкам шва.

Сварка по такой схеме даст возможность резко повысить скорость, а значит производительность процесса. При увеличенном расстоянии между электродами дуги горят в раздельные сварочные ванны. Обычно в таком случае электроды располагаются перпендикулярно поверхности изделия.

Сварка по этой схеме позволяет уменьшить вероятность появления закалочных структур в металлах шва и околошовной зоны при сварке закаливающихся сталей и толстого металла.

Это объясняется тем, что первая дуга не только формирует шов, но и выполняет как бы предварительный подогрев, который уменьшает скорость охлаждения металлов шва и околошовной зоны, после прохода второй дуги. Вторая дуга частично переплавляет первый шов и термически обрабатывает его. Варьируя необходимым сварочным током для каждой дуги и расстоянием между ними, можно получать требуемый термический цикл сварки и таким образом регулировать структуры и свойства металла сварного соединения. Сварка под флюсом может выполняться автоматически или механизированно.

Преимущества и недостатки сварки под флюсом

Сущность процесса сварки под флюсом определяет его особенности по сравнению с ручной дуговой сваркой.

Производительность по сравнению с ручной сваркой увеличивается в 5—12 раз. При сварке под флюсом ток по электродной проволоке проходит только в ее вылете (место от токоподвода до дуги).

Поэтому можно использовать повышенные (25—100 А/мм2) по сравнению с ручной дуговой сваркой (10—20 А/мм2) плотности сварочного тока без опасения значительного перегрева электрода в вылете в отслаивания обмазки, как в покрытом электроде.

Использование больших сварочных токов  резко повышает глубину проплавления основного металла И появляется возможность сварки металла повышенной толщины без разделки кромок. При сварке с разделкой кромок уменьшается угол разделки и увеличивается величина их притупления, т. е. уменьшается количество электродного металла, необходимого для заполнения разделки.

Высокое качество металлов шва и сварного соединения достигается за счет надежной защиты расплавленного металла от взаимодействия с воздухом, его металлургической обработки и легирования расплавленным шлаком.

Наличие шлака на поверхности шва уменьшает скорость кристаллизации металла сварочной ванны и скорость охлаждения металла шва В результате металл шва не имеет пор, содержит пониженное количество неметаллических включений. Улучшение формы шва и стабильности его размеров, особенно глубины проплавления, обеспечивает постоянные химический состав и другие свойства па всей длине шва.

Сварку под флюсом применяют для изготовления крупногабаритных резервуаров, строительных конструкций, труб и т.д. из сталей, никелевых сплавов, меди, алюминия, титана и их сплавов.

Экономичность процесса определяется снижением расхода сварочных материалов за счет сокращения потерь металла на угар и разбрызгивание (не более 3 %, а при ручной сварке достигают 15%), отсутствием потерь на огарки.

Лучшее использование тепла дуги при сварке под флюсом по сравнению с ручной сваркой уменьшает расход электроэнергии на 30—40 %, Повышению экономичности способствует и снижение трудоемкости работ по разделке кромок под сварку, зачистке шва от брызг и шлака. Сварка выполняется с применением специальных автоматов или полуавтоматов.

Условия работы позволяют сварщику обходиться без щитков для защиты глаз и лица. Повышаются общий уровень и культура производства.

Недостатками способа является повышенная жидкотекучесть расплавленного металла и флюса. Поэтому сварка возможна только в нижнем положении при отклонении плоскости шва от горизонтали не более чем на 10—15o. В противном случае нарушится формирование шва, могут образоваться подрезы и другие дефекты.

Это одна из причин, почему сварку под флюсом не применяют для соединения поворотных кольцевых стыков труб диаметром менее 150 мм. Кроме того, этот способ сварки требует и более тщательной сборки кромок под сварку и использования специальных приемов сварки.

При увеличенном зазоре между кромками возможно вытекание в него расплавленного металла и флюса и образование в шве дефектов.

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.

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 мм2. Расстояние между прихватками 300—800 мм.

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.

Техника сварки электрозаклепок, прорезных швов и приварки шпилек

На электрозаклепках обычно выполняют соединения внахлестку, втавр, угловые и прорезные. Основной трудностью сварки подобных соединений является обеспечение плотного прилегания поверхностей свариваемых деталей. Для предупреждения вытекания расплавленного флюса и металла зазор не должен превышать 1 мм.

Электрозаклепки можно сваривать с предварительно полученным отверстием в верхнем листе толщиной до 10 мм или с проплавленисм верхнего листа толщиной до 10 мм. При сварке с отверстием диаметр электрода должен быть равен 1/4-1/5 диаметра отверстия.

Сварка может сопровождаться подачей электрода в процессе сварки или без его подачи до естественного обрыва дуги, В первом случае используют обычные полуавтоматы для сварки под флюсом, во втором — специальные электрозаклепочники.

Прорезные швы также могут выполняться с предварительно полученными отверстиями удлиненной формы или при проплавлении верхнего листа при его толщине до 10 мм.

Общим недостатком рассмотренных типов швов является трудность контроля их качества, и в частности провара нижнего листа.

Для приварки шпилек используют специальные установки и флюсовые шайбы высотой 6—10 мм с наружным диаметром 15—20 мм. При диаметре шпильки более 8 мм для облегчения возбуждения дуги привариваемый конец затачивают на угол 90o.

При приварке шпилек в вертикальном и потолочном положениях силу сварочного тока снижают на 25—30 % по сравнению со сваркой в нижнем положении.

После обрыва дуги и образования достаточной сварочной ванны шпилька быстро подается до упора.

Малышев Б.Д. «Сварка и резка в промышленном строительстве», том 1

Автоматическая сварка под флюсом SAW (Submerged ARC Welding) — ESAB

Гост 8713-79: технология сварки под флюсом, преимущества и недостатки — Станок

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.

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.

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.

Таблица 25

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.

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.

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.

Таблица 26

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

Таблица 27

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.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Следующая глава

Сварка под слоем флюса

Подробное знакомство со сварочными работами и процессами указывает, что воздух несет негативное влияние на качество соединения. Требуемого крепления возможно добиться с применением защитной среды, к которым относятся флюсы либо инертные газы.

Наиболее распространенное применение флюсы получили в промышленных условиях, ввиду того, что при использовании данного способа гарантированно образуется надежное крепление.

Использование подразумевает автоматический или полуавтоматический режим, на некоторых производственных линиях применяются роботизированные установки.

Сварка под флюсом

Технология сварки под слоем флюса

Автоматизированный процесс сварки подразумевает наличие сыпучего флюса, подаваемого непосредственно к изделию. При розжиге дуги происходит плавление проволоки электрода, воздействующего на металлическое основание.

Результатом реакции металла с веществом, которые интегрируются на участке сварки, образуется газовая ванна, состоящая из сварочных паров. Сварка под флюсом применяется автоматическим либо механизированным производством.

Основным предназначением полости при рассматриваемом способе сварки, является образование защитной оболочки во избежание воздействия кислорода на металл.

Также конструкция электродной проволоки реагирует на флюс, подвергая обработке материал, допускает получить качественный шов.

Схема дуговой сварки под флюсом

В процессе удаления дуги, изделие переходит из расплавленного состояния в твердое, образовывая твердый слой, легко удаляемый с поверхности изделия. Технология автоматической сварки под флюсом подразумевает цикл изъятия лишнего вещества с помощью специального механизма. Технология имеет множество достоинств, позволяющих применять метод на любом предприятии.

1. Возможно объединить детали, используя повышенную силу тока. На большинстве производств употребляется сила тока от 1000 до 2000 А, для сравнения показатель дуговой сварки не превышает 650 Ампер. Обычным режимом увеличение силы тока пагубно влияет на качество, разбрызгивая металл. При использовании вещества, возможно повышение мощности до 4000 А, что позволяет получить готовый материал в сочетании со скоростью процесса.
2. Процесс подразумевает образование дуги под слоем флюса, работающей при большой глубине. Данное условие дает возможность не беспокоится о предварительной обработке сварных соединений.
3. Повышенная скорость сцепления позволяет производить больший объем сварочных работ. Для сравнения, изготовление шва с идентичными параметрами дуговой сваркой может отнять больше времени в 10 раз.
4. Формируемый газовый пузырь в процессе позволяет избежать разбрызгивания раскаленного металла в процессе. Данное условие позволяет не только получить крепкий шов, но и соблюдать технику безопасности при работе с большими температурами. За счет этого, происходит экономия электроэнергии и инструментов.