7 преимуществ автоматической дуговой сварки под слоем флюса
Для получения оптимального шва в 2020 году очень сильно преуспевает автоматическая дуговая сварка под слоем флюса. В сегодняшней статье мы полностью раскроем данные метода сваривания + предоставим некоторые советы по выбору сырья и техники исполнения в рассматриваемом вопросе.
Понятие сварки + классификация процессов
Немного припомнив курс химии/физики со школы, давайте разберем термин «сварка». На молекулярном уровне – это процесс создания межатомных связей за счет деформирования и местного нагрева материала до температуры плавления. Получаемое соединение именуется неразрывным, а ключевым материалом для применения технологии соединения является металл.
Источниками энергии в процессе сварки являются – дуга электричества, ток, газовое пламя, излучение лазерного типа, электронный луч, трение иди даже ультразвуковые колебания. Благодаря текущему уровню развития промышленных технологий, заниматься сваркой можно даже в воде и космосе.
Условия осуществления сварочного процесса:
- использование предельных давлений по сжатию соединяемых элементов, без какого-либо нагрева;
- использование умеренного уровня в давлении + дополнение процесса повышением температур материалов;
- расплавление материала в месте сварки без использования дополнительного давления.
В нынешнее время насчитывается более 120 вариаций сваривания деталей, классификаций также немало. Четкие указания по данному моменту представлены в ГОСТ 19521-74. Если обобщить, то в сварочных процессах выделяют 3 класса – механический, термомеханический и термический.
В зависимости от метода защиты материала в области сваривания, уровня непрерывности работы и степени механизации происходит классификация по признакам технического типа. Ну и технологическое распределение зависит уже от субъективных характеристик каждого из видов сварки – электрод, тип тока и тому подобное.
Таблица выше показывает взаимосвязь международного стандарта по классификации типов сваривания ISO 4063:2009 и его российским аналогом — ГОСТ Р ИСО 4063-2010. Для ознакомления с полным перечнем советуется обратиться непосредственно к документации, которая имеется в свободном доступе в сети интернет.
Разбор автоматической сварки под флюсом
Обращаясь к международной номенклатуре, автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом обозначается как SAW. Данный тип сваривания использует электрод, коим может выступать стержень из металла или даже проволока. Окончание прутка подает расплавленный компонент под слоем флюса на поверхность свариваемого элемента.
Впервые метод сварки был использован Славяновым. В его вариации флюсом являлось измельченное стекло. Промышленное же использование метода было разработано благодаря Е. Патону. Сотрудники его научного института смогли не только выработать технологию, но и разработали списки флюсов для сварки + сделали соответствующее оборудование для организации самого процесса.
1) Что такое флюс?
Дабы получить высокое качество сварочного шва, от сварщика требуется выполнение 3 условий – достаточная сила тока, материал для присадки и защитная среда сваривания, которая защитит процесс от внешнего воздействия кислорода. За последний пункт как раз ответственен флюс.
Флюс — гранулированное вещество, что отправляют в сварочную зону перед проходом над областью электродом с зажженной дугой сварки. Зерна флюса могут различаться по размеру и цвету – от прозрачного до черного.
Области применения сварочного вещества в направлении:
- в процессе автоматической дуговой сварке под флюсом в качестве среды для защиты от внешних воздействий;
- в сварке электрического типа с покрытыми электродами в качестве дополнения;
- как наполнитель полости трубчатой проволоки при использовании полуавтоматического метода сваривания с использованием инертной среды, которую обеспечивает газообразное вещество;
- при сваривании элементов за счет газа на основе кислорода с пропаном. Метод хорошо зарекомендован при работе ц цветными металлами, либо марками сталей с большим количеством примесей;
- дополнение при использовании электродов угольного типа в электрическом сваривании.
Флюс –многофункциональный компонент в процессе сваривания элементов. В зависимости от состава гранул и материала, для которого тот применяется, можно выделить 4 задачи вещества. Детальнее по каждому из них расскажем в таблице ниже.
| Функция | Описание |
|---|---|
| Изоляционная | Данная задача является для флюса ключевой. Благодаря образуемому облаку из газа в процессе сваривания, присадка и сам материал сварки сольются на атомном уровне без всяких проблем. Для большей профитности, важно соблюдать дозировку вещества вдоль шва + отдавать предпочтение мелкозернистой и плотной структуре флюса. |
| Стабилизационная | Дуга из электричества, проходящая между поверхностью металла и концом электрода, под слоем флюса работает куда стабильнее. Некоторые марки производителей дополняют гранулы особыми добавками, увеличивающими электропроводность внутри газового облака. Данное решение позволяет сваривать не только на постоянном, но и переменном токе. |
| Легирующая | Из-за процесса сварки, часть легирующих компонентов вдоль шва выгорает, либо отправляется в шлаковые массы, потому, существуют флюсы с легирующими добавками. Вещество обогащает шовный материал + создает препятствие для насыщения шлаковых элементов марганцем или кремнием. Для усиления эффекта рационально параллельно использовать соответствующие марки электродов. |
| Формировочная | Вязкость и межфазное натяжение – 2 характеристики флюсов, благодаря которым шов при сварке получается аккуратным и менее раздутым. |
По внешнему виду флюс может незначительно между собой разниться. Более 40% продукции на рынке – это зерна стекловидного типа. Чем меньше диаметр гранулы, тем дороже обойдется вещество, ибо уменьшение размера положительно скажется на плотности прилегания к шву во время работы. В зависимости от критерия, классифицируют 4 направления флюсов для сварки. Детальнее в таблице ниже.
| Критерий | ||
|---|---|---|
| Применение | Тип материала | Углеродистая сталь |
| Легированная | ||
| Цветные металлы | ||
| Тип сварки | Электродуговая | |
| Газовая | ||
| Электрошлаковая | ||
| Производство | Плавление | Серые, мелкодисперсные вещества. Флюс изготовляется в печах угольного типа (реже электрические) за счет расплавки. |
| Механика | Простое смешивание гранул различных типов уже готовых флюсов. Смеси делаются под заказ. Минус солянки – разнобой по размерам гранул, что негативно сказывается на сварочном процессе некоторых материалов. | |
| Керамика | Порошок при помощи стеклянного клея собирают в гранулированный формат. Альтернатива – спечь порошок + измельчить его до гранулированного вида. | |
| Структура | Зерна | Наиболее распространенный вариант изготовления. Меняется лишь диаметр гранул. |
| Пемза | Тоже гранулы, но уже пенистого типа. Расцветка скачет от белой до темно-коричневой. Благодаря пористости, вес порошка ниже, что сказывается на плотности прилегания. | |
| Химия | Низкокремнистые | Долевое содержание оксида менее 34%. |
| Высококремнистые | Долевое содержание оксида от 35% и выше. | |
| Бескислородные | Минимальное содержание оксида. | |
Существуют различия между флюсами и в отношении уровня взаимодействия с присадками металлов. Пассивный вариант гранул никоим образом не влияет на химию материала спайки. Слабо легирующие гранулы незначительно обогащают металлы полезными примесями, а усиленная вариация вещества способна обеспечить сварочному шву повышенную устойчивость к коррозийным нападкам.
В зависимости от типа флюса, отличается и его маркировка. Можно глянуть и ГОСТы автоматической сварки под флюсом, но, когда вы в магазине и без доступа к интернету, куда удобнее будет просто посмотреть обозначение на банке с веществом.
Ну и завершение рассмотрения вопроса о сварочном флюсе, хотим добавить таблицу нормативов применения вещества в зависимости от силы тока. Дополнительным параметром определения высоты слоя присыпки также является и тип грануляции вещества.
2) Сущность автоматической дуговой сварки под флюсом + ее достоинства/недостатки
Submerged Arc Welding (SAW) – именно данным словосочетанием общепринято называть автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом по международной номенклатуре. Отметим, что полуавтомат используется лишь в менее 10% случаев. Преобладающее большинство процессов отдано именно автоматическому типу сварки.
Каким образом осуществляется сварочный процесс:
- Подача электрода в область сваривания при помощи специальных роликов.
- За счет скользящего контакта к проволоке доставляется электричество.
- Флюс через сварочный бункер оборудования попадает на шов, тем самым защищая его от проникновения воздуха.
- Горение дуги протекает внутри газового облака из флюса, которое образуется за счет выделяемых паров вещества.
- Происходит кристаллизация материала в сварочной ванне, за счет чего формируется шов, наделённый требуемым химическим составом и определенными механическими свойствами.
После образования шва, сверху можно заметить слой шлака из флюса. Остатки вещества собираются в специальный аппарат и применяются в дальнейшей работе, предварительно измельчаясь до гранулированного состояния.
| Достоинства сварки под флюсом | Недостатки способа |
|---|---|
| Высокий уровень производительности в сравнении со смежными методами соединения металлических изделий. | Трудовые затраты на изготовление, хранение, а также подготовку смесей для процесса сваривания различных материалов. |
| Потери в отношении электрода составляют не больше 3%. | Сложности корректирования электрической дуги, так как кромки для сварки четко ограничены. |
| Не брызгает, что важно при работе без костюма. | Влияние паров на оператора процесса. |
| Качественная защита области сваривания. | Скрытость места сварки из-за слоя флюса. |
| Низкая чувствительность в отношении образования оксидных соединений. | Не имея в расположении специализированного оборудования, производить сваривание конструкций в различных пространственных положениях будет нереально физически из-за присыпки. |
| Для работы не нужны приспособления по защите зрения, ведь процесс горения протекает в газовой сфере. | Высокий уровень текучести материала после расплавки. |
| Из-за небольшой скорости остывания материала, получаемые швы обеспечиваются высокими свойствами по механике. | Необходимость четкого подгона по кромкам, так как увеличенные зазоры влекут за собой вытекание расплавленного материала сквозь щели. |
При работе с автоматической дуговой сваркой под слоем флюса степень влияния субъективного фактора со стороны сварщика снижается на 50%-70%. Такое нюанс обеспечивается за счет 4 ключевых задач вспомогательного вещества, коим выступает непосредственно гранулированный флюс.
3) Технологическое обеспечение процесса дуговой сварки с использованием флюса
Осуществить процесс сварки без специализированного оборудования не является возможным физически. В данном разделе мы рассмотрим какие агрегаты доступны в рамках национального/иностранного рынков + особенности каждой из категорий продукции.
Конструкционные особенности аппарата для сварки под слоем флюса:
- наличие источника подачи питания, состоящего из 3 фаз, что будет подпитываться от сети с вольтажом в 330В;
- управляющий блок для ввода настроек по режиму работы оборудования;
- узел для подачи проволоки (желательно с наличием бобины);
- бункеры, с которых под давлением сжатого воздуха подается вещество на поверхность будущего шва;
- подающая напряжение шланга;
- электрод с наконечником;
- перемещающий механизм.
В процессе допустимо использование понижающих трансформаторов и даже полуавтоматов, но в таком случае придется согласовывать режимы цикла производства, характеристики и состав материала для сварки и присадок. О классификации оборудования по ГОСТам для автоматической сварки под флюсом расскажет таблица ниже.
| Тип оборудования | Особенности |
|---|---|
| Тракторы | Оборудование со сравнительно небольшим весом и габаритами. В процессе настройки агрегат двигается в ручном режиме, но при прохождении непосредственно шва – автоматом. Имеются вариации сборок, и с приводом механического типа – при работе оператор выполняет роль регулятора скорости перемещения. Флюс же с электродом подаются также через автомат. Зависимо от типа конструкции оборудования, оно может двигаться либо сугубо вдоль детали, либо по сконструированным рельсам. |
| Установки мобильного типа | Оборудование одинаково хорошо себя рекомендует как в полевых условиях работы, так и в цехах на производстве. В 80% случаев – это конструкции из модулей + консоль, в рамках которой фиксируется головка для сварки, опор, привод + источник подачи электрического тока. |
| Установки стационарного типа | Сугубо промышленное направление оборудования для проведения сварочных работ под флюсом. Подобные аппараты делают как предзаказ, с учетом производственных особенностей и требований. Имеется небольшая ниша по изготовлению универсальных аппаратов, что могут использоваться как узловые элементы при сборке полноценных линий производства металлических деталей. Например, трубопроводы или автомобильные запчасти. |
При работе с крупногабаритным оборудованием, следует всегда придерживаться базовых правил по технике безопасности. Использование флюса накладывает дополнительные мероприятия по данному направлению.
Обратите внимание: состав аэрозоля флюса – 80% оксида железа + 11% марганца + 9% двуокиси кремния. В парах много окиси углерода (до 400 мг/м^3) и фтористых соединений, что сигнализирует об их токсичности для человека. Наибольшая концентрация наблюдается в основной зоне сварки – 20 сантиметров от дуги.
Для улучшения условий труда оператора, следует отказаться от флюсов с большим долевым содержанием фтористых соединений – это уменьшит вредность на 1/3, минимум. Уровень запыленности даже на безопасном расстоянии от места сварки все равно превышает норму на 30%-80%, а при использовании б/у оборудования значение переваливает отметку в 150%. Хотите сохранить здоровье – используйте во время работы респираторы.
Разбор технологических особенностей в автоматической дуговой сварке под флюсом:
4) ГОСТы по автоматической сварке под флюсом + области применения
Один из важных параметров при работе с флюсом – подбор соответствующего диаметра проволоки на электрод. Человек должен ориентироваться на толщину будущего шва + скорость подачи проволоки. Вторичным параметром является размер сварочного тока.
Важно: в 90% случаев используют проволоку с радиусом сечения от 0.05 до 0.3 сантиметра. Работа с подобным электродом требует определенных условия – сила тока до 2000А и напряжение по дуге до 55 В.
Теперь давайте разберем регулирование деятельности в отношении автоматического оборудования для сварочных процессов под флюсом, и непосредственно рабочих моментов.
В 2020 году существует 10 основных ГОСТов, на которые стоит обращать внимание сварщику и производителю нишевой продукции. Для более детального изучения можете обратиться на специализированные сайты, либо просто ввести соответствующий запрос в поисковой строке Яндекс/Google.
Где используется технологический процесс сваривания:
- при строительстве деталей суден по типу секций. Элементы делают на заводах, а потом объединяют при помощи стапелей и сварочного оборудования;
- технология позволила ускорить темпы изготовления цистерн для хранения нефтяной продукции;
- промышленное изготовление труб с большими диаметрами вышло на новый уровень развития. Теперь создание газовых и нефтяных магистралей для нашего государства не проблема;
- использование флюса дает возможность сэкономить на себестоимости монтажных работ, хотя у метода и есть ограничители;
- из-за возможности сплошного покрытия сваркой поверхности, технологию часто применяют с целью восстановления либо нанесения покрытий, обеспечивающих износостойкость элементов из стали и ее сплавов.
Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса используется при швах, что располагаются в нижней плоскости, либо, когда 2 детали для сваривания располагаются на одной оси + стык в стык. Чем выше угол наклона плоскости, тем тяжелее использовать технологию.
