автоматическая, полуавтоматическая и ручная, технология процесса и оборудование

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

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

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

Виды флюсов и их особенности

По способу изготовления флюсы бывают:

• плавленые;
• керамические.

Плавленые флюсы изготавливают из шлакообразующих марганцевых руд и кварцевого песка путем размалывания, смешивания и расплавления с последующим гранулированием. Такие флюсы экономичны и хорошо подходят для сварки деталей из низколегированной стали.

Керамические (неплавленные) флюсы изготавливают из окислителей и солей амфотерных металлов, которые измельчают, смешивают с жидким стеклом до однородного состояния, после чего гранулируют и прокаливают.

Примерная стоимость керамических флюсов на Яндекс.маркет

Керамические флюсы имеют мелкодисперсную порошкообразную структуру, они применяются для сваривания сложных высоколегированных стальных сплавов, при этом состав флюса подбирается под конкретную марку свариваемой стали.

По химическому составу флюсы бывают:

• солевые;
• оксидные;
• смешанные.

Солевые флюсы содержат соли фторидов и хлоридов, применяются для электросварки титана и стали, легированной никелем и хромом. Оксидные флюсы содержат оксиды активных металлов и кремния, применяются для сварки низкоуглеродистой стали. Смешанные флюсы содержат оксиды и соли металлов в различных пропорциях, применяются для сваривания многокомпонентных сплавов или деталей из разных металлов.

Описание технологии процесса

Существует три основных способа сварки под флюсом:

• автоматический;
• полуавтоматический;
• ручной.

При автоматической сварке траектория и скорость движения электрода, а также скорость подачи проволоки регулируется управляющим процессором, рабочие участвуют только в качестве контролеров процесса для экстренного отключения сварочного агрегата.

Полуавтоматическая сварка под флюсом предполагает, что скорость подачи проволоки, сила тока сварки и угол наклона электрода к линии сварки регулируются автоматически, а ведение дуги осуществляется сварщиком вручную – через рукоятку или дистанционное управление. Полуавтоматический сварочный агрегат позволяет вручную изменять отдельные параметры тока непосредственно во время процесса сварки.

Сварка под флюсом вручную применяется в небольших агрегатах, где система подачи флюса встроена в неплавящийся электрод, при этом сварщик регулирует направление движения, угол наклона и скорость хода электрода в ручном режиме, специальными кнопками управляя подачей флюса и силой тока сварки.

Общий порядок действий при сварке под флюсом:

1. С поверхностей деталей снимается оксидная пленка.
2. Детали закрепляются на сварочной плите.
3. Выбираются настройки и режим сварочного аппарата.
4. Заполняется резервуар для флюса.
5. Устанавливается бухта наплавной проволоки, конец которой заправляется в электрод.
6. Происходит процесс сваривания.
7. После остывания деталей собирается неизрасходованный флюс, и шов очищается от шлака.

Важно следить за расходованием проволоки и флюса, чтобы не допустить работы электрода вхолостую и повреждения деталей.

Оборудование для сварки

Для сварки флюсом потребуются стационарные условия и оборудование:

• сварочная плита;
• наплавная проволока;
• неплавящийся электрод;
• система подачи флюса;
• система контроля.

Сварочные плиты выполняются на бетонном основании из жаростойких материалов с возможностью закрепления деталей. Проволока берется из материала свариваемых деталей, толщина от 0,3 до 12 мм. Электрод изготавливается из вольфрамового сплава с керамической оплеткой.

Система подачи флюса представляет собой резервуар и шланг, конец которого отстоит от электрода на 10-30 см. Диаметр шланга подачи флюса должен позволять гранулам свободно сыпаться перед электродом.

Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом контролируется программным обеспечением, регулирующим направление и скорость движения электрода вдоль линии сваривания.

Выбор режима сварки

В зависимости от толщины и металла свариваемых деталей выбирается режим сварки под флюсом. Для каждого режима существует свой диапазон напряжения, силы тока сварки и диаметр проволоки. Скорость формирования шва колеблется в пределах от 6 до 100 метров в час.

Если толщина свариваемых деталей от 2 до 10 мм, то выбирается режим сварки на стальной подкладке под стыком деталей. Режим на флюсовой подушке подходит для сварки деталей толщиной 10-25 мм, а сварка деталей толщиной 16-70 мм выполняется в режиме предварительной ручной проварки нижней части шва.

С увеличением толщины свариваемых деталей растет диаметр проволочного электрода и сварочный ток, но уменьшается скорость формирования сварного шва.

Сила тока сварки (А) зависит от толщины проволоки (мм) следующим образом:

• 2 мм – 200-400 А;
• 3 мм – 300-600 А;
• 4 мм – 400-800 А;
• 5 мм – 700-1000 А;
• 6 мм – 700-1200 А.

Напряжение сварки существенно увеличивается только при толщине деталей свыше 25 мм.

Достоинства и недостатки

К преимуществам сварки под флюсом относятся:

• высокая степень автоматизации процесса;
• возможность проведения сварки под большой силой тока;
• высокая скорость сварки;
• качественный шов без окислов и раковин;
• возможность увеличения сварной ванны для более качественного провара.

Системы автоподачи флюса и сохранение постоянного расстояния от электрода до шва позволяет сваривать сложные детали с минимальным участием рабочих. Защитный слой флюса не дает расплавленному металлу разбрызгиваться, что позволяет производить сварку под высокими токами, многократно увеличивая скорость формирования и качество шва.

Однородность шва достигается за счет изоляции сварной ванны от кислорода воздуха, а также из-за легирования шва компонентами флюса, которые можно подобрать специально для материала свариваемых деталей. Также сварка под флюсом дает возможность использования одновременно двух электродов, расположенных на расстоянии 10-20 мм друг от друга и питаемых от одного источника тока – это позволяет сделать больше сварную ванну под флюсом, увеличив таким образом скорость сварки и степень однородности готового изделия.

К недостаткам сварки под флюсом относят трудности контроля процесса и технологическую сложность. Агрегаты для сварки под флюсом занимают большие площади и требуют обслуживания квалифицированными кадрами. Сварной шов формируется под слоем флюса и у сварщика нет возможности контролировать качество шва в режиме реального времени. Избежать брака можно путем дополнения агрегата ультразвуковыми или лазерными системами контроля наличия дефектов.

Сварка под флюсом полуавтоматом и автоматом: ее преимущества и особенности

Сварочная проволока с флюсом, по ГОСТу 8713 1979 года, предназначена для неразъемного соединения деталей из стали и сплавов с включением железоникелевой основы. При помощи этого вида сварочных работ можно выполнять любые по сложности стыки.

Подготовка специалиста для полуавтоматической сварки под флюсом не требует больших затрат времени и средств. Сам флюс – это порошок из гранул, который при горении создает защитный слой из газа и шлака.

Действие защитного покрытия

Электродуговая сварка под слоем защитного порошка – это несложное в исполнении, но качественное и надежное соединение различных металлоконструкций и деталей.

Особенность сварки под флюсом заключена в соединении расплавленного металла двух деталей под слоем специального гранулированного порошка. При большой температуре электрической дуги металл и флюс расплавляются.

Пленка, образовавшаяся при расплаве гранул, защищает сварочную ванночку от воздействия кислорода и окружающей среды, не дает разбрызгиваться металлу.

На шве появляется тонкий слой шлака, который позволяет равномерно остывать сварному соединению. Корка легко удаляется с поверхности шва. Выполнять удаление надо обязательно для визуального контроля качества сварки.

Чтобы снять шлак, достаточно несильно ударить молотком по нему, и он осыплется. Перед этим необходимо убрать с деталей остатки флюса, его можно использовать на следующем стыке.

Способы работы

Для выполнения соединения с помощью сварки под флюсом наиболее распространены два метода.

Соединение с помощью сварки полуавтоматом. Чтобы обеспечить оптимальную скорость подачи проволоки с флюсом, сварщик подбирает соответствующий режим работы на аппарате, учитывая толщину металла и вид соединения.

Дуга направляется вручную. При этом скорость подачи проволоки, сила тока и угол наклона держателя – это основные факторы, влияющие на качество выполненной работы.

Схема автоматической (роботизированной) сварки предназначена для соединений стыковых и угловых деталей. В этом случае, автомат задает направление движения дуги, скорость подачи проволоки и хода каретки. Такой аппарат при высокой скорости сварки дает качественный шов.

Одна из разновидностей автоматического способа позволяет вести сварку сразу двумя электродами – это тандемный метод. При этом электроды идут параллельно друг другу и находятся в одной плоскости, что позволяет увеличить сварочную ванночку при мгновенном возбуждении электрической дуги. Флюс выполняет защиту шва от кислорода и обеспечивает равномерное остывание.

Виды флюсов

Каждое вещество, водящее в состав флюса, предназначено для сварки определенных металлов и сплавов. Выбирая марку флюса, учитывают, высоколегированная сталь будет свариваться или высокоуглеродистая, или же предстоит сварить цветные металлы, сплавы и так далее.

По методу производства флюсы разделяют на два вида:

• неплавленые (испеченные и керамические) – гранулы с легирующими добавками, обеспечивающими высокое качество сварного соединения;
• плавленые – с включениями стекла или пемзы.

Испеченные и керамические флюсы изготавливают, измельчая основной материал и соединяя раствор с жидким стеклом. Применяются для добавления легирующих присадок в тело шва. Плавленые флюсы изготавливаются при спекании основных материалов.

Флюсы для защиты шва выпускаются отдельно для электро и газосварки. Они отличаются по химическому составу. Гранулы, в которых содержится определенное количество фторидов, хлоридов, предназначены для электродуговой сварки с переплавом шлаков с активными металлами. Это солевые гранулы.

Комбинация солевого и оксидного растворов позволяют использовать смешанные флюсы для провара легированной стали. Оксидный флюс предназначен для соединения конструкционных сталей с большим содержанием фтора.

Классификация сварочной проволоки

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

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

Проволоку делают из трех видов сталей:

• легированных;
• высоколегированных;
• конструкционных, низкоуглеродистых.

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

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

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

Особенности и преимущества

Преимущества полуавтоматической и автоматической сварки под защитным слоем флюса позволяют занимать этому типу неразъемного соединения одно из лидирующих мест.

Высокий уровень производительности

По этой характеристике преимущество перед ручной сваркой минимум в 6 раз, некоторые специалисты считают, что намного больше. Но это не предел, повышая коэффициент работы сварочного автомата, увеличивается величина производительности труда. Еще одна причина, позволяющая достигнуть таких результатов – это применение высоких значений силы тока при сварке.

Плотный слой материала флюса не позволяет металлу растекаться, при этом происходит хорошее формирование шва. При повышенных значениях тока, этим оборудованием можно надежно обеспечить провар даже толстого металла без большой разделки кромок. Поэтому производительность еще больше вырастает. Снижается время на зачистку брызг и сильного растекания металла.

Повышается качество шва

Качество соединения растет благодаря тому, что расплавленный металл не подвергается воздействию кислорода и других веществ атмосферы.

Существует возможность широкого выбора материала сварочной проволоки. Применяя ту марку, которая лучше всего подходит для сварки, можно получить однородный по составу шов.

Появляется возможность придания шву отличной формы, с требуемым катетом шва. Благодаря защитной пленке, которая образуется при сгорании флюса, в швах нет подрезов, непроваров, пор и трещин. Наконец, нет необходимости в замене электродов, поэтому шов получается ровным, без разрывов.

Экономный расход материалов и улучшения условий работы сварщика

При сварке под флюсом понижается расход проволоки до 35%, при сравнении со сваркой электродами. Не расходуется материал на отходы, в виде огарков и разбрызгивания металла.

При этом способе угарный газ выделяется в меньших количествах, глаза и лицо специалиста не подвергается сильному ультрафиолетовому излучению, как при электросварке.

Оборудование

Производится оборудование 2 видов для сварки деталей под флюсом. В первом виде используют сварочную проволоку толщиной не более 3 мм.

Принцип устройства такого сварочного аппарата предполагает самостоятельную регулировку дуги (напряжения на ней), в то время как проволока подается с постоянной скоростью.

Второй вид – это оборудование, в котором автоматически регулируется сила тока, в зависимости от скорости подачи сварочных проволок. Диаметр электродной проволоки для такого оборудования начинается от 3 мм.

Производятся сварочные полуавтоматы и устройства для автоматической сварки. Выпускают универсальные аппараты, на которых можно проводить сварку порошковой проволокой, под флюсом, MIG, а также электродуговую строжку. Ток достигает значений 300…1500 A.

Современные автоматические модели оснащают механизмом, который позволяет собрать нерасплавившийся флюс и отправить его назад в емкость для загрузки. Существует функция контроля пропорциональности шва.

В промышленности распространены самоходные аппараты (трактора, подвесные головки), позволяющие автоматически варить объемные и протяженные конструкции. Если сварочный аппарат оснащен лазером, то это дает возможность отслеживать положение электрода. Причем экран можно устанавливать на расстоянии порядка 20 метров.

Область применения

Необходимо разобрать, где применяется сварку под флюсом, которая по праву считается одним из основных методов получения неразъемного соединения. Сварка выполняется в нижнем положении, для соединения деталей встык, внахлест, для угловых способов соединения.

Ранее способ использовали только при сварке металлоконструкций из конструкционных сталей. При разработке новых технологий появилась возможность проводить сварку всех видов стали и никелевых сплавов. Для этого используется проволока, подходящая по своему составу.

Титан и его сплавы, медь и сплавы на ее основе, алюминиевые сплавы и чистый металл – эти материалы успешно и надежно соединяют с помощью сварки под флюсом.

С применением метода под флюсом варят сложные строительные конструкции, мосты, трубы, резервуары, морские и речные суда. Экономически выгодно использовать данный метод для листов толщиной от 6 мм.

Важно правильно подобрать режим работы, материал проволоки и вид флюса. Шов сможет выдержать большие перепады температуры, воздействия агрессивных сред. Стык, выполненный профессионалом, выдержит очень высокое давление и будет надежен в условиях полного вакуума.

автоматическая и полуавтоматическая, преимущества и недостатки метода

Российский инженер Николай Гаврилович Славянов в 1888 году впервые в мире применил метод дуговой сварки с помощью металлического электрода под слоем флюса.

Металлический электрод плавился в процессе работы, поэтому Славянов назвал свой метод «электрическая отливка металлов».

В 1927 году советский учёный Дмитрий Антонович Дульчевский усовершенствовал метод, который в дальнейшем получил название автоматическая дуговая сварка под слоем флюса.

Автоматическая сварка под флюсом

Суть процесса состоит в следующем. Между свариваемым изделием и концом сварочной проволоки горит электрическая дуга. Сварочная проволока плавится. По мере расплавления к месту сварки подаются новые порции сварочной проволоки. Проволока поступает в зону сварки либо с помощью специального механизма, и в этом случае мы имеем дело с автоматической сваркой. Либо вручную, и в этом случае сварка будет полуавтоматическая.

Сама электрическая дуга закрыта слоем флюса и горит внутри газового облака, которое образуется в результате плавления этого флюса. Как следствие нет поражающего фактора для глаз, как во время обычной сварки.

Свариваемый металл и флюс под воздействие дуги плавятся. При этом расплавленный флюс образует защитную жидкую плёнку, которая препятствует соприкосновению свариваемого металла с кислородом окружающего воздуха. Внутри расплавленного флюса плавится не только свариваемый металл, но и сварочная проволока.

Все эти расплавленные металлы смешиваются в так называемой сварочной ванне (небольшом пространстве образующемся на месте свариваемых деталей, непосредственно под электродом). По мере перемещения электрической дуги дальше, металл в сварочной ванне постепенно охлаждается и становится твёрдым. Так, образуется сварочный шов.

Расплавленный флюс называется шлаком. Этот шлак по мере застывания образует на поверхности сварочного шва шлаковую корку, которая легко удаляется с помощью металлической щётки.

Преимущества сварки с помощью закрытой дуги

Есть несколько плюсов:

• Величина тока. При открытой дуге величина тока не может превышать 600 ампер. В случае превышения этого показателя металл начинает очень сильно разбрызгиваться и получение качественного сварного шва становится невозможным. В случае закрытой дуги величина тока может быть увеличена до 4000 ампер. Что, в свою очередь, приводит к резкому повышению качества сварного шва и значительному увеличению скорости всего процесса в целом.
• Мощность дуги. Закрытая дуга имеет более высокую мощность. Как следствие, свариваемый металл расплавляется на большую глубину в процессе сварки. Это, в свою очередь, позволяет не делать разделку кромок под сварку (один из этапов предварительной подготовки). Открытая дуга относительно маломощна и без предварительной разделки кромок хороший сварочный шов получить невозможно.
• Производительность. Под этим термином понимают метраж шва, за час работы дуги. Применение флюса повышает производительность сварочного процесса в 10 раз, по сравнению с традиционной сваркой.
• Газовый пузырь. Формирование из расплавленного флюса защитного газового пузыря приводит к целому ряду положительных результатов. Значительно сокращаются потери расплавленного металла в результате разбрызгивания и угара. Что, в свою очередь, приводит к более экономному расходованию электродной проволоки. При этом сокращаются общие расходы электроэнергии.

Виды флюсов

Флюсы выполняют целый ряд очень важных функций в процессе сварки:

• Изолирование сварочной ванны от кислорода атмосферы.
• Стабилизация дугового разряда.
• Химическое реагирование с расплавленными металлами.
• Легирование (улучшение свойств) сварного шва.
• Формирование сварочного шва.

Для сварки низколегированных, легированных и высоколегированных сталей, а также для цветных металлов и сплавов применяют разные виды флюсов. В зависимости от состава различают высококремнистые флюсы, марганцевые, низкокремнистые и безмарганцевые. Особую группу составляют так называемые бескислородные флюсы.

По степени легированности металла различают флюсы нейтральные — они практически не легируют металл шва. Слаболегирующие или плавленные. Легирующие или керамические. По способу изготовления флюсы, в свою очередь, делятся на плавленные, керамические и механические смеси.

В зависимости от химического строения различают:

• Солевые. Содержат в своём составе преимущественно фториды и хлориды металлов. Применяются для сварки цветных металлов.
• Оксидные. В составе превалируют оксиды металлов с небольшим содержанием фторидов. Используются для сварки низколегированных сталей.
• Смешанные. Представляют собою смесь оксидных и солевых флюсов. Применяются для сварки высоколегированных сталей.

Электродная проволока

Очень влияет на качество сварного шва. Она устанавливает его механические параметры. Электродную проволоку изготавливают из трёх видов стали: из легированной, низкоуглеродистой, высоколегированной. Диаметры проволоки варьируются в зависимости от предназначения, от 0.2 до 15 мм. Обычно такая проволока поставляется в стандартизированных 80 метровых бухтах или в кассетах.

Следует отметить, что в процессе долгого хранения на складе проволока может покрываться слоем ржавчины. Поэтому перед использованием необходимо обработать места, покрытые ржавчиной, керосином или специальной жидкостью для удаления окислов металла.

Режимы автоматической сварки

При выборе режима учитывают сразу несколько факторов. К этим факторам относится толщина сварочных кромок, размеры будущего шва и его геометрическая форма, глубина плавления метала в зоне сварки.

В зависимости от свариваемой толщины выбирают соответствующий диаметр электродной проволоки. Диаметр электрода определяет величину силы тока. В результате определяется скорость подачи электрода в область сварки и соответственно скорость самой сварки.

Для сварки под флюсом применяется проволока непрерывного сечения. Диаметр от 1 до 7 мм. Сила тока может быть в пределах 150−2500 ампер. Напряжение дуги составляет 20−55 Вт.

• Сила тока и напряжение электрической дуги. Увеличение силы тока автоматически приводит к возрастанию тепловой мощности и повышению давления сварочной дуги. Это приводит к увеличению глубины проплавления, но при этом практически не влияет на ширину сварочного шва.
• Увеличение напряжения дуги, в свою очередь, приводит к повышению степени подвижности дуги и увеличению доли тепловой энергии, расходуемой на расплавление сварочного флюса. При этом увеличивается ширина сварного шва, а его глубина не меняется.
• Диаметр электродной проволоки и скорость сварки. Если величину тока не менять, а диаметр проволоки при этом увеличивать, то это приведёт к увеличению подвижности сварочной дуги. Как следствие ширина сварочного шва увеличится, а глубина расплавления металла уменьшится. При увеличении скорости сварки уменьшается глубина расплавления металлов и ширина сварочного шва. Это происходит вследствие того, что при более высокой скорости металл проплавляется в меньших объёмах, чем при низкой скорости сварочного процесса
• Сварочный ток и его полярность. Вид сварочного тока и его полярность очень сильно влияют на размеры и форму сварочного шва, в силу того, что количество тепла, возникающее на аноде и катоде сварочной дуги, сильно изменяется. При постоянном токе прямой полярности глубина расплавления уменьшается на 45−55%. Поэтому, если необходимо получить шов небольшой ширины, но с глубоким проплавлением металла, то для этого необходимо применять постоянный сварочный ток обратной полярности.
• Вынос электродной проволоки. При увеличении выноса электрода повышается скорость её прогрева и скорость плавления. В результате за счёт электродного металла увеличивается объём сварочной ванны, что, в свою очередь, препятствует расплавлению свариваемого металла. Следствием этого процесса является уменьшение глубины проплавления металла.
• Угол наклона электрода. Расположение электрода углом вперёд приводит к тому, что расплавленный металл начинает подтекать в зону сварки. Как следствие, глубина расплавления уменьшается, а ширина шва, наоборот, увеличивается. Расположение электрода углом назад приводит к тому, что расплавленный металл вытесняется из зоны сварки в результате воздействия электрической дуги. Это приводит к тому, что глубина расплавления увеличивается, а ширина шва уменьшается.

Недостатки метода

Одним из главных недостатком этого метода является высокая текучесть расплавленного флюса и металла в сварочной ванне. В результате сваривать этим методом можно только поверхности, находящиеся либо в строго горизонтальном положении, либо отклоняющиеся от горизонта на 10−15 градусов.

Автоматическая сварка под флюсом, ее особенности

 Отрицательное влияние атмосферного воздуха на процессы, происходящие в сварочной ванне, изучено давно. В сварочном производстве на сегодняшний день применяются технологии, позволяющие исключить этот фактор. Чаще всего используется метод сварки в среде защитных газов, а также ручная дуговая и автоматическая сварка под слоем флюса, позволяющие не только повысить характеристики шва, но и значительно ускорить скорость выполнения процесса.

Что дает применение флюса

  Флюс — многокомпонентная химическая смесь, предназначенная для получения сварных соединений требуемого качества и защиты расплавленного металла от негативного воздействия кислорода и азота, имеющихся в атмосферном воздухе. Правильно подобранный флюс позволяет решить следующие задачи:

• Защита расплавленного металла в сварочной ванне.
• Флюс обеспечивает устойчивость горения сварочной дуги.
• Снижение энергетических затрат на сварку и предотвращение разбрызгивания металла.
• Улучшение условий формирования шва.
• Возможность изменения химического состава сварного шва для получения необходимых качеств соединения.

  Кроме того, сварка флюсом имеет и другие преимущества, она позволяет достичь высокого уровня механизации, возможна комплексная автоматизация сварочных процессов. При этом такая автоматическая линия обеспечивает стабильные показатели качества сварных швов.

  Ради справедливости стоит отметить и недостатки, присущие сварке флюсом.

• Данный вид сварки может выполняться исключительно в нижнем положении шва.
• Детали, подвергаемые сварке, должны быть тщательно подогнаны при сборке, требуется качественная подготовка кромок.
• Сварить изделия под флюсом на весу не получится, необходима предварительная проварка корня шва или наличие жесткой опорной поверхности.
• Значительная стоимость материалов делает процесс существенно дороже, поэтому сварка флюсом в основном применяется при изготовлении ответственных конструкций.

  Кроме всего прочего флюс является обязательным расходным материалом для сварки алюминия, его сплавов, других цветных металлов.Автоматическая и ручная дуговая сварка без них практически невозможна. Правда здесь основную роль играет слой трудно разрушаемой окиси, которая образуется на поверхности деталей под действием воздуха.

Виды применяемых флюсов

  По своему назначению все выпускаемые флюсы делятся на 3 категории, в зависимости от металла, для сварки которого они предназначены:

• Углеродистые и легированные стали
• Высоколегированные стали
• Цветные металлы, а также их сплавы

  В зависимости от метода изготовления флюс может быть плавленым и керамическим. Первые могут иметь стекловидную или пемзовидную структуру. Вторые представлены в основном керамическими веществами, они обладают легирующими качествами и значительно улучшают структуру шва.

• Плавленый флюс получается при спекании исходных материалов с последующей грануляцией. Производство данного материала значительно дешевел, кроме того он отличается и технологическими свойствами (формирование шва, защита, легкая отделимость шлака), именно поэтому сварка флюсом в основном выполняется с его применением.
• Керамический флюс получают измельчением компонентов, смешиванием с жидким стеклом и экструзией, которая способствует дополнительному измельчению и образованию однородного состава. Сварка флюсом с применением таких смесей осуществляется при необходимости дополнительного легирования материала шва.

  По химическому составу флюсы для электрической и газовой сварки можно разделить на следующие группы:

• Оксидные смеси используются для сварки фтористых и низколегированных сталей. В их состав входят окислы металла с незначительным содержанием (до 10%) фтористых соединений. Такой флюс отличаться различным наличием марганца и кремния.
• Солевые флюсы содержат в своем составе исключительно хлориды и фториды. С их помощью выполняется дуговая сварка флюсом активных металлов и шлаковый переплав.
• Смешанный флюс представляет собой комбинацию первых двух категорий. Используется для ответственной сварки легированных сталей.

  Как видите, различных модификаций данного материала существует множество поэтому не имея должного опыта, подобрать его самостоятельно очень тяжело. А автоматическая сварка может быть успешной только в том случае, если применяется соответствующий условиям флюс, поэтому его тип должен быть определен в технической документации на изготовление изделия.

Физическая сущность сварки под флюсом

  Флюс должен покрывать соединяемые изделия определенным слоем, величина которого зависит от толщины металла, при недостаточном его количестве эффективная защита сварочной ванны от воздуха невозможна.

  Энергия дуги приводит к плавлению электродной проволоки, основного металла и часть флюса. При этом в точке сварки формируется полость, которая наполняется газами и парами флюса и металла. Оболочкой данной полости в верхней части служит не расплавившийся флюс, благодаря чему в ней создается некоторое избыточное давление. Именно благодаря этому сварка флюсом позволяет защитить дугу и слой расплавленного металла от негативного влияния атмосферного воздуха.

  По мере перемещения сварочной дуги флюс и расплавленный металл кристаллизируются и остывают, шлак, образовавшийся на поверхности шва, достаточно легко удаляется. Повысить производительность сварки флюсом позволяет автоматическая линия, все процессы на которой осуществляются без участия человека.

Технология автоматической сварки под флюсом

  Сварка флюсом по автоматической технологии осуществляется следующим образом. Оборудование, применяемое для сварки под флюсом, устроено так, что оператору необходимо всего лишь выбрать и правильно настроить режимы работы.

• Флюс автоматически подается на соединяемые детали из предварительно заполненного бункера, при этом высота слоя, как уже говорилось, зависит от толщины металла.
• Электродная проволока, применяемая для сварки, сматывается в бухты или на кассеты, ее подача в рабочую зону осуществляется специальным механизмом.
• Электрод, создающий дугу, перемещается вдоль шва со скоростью, которая зависит от того, какие режимы сварки применяются. Образующий флюсовый свод выполняет защиту сварочной ванны и предотвращает разбрызгивание металла.
• Расплавленный флюс, имеющий более низкую плотность, всплывает на поверхность расплавленного металла, поэтому не ухудшает структуру и качества шва. По мере остывания образовавшаяся корка шлака удаляется с поверхности изделия.
• Флюс, который не был израсходован, собирается в емкость и может быть использован повторно.

  Подобная технология, применяемая для сварки под флюсом, благодаря высокой механизации и автоматизации процесса обеспечивает высокую скорость сварки, при стабильном качестве. Поэтому она применяется в различных сферах промышленности.

Режимы дуговой сварки под флюсом

  Появление нового оборудования значительно расширила возможные режимы, которые применяются для сварки особо ответственных изделий. Дуговая сварка под флюсом в зависимости от характеристик свариваемых материалов, а также от требований, предъявляемых к качеству изделия, может выполняться с применением различных режимов. Их основными характеристиками являются:

• Показатели электрического тока (род, сила, применяемая полярность).
• Напряжение электрической дуги.
• Диаметр и состав электродной проволоки
• Скорость выполнения сварки.

Помимо этого учитываются и дополнительные параметры:

• Какой флюс для сварки применяется, его состав, строение (размеры составляющих частиц, плотность, консистенция).
• Какой вылет имеет электродная проволока.
• Взаимное расположение свариваемых деталей и электродов.

  При сварке флюсом большое значение имеет сила тока и скорость выполнения процесса, именно они оказывают огромное влияние на глубину провара шва.

  Для каждого типа изделия режимы должны быть прописаны в техническом задании на изготовление. Если такая информация отсутствует, то они должны подбираться экспериментальным методом. При этом необходимо следовать следующим рекомендациям:

• Дуговая сварка высокого качества возможна только при стабильном поддержании дуги. Основным условием этого является оптимальное соотношение между силой тока и скоростью подачи проволоки.
• Сварка флюсом предполагает повышение скорости выполнения работ при увеличении вылета электродной проволоки.
• При использовании легированных проволок можно применять режимы с повышенной скоростью подачи.
• На размеры и форму шва оказывают влияние сила тока и напряжение. Сила тока, при которой выполняется дуговая сварка под флюсом, меняет глубину проварки, а увеличение напряжение способно изменить ширину шва.
• Также экспериментальным путем подбирается и флюс для сварки, применение которого наиболее целесообразно для определенных условий.

Область применения сварки под флюсом

  Применение сварки флюсом с помощью автоматических линий позволяет наладить поточный выпуск различных изделий. Наиболее эффективные результаты подобное оборудование показывает в следующих областях:

• В судостроении сварка флюсом позволила организовать крупноблочную сборку, в заводских условиях с ее помощью монтируются целые секции кораблей, которые потом монтируются на стапеле.
• Автоматическая сварка широко применяется при изготовлении резервуаров для нефтехранилищ, высокое качество соединений обеспечивает высокую устойчивость к агрессивным жидкостям.
• Ярким примером эффективности сварки под флюсом является ее применение в производстве труб большого диаметра. Применяемые в процессе режимы обеспечивают высокое качество и надежность сварных швов, поэтому такие трубы в основном применяются для газопроводов.

  Как видите, дуговая сварка флюсом получила распространение в ответственных производствах, это свидетельствует об эффективности и целесообразности применения такого метода.

  Постоянное совершение технологических линий, усовершенствованные режимы, позволяют открывать новые возможности данного вида. Именно поэтому автоматическая сварка покрытого флюсом металла, наравне с дуговой сваркой в среде защитных газов, является одним из основных методов выполнения работ на производстве.

Похожие статьи

Сварка цветных металлов под слоем флюса

Сварка меди толщиной 4…10 мм может выполняться под стандартными сварочными плавленными флюсами марок АН-348А, ОСЦ-45, АН-20С, АН-26С; для больших толщин рекомендуется использовать специальный флюс сухой грануляции марки АНМ-13. В качестве присадки применяют нагартованную медную проволоку согласно табл. 6. Условия сварки и параметры режима приведены в табл. 106.

Таблица 106. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки меди

Тип соединения	Подготовка кромок	s, мм	dэ, мм	Iсв, A	Uд, В	vсв, м/ч
Стыковое	Без разделки U-образная	5…6	4	500…550	38…42	40…45
		10…12	4…5	700…800	40…44	15…20
		16…20	4…5	850…1000	45…50	8…12
		25…30	6	1000…1100	45…50	6…8
		35…40	6	1200…1400	48…55	4…6
Угловое	V-образная U-образная	16…20	4…5	850…1000	45…50	8…12
		25…30	6	1000…1100	45…50	6…8
		35…40	6	1200…1400	48…55	4…6
		45…60	6	1400…1600	48…55	3…5

Для формирования обратной стороны шва применяются графитовые подкладки или флюсовые подушки, величина зазора при этом не должна превышать 1 мм.

Латуни достаточно хорошо свариваются под флюсами марок АН-20, МАТИ-53 в сочетании с проволоками из бронз БрКМц3-1, БрОЦ4-3, БрАМц9-2; за один проход можно сварить без разделки кромок металл толщиной до 12 мм, при больших толщинах нужна V-образная или Х-образная разделка. Параметры режима сварки латуней приведены в табл. 107.

Таблица 107. Ориентировочные параметры режима сварки латуней под флюсом АН-20 проволокой БрОЦ4-3

Подготовка кромок	s, мм	dэ, мм	Iсв, A	Uд, В	vсв, м/ч	Количество проходов
Без разделки	3…4	1,5	160…200	24…26	20	1
	8	1,5	360…380	26…28	20	1
	12	2	450…470	30…32	25	1
С V-образной разделкой	18	2	360…425	30…32	25…28	2
	18	3	650…750	30 34	30	2

Алюминиевые бронзы марок БрАМц9-2, БрАЖ9-4. БрАЖМц10-3-1,5 сваривают пол флюсом AН-20, используя проволоку БрАМц9-2 диаметром 5 мм. При этом высота слоя флюса не должна превышать 25…30 мм для лучшего газоудаления (табл. 108).

Таблица 108. Ориентировочные параметры режима сварки алюминиевых бронз

Кромка	s, мм	Iсв, A	Uд, В	vсв, м/ч	Примечание
Без разделки	10	450…470	35…36	25	Двухсторонняя сварка
V-образная	15	550…570	35…36	25	Первый проход
		650…670	36…38	20	Второй проход
		650…670	36…38	25	Подварочный шов
Х-образная	25	750…770 800…820	36…38 36…38	25 20	Первые проходы Вторые (внешние) проходы

Для сварки никеля разработан специальный керамический флюс марки ЖН-1, который используется в сочетании с проволоками марок НП-1, HП-2 или НМц2,5 на параметрах режима, приведенных в табл. 109.

Таблица 109. Ориентировочные параметры режима сварки соединений из никеля

Подготовка кромок	s, мм	dэ, мм	Iсв, A	vсв, м/ч
Без разделки	5…6	3	340…370	23…24
V-образная	7…10 11…12	4 4…5	400…470 480…530	22…23 19…21

Примечание. Напряжение дуги U_д = 30…34 В.

Сварку никелевых сплавов можно производить, используя основные и бескислородные плавленные флюсы для сталей в сочетании с проволоками, близкими по составу, швами небольших сечений — во избежание перегрева и роста зерна.

Сварку титана и его сплавов под флюсом можно производить от 3…4 до 30…40 мм, для чего используют флюсы, где основным компонентом является CaF2 (до 90…95%). Высота слоя флюса должна быть не меньше вылета электрода, который для электрода диаметром 3…4 мм составляет 17…

19 мм, а для электрода диаметром 5 мм — 20…22 мм. В качестве присадки используют проволоку марки ВТ1-00.

Часто используется комбинированная газофлюсовая защита; благодаря специальному устройству бункера флюс продувается аргоном, что исключает попадание в плавильное пространство воздуха. Металл толщиной до 10…12 мм сваривают однопроходной сваркой без разделки кромок, до 20… 25 мм — двухсторонними швами с Х-образной разделкой с углом 90° и притуплением 3…5 мм. Параметры режима сварки приведены в табл. 110.

Таблица 110. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки стыковых швов на титане под флюсом АНТ-1

Метод сварки	s, мм	dэ, мм	Iсв, A	Uд, В	vсв, м/ч
На остающейся подкладке	3…4	2,5	240…290	30…32	45 55
На медной подкладке	4…6 8	3 4	340…420 590…600	32…34 30…32	45…55 40…50
Двухсторонняя	10…12 16…20	3 4	440…500 590…610	32…34 30…34	45…50 40…45

Сварка алюминия может осуществляться двумя принципиально отличными способами: по слою флюса и под слоем флюса с использованием в обоих случаях флюсов, содержащих галогены (табл. 111).

Таблица 111. Составы некоторых флюсов для автоматической сварки алюминия и его сплавов на постоянном токе обратной полярности

Марка	Содержание компонентов, % по массе
	NaCl	KCl	Na3AlF6	BaCl2	SiO2
АН-А1 МАТИ-10 ЖА-64 *	20 — 17	50 30 43	30 2 36	— 68 —	— — 4

* Керамический для сварки под флюсом.

Первая технология применяется при изготовлении цистерн, котлов и других толстостенных конструкций из технического алюминия и его сплава АМц толщиной 10…30 мм (без предварительного подогрева). Сварку ведут одной проволокой на стальных подкладках двухсторонними швами (табл. 112).

Таблица 112. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки по флюсу

s, мм	dэ, мм	Iсв, A	vсв, м/ч	Слой флюса, мм
				высота	ширина
10…12 14…18 20…25	1,6…1.8 2…2,8 3…3.5	220…280 300…450 450…550	18…19 15…17 13…14	9…10 11…12 14…16	27…28 30…42 40…46

Сварку можно вести расщепленной дугой, при этом снижаются требования к точности сборки деталей и их прижиму к подкладке (табл. 113).

Таблица 113. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки расщепленной дугой по флюсу односторонним швом на флюсовой подушке

s, мм	dэ, мм	Расстояние между осями электродов, мм	Iсв, A	Uд, В	vсв, м/ч	Слой флюса, мм
						высота	ширина
12 16 20	1,6 2 2,5	7…9 8…10 9…12	320…340 400…450 460…500	34…36 38…40 38…40	17…18 15…16 12…14	30 42 46	11 12 16

При этом способе дуга горит полуоткрытой, обеспечивая хорошее газоудаление из сварочной ванны, но сварщик должен защищаться от светового излучения маской или щитком. Для сварки этим способом разработан трактор ТС-33, который снабжен бункером со специальным дозатором высоты и ширины слоя флюса, подающим механизмом тянущего типа, специальным мундштуком и газоотсасывающим устройством. Сварка под флюсом (закрытой дугой) выполняется при высокой плотности тока, благодаря чему достигается глубокое проплавление и не требуется разделка кромок. Сварка выполняется расщепленной дугой на параметрах режима, приведенных в табл. 114.

Таблица 114. Ориентировочные параметры режима автоматической сварки расщепленной дугой на скорости сварки 13 м/ч

Толщина металла, мм	dэ, мм	I св, A	Uд, В
14	2,5	550…620	28…34
34	3	1100…1200	32…36
40	3	1400…1500	34…38
50	3	1800…1900	36…38

В качестве присадки во всех случаях применяют проволоки согласно табл. 7 соответственно составу свариваемых сплавов, так что качество сварных швов независимо от разновидностей сварки вполне удовлетворительное.

Просмотров: 79

Сварка под флюсом — специфика и область применения

Для выполнения сварки под флюсом используются вещества, получаемые либо плавлением, либо механическим соединением необходимых компонентов.

В некоторых случаях при неразъемных соединениях деталей методом сварки находящиеся вокруг сварочной зоны газы, в частности, воздух и окись углерода, ухудшают проведение процесса, а само соединение оказывается непрочным. Снижается и производительность сварочных работ. Преодолеть эти негативные последствия помогает сварка под флюсом.

Виды и предназначение сварочных флюсов

Под сварочными флюсами понимают неметаллические минеральные вещества, которые при сварке решают следующие задачи:

1. Стабилизируют горение сварочной дуги (особенно при сложных конфигурациях шва).
2. Улучшают формирование сварного шва.
3. Изменяют химический состав металла в зоне шва.
4. Снижают энергетические потери и износ электродов.
5. Позволяют повысить производительность процесса, поскольку возможно использовать автоматизированное оборудование для сварки под флюсом — так называемые сварочные тракторы.

Классификация данных материалов может быть выполнена по следующим параметрам:

• По назначению. Различают флюсы для сварки сталей как нелегированных, так и легированных, для сварки цветных металлов, флюсы для пайки и т.д.
• По химическому составу;
• По технологии сварки;
• По технологии приготовления.

Рассматриваемые составы могут быть универсальными, а также специально разработанными под особые условия сварки. В частности, для автоматической сварки под слоем флюса требуется использовать составы, полностью отвечающие требованиям ГОСТ 9087. Этим стандартом оговаривается определенная зависимость между размерами частиц флюса и диаметром сварочной проволоки.

Для выполнения сварки под флюсом используются вещества, получаемые либо плавлением, либо механическим соединением необходимых компонентов с последующим их склеиванием. В первом случае флюсы называют плавлеными, во втором — неплавлеными.

Основная минеральная составляющая любого флюса — двуокись кремния. Ее количество колеблется в пределах 35…80% (иногда часть кремнезема заменяется плавиковым шпатом). Остальное содержание низкокремнистых флюсов — марганец, а также металлы, при помощи которых происходит дополнительное легирование зоны шва. Марганец обладает большим сродством к кислороду, а потому, активно взаимодействуя с ним, снижает окислообразование в зоне сварки. Одновременно снижается вероятность проникновения в состав шва хрупких соединений серы: марганцем они связываются в сульфид, который затем удаляется с поверхности готового шва. Кремний не только упрощает приготовление флюса, но и снижает образование пор, поскольку угнетает процесс окисления углерода при температурах горения сварочной дуги.

Плавленые сварочные флюсы производят по следующей технологии. Компоненты размалывают до требуемых размеров частиц (чем меньше диаметр сварочной проволоки, тем меньшими они должны быть), затем тщательно перемешивают и расплавляют в печах с безокислительной атмосферой. Завершающим этапом приготовления является гранулирование флюса. Оно заключается в пропускании нагретых частиц через непрерывный водный поток, в результате чего частицы затвердевают и получают округлую форму, причем от интенсивности потока будущего гранулята зависят его размеры. После сушки и просеивания на виброситах с различными размерами ячеек, флюс разделяется на фракции и считается готовым к применению.

Неплавленые флюсы получают перемешиванием необходимых компонентов и последующим их связыванием при помощи жидкого стекла. Их технологические характеристики несколько ниже плавленых.

Таким образом, выбор марки сварочного флюса полностью определяется условиями его использования. Технологи не советуют увлекаться универсальными веществами, рекомендуя их к применению лишь для соединения деталей, которые в процессе своей эксплуатации не подвергаются значительным изгибающим, а также вибрационным нагрузкам.

Механизм работы флюсов при сварке

Перед началом работ стыкуемые поверхности металла покрываются сплошным слоем флюса толщиной не менее 40-50 мм. Сварочный электрод вводится вовнутрь, после чего возбуждается сварочная дуга. Поскольку температура в зоне горения дуги превышает 5500-6000 ⁰С, то флюс внутри газового пузыря расплавляется, и накрывает сверху металлический расплав. Это происходит потому, что плотность флюса намного меньше плотности металла. Таким образом, зона сварного шва надежно ограждается от водяных и газовых паров и прочих химических веществ, которые при высокой температуре способны насыщать поверхностные слои металла вредными веществами.

Применение сварного флюса позволяет также снизить потери металла на разбрызгивание. Это становится возможным вследствие большого поверхностного натяжения расплава флюса, которое достигает значений в 8-10 г/см². Поэтому применение сварочных флюсов позволяет увеличивать ток дуги без ущерба для качества готового шва. Например, обычным режимом для сварки под флюсом считается применение силы тока 1000-2000 А, в то время, как в обычном процессе увеличение тока до 200-300 А приводит к серьезным потерям материала электрода. Поэтому в химическом составе сварочной проволоки с флюсом часто присутствуют дефицитные легирующие компоненты — вольфрам, хром, кобальт и пр.

Механизм формирования сварного шва при сварке под слоем флюса следующий. Поскольку концентрация тепловой мощности в зоне дуги из-за воздействия флюса увеличивается, расплавление металла происходит быстрее. В результате, независимо от состояния кромок, полностью заполняются все стыки. Меняется и материальный баланс шва: 60-65% составляет металл соединяемых деталей, и лишь остальное — материал сварочных электродов. При автоматической сварке это сопровождается заметным повышением производительности процесса.

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

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

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

Оснастка для производства сварки под флюсом

Наибольший эффект от сварочных работ под слоем флюса обеспечивает применение сварочных полуавтоматов и автоматов. Во флюсоподающее устройство входят:

1. Бункер.
2. Подающая трубка.
3. Пневмоотсос.
4. Привод для вакуумного насоса (в некоторых исполнениях сварочных тракторов используется привод от промышленной пневматической сети).
5. Фильтрующий циклон.

Флюсаппарат работает так. В эжекторе, который является основой узла для подачи флюса, создается необходимое разрежение воздуха. В результате смесь флюса с воздухом попадает в шланг сварочного аппарата. Мощность всасывающего насоса подбирается таким образом, чтобы в подающей трубке создавалась скорость потока частиц материала не ниже 20-25 м/с: в этом случае флюс, независимо от размера частиц, будет находиться во взвешенном состоянии. Благодаря профилю эжектора, скорость частиц на выходе из трубки увеличивается и состав равномерно покрывает зону последующего соединения деталей.

В процессе сварки часть флюса остается в неизменном виде и поэтому вновь может быть подана в загрузочный бункер оборудования. С этой целью входное отверстие пневматического отсоса выполняется по профилю диффузора. В результате скорость перемещения использованного флюса по мере его приближения к загрузочному бункеру падает. В результате происходит эффективное отделение частиц флюса от воздуха. Воздух удаляется через ситообразные отверстия наружу, а флюс поступает в циклон, находящийся в верхней части флюсаппарата. Там происходит завихрение потока, при котором происходит окончательное сепарирование частиц флюса. Верхняя часть циклона закрывается пылезащитным колпаком, снабженным матерчатыми фильтрами, что улучшает качество отбора флюса в загрузочный бункер.

Для обеспечения стабильности движения флюса в бункере, и особенно — в подающей трубке, при работе сварочного оборудования непрерывно поддерживается незначительное избыточное давление воздуха.

В зависимости от производственных характеристик сварочного оборудования флюсаппараты обладают следующими эксплуатационными параметрами:

• Номинальной производительностью, л/ч — до 450-500;
• Максимальной высотой всасывания, м — до 3,5-4;
• Рабочими давлениями сжатого воздуха, МПа — до 0,5-0,6.

Флюсаппараты выпускаются стационарными или передвижными. Они могут также комплектоваться вместе с основным оборудованием для сварки или поставляться отдельно от него.

Положительной особенностью сварочных автоматов является их работа при постоянной скорости подачи проволоки, поскольку использование флюса обеспечивает повышенную плотность тепловой мощности в зоне горения дуги.

Автоматическая сварка под слоем флюса

Автоматическая сварка под флюсом

это разновидность дуговой сварки, при которой электрическая дуга горит под слоем сварочного флюса, который препятствует проникновению атмосферного воздуха в зону сварки.

Сварка вертикальных швов автоматическим способом производится под флюсом с принудительным формированием.

Для сварки вертикальные стыковые соединения (без скоса кромок) собирают с зазором 8—12 мм.

Технология автоматической сварки под флюсом

С одной стороны стыка закрепляется медная полая накладка (рис. 1), охлаждаемая проточной водой

Изогнутая электродная проволока 4 занимает положение между кромками 5. Автоматическая головка имеет медный полый ползун 2, также охлаждаемый водой.

Наплавка происходит снизу вверх в «форму», образованную свариваемыми кромками и медными планками, в которой удерживается жидкая ванна металла 3.

Вследствие соприкосновения ее с неподвижной медной планкой и подвижным медным ползуном происходит охлаждение и застывание металла шва.

Сварка стыковых соединений в вертикальном положении с принудительным формированием может производиться как дуговым, так и бездуговым— электрошлаковым процессом.

Бездуговой процесс с принудительным формированием применяется при сварке металла больших толщин (более 30 мм).

Полуавтоматическая шланговая сварка осуществляется при механической подаче сварочной проволоки диаметром 1,2—2 мм из катушки через гибкий шланг в трубчатый мундштук, закрепленный в держателе.

К мундштуку подводятся также сварочный ток и флюс. Держатель перемещается вдоль свариваемого шва вручную.

С 1940 г. началось повсеместное применение автоматической сварки закрытой дугой под слоем порошкообразных флюсов.

Схема установки для автоматической дуговой сварки под флюсом

Голая электродная проволока 1, помещенная в кассете 2, с помощью подающего механизма сварочной головки перемещается к изделию.

Дуга горит в толстом слое (50—70 мм) стекловидного гранулированного флюса 3, поступающего в зону сварки из специального бункера 4.

При поступательном перемещении автомата или изделия образуется сварной шов 5, покрытый шлаковой коркой 6.

Большая часть флюса, оставшаяся нерасплавленной, инжекторным флюсоотсасывающим устройством 7 собирается с поверхности изделия и вновь поступает в бункер.

Основная особенность описанного процесса сварки заключается в повышении качества металла шва благодаря тому, что флюс обеспечивает устойчивое горние дуги и защиту сварочной зоны от влияния воздуха.

Так же флюс способствует замедлению скорости охлаждения шва.

Подбором состава флюса можно осуществить легирование металла шва.

Рис.2 Схема установки для автоматической сварки под флюсом

При автоматической сварке наиболее широко применяются флюсы, представляющие собой шлаковые системы, построенные на базе силикатов и окислов марганца, кальция или магния.

Составы флюсов-силикатов

Таблица. Плавленные флюсы, применяемые при сварке малоуглеродистых сталей

Марка флюса	Химический состав, %
	Si02	МпО	CaF2	MgO	СаО	Аl2O3	FeO	Fe2О3
							не более
ОСЦ-45	38,0-44,0	38,0-47,0	6,0-9,0	до 2,5	до 6,5	до 5,0	—	2,0
АН-348А	41,0-44,0	34,0-38,0	4,0-5,5	5,5-7,5	до 6,5	до 4,5	—	2,0
ФЦ-7	46,0-48,0	24,0-26,0	5,0-6,0	16,0-18,0	до 3,0	до 3,0	1,5	—
АН-10	20,0-23,0	29,5-33,5	18,0-24,0	до 1,2	3,0-7,0	19,0-21,0	1,5	—

Химическая активность этих шлаков относительно невелика, но при высоких содержаниях окислов марганца и кремния наблюдается восстановление их железом. Происходящее при этом дополнительное легирование металла шва марганцем и кремнием обеспечивает возможность получения швов, не склонных к образованию пор и трещин.

Высокая степень легирования различными элементами легко достигается при сварке под керамическими флюсами, которые состоят из шлакообразующих компонентов и ферросплавов, сцементированных жидким стеклом.

В последнее время начинают находить применение бескислородные флюсы, изготавливаемые из различных фтористых соединений.

При автосварке под флюсом производительность повышается в 10—40 раз в сравнении с ручной сваркой. Это обусловлено применением больших сил токов (1000-3000 а), а также лучшим использованием тепла дуги.

Благодаря лучшему использованию тепла и отсутствию потерь электродного металла при автосварке под флюсом уменьшается расход электроэнергии и проволоки.

Весьма существенны и эксплуатационные достоинства сварки под флюсом.

Они выражаются в улучшении условий труда в сварочных цехах, что обусловлено уменьшением выделения пыли и газов и отсутствием светового излучения дуги.

Для выполнения автоматической дуговой сварки под флюсом широко применяют самоходные сварочные головки и тракторы.

Оборудование для автоматической сварки под флюсом

Универсальная самоходная головка АБС

Этот аппарат состоит из трех отдельных узлов.

• Узел А представляет собой подвесную сварочную головку с пультом управления, которая предназначена для правки и подачи проволоки с постоянной скоростью к изделию.
• Узел Б состоит из бункера для флюса, устройств для подачи и отсоса флюса, кассеты со сварочной проволокой и механизма вертикального перемещения.
• Узел С — это самоходная тележка для перемещения всего аппарата вдоль свариваемого изделия.

Технические данные аппарата АБС приведены в табл. 2.

Рис.3 Универсальный сварочный аппарат АБС

1 — указатель; 2 — мундштук; 5 —механизм подачи; 4 -корректор; 5 — маховичок вертикального подъема; 6 — рукоятка фрикциона; 7 — кассета со сварочной проволокой; 8 — флюсоаппарат; 9 — направляющая воронка

Особенно широко распространены одноэлектродные сварочные тракторы — легкие самоходные тележки, перемещающиеся непосредственно по свариваемому изделию.

Универсальный сварочный трактор ТС-17-Р

Этот аппарат предназначен для сварки под флюсом прямолинейных и круговых швов стыковых, угловых и нахлесточных соединений.

Рис.4 Сварочный трактор ТС-17-Р

Трактор опирается на изделие обрезиненными ведущими бегунками 9 и передними съемными бегунками 2.

Электродвигатель 10 с постоянным числом оборотов приводит в движение механизм вращения бегунков 9 и механизм подачи сварочной проволоки 3.

Оба Механизма с коробками сменных шестерен смонтированы вместе с электромотором в одном общем корпусе, имеющем, мундштук 1 для подвода тока к электродной проволоке, бункер 5 для флюса, пульты управления 5 и 8 и кассету 7 со сварочной проволокой.

В комплекте трактора имеется ряд сменных узлов и деталей, которые осуществляют настройку его на сварку различных типов соединений вертикальным или наклонным электродом. Направление трактора по линии шва производится копирами. Кроме того, можно выполнить направление электрода по линии шва, пользуясь указателем 11 и механизмом поперечной корректировки 4.

Технические характеристики трактора ТС-17-Р приведены, в таблице.

Технические данные самоходных головок и тракторов для сварки под флюсом.

Тип аппарата	Наибольший сварочный ток, а	Диаметр сварочной проволоки, мм	Скорость подачи проволоки, м/ч	Скорость сварки, м/ч	Масса, кг
АБС	1500	2,0-6,0	29—220	14—110	160
ТС-17-Р	1200	1,6-5,0	56-435	16-126	42
АДС-1000-2	1200	3,0-6,0	30-120	15—70	65

 

Двухмоторный трактор АДС-1000-2

Другим широко распространенным аппаратом для автоматической сварки под флюсом является двухмоторный трактор АДС-1000-2 (рис. 5) .

В этом тракторе электромотор, расположенный на тележке 1, служит для привода механизма двигателя, а электромотор головки 13 — предназначен для подачи сварочной проёолоки со скоростью, зависящей от напряжения дуги.

Рис. 5 Сварочный трактор АДС-1000-2

На четырехколесной тележке укреплена на поперечном суппорте стойка 3, которая несет на себе горизонтальную штангу 9. На левом конце этой штанги укреплены пульт управления 6 и кассета с проволокой 7, а на правом— сварочная головка 13 и бункер с флюсом 10.

Штанга может поворачиваться как около своей оси, так и относительно оси стойки. Сварочная головка может также изменять свое положение, так как она укреплена на штанге при помощи шарнира, фиксируемого зубчатыми полумуфтами.

Таким образом, можно придавать электроду при сварке различные положения в пространстве, фиксируй головку рукоятками 8, II и маховичком 5.

Для вертикального перемещения головки служит рукоятка 12.

Перемещение стойки по направлению, перпендикулярному к линии движения трактора, осуществляется маховичком 2.

Рукоятка 4 служит для выключения фрикционного сцепления передачи от мотора к ведущим бегункам трактора.

Достоинства автоматической сварки под флюсом

• широкий спектр возможного применения: сварка тонких и толстых пластин, сварка слаболегированных, легированных и нержавеющих сталей, наплавка и ремонтные работы;
• высокая скорость сварки достигается благодаря использованию высоких сварочных токов;
• высокоэффективное сплавление существенно снижает или исключает необходимость в дополнительной обработке;
• меньшая стоимость работ, так как расход сварочных материалов ниже, чем при использовании других методов сварки;
• низкий уровень сварочных деформаций;
• качественное формирование и отличный внешний вид сварного шва; превосходная компактность сварных швов;
• высокие механические свойства металла сварного шва;
• горение дуги во время сварки происходит под слоем флюса, что позволяет не применять индивидуальные средства защиты и снизить затраты на вентиляцию;
• отсутствие дымовыделения обеспечивает оператору большой комфорт и позволяет сэкономить на оборудовании для отвода и утилизации выделяющегося при сварке дыма.

Недостатки автоматической сварки под флюсом

• Определенные затраты связанные с производством, подготовкой, хранением вспомогательных материалов, в данном случае флюсов.
• Достаточно сложно установить дугу в правильном положении относительно краев соединяемых изделий.
• Оператор при сварочном процессе подвергается неблагоприятному воздействию.
• Ограничение пространства во время выполнения работ. Но эта проблема решается при помощи специального оборудования.

Автоматическая сварка под флюсом — один из основных способов выполнения сварочных работ в промышленности и строительстве. Обладая рядом важных преимуществ, она существенно изменила технологию изготовления сварных конструкций, таких как металлоконструкции, трубы большого диаметра, котлы, корпуса судов.