Сварочные флюсы для качественной сварки

Флюсы для сварки: что это такое и как их использовать? Этот вопрос волнует многих начинающих умельцев. В этой статье мы подробно расскажем, что такое сварочные флюсы, каков принцип действия, где и как их можно использовать.

Во время выполнения сварочных работ непосредственно на месте сварки начинает увеличиваться химическая активность. Это касается как дуговой, так и газовой сварки. По этой причине металл быстро окисляется, сварочная проволока теряет часть материала и в целом снижается эффективность плавления. Сварщику приходится дольше сваривать детали, из-за чего в сварочной ванне скапливаются ненужные шлаки.

Чтобы избежать подобных проблем профессионалы используют сварочный флюс — специальный материал, обеспечивающий стабильное горение дуги и выводящий ненужные примеси. Как выглядит флюс? В большинстве случаев он представляет собой сыпучие гранулы небольшого диаметра, продающиеся в мешках различного объема (в среднем 20-25 килограмм), но существуют материалы и в другом исполнении. Мы подробно рассказываем об этом в разделе «Классификация». Но первоначально разберемся с принципом действия флюсов.

Содержание статьи

Принцип действия

Для начала, чтобы разобраться в принципе действия флюса, нужно понять, из чего состоит типичная зона сварки:

• Область дугового столба с внутренней температурой от 4-5 тысяч градусов по Цельсию.
• Область газового пузыря, которая образуется вследствие интенсивного атомарного испарения компонентов в кислородной среде.
• Область со шлаковым расплавом, располагающимся в верхней части газовой полости.
• Слой расплавленного металла в нижней части полости.
• Шлаковая корка, образующая твердую границу сварочной зоны.

Помимо упомянутых выше областей не менее важна сварочная проволока, она так же оказывает влияние на химическую активность.

Теперь, понимания из чего состоит сварочная зона, мы переходим к флюсу. Во время сварки поверхность детали активно окисляется и образуется шлаковая корка. Этих процессов можно избежать, если в зону сварки поступит легко плавящийся инертный материал. Таким материал как раз и является сварочный флюс. Он обезопасит деталь от окисления и поспособствует формированию качественного шва.

Чтобы эффективно использовать флюсы в своей работе нужно соблюсти следующие условия:

• Материал должен стабилизировать скорость работы, а не замедлять ее.
• Он не должен вступать в химическую реакцию с поверхностью свариваемых деталей или сварочной проволокой.
• Газовый пузырь должен быть изолирован от окружающей среды на протяжении всей работы.
• Если соблюдены все рекомендации, то остатки флюса должны легко удаляться после проведения сварочных работ. При этом большую часть удаленного материала можно будет использовать повторно (после очистки).

На практике оказывается, что соблюсти эти требования не так уж и просто. Флюс может отличаться по своему составу, равно как и технология его подачи в сварочную зону, поэтому нужно учитывать, какие именно металлы вы свариваете и какой вид сварки используете.

Классификация

Чтобы наиболее подробно классифицировать сварочный флюсы мы разделили их на условные категории. Итак, материалы могут отличаться по следующих категориям:

• Внешний вид. В начале статьи мы упомянули, что материал может быть гранулированным, но производители предлагают также кристаллический, пастообразный и даже газовый флюс. Выбор зависит от предстоящей работы. Для электросварки зачастую используется материал в виде гранул или порошка, а для газовой сварки используется пастообразный или газовый флюс.
• Химический состав. Состав флюса может сильно разниться и состоять из множества компонентов, но основой зачастую является кремнезём и марганец. Более подробный состав флюса легко можно найти в интернете или прочесть на упаковке. Скажем лишь одно: используемый флюс должен сохранять в работе свою химическую инертность даже при очень высоких температурах. Это одно из главных требований к качественному материалу.
• Назначение. Как мы говорили в разделе «Принцип действия», нужно учитывать, какие именно металлы вы свариваете и какой вид сварки используете. К примеру, использование флюса с легированной проволокой даст положительный результат, улучшив прочность металла. Конечно, существуют также универсальные флюсы, но мы рекомендуем применять их для сварки цветного металла или сплавов, а для сварки стали выбирать флюс более тщательно.

Более глобально флюсы разделяют на плавящиеся и неплавящиеся. Плавящиеся весьма эффективны, если необходимо выполнить наплавку, а неплавящиеся улучшают механические характеристики готового сварного шва. По этой причине их часто используют с высокоуглеродистыми сталями или цветными металлами, которые без флюса свариваются недостаточно качественно.

Применение флюса в сварочных работах

Для сварки стали ручным методом флюс наносят на поверхность слоем около полсантиметра.  Не экономьте на количестве используемого материала, поскольку недостаточная толщина слоя может привести к плохой проварке металла, что впоследствии приведет к образованию трещин. Флюс постепенно подсыпается на протяжении всей работы в тех местах, где перемещается электрод.

При полуавтоматической или полностью автоматической сварке флюс используется следующим образом: материал подается по специальной трубке, позже происходит подача сварочной проволоки, расположенной рядом с флюсом. Во время сварки неиспользованная часть материала удаляется пневматическим методом. Впоследствии шлаковая корка удаляется с поверхности шва.

Какое положительное влияние оказывает флюс:

• Не нужно разделывать кромки будущего сварного шва, потому что металл плавится значительно интенсивнее, вне зависимости от метода сварки.
• В зоне шва и его поверхности отсутствует угар металла, что способствует улучшению качества проделанной работы.
• Горение дуги значительно стабильнее.
• У источника питания увеличивается КПД, потому что снижается потеря энергии, затраченной на нагрев детали.
• Сварщик получает комфортные условия труда, потому что свой флюса экранирует большую часть пламени дуги.

Но есть и свои ограничения. Если у вас нет возможности предварительно осмотреть место для сварки стали (или любого другого металла), то мы не рекомендуем использовать флюсы. Их использование требует подготовки (как сварщика, так и свариваемых деталей). К тому же, материал дорогой и используется в том же количестве, что и проволока. Так что в неподготовленной ситуации использование флюса может быть нецелесообразно.

Тем не менее, работа с флюсом достаточно эффективна. При сварке металл не разбрызгивается, сварочная проволока служит дольше, и в целом повышается производительность сварщика. Ведь используя флюс можно без опасности устанавливать высокие параметры тока, при этом шов останется таким же качественным.

Вместо заключения

Сварочные флюсы являются отличным способом оптимизировать свой труд и улучшить качество работы. Да, его использование требует подготовки, а стоимость материала может показаться завышенной. Но мы считаем, что положительный результат с лихвой перекрывает немногочисленные недостатки. Испробуйте флюсы в своей работе и поделитесь опытом в комментариях, возможно, он будет полезен другим сварщикам.

[Всего голосов: 1    Средний: 1/5]

Сварочные флюсы классификация и особенности

Содержание

1. Для чего нужен флюс при сварке

2. Условия использования сварочных флюсов

3. Недостатки

4. Как работают флюсы

5. Сварочные флюсы — классификация

6. Химический состав флюсов для сварки

7. Виды флюсов для сварки по назначению

8. Назначение сварочного флюса — примеры

9. Флюсы для газовой сварки

10. Флюсы для автоматической сварки

При электродуговой или газовой сварке в условиях высоких температур значительно увеличивается химическая активность обрабатываемой зоны. Металл усиленно окисляется под воздействием атмосферного воздуха, в результате шлаки и окислы попадают в него, снижая интенсивность металлургических процессов и в итоге ухудшая качество сварного шва. Для предотвращения этих процессов необходима защитная газовая или жидкая среда, которая изолирует зону сварки. Ее и создают флюсы — неметаллические композитные порошковые компоненты.

Таким образом, назначение флюсов при сварке — изоляция сварочной ванны от атмосферного воздуха, защита наплавляемого металла от интенсивных окислительных процессов, стабильное горение сварочной дуги и получение сварного шва необходимого качества.

Для чего нужен флюс при сварке

Использование флюсов обеспечивает следующие преимущества при сварке.

• Как при электродуговой, так и при газовой сварке флюс сварочный обеспечивает более интенсивное расплавление металла — (соответственно при больших токах или высокой концентрации кислорода). Благодаря этому нет необходимости заблаговременно разделывать кромки будущего сварного шва.
• В зоне шва и на прилегающих к нему поверхностях удается избежать угара металла — его потерь на окисление и испарение.
• Горение дуги имеет более высокую стабильность, что особенно важно при сложных конфигурациях шва
• Снижаются потери энергии источника тока на нагрев металла, соответственно увеличивается его КПД.
• Оптимизируется расход присадочного материала.
• Более удобное выполнение работ для сварщика, потому что флюс экранирует некоторую часть пламени дуги.

Условия использования сварочных флюсов

Задача флюса — стабилизация металлургических процессов при сохранении необходимой производительности электродов. Для этого в процессе сварки следует соблюдать определенные условия.

• Флюс не должен вступать в химическую реакцию с металлом стержня и основным металлом.
• Зона сварной ванны должна оставаться изолированной на протяжении всего сварочного процесса.

Остатки флюса, связанные со шлаковой коркой в результате сварки, по завершении работ должны легко удаляться. При этом до 80% материла после очистки можно использовать заново.

Недостатки

Условных минусов в использовании сварочных флюсов немного.

• Высокая стоимость, которая примерно сопоставима с ценой на сварочную проволоку.
• Yевозможность сразу осмотреть сварной шов. В силу этого, особенно в конструкциях сложной формы, место сварки предварительно тщательно подготавливается.

Как работают флюсы

• Перед сваркой на места соединений наносится толстый (40-60 мм) слой флюса.
• Электрод вводится в зону сварки, происходит поджиг дуги.
• Под воздействием высоких температур (до 6000 °C) флюс с его низкой плотностью быстро плавится в газовом пузыре, изолируя сверху сварную ванну, перекрывая к ней доступ газовых, водяных паров и других химических веществ.
• Имея высокое поверхностное натяжение, таким же образом расплав флюса предотвращает интенсивное разбрызгивание металла.
• Это позволяет значительно увеличить ток дуги (до 1000-2000 Ампер) без серьезных потер материала электрода и с сохранением хорошего качества шва.
• Под воздействием флюса в зоне дуги происходит концентрация тепловой мощности — в результате плавление металла происходит быстрее.
• При этом металлом заполняются все стыки, независимо от состояния кромок.
• Изменяется материальный баланс сварного шва — 60-65% процентов в нем составляет металл свариваемых деталей, и только остальное — это металл сварочного электрода.

Сварочные флюсы — классификация

Классификация флюсов чрезвычайно широка. Их различают по внешнему виду и физическому состоянию, химическому составу, способу получения, назначению. Так, например, для наплавки или дуговой сварки, как правило, используются гранулированные или порошковые флюсы с определенными показателями электропроводности, а для газовой — газы, порошки, пасты.

По способу получения композитов

Различают флюсы плавленые и неплавленые.

Флюс сварочный плавленый

широко используют не только при сварке, но при наплавке. Он демонстрирует высокую эффективность в случаях, когда поверхность металла сварного шва путем добавления дополнительных химических элементов должна получить более высокие технические характеристики — например, повышенную стойкость к коррозии или очень ровный и гладкий шов.

Наплавка под флюсом

Получают плавленые флюсы следующим способом: компоненты размалывают, смешивают, затем расплавляют в пламенных или электропечах при полном отсутствии кислорода. Далее нагретые частицы пропускаются через непрерывный поток воды, затвердевая и превращаясь таким образом в гранулят. Размер частиц различен — чем тоньше сварочный пруток, тем меньше должны быть и гранулы.

Неплавленые флюсы (керамические) для сварки изготавливаются путем перемешивания измельченных частиц шихты из ферросплавов, минералов, шлакообразующих без последующего плавления. Частицы смешиваются со стеклом и далее спекаются.

В ряду их преимуществ:

• низкий расход,
• возможность многократного использования,
• высокое качество получаемого шва.

Пример — керамический сварочный флюс марки UF (UF-01, UF-02, UF-03) который используется в энергетике и гражданском строительстве для сварки металлоконструкций из низколегированных сталей повышенной прочности.

Химический состав флюсов для сварки

Химический состав — важная составляющая в характеристике флюсов. Материал должен быть химически инертен в условиях очень высоких температур. Помимо этого, он должен обеспечивать эффективную диффузию отдельных элементов (например, легирующих) в металл шва.

Наибольшую массовую долю (от 35…80% от общего объема) в сварочном флюсе обычно (но не во всех) составляет диоксид кремния

(кремнезём) — кислотный оксид, бесцветный прозрачный кристаллический минерал. Кремний препятствует процессу образования углерода, тем самым снижая риски появления трещин и пор в металле шва.

Значительную часть составляет марганец. Как активный раскислитель, этот компонент флюсов для сварки снижает образование окислов в зоне сварочной ванны, вступая в реакцию вначале с кислородом в окислах железа, затем и с оксидом кремния. Результат сложной реакции — оксид марганца, нерастворяемый в стали и впоследствии легко удаляемый. Кроме того, марганец реагирует с вредной для металла шва серой — он связывается с ней в сульфид, который затем также удаляется с поверхности шва.

Также в ряду химических элементов флюсов — легирующие добавки — помимо кремния и марганца это молибден, хром, титан, вольфрам, ванадий и другие. Из задача — восстановить первичный химический состав металла, а в ряде случаев — путем легирования восполнить собой выгоревшие основные примеси стали и обеспечить металлу шва дополнительные специальные свойства. Обычно во флюсе они представлены соединениями с железом — ферросплавами (феррохром и т. д.).

Виды флюсов для сварки по назначению

От назначения сварочных флюсов напрямую зависит их выбор по химическому составу.

• Для сварки низкоуглеродистых сталей применяются флюсы с большим содержанием кремния и марганца в сочетании с проволокой из низкоуглеродистой стали без легирующих добавок. Второй вариант — малая доля марганца (или вообще его отсутствие) во флюсе, но легирующие добавки присутствуют в стали сварочного прутка.
• Для сварки низколегированных сталей используются флюсы с высокой химической инертностью, — выше, чем для низкоуглеродистых сталей. Благодаря этому получают более пластичный сварной шов. Пример — флюс для сварки стали АН-46.
• Для сварки высоколегированных металлов применяются флюсы с минимальной химической активностью. Кремний, как и марганец, практически не используется — его заменяет флюорит (плавиковый шпат), благодаря которому образуются легко отделяемые легкоплавкие шлаки. Также в таких флюсах обычно содержатся оксид алюминия, негашеная известь.
• Для сварки активных металлов (таких, как титан) используют солевые флюсы — как правило, это хлоридные и фторидные соли щелочных металлов. Примесь кислорода в них полностью отсутствует, поскольку она снижает пластичность шва.

Назначение сварочного флюса — примеры

Плавленые флюсы		Неплавленые флюсы
АН-348-А, АН-348-АМ, АН-348-В, АН-348-ВМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-60, ФЦ-9	Механическая сварка и наплавка низколегированных и углеродистых сталей низколегированной и углеродистой сварочной проволокой	АНК-35	Сварка низкоуглеродистых сталей низкоуглеродистой проволокой Св-08 и Св-08А
АН-8	Электрошлаковая сварка углеродистых и низколегированных сталей; сварка низколегированных сталей углеродистой и низколегированной сварочной проволокой.	АНК-46	Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей
АН-15М, АН-18, АН-20С, АН-20П, АН-20СМ	Дуговая автоматическая сварка и наплавка высоко- и  среднелегированных сталей	АНК-30, АНК-47	Сварка швов высокой хладостойкости
АН-22	Электрошлаковая сварка и дуговая автоматическая наплавка и сварка низко- и среднелегированных сталей	АНК-45	Сварка высоколегированных сталей
АН-26С, АН-26П, АН-26СП	Автоматическая и полуавтоматическая сварка нержавеющих, коррозионностойких и жаропрочных сталей	АНК-40, АНК-18, АНК-19	Наплавка низкоуглеродистой сварочной проволокой Св-08 и Св-08А;
АН-17М, АН-43 и АН-47	Дуговая сварка и наплавка углеродистых, низко- и среднелегированных сталей высокой и повышенной прочности	АНК-3	В качестве добавки к флюсам марок АН-348А, ОСЦ-45, АН-60 для повышения стойкости швов к образованию пор

 

Флюсы для газовой сварки

Для сварки алюминия и других цветных металлов, чугуна, инструментальных сталей, отдельных марок тонколистовой стали используется защитная газовая атмосфера. Ее обеспечивают газообразные, пастообразные, а также порошковые флюсы. Они могут наносится:

• на кромки соединяемых деталей;
• напрямую в сварную ванну;
• на присадочный пруток.

В зависимости от физического состояния материала флюсы для сварки подают в рабочую зону по-разному. Некоторую сложность вызывают порошкообразные композиты — их необходимо равномерно и точно вносить в расплав, не позволяя потоку газа раздувать порошок. Составы в виде паст подают на участок соединения. Для подачи газообразных флюсов используют расходомеры — с их помощью газ дозированно подается в рабочую зону.

Электромагнитный расходомер

Важный момент: для газовой сварки флюс по составу подбирают в зависимости от образующихся в ходе сварки оксидов. Если они кислые, флюсы должны быть щелочными (основными), напротив, если щелочные оксиды — выбирают кислые флюсы.

Флюсы, применяемые при газовой сварке наиболее широко:

• медь, латунь, бронза — для их сварки используют кислые флюсы с включением борсодержащих соединений (борная кислота и т. д.) — например, такие марки, как МБ-2 или БМ-1;
• чугун — для его сварки обычно используются флюсы с включением различных соединений щелочных металлов — натрия и калия;
• алюминий — здесь используются составы с содержанием фторидов калия, лития и натрия, а также хлориды. В этом случае наиболее широко применяется сварочный флюс марки АФ-4А.

Флюсы для газовой сварки не используются для соединения деталей из низкоуглеродистых сталей, поскольку на поверхности расплавленного металла интенсивно скапливаются легкоплавкие оксиды железа.

Флюсы для автоматической сварки

Автоматическая и полуавтоматическая сварка наиболее широко применяется при работе с большими конструкциями. Благодаря высоким токам и флюсу возможно сваривание деталей значительной толщины, при этом — без предварительной разделки кромки. Области использования — сваривание труб, изготовление резервуаров, судостроение.

Для такого способа сварки характерно автоматическое поддержание стабильно горящей электродуги, необходимого количества флюса (с отсосом нерасплавившегося), а также непрерывное обновление расплавленного электрода. Чтобы поддерживать в сварочной зоне защитное газовое облако нужного состава, толщина слоя флюса должна быть 40-80 мм, ширина 50-100 мм. Марка флюса для автоматической сварки, как и для классической дуговой, также зависит от характеристик свариваемого металла. Сварка осуществляется в нижнем пространственном положении.

Выгодно купить флюс для сварки различных типов и марок вы можете в компании «Центр Метиз».

 

Что такое флюс в сварке

Сварочный флюс – это гранулированный порошок размером зерен от 0,2 до 4 миллиметров, который используется для его подачи в зону горения сварочной дуги. При воздействии температуры флюс плавится и создает защиту для сварочной ванны из газа и шлака, обеспечивает качественное сваривание, стабилизирует стабильность дуги и способствует переносу металла электрода в сварочную ванну, а также выводит грязные примеси в корку из шлака.

По способу изготовления флюс делятся на плавленые и керамические. Компоненты плавленых флюсов плавятся в печи, потом делятся на гранулы и подвергаются прокалке с фракционированием. Керамические флюсы являют собой сухие смеси компонентов, которые получают при смешивании минералов и ферросплавов с жидким стеклом с дальнейшей просушкой, фракционированием и прокалкой. Самыми распространенными являются плавленые флюсы.

В зависимости от состава химических компонентов флюсы могут быть оксидными, солевыми и солеоксидными.

Оксидные флюсы состоят из оксидов металла и содержат до 10% соединений фтора. Они назначаются для сваривания низколегированных и сталей с фтором. Оксидные флюсы делятся на бескремнистые, низкокремнистые и высококремнистые. По содержания марганца их разделяют на низко-, средне- и высокомарганцевые. Солеоксидные флюсы в сравнении с оксидными содержат в своем составе меньше оксидов и большее количество солей. Солеоксидные флюсы применяются для сваривания легированных сталей.

В составе солевых флюсов отсутствуют оксиды, а сами флюсы состоят из фторидов и хлоридов. Их применяют для сварки активных металлов и для электрошлакового переплавления.

Флюсы предназначаются для проведения сварочных работ высоколегированных сталей, легированных и углеродистых сталей, а также цветных металлов и сплавов. По строению зерен флюсы делят на стекловидные, пемзовидные и ценептированные.

Химическая активность флюса является одной из важнейших характеристик, которая определяется по общей окислительной способности. Показателем активности флюса является относительная величина активности со значением от 0 до 1. По химической активности флюсы делятся на четыре вида: малоактивные, пассивные, активные и высокоактивные.

Для проведения сварочных работ с низкоуглеродистой сталью используются оксидные флюсы. В данном случае возможно применение комбинации флюс-сварочная проволока. Вот две комбинации:

1. Высококремнистый с низким содержанием марганца или совсем без марганца флюс в сочетании с низкоуглеродистой проволокой, а также легированной марганцем.
2. Флюс с высоким содержанием марганца и кремния в сочетании с низкоуглеродистой и нелегированной проволокой. Легирование металла сварочного шва производится с помощью флюс, благодаря чему можно придать металлу шва легирующих свойств и делать его более прочным и долговечным.

Cварка под слоем флюса — режимы, особенности

Тот, кто знаком со сварочными процессами, знает, как негативно влияет воздух на качество сварного шва. Вот почему самым качественным соединением считается процесс, который проводится в среде защитных материалов. Обычно для этого используются инертные газы или флюсы. Сварка под слоем флюса сегодня используется не так часто, особенно в бытовых условиях. Но в промышленности этот вид сваривания металлов применяется гораздо чаще. Тем более, качество шва при этой технологии гарантированно имеет высокие качественные характеристики. Поэтому когда разговор заходит о сварке под флюсом, необходимо понимать, что данный процесс является полуавтоматическим или автоматическим. В некоторых промышленных производствах устанавливается роботизированная сварка с применением флюсов.

Что такое сварка под защитными флюсами

По сути, это все тот же сварочный процесс с применением неплавящихся электродов и присадочной проволоки. Только вместо газа, который покрывает собою зону сварки, используется флюс – порошкообразный материал, засыпаемый поверх стыка двух металлических заготовок.

При высокой температуре сварки флюс расплавляется и выделяет все тот же защитный газ. При этом поверх зоны сваривания образуется прочная пленка, защищающая ее от негативного воздействия окружающего воздуха. Сгоревший порошок превращается в шлак, который легко снимается со сваренного шва. Остатки флюса можно собрать и использовать в другом месте.

Но самое главное, что все позиции, связанные с соединением стыкуемых деталей, точно такие же, как и в случае использования других сварочных технологий. А именно:

• правильный подбор режима сварки, который зависит от структуры соединяемых металлов;
• правильный выбор электрода;
• присадочной проволоки, которая по своим свойствам должна соответствовать свойствам основных металлов;
• грамотное формирование кромок;
• зачистка торцов деталей, их обезжиривание.

Но есть и одна отличительная особенность – правильный выбор флюса.

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.

Полезные советы

• Большое значение в технологии сварки под флюсом играет переход металлов (марганца и кремния) в металл сварочного шва. Марганец переходит быстрее, если концентрация его оксида (MnO) больше, чем оксида кремния (SiO2). Чем меньше активность флюса, тем быстрее происходит переход.
• Поры в швах образуются, если флюс не был хорошо просушен, если он не соответствует свойствам металла свариваемых заготовок и металлу присадочной проволоки, если между деталями оказался слишком большой зазор, если флюсовый слой оказался недостаточным, если его качества низкие.
• Негативно на сварочный шов влияет водород. Поэтому его с помощью флюсов связывают в нерастворимые соединения. Это лучше делает порошок с большим содержанием кремния и с пемзовидной формой гранул.
• Чтобы в сварном шве не образовывались трещины, необходимы флюсы с высоким содержанием и кремния, и марганца.

Сегодня все чаще в промышленности используется сдвоенная или двухэлектродная сварка, в которой электроды располагаются на расстояние меньше 20 мм друг от друга и питаются от одного источника электрической энергии. При этом они варят в одной зоне, формируя единую сварочную ванну. Располагаться электроды могут как в продольном положении, так и в поперечном.

Применяют и двухдуговую сварку, в которой расходники питаются от двух разных источников, при этом ток может быть на двух стержнях переменным или постоянным. А может быть и разным. Расположение же электродов может быть перпендикулярным плоскости сваривания или под наклоном. Варьируя углом наклона, можно увеличить глубину проварки или уменьшить. Соответственно будет изменяться и ширина шва.

Дуговая сварка под флюсом может проводиться и при повышении расстояния между расходниками. В этом случаи сварка будет проводиться параллельно в двух ваннах. Но первый электрод будет выполнять функции нагревателя зоны сварки, второй будет ее проваривать. При такой технологии соединения металлических заготовок электроды устанавливаются перпендикулярно плоскости сваривания. Данный способ отличается тем, что в процессе сварки двумя электродами не образуются закалочные участки как в самом сварочном шве, так и в прилегающих к нему зонах на основных деталях.

Режимы сварки под флюсом

Необходимо отметить тот факт, что механизированная сварка под флюсом отличается от ручной тем, что появляется возможность использовать сварочный ток высокой плотности. Он варьируется в диапазоне 25-100 А/мм². Соответственно и сила тока будет использоваться большая. Это отражается на глубокой проварке шва, возможности сваривать толстостенные заготовки без формирования кромок, увеличивать скорость самого процесса.

К примеру, при сваривании деталей толщиною 20-40 мм при однодуговой ручной сварке скорость процесса составляет не более 70 м/час. Используя двухдуговую сварку, можно увеличить данный показатель до 300 м/час. Конечно, силу тока подбирают в основном от диаметра используемого электрода. В таблице указана их зависимость между собой.

Диаметр электрода, мм	Сила сварочного тока, А
2	200-400
3	300-600
4	400-800
5	700-1000
6	700-1200

Необходимо добавить, что сварочно-флюсовая технология является еще и экономичной. Все дело в том, что расход материалов уменьшается за счет меньшего разбрызгивания металла, к примеру, в ручной сварке этот показатель составляет 15%, в флюсовой механизированной меньше 3%. Уменьшается объем угара, не образовываются огарки и другие неприятные моменты. Сохранение тепла под флюсом дает возможность сэкономить и электроэнергию. Уже доказано, что уменьшение потребления электрического тока происходит до 40%. Сокращаются и трудозатраты, которые обычно уходят на формирование кромок, на очистку шва после сварки от окалин, брызг и шлака.

Единственный минус – это ограничение по положению сварочной ванны. Варить можно в нижнем положении автоматами или полуавтоматами или с небольшим наклоном в пределах 10-15°.

Обязательно посмотрите видео, в котором показано, как можно варить две металлические детали под флюсом.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

назначение, виды сварки, состав флюса, правила использования, требования ГОСТ, плюсы и минусы применения

Качество сварного шва определяется не только способностями мастера правильно организовать дугу, но и специальной защитой рабочей зоны от внешних воздействий. Главным врагом на пути к созданию прочного и долговечного металлического соединения является естественная воздушная среда. Изоляцию шва от кислорода обеспечивает флюс для сварки, но не только в этом заключается его задача. Различные конфигурации состава этой добавки с сочетанием защитной газовой среды позволяют по-разному управлять параметрами шовного соединения.

Назначение флюса

Сварочный расходник данного типа направляется в зону горения и в зависимости от характеристик своего расплава оказывает защитно-модифицирующее воздействие на участок формирования шва. В частности, материал может выполнять следующие функции:

• Создание шлаковой и газовой изоляции для сварочной ванны.
• Наделение сварного соединения определенными технико-физическими свойствами.
• Поддержание стабильности горения дуги.
• Перенос электродного металла (или проволочного расплава) в зону сварки.
• Устранение нежелательных примесей в шлаковой прослойке.

Если говорить о совместимости разных флюсов для сварки с металлами, то наиболее распространенные марки имеют следующие назначения:

• ФЦ-9 – стальные углеродистые сплавы с низким легированием.
• АН-18 – стальные сплавы высокого легирования.
• АН-47 – низко- и среднелегированные стали, характеризующиеся высокими прочностными показателями.
• АН-60 – стали низкого легирования, используемые в трубопроводах.
• ФЦ-7 – используется при сварке низкоуглеродистой стали на токе большой силы.
• ФЦ-17 – гранецентрированное высокотемпературное железо.
• ФЦ-19 – сплавы с повышенным содержанием хрома.
• ФЦ-22 – применяется для выполнения углового шовного соединения в работе с легированными углеродистыми сталями.
• 48-ОФ-6 – задействуется в техниках сварки с подключением высоколегированной электродной проволоки.

Составы флюса

Сам по себе флюс, как правило, выпускается в виде гранулированного порошка с фракцией порядка 0,2–4 мм. Но наполнение и происхождение данного продукта может быть очень разным и не всегда однородным. В связи с этим выделяют следующие виды флюса для сварки:

• Оксидные. Большую часть в содержании составляют металлические оксиды и примерно на 10% приходится доля фторидных элементов. Такой флюс используется для работы с низколегированными и фтористыми стальными сплавами. Также в зависимости от содержания оксидные флюсовые составы делятся на бескремнистые, низкокремнистые и высококремнистые.
• Солеоксидные. Еще такие порошки называют смешанными, так как наполнение может в равной степени формироваться оксидами и солевыми соединениями. Используется такой флюс для обработки легированной стали.
• Солевые. Вовсе исключается наличие оксидов, а основу состава образуют фториды и хлориды. Целевое назначение солевого флюса – электрошлаковый переплав и сварка активных металлов.

Технология изготовления флюса

В процессе изготовления основа для флюса (шихта) подвергается нескольким процедурам переработки, в числе которых выплавка, грануляция, формовка и проверка на качество. Сырье шихты перед производственным процессом сегментируется на мелкое, среднее и крупное. Каждая партия проходит тщательную мойку и сушку, так как чистота и точность в параметрах будущего флюса поддерживаются изначально. Затем выполняют взвешивание, дозировку и смешивание с другими технологическими компонентами. Выплавка и грануляция флюса для сварки производится на специальном оборудовании – задействуются газопламенные или электродуговые печи, бассейны для обливки холодной водой и металлические поддоны. На финальных этапах обработки выполняется сушка с просеиванием. Прошедший контроль флюс упаковывается в специальные мешки или ящики с огнеупорными свойствами.

Требования ГОСТа к флюсу

Нормативные требования затрагивают несколько направлений оценки качества флюса, а также регулируют правила обеспечения безопасности при обращении с материалом и методы проведения его испытаний. Что касается основных параметров, то к ним предъявляются следующие требования:

• Исключаются во флюсовом порошке зерна, размер которых превышает 1,6 мм. Процент их содержания не должен составлять более 3% от всей массы.
• Допускается производство флюса с фракцией до 0,25 мм, если это условие изначально было оговорено с потребителем.
• Также по соглашению с потребителем допустимо изготовление материала фракцией зерен от 0,35 до 2,8 мм, но только применительно к марке АН-348-А.
• Влажность флюсов в зависимости от марки не должна превышать коэффициент от 0,05 до 0,1%.

Что касается требований безопасности, то меры индивидуальной защиты являются главным предметом регуляции ГОСТа. Сварка под флюсом должна выполняться в соответствии с мерами противопожарной безопасности. Отдельно должна контролироваться концентрация применяемого флюсового порошка, который по умолчанию считается химически опасным и производственно вредным.

Плавленый и неплавленный флюс

Содержание плавленого порошка в основном формируют шлакообразующие компоненты. Их вырабатывают в результате сплавления составляющих элементов, среди которых кварцевый песок, марганцевая руда и мел. Путем их смешивания в определенных пропорциях с последующей плавкой в печах можно получить модификатор для шва с определенным набором характеристик. Более функциональна дуговая сварка под флюсом, произведенным неплавленным способом. Это смесь зернистых и порошковых материалов, которые помимо шлакообразующей основы также включают в состав легирующие элементы и раскислители. Отсутствие операции плавления дает возможность вводить в состав флюса металлическую пыль и ферросплавы, которые расшифруют возможности улучшения соединений.

Виды сварки под слоем флюса

С применением флюса может выполняться как ручная, так и автоматическая сварка – принципиальная разница будет зависеть от выбранного оборудования. Электродуговая сварка выполняется в режиме саморегуляции или при поддержке автоматического контроля напряжения. Оптимально использовать инверторные установки, дополненные барабанами для подачи проволоки. Также распространена сварка с флюсом без газа, который по умолчанию выступает в качестве защитной среды от кислорода и азота. Чем же хороша техника, исключающая этот барьер перед негативными факторами воздействия? Во-первых, при условии выбора подходящего флюса он сможет выполнить весь перечень защитных и вспомогательных задач применительно к формируемому шву. Во-вторых, отсутствие газовой среды облегчает саму организацию процесса. Не нужно подготавливать баллон с аргонно-углекислотная смесью, а также защищать зону сварки от избыточного термического воздействия при использовании горелки.

Техника применения флюса

После розжига дуги оператор должен ее поддерживать между окончанием электрода и заготовкой именно под слоем флюса. Порошок насыпается слоем 55-60 мм, после чего дугу следует буквально утопить в этой массе, пока она будет плавиться. При среднем весе флюса его статическое давление на металл может составлять порядка 8-9 г/см кв. Этой величины достаточно для устранения нежелательных механических воздействий на сварочную ванну. При использовании проволоки для сварки с флюсом можно добиться и минимальных показателей разбрызгивания расплава. Это условие выполняется путем обеспечения стабильного контакта зоны расплава с плавящейся проволокой и флюсом, а также за счет регуляции силы тока. Защита со стороны газа в данном случае тоже не требуется, но контроль мощности будет особенно важен. Как правило, комбинация проволоки и флюса используется при сварке на токе высокой плотности, поэтому и автомат должен подбираться с учетом поддержки постоянной скорости направления электродной нити.

Плюсы от применения флюса

Использование флюса, безусловно, сказывается на формировании шва наилучшим образом, так как минимизируются негативные факторы рабочего процесса в условиях открытого воздуха. Из очевидных преимуществ можно отметить снижение дефектов в зоне соединения, минимизацию разбрызгивания и более эффективный контроль дуги со всеми возможностями автоматического регулирования. Что еще очень важно, участок сварка под флюсом всегда виден оператору. Это позволяет при необходимости своевременно вносить корректировки в процесс, а в некоторых случаях даже обходиться без специальной маски.

Недостатки от применения флюса

Слабые места данной технологии обуславливаются более высокими требованиями к оборудованию, так как для эффективного расплава флюса требуется большая мощность. Сегодня выпускаются специальные модификации аппаратов для аргонодуговой сварки в среде флюса, имеющие специальную оснастку для его подготовки и подачи. Логично, что такие модели стоят на 15-20% дороже. Еще один недостаток связан с увеличением зоны расплава. Хотя ее можно контролировать в определенных границах, мелкие элементы точечно обрабатывать в таких условиях проблематично.

Заключение

Флюс как расходный материал, улучшающий качество сварочного процесса, облегчает многие производственные и строительные мероприятия данного спектра. Но и в бытовых условиях его нередко используют на даче, в гараже или просто в ремонтных операциях. Выбирая данный материал для собственных нужд, очень важно не прогадать в оценке качества. Как отмечает тот же ГОСТ, флюс для сварки должен поставляться на рынке в плотных бумажных мешках от 20 до 50 кг с указанием транспортной маркировки. По специальному заказу можно оформлять и мелкую фасовку, но и для этого должны предусматриваться специальные контейнеры. Причем взвешивание должно производиться с максимальной погрешностью в 1% относительно общего веса тары.

что это такое, классификация по видам

Выполнение работ, связанных с использованием газовой или электродуговой сварки, всегда сопряжено с увеличением химической активности высокотемпературной зоны, в которой формируется сварной шов. Вследствие химических реакций происходит окисление металла с образованием характерной пленки, испарение присадки, а также общее снижение скорости и качества металлургического процесса. Все это негативно сказывается на качестве и эффективности работы в целом. Увеличение времени формирования шва приводит к скоплению шлаков в сварочной ванне. Решение проблемы заключается в изолировании зоны от атмосферного воздуха.

Для создания защитных условий используют специальные средства, защищающие околошовную зону от кислорода и препятствующие вытеснению углерода из расплавленного металла. Такие средства называются флюсами. Они дополнительно могут укреплять материал легирующими элементами. Выглядит сварочный флюс, как мелкие гранулы, подающиеся в зону плавления. Подача флюса должна осуществляться именно в тот момент, когда через участок проходит зажженная электрическая дуга. Различные гранулы отличаются по цвету. Можно встретить крупнозернистый порошок желтого, черного, белого или прозрачного цвета.

Как работает

Вне зависимости от материалов при ведении дуговой сварки можно выделить основные элементы рабочей зоны, в которой формируется шов. В верхнем слое аккумулируется шлак, так как он легче расплавленного металла. Сам металл находится в нижнем слое в жидком состоянии. Температура внутри электрической дуги достигает 5000°C градусов. Наконец, в результате испарения материалов образуется газовый пузырь.

При ведении сварки в полуавтоматическом режиме картина несколько изменяется за счет наличия проволоки, однако основные элементы остаются неизменными. Негатив в весь процесс вносит шлаковая корка и процесс окисления. В результате образуются трещины, поры и примеси в металле, что ухудшает показатели прочности соединения. Чтобы исключить химическую активность материала, необходимо использовать вещества, дающие защиту в виде слоя инертного газа. Для облегчения работы флюс изготавливают из элементов, имеющих относительно невысокие температуры плавления.

Флюсы, помимо защиты от воздуха, обеспечивают изоляцию сварной ванны от пыли и инородных частиц, служат расходным материалом при проведении наплавки. К веществам предъявляются некоторые требования. Прежде всего, флюс не должен осложнять сварочный процесс. Его изоляционные свойства не могут проявляться частично. Если обеспечивается защита от атмосферного кислорода, то она должна быть надежной. Остатки флюса должны с легкостью удаляться с застывшего металла.

Выполнять все требования достаточно сложно, поэтому и существует много разных марок флюсов, в которых наиболее выражены те или иные свойства.

Принцип работы сварочного флюса достаточно прост. Порошок насыпается на поверхности деталей. Под действием температуры электрической дуги он плавится, в результате чего образуется газ. Этот газ и защищает поверхность ванны от проникновения кислорода.

Функции флюсовых смесей

Гранулированная флюсовая смесь может быть использована в ручной дуговой сварке. В режиме MMA сварка ведется плавящимися покрытыми электродами. Флюс выступает в качестве дополнительного расходного материала. При ведении работ в режиме MIG/MAG флюс подается в зону контакта проволоки и металла, а также может содержаться в проволоке в виде порошка. Защита применяется и при газовой сварке, когда происходит соединение цветных металлов или легированных сталей в пропан-кислородном пламени.

• Стабилизация дуги. Подобрав правильную для конкретной задачи флюсовую смесь, можно в значительной степени упростить процедуру сварки. Порошок благоприятно воздействует на электрическую дугу, повышая ее стабильность. Дуга образуется между электродом и свариваемой поверхностью. Примерный зазор между электродами составляет около 5 мм. Скачки тока и сложности при удержании электрода приводят к нарушению стабильного горения дуги, в результате чего внутри шва образуются дефекты. Наличие флюса делает дугу менее чувствительной к указанным внешним факторам. Это не только облегчает работу новичкам, но и позволяет вести сварку переменным током, а также увеличивает возможности ведения работ в других режимах.
• Защитная функция. От проникновения атмосферного кислорода в зону формирования шва должно защищать газовое облако, образующееся при плавлении флюса. Оно представляет собой непроницаемую оболочку, иначе очень быстро будет образовываться оксидная пленка, ведь металлы начинают активно взаимодействовать с кислородом. От сварщика требуется правильно рассчитать дозировку и состав порошка, чтобы последний успешно справился с поставленной задачей. Здесь важно руководствоваться двумя принципами. Первый заключается в том, что более мелкая структура позволяет создать более надежную защиту, но, в то же время, чрезмерно высокая плотность порошка негативно влияет на качество шва. Чтобы рассчитать массу порошка, необходимо воспользоваться специальными таблицами. Они приведены в различных справочниках и отражают количественный состав порошка, в зависимости от видов проводимых работ.
• Легирование. Процесс формирования сварного шва начинается после плавления основного металла и присадки. Происходит физическое взаимодействие веществ, в результате которых после кристаллизации образуется шов и околошовная зона. Химический состав этой зоны зависит от материала присадки. При высокой температуре некоторые химические элементы выгорают или осаждаются в шлаке. Без этих элементов металл уже не может обладать теми свойствами, которые учитывались при планировании работ. Восстановить эти свойства возможно внесением веществ извне. В флюсовые порошки добавляют легирующие элементы. В процессе сварки происходит обогащение металла. Легирующие добавки препятствуют оседанию в шлаковых массах марганца и кремния. В тех случаях, когда легирование носит целенаправленный характер, параллельно используется специальная присадочная проволока.
• Формирование поверхности. При кристаллизации металла начинает формироваться кристаллическая решетка. Ее структура влияет на прочность материала, а также на внешний вид. Любые воздействия на кристалл могут негативно отразиться на форме сварного шва. Вот почему после проведения сварочных работ зачастую не приходится говорить об эстетике. Применяя флюсы, можно существенным образом повысить качество поверхности. Некоторые элементы флюса обладают формирующими способностями. В качестве примера можно привести использование «длинных» порошков. Они применяются при соединении деталей большой толщины с помощью электродуговой сварки на большом токе. Порошок обладает высокой вязкостью, вследствие чего процесс застывания несколько затягивается, позволяя равномерно проплавить кромки. Образуется кристаллическая решетка с характерной структурой, которая внешне выглядит аккуратно и эстетично. Если вязкость не нужна, то применяются «короткие» порошки. Они застывают практически моментально.

Виды

Разнообразные флюсовые порошки подлежат распределению по группам. Все, что касается сварочных работ с использованием флюсовых порошков, регламентировано ГОСТ 8713-89. Этот документ является своеобразной «настольной книгой» для профессионального сварщика. Чтобы усвоить общий принцип классификации флюсов, необходимо знать, по каким критериям идет разделение.

Классификация по типу гранул

Внешний вид гранул дает возможность выделить несколько типов флюсов, в зависимости от размеров зерен и их внешнего вида. Структура и консистенция флюсового порошка подразумевает следующие типы:

• зернистые;
• газообразные;
• порошки;
• пасты.

Гранулы и порошки чаще всего используются в наплавке или при ведении дуговой сварки. Для газовой сварке больше подходят пасты или газовые флюсы. В зависимости от внешнего вида гранул флюсы делятся на стекловидные, пемзовидные и цементированные.

По составу

Химический состав флюса важен при определении его инертности в условиях высоких температур. Помимо этого не стоит забывать о функции легирования, когда происходит диффузия отдельных элементов в основной металл. При всей богатой альтернативе различных флюсовых составов можно выделить два обязательных составляющих элемента, это марганец и кремнезем. Остальные элементы являются добавками и легирующими элементами. От доли и разнообразия добавок зависит принадлежность флюса к одной из трех групп.

Группа оксидных флюсов применяется при сварке низколегированных фтористых сплавов. В составе порошка присутствуют оксиды металлов, а также соединения фтора. В бескремнистых флюсах доля кремния не превышает 5%. Существуют еще низкокремнистые порошки, содержащие 6-35% кремнезема, и высококремнистые. Определена градация и по содержанию марганца. Безмарганцевыми флюсами считаются порошки, содержащие менее 1% марганца. Высокомарганцевые флюсы содержат от 10% до 30% марганца.

В составе смешанных флюсов не так много оксидов. Их место занимают соли. Обычно доля кремнезема и марганца не так высока, но зато такие порошки содержат соединения фтора, что способствует работе с легированными сталями.

В солевых флюсах оксиды отсутствуют полностью. Зато содержание солей хлора, фтора, кальция, натрия и бария доведено до максимума. Подобные флюсы применяются в работе с химически активными металлами. Считается, что солевые флюсы являются универсальными, так как их можно использовать при сварке цветных металлов, высокоуглеродистых и легированных сталей.

Важным показателем в классификации считается химическая активность флюса (Аф). Этот показатель напрямую зависит от окислительных способностей составных элементов. Активными флюсами являются вещества с Аф, превышающими значение 0,6. Если Аф ниже 0,1, то такой флюс считается пассивным.

По способу действия и назначению

По данному критерию флюсы различаются так же, как и электроды. Они делятся на плавящиеся и неплавящиеся порошки. Плавящиеся флюсы используют в тех случаях, когда необходима диффузия дополнительных элементов. Примером может служить формирование поверхности шва или повышение антикоррозийных качеств. Неплавящимися флюсами пользуются при сварке цветных металлов. Известно о капризности и трудоемкости данного процесса. Флюс здесь предназначен для формирования тех или иных механических свойств шва.

Данный вид классификации (по назначению) выглядит наиболее естественно, так как использование флюсовых порошков продиктовано определенными целями. Некоторые вещества специально предназначены для легирования. Существуют и универсальные флюсы, сочетающие в себе все функции. Тем не менее, актуально разделение порошков для конкретных металлов. Хорошо известен, к примеру, алюминиевый флюс, изготовленный на основе натрия, калия и лития.

автоматическая сварка под слоем флюса, ГОСТ и технология

Какая связь между словами «окисление» и «бич»? Самая прямая, если они употребляются в контексте металлов. Потому что окисление металла, которое является прямым следствием высочайшей химической активности в зоне высокой температуры во время электродуговой или газовой сварки, – настоящий бич современной сварки.

В дополнение к испарению материалов сварочной проволоки и снижению скорости процессов окисление металлов негативно сказывается на эффективности плавления. А с увеличением продолжительности процесса сварки в сварочной ванне начинает все больше и больше скапливаться шлак.

Спасение от этих сварочных бед – изоляция и защита рабочей зоны. Это выполняется с помощью специальных сварочных флюсов – композициями из неметаллических элементов с разнообразными свойствами.

Как это работает

Вот что представляет из себя типичный рабочий участок или сварочная зона с обязательными составными элементами:

• верхний слой из шлакового расплава, который легче металла;
• нижний слой основного расплавленного , который тяжелее шлакового слоя;
• зона действия электрической дуги температурой внутри в пределах 4000 – 5000°С;
• газовый пузырь, формирующийся под влиянием сильного испарения материалов в кислородной среде;
• корка из шлака, формирующая верхнюю границу твердой консистенции сварочного рабочего участка.

Автоматическая сварка под флюсом.

Некоторые нюансы поведения свариваемого металла может внести сварочная проволока, но в целом металлургический процесс вне зависимости от способа сварки представляет из себя одну и ту же картину. Все было бы чудесно, если бы не шлаковая корка и окисление металла. Они влияют на рабочий процесс и, главное, качество шва самым негативным образом.

Перечисленные выше процессы и реакции относятся к химически активным. Следовательно, нейтрализацию и защиту нужно проводить с помощью химически инертных компонентов. Желательным свойством является еще и легкоплавкость.

Такими характеристиками как раз и обладают сварочные флюсы. В дополнение к основным функциям защиты и изоляции флюсы помогают снизить уровень пыли и проводить поверхностную наплавку.

К флюсам предъявляются следующие требования:

• поскольку – это вспомогательные компоненты, они должны только улучшать и стабилизировать основные процесса, и ни в коей мере не снижать их производительность;
• изоляция с помощью флюса должна быть безупречной: вся рабочая зона сварочного пузыря от внешней среды;
• в то время как после сварки около 80% флюсового материала должно остаться для следующих работ, остальная часть должна удаляться вместе со шлаковой коркой после очистки.

Требования непростые и даже иногда взаимоисключающие. Поэтому флюсы бывают самыми разнообразными по своем составу и технологии подачи – все зависит от конкретного вида сварки, характеристик поверхностей свариваемых металлических заготовок и других факторов.

Функции гранулированных флюсовых смесей

Каждый тип флюса должен выполнять четыре функции:

Стабилизация сварочного процесса

Правильные флюсовые смеси оказывают самое благоприятное воздействие на электрическую дугу: сварка под слоем флюса создает самую комфортную среду для горения дуги – электрического разряда между электродом и краем изделия. Обычно расстояние между полюсами дуги составляет около 5-ти мм.

Если в гранулированной смеси флюса имеются специальные вещества, разряд будет проходить более устойчиво. А это делает возможной сварку не только на постоянном токе, но и на переменном. Кроме этого такая стабилизация дуги помогает применять большее число разных режимов сварки.

Изоляция газового облака

Варианты керамического флюса.

Газовое облако должно быть в любом случае непроницаемым, без него металлы не смогут расплавляться в сварочной ванне. Чтобы порошковая флюсовая смесь нормально справлялась с данной задачей, нужно подсчитать максимально точно дозировку порошка на линии шва.

Чем мельче гранулы флюса и чем они плотнее, тем лучше происходит изоляция газового облака. Но совсем мелкой смесь тоже не должна быть, иначе плотность насыпки на поверхности шва будет негативно влиять на его правильное формирование.

Помимо размера гранул смеси на ее изолирующие свойства влияет масса насыпки. Для ее определения существуют специальные таблицы, с помощью которых можно очень точно определить дозу подачи флюса в рабочую сварочную зону.

Функция легирования

формируется в результате действия высоких температур плавления и физическому взаимодействию металлов – основного и присадочного. Химический состав шва обусловлен видом применяемых материалов. Но под влиянием дуги некоторые нужные и полезные элементы могут выгорать или осаждаться в шлаковых массах.

Чтобы полноценно заменить их, в определенные виды флюсов добавляют специальные легирующие добавки, которые обогащают металлы, образующие шов. Кроме того, такие добавки тормозят нежелательный процесс – переход в шлак марганца и кремния. Если легирование используется, параллельно применяют специализированную присадочную проволоку.

Формирование поверхности

Вид будущего сварочного шва начинает формироваться сразу же, как только в расплавленных металлах начинает проявляться кристаллическая решетка. На шов влияет все, что с ним соприкасается. Флюс для сварки в этом числе: его вязкость и выраженное межфазовое натяжение объясняет отличную способность правильно формировать поверхность шва. А это напрямую влияет на качество шва.

Режимы сварки меди под флюсом.

Прекрасным примером может служить технология сварки под флюсом с применением так называемых «длинных» порошков. Речь о сварке толстых краев металлов на большой силе тока. Для таких условий самым оптимальным вариантом будет использование флюсовые смеси с высокой вязкостью, которая делает процесс остывания медленным и постепенным.

Такая постепенность дает возможность образоваться кристаллической решетке с гладко-чешуйчатой структурой.

В ситуациях «наоборот» – при флюсовой сварке с малыми токами сильная вязкость вовсе не нужна. В таких случаях применяются «короткие» флюсовые смеси, которые при остывании мгновенно превращаются в твердое вещество. Режимы сварки под флюсом – моменты тонкие и важные, от них зависит и качество шва, и форма его поверхности.

Классификация флюсов

Самым грамотным подходом в изучении видов флюсов и тонкостей их применений будет знакомство с ГОСТом 8713 79 о сварке под флюсом. Этому стандарту почти сорок лет, он прошел испытания временем и до сих пор прекрасно работает: в нем есть все, что нужно профессиональному сварщику знать об этой технологии.

Рекомендуем этот ГОСТ самым настоятельным образом. А пока разбираемся с классификацией.

Разновидностей гранулированных смесей множество, они различаются по следующим критериям:

По размерам гранул и внешнему виду

Флюсы делятся по размеру гранул на следующие категории:

• зернистые и кристаллические;
• порошковидные;
• в виде пасты;
• газообразные.

Порошкообразные флюсовые смеси лучше всего подходят для наплавки или электросварки, в то время как для пайки или газовой сварки оптимальным вариантом являются пастообразные или газообразные смеси.

Строение зерен или гранул может быть:

• стекловидным;
• премзовидным;
• цементированным.

По химическому составу

Компоненты и типы флюсов.

Химический состав прежде всего определяет инертность смесей при воздействии высоких температур. Кроме того, есть смеси, которые дают эффект активной диффузии отдельных элементов в металл формирующегося сварочного шва.

При всем разнообразии химического состава и механических свойств флюсовых смесей есть два элемента, которые присутствуют во флюсах всегда и в обязательном порядке: это кремнезем и марганец. В дополнение к ним идут разного рода добавки в виде металлов или ферросплавов для легирования.

При условии постоянного присутствия в составе кремнезема и марганца, доля и разнообразие других добавок могут сильно варьировать. В зависимости от них подразделяются на три группы:

Оксидные флюсовые смеси

Они применяются в сварке фтористых и низколегированных стальных сплавов. Они содержат в своем составе оксиды металлов и довольно высокую долю соединений фтора – вплоть до 10%. В зависимости от количества кремния оксидные флюсы бывают бескремнистыми, если доля кремнезема в них меньше 5%; низкокремнистыми с долей кремния в пределах 6 – 35% и высококремнистыми с содержанием кремнезема свыше 35%.

Точно так же оксидные флюсы делятся, исходя из содержания в них марганца: безмарганцевые с долей марганца меньше 1%; низкомарганцевые с долей в смеси в пределах 10%; средне- высокомарганцевые при процентном содержании элемента от 10% до 30%.

Смешанные флюсы

В составе этих смесей намного меньше оксидов, но зато больше различных солей. Доля кремнезема довольно низкая: 15 – 30%, марганец содержится в пределах 9%, но уровень соединений фтора повышен: содержание CaF2, к примеру, увеличено до 12 – 30%. Смешанные флюсы используются в работах с легированными сталями.

Солевые флюсовые смеси

В них нет оксидов вообще. Напротив, содержание солевых соединений хлора и фтора с кальцием, натрием и барием обусловливает свойства и функции этих смесей. Прежде всего они предназначены для сварки химически активных металлов. Также их используют для переплавки.

Подходят для работ со всеми видами стальных сплавов: углеродистыми и легированными. Цветные металлы тоже входят в линейку допустимых элементов солевых флюсов.

Режимы автоматической сварки под флюсом.

Есть еще одна важнейшая химическая характеристика флюсов – это его химическая активность. Она складывается из итоговых окислительных способностей элементов. По данному критерию защитные смеси подразделяются на несколько типов: от высокоактивных с показателем Аф свыше 0,6 до пассивных с показателем активности Аф ниже 0,1.

По способу действия флюсовой смеси

Различаются флюсы так же, как и : есть плавящиеся и неплавящиеся виды. Плавящиеся флюсы отлично работают, когда металлическая поверхность нуждается в дополнительных элементах для улучшения, к примеру, внешнего вида или повышения устойчивости к коррозии металла.

Неплавящиеся флюсы используются, когда главной задачей является повышение механических свойств шва. Чаще всего такого рода сварка под слоем флюса встречается при соединении цветных металлов, высокоуглеродистых сталей и алюминия – все эти перечисленные металлы отличаются капризностью и сложностью сварки.

По назначению

Встречаются, к примеру, флюсы для сварки, специально легированные для улучшения химического состава и качества сварочного шва. Но популярнее всего универсальные гранулированные смеси, которые можно использовать в работах со всеми видами металлов – от высоколегированных стальных сплавов до алюминия и олова в чистом виде.

Флюсы для низкоуглеродистых сталей

Здесь применяются только оксидные варианты. Они встречаются с двумя разными комбинациями системы «проволока – флюс». Первая комбинация – это флюсовые смеси с высокими долями кремния и марганца вместе с проволокой из низкоуглеродистой стали без каких-либо легирующих добавок.

В результате сварочный шов легируется марганцем из флюса. Эта комбинация применяется в основном в российских гранулированных смесях.

Вторая комбинация – флюс для сварки стали с малой долей марганца или вообще без него и высокой долей кремния в сочетании с проволокой, выполненной из низкоуглеродистой стали, легированной марганцем. Сварочный шов легируется марганцем из проволоки.

В данном случае проволока для сварки с флюсом становится источником легирования. Данная комбинация чаще применяется в зарубежных сварочных технологиях.

Флюсы для низколегированных сталей

Схема сварки под флюсом.

Для работ с низколегированными сплавами нужны флюсы с низкой химической активностью, ниже, чем для низкоуглеродистых сплавов. Это свойство обуславливает повышение пластичности сварочного шва. Но вместе с тем повышается образование пор в шве, и его формирование проходит хуже.

Флюсы для высоколегированных сталей

Высоколегированные сплавы означают то, что в сталь добавлено значительное количество самых разных добавок для придания дополнительных свойств этим сплавам. Логичным будет использовать в таких случаях флюсовые гранулированные смеси с минимальной химической активностью, которые содержат малые доли кремния.

Что же касается марганца, то он практически отсутствует во флюсах такого рода.

Флюсы для активных металлов

Пример активного металла – титан, который относится к весьма капризным металлам для . Для них созданы специальные смеси, состоящие полностью из солей – так называемые солевые флюсы. В них нет оксидов для сохранения пластичности швов, потому что примесь кислорода ее всегда снижает.

Основными компонентами солевых смесей являются фторидные и хлоридные соли елочных и щелочноземельных металлов.

Технология производства флюсов

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

Неплавленые флюсы

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

Мелкозернистые флюсы используются в сварке с помощью проволоки с небольшим диаметром, не более 1,5 мм. В маркировках таких смесей присутствует буква М. Если сварочный флюс многокомпонентный, то есть в смеси присутствует большое количество разных компонентов помимо керамики, то сначала эти элементы склеивают друг с другом, и лишь потом отправляют на перемол необходимого размера на мельницу.

Марки флюсов.

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

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

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

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

Плавленые флюсы

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

Марки флюса и стали.

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

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

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

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

Этапы работы в сварке под флюсом

Дуговая сварка под флюсом начинается с формирования насыпного слоя толщиной не менее 60-ти мм на металлической поверхности, которая будет прилегать к стыку и будущему сварочному шву. Если слой насыпать меньше, чем нужно, в процессе могут произойти технологические сбои и неприятности – например, непровар, который сопровождается образованием пор, раковин и трещин.

После формирования насыпного слоя нужно поджечь газовую горелку, если это газопламенный способ, или возбудить разряд, если это электродуговой способ. По ходу движения электрода в направлении шва нужный слой защитной смеси постоянно подсыпается на поверхность металла.

Таблицы автоматической сварки.

Высота дугового столба превышает высоту насыпи флюса, поэтому точка разряда локализована в металлическом расплаве жидкой консистенции. При таком способе не наблюдается разбрызгивания металла, сварочная проволока с флюсом расходуется намного экономичнее, производительность процесса в целом повышается.

Все эти положительные моменты происходят благодаря тому, что использование защитных гранулированных смесей дает возможность применять рабочий ток высоких значений, не боясь при этом прерывания шва.

При классической сварке без флюса при сильном токе произойдет элементарное выплескивание жидкого металла из сварочной ванны. Механизированная сварка под флюсом – один из самых эффективных и экономных способов сварки, но только при условии соблюдения всех технических требований.

под флюсом проводится со своими техническими нюансами. Флюс не насыпается вручную, а подается из специальной трубки из бункера. Через короткое время с катушки автоматически начинает подаваться проволока электрода.

Если по ходу процесса какая-то часть защитной смеси осталась неиспользованной, она отсасывается в специальную емкость пневматическим способом. Шлаковая корка расплавляется и охлаждается, затем убирается с поверхности металла механически. Схема автоматической сварки выверена буквально по секундам и граммам, это чрезвычайно эффективная система операций, связанных между собой.

Преимущества и недостатки метода сварки под защитой флюса

Сварка стыковых швов под флюсом.

Преимуществ у этого метода много, и все они серьезные:

• Стабильная и стойкая электрическая дуга.
• Значительная экономия энергии за счет повышения коэффициента полезного действия электропитания: минимизируются затраты энергии на нагревание металлов, на разбрызгивание, на расход электродной сварочной проволоки.
• Не нужно тратить усилий на предварительную разделку металлических поверхностей: при токах высокой интенсивности плавление металла происходи намного быстрее. Если же речь идет о газовой сварке, то и при этом способе флюсы дают возможность плавить металл намного эффективнее и быстрее.
• Повышение качества шва за счет того, что нет угара металла.
• Повышение безопасности и комфортности работы сварщика: большая часть пламени дуги находится за слоем флюса. Особенно это касается автоматической сварки под слоем флюса.

Недостатки сварки под флюсом тоже есть, их намного меньше:

• Во время процесса практически невозможно произвести осмотр результатов и места сварки.
• Дороговизна флюсовых смесей, равно как и всех остальных расходников для этого метода. В целом его нельзя назвать экономным.

В качестве заключения напоминаем еще раз название и номер стандарта, отлично отписывающего виды и технологические нюансы данного метода. Это ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

Вам не обойтись без него, потому что технология автоматической и механической сварки под флюсом – дело непростое, требующее настоящего понимания и знаний многих аспектов: от режимов сварки до различий сварки под флюсом в зависимости от его химического состава.