Обзор технологии сварки под флюсом

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.

Сварочный флюсРассматриваемые 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

Сварка под флюсомПеред 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.

Сравнение сварочных швовМеханизм 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.Схема процеса сварки под флюсом

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.

Поиск записей с помощью фильтра:
Вид обработки
Вид проката
Вид материала
Закрыть