Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы

Сварка под флюсом: автоматическая и полуавтоматическая, преимущества и недостатки метода

Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы

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.

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.

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.

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.

Что это такое – сварка под флюсом: преимущества технологии, разновидности, плюсы и минусы

Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы

Уже давно известно, что на процессы, которые происходят в сварочной ванне, негативно воздействует воздух. В наше время в производстве используют технологии, способные исключить данный фактор.

Сегодня в основном применяется сварка ручная дуговая, в среде защитных газов или автоматическая под слоем флюса. Последний вариант позволяет не только выполнять работу намного быстрее, но и улучшает характеристики шва.

Что представляет собой этот метод?

Сварка флюсом — это процесс, в котором дуга, находящаяся между обрабатываемым материалом и проволокой, горит под гранулированным порошком.

При воздействии высокой температуры гранулы и электрод начинают плавиться. В итоге вокруг сварной ванны образуется эластичная пленка.

Она защищает расплавленный металл и дугу от неблагоприятного воздействия, а еще не дает проникнуть воздуху.

Во время остывания элементы флюса преобразуются в шлак, покрывающий шов. По окончании сварки, наплавленную корку получится легко удалить от металла механическим способом. Остатки слоя флюса собираются и применяются в дальнейшем. Осуществлять соединение под сыпучим одеялом можно на разном оборудовании.

Полуавтоматическая сварка

В этом случае мастеру предстоит направлять проволоку и контролировать вылет электрода. Подача сварной проволоки выполняется автоматически. Сварщик должен лишь подобрать скорость, мощность напряжения дуги и угол наклона электрода.

Роботизированная автоматическая сварка

Подобная технология подразумевает сварку под флюсом ровных поверхностей и угловых швов. Причем скорость и направление движения электрода задает устройство. Роботизированный метод позволяет добиться прочного соединения, к тому же он отличается скоростью работы и высоким качеством наложения шва.

Сегодня очень часто стали использовать тандемную технологию. В этом методе два электрода находятся параллельно друг к другу в одной плоскости. Автоматическая сварка под флюсом в тандеме улучшает качество шва. Кроме этого, подобный метод имеет минимальную величину сварочной ванны и мгновенное возбуждение дуги.

Разновидности флюсов

Делятся они на несколько групп, в зависимости от металла:

  • Высоколегированные стали;
  • Цветные сплавы и металлы;
  • Легированные и углеродистые стали.

Более того, в зависимости от способа производства, флюс бывает керамическим и плавленым. В первом случае представлены керамические вещества, имеющие легирующие качества и улучшенный шов, а во втором — обладают пемзовидной или стекловидной структурой.

Создают керамический флюс измельчением элементов, смешиванием с экструзией, помогающей добиться однородной массы и лучшего измельчения, а также с жидким стеклом. Подобный процесс с использованием этих смесей выполняется, если требуется дополнительное легирование материала шва.

Изготавливается плавленый флюс путем спекания исходных материалов, с дальнейшей их грануляцией.

Помимо этого, флюсы для газовой и электрической сварки делятся по химическому составу на следующие категории:

  • Солевые. В них содержатся только фториды и хлориды. Они применяются для дуговой сварки флюсом шлакового переплава и активных металлов;
  • Смешанные. Они представляют собой комбинацию солевых и оксидных смесей. С помощью таких флюсов осуществляется варка легированных сталей;
  • Оксидные. Такие смеси нужны для сварки низколегированных и фтористых сталей. В их составе имеются окислы металла с небольшим содержанием фтористых соединений.

Как видно, разных модификаций этого материала довольно много. Но следует помнить, что автоматический сварка считается успешной, если используется соответствующий условиям флюс.

Основные режимы

Самыми важными режимами для автоматической сварки флюсом служат такие значения, как полярность, род и сила тока, напряжение электрической дуги, скорость и размер электродной проволоки.

Не так важны, но тоже значимы такие режимы, как угол наклона свариваемых кромок и электрода, размер его вылета, состав флюса, подготовка металла и тип сварного соединения.

Когда подбирают параметры режимов сварки под флюсом, во внимание принимают еще и требования к величине сварного шва и геометрической форме, толщину кромок и ширину соединения.

Прежде чем приступить к сварке, нужно сначала выбрать размер проволоки. Исходить необходимо из свариваемой толщины. Потом уже подбирается размер сварочного тока, и выясняется скорость подачи проволоки.

Чаще всего для сварки под флюсом применяется проволока сплошного сечения, размером от 1—6 мм. При этом сила тока не должна превышать 150—2000 A, а напряжение дуги — 22—55 B .

Минусы и плюсы сварки под флюсом

В этой технологии через мундштук подается сварочный ток на проволоку. Располагается он на небольшом расстоянии от ее края, как правило, менее 70 мм.

Благодаря чему электрод не может перегреться, поэтому используются токи большой силы. Все это помогает добиться глубокого провара и быстрой наплавки металла.

Тем более что таким способом можно осуществлять сварку более толстого металла без раздела кромок.

Дуговая сварка, производимая автоматическим методом под флюсом, обеспечивает постоянство формы и величины шва, а также создает однородность его химического состава.

Тем самым позволяя получить качественное соединение с высокой стабильностью его качеств.

Такой метод сварки позволяет избежать многих дефектов, например, возникновения участков, где элементы не сплавились, и подрезов.

В процессе этой сварки не происходит разбрызгивание металла, так как сварочная ванна и дуга защищены от воздуха. Благодаря этому не придется очищать от брызг поверхность материала. Сварка под флюсом позволяет сэкономить электроэнергию и сварочные материалы примерно на 30—40%.

Сварщику, выполняющему работу, необязательно использовать защиту для лица и глаз, ведь выделение вредных газов значительно меньше, нежели во время ручной сварки.

Правда, автоматическая сварка под слоем флюса обладает не только преимуществами, но и недостатками. Одним из них является жидкотекучесть флюса и расплавленного металла. Вот почему можно варить лишь в нижнем положении, при этом отклонение плоскости шва от горизонтали должно составлять 10—15°.

Если пренебречь данным правилом, то могут возникнуть различные дефекты. Именно из-за этого сварку под флюсом не используют для скрепления поворотных кольцевых стыков труб, диаметр которых меньше 150 мм. К тому же такой метод требует более тщательную сборку кромок и применение некоторых приемов.

Для чего нужна сварка флюсом?

Работы с применением флюса смогли в свое время произвести в промышленной отрасли настоящую революцию. Изначально подобная технология предназначалась для обработки низкоуглеродистой стали. Однако в настоящее время можно использовать порошок почти для любых материалов, включая тугоплавкие металлы и стали, которые плохо поддаются обработке.

Происходящие при сварке флюсом металлургические процессы предоставили возможность применять полуавтоматическое и механизированное оборудование для следующих работ:

  • Соединение вертикальных швов. Осуществляется со свободным или принудительным формированием шва. Лучшая прочность сцепления достигается с металлами 20—30 мм;
  • Сваривание труб разного диаметра. Сначала научились на автоматических установках соединять трубы малого диаметра, но с усовершенствованием технологии обработки, смогли освоить способ, позволяющий варить материалы больших размеров;
  • Варка кольцевых швов. Сложность такой работы в том, что нужно удерживать сварную ванну и стараться избежать растекания металла. Выполняют такую сварку флюсом на станках ЧПУ. В некоторых ситуациях может понадобиться ручная подварка.

Осуществление всех этих работ регламентируется согласно технологической карте сварки. При любых нарушениях накладываются большие штрафные санкции.

  • Александр Романович Чернышов
  • Распечатать

Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы – Токарь Мастер

Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы

02.09.2017

В строительстве и промышленности сейчас часто используют сварку под флюсом, чтобы соединять металлические детали. Распространенность подобного метода сваривания обусловлена его многочисленными достоинствами.

Сущность процесса

При подобном методе соединения изделий электрическая дуга прогорает под гранулированным материалом, который называется сварным флюсом.

Под тепловым воздействием дуги плавится проволока электрода и металлическая поверхность детали, часть флюса. В сварной области создается полость, которая заполнена металлическими и флюсовыми парами, газами.

Полость газа ограничивается сверху оболочкой расплавившегося флюса.

Плавленый флюс при окружении полости газа обеспечивает защиту электрической дуги и детали в сварочной области от негативного влияния окружающей среды. Кроме того, деталь металлургически обрабатывается в сварной ванне.

По мере удаления дуги расплавившийся флюс, вступивший в реакцию с металлом, твердеет, формируя на шве корку шлака. По окончании флюсовой сварки и остывания металла корка шлака отсоединяется от шовного соединения.

Неизрасходованный флюс особым пневматическим прибором собирается в специальный аппарат, применяется для последующих свариваний.

Применяемое оборудование

Когда речь заходит о выполнении электродугового сваривания на промышленном предприятии, то, прежде чем приступать к работе, рабочий закрепляет соединяемые изделия на особом сборочном стенде либо посредством специальных инструментов. Благодаря этому возможно предотвратить перемещения обрабатываемых деталей при осуществлении ручной сварки.

При прокладывании труб обычно применяют мобильные сварные головки. Для изготовления листовых конструкций используют или стационарные аппараты, или универсальные мобильные (например, сварной трактор).

Трактор для сваривания под флюсовым слоем представляет собой тележку-самоход с электрическим мотором, на которой монтирована автоматическая сварная головка.

Подобный аппарат способен передвигаться продольно соединяемым изделиям по рельсам.

Еще на производстве часто применяются мобильные либо стационарные сварные колонны. Они, в сочетании с опорами на роликах либо вращателями, позволяют сваривать продольные, а также кольцевые швы.

Используемые материалы

От правильности выбора проволоки электрода зависит качество сваривания. Химический состав проволоки определяет шовные характеристики. Желательно использовать проволоку из стали, соответствующую ГОСТ 2246-70. Она производится из легированной, высоколегированной, малоуглеродистой стали. Размеры готовой проволоки соответствуют стандарту (диаметр составляет 0,3-12 миллиметров).

Поставляется проволока обычно в восьмидесятиметровых бухтах. Иногда, с разрешения покупателя, используются кассеты, катушки. Перед применением проволоки, которая определенный период хранилась в складском помещении, эксперты рекомендуют очищать ее, обрабатывать бензином/керосином. Это дает возможность устранить с нее ржавчину и грязь.

Для соединения деталей из алюминия используется проволока, соответствующая ГОСТ 7871-75. Нередко используют проволоку, покрытую медью. Ее не нужно предварительно обрабатывать.

Качество сварки, осуществляемой флюсовой проволокой без газа, прямо зависит от характеристик флюса. От состава флюса зависят показатели газовой среды, жидкого шлака. Взаимодействуя с деталью, шлак определяет структуру шовного металла.

От его структуры зависит устойчивость изделия к растрескиванию.

Флюс используется для того, чтобы:

  • легировать шовный металл;
  • изолировать сварную ванну от внешних воздействий;
  •  создавать шовную поверхность;
  • стабилизировать дуговой разряд.

Технология сварки

Технология автоматической сварки под флюсом различается с обычной сваркой тем, что электрическая дуга при ее осуществлении прогорает под особым веществом (флюсом). При зажигании дуги изделие и электрод подвергаются плавлению вместе с флюсом.

Как автоматическая дуговая сварка под флюсом, так и механизированная располагают следующими особенностями:

  1. Сварочный процесс возможно выполнять с применением токов большой величины. Обычно сила электрического тока при осуществлении подобной процедуры составляет 1000 – 2000 ампер. Иногда ее значение может равняться 4000 ампер. Обыкновенное дуговое сваривание проводится при силе тока, не превышающей 600 ампер. Последующее повышение данного показателя является причиной того, что металл разбрызгивается, становится невозможно создать сварное соединение. Однако чем больше сила тока, тем быстрее проходит сваривание и тем качественнее и надежнее шов.
  2. Автоматическая сварка под слоем флюса предполагает формирование закрытой электрической дуги, расплавляющей металлическое изделие достаточно глубоко. Благодаря этому кромки обрабатываемого изделия возможно не подготавливать перед началом сварочного процесса.
  3. Ввиду того что при флюсовом сваривании используется сильный ток, процедура проходит достаточно быстро. Если провести сравнение скорости флюсового сваривания со скоростью обычной сварки, становится ясно, что первый показатель превышает второй в десять раз.
  4. Пузырь газа, формируемый при проведении флюсового сварного процесса, не дает разбрызгиваться металлу, из которого изготовлена обрабатываемая рабочим деталь. Благодаря этому возможно создавать высококачественные сварные соединения. Кроме того, сильно уменьшаются потери металла электрода, составляющие 2% от веса расплавившегося материала (максимальное значение). Благодаря этому обеспечивается экономия электрода, электроэнергии.

Режимы сварки под флюсом выбираются при учете:

  • размера применяемой проволоки электрода;
  • вида электрического тока, его полярности;
  • скорости выполнения сварочного процесса;
  • напряжения, формирующего сварную дугу.

Дополнительными показателями, которые влияют на выбор сварочного режима, считаются:

  • величина частичек, состав и плотность применяемого флюса;
  • значение вылета проволоки электрода;
  • взаимное расположение электродного элемента и обрабатываемого изделия.

Подготовка кромок изделий, сборка конструкций под сварку

Данная процедура должна осуществляться опытным рабочим. Обусловлено это текучестью плавленого металла и флюса, сильным проваром. Нужно соблюдать точность разделки кромок, учитывать конструктивные особенности деталей.

Вся необходимая для использования технологии сварки под флюсом информация содержится в ГОСТ 8713-79. После разметки изделий выполняют их вырезание, применяя газовое/плазменное резание.

Затем, если нужно, проводят разделку кромок.

Перед сборкой изделий соединяемые кромки очищают посредством щеточек из металла, шлифовочных кругов. В особенности хорошо нужно очищать торцевые части. Для сборки сварного соединения применяют струбцины, скобы.

Вместо прихваток возможно использовать беспрерывный шов малого сечения, который выполняется качественным электродным элементом. Сваривание рекомендуется начинать со стороны, противоположной данному шву. По окончании сваривания прихватки, кромки, шов очищают, проверяют. При обнаружении подрезов и трещинок их необходимо выплавить.

Достоинства и недостатки процесса

Полуавтоматическая сварка под флюсом располагает такими преимуществами:

  1. КПД, если сравнивать с ручным свариванием, повышается в 5 – 12 раз. При флюсовом сваривании ток проходит по проволоке лишь в ее вылете. Возможно применять сварной ток увеличенной (25-100 А/кв. мм) плотности, не опасаясь, что электрод значительно перегреется. Применение сильного тока позволяет материалу проплавляться намного глубже. Возможно сваривать детали большой толщины, не разделывая кромки. Под флюсом соединяют металл толщиной 2 – 60 миллиметров. Скорость однодугового сваривания составляет до 7 метров в час. Использование многодугового сваривания дает возможность увеличить скорость до 30 метров в час.
  2. Отличное качество шва обеспечивается хорошей защитой расплавившегося материала от воздействия воздуха, металлургическим обрабатыванием, легированием шлаком. Шлак на шовной поверхности снижает быстроту кристаллизации металла сварной ванны и его остывания. Благодаря этому шовный металл не имеет пор, заключает в себе немного посторонних примесей. Флюсовое сваривание осуществляется при производстве больших резервуаров, строительных сооружений, стальных/никелевых/медных/алюминиевых/титановых трубопроводов.

К минусам флюсовой сварки полуавтоматом/сварочным автоматом возможно причислить сильную текучесть расплавившегося металла и флюса. Ввиду этого сварку нужно выполнять в нижнем положении, отклоняя шовную плоскость от горизонтали на 10 – 15 градусов, не больше. В противном случае, соединение будет сформировано неправильно, появятся подрезы, иные дефекты.

Это основная причина, по которой флюсовую сварку не используют для того, чтобы соединять кольцевые поворотные стыки труб, имеющих радиус меньше 75 миллиметров. Также данный метод сварки предполагает тщательную сборку кромок. Выполнить это под силу далеко не каждому рабочему. Ознакомиться с тонкостями флюсовой сварки возможно, посмотрев соответствующее видео.

Скачать ГОСТ

Что такое автоматическая сварка под флюсом, особенности технологии Ссылка на основную публикацию

Источник:

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

Основы сварочного дела

Автоматическая и полуавтомати­ческая сварка под флюсом — один из основных способов выполнения сварочных работ в промышленности и строительстве.

Обладая рядом важ­ных преимуществ, она существенно изменила технологию изготовления сварных изделий, таких, как сталь­ные конструкции, трубы большого диаметра, котлы, корпуса судов.

Вследствие изменения технологии из­готовления произошли изменения и самих сварных конструкций: широко применяются сварно-литые и свар – но-кованые изделия, дающие огром­ную экономию металла и труда. Одна­ко многие сварочные операции, по тех­нологической необходимости выпол­няют ручной дуговой сваркой.

При ручной дуговой сварке непрерывность процесса обеспечивает сварщик, пода­вая электрод в зону дуги и переме­щая дугу вдоль свариваемого шва. Процесс ручной сварки, обладая ря­дом преимуществ, имеет два недос­татка—малую производительность й неоднородность шва, зависящих от квалификации сварщика.

Кроме того, производительность ручной сварки ограничивается максимально допусти­мым значением сва! рочного тока для применяемых при ручной сварке диаметров электродов. При больших токах электрод длиной 350 … 450 мм сильно перегревается, что затрудняет нормальный процесс сварки.

Механизация движений электрода позволила автоматизировать процесс сварки. Для получения качественных сварных швов взамен электродных покрытий применяют гранулирован­ное вещество, называемое флюсом. Основные принципы автоматической сварки под флюсом были разработаны Н. Г. Славяновым в 1892 г. В 1927 г. Д. А.

Дульчевский разработал спо­соб электродуговой сварки под слоем флюса и создал первую автомати­ческую установку для сварки ме­таллов. Дальнейшее развитие авто­матической сварки и внедрение ее в промышленность и строительство осу­ществлялось Институтом электросвар­ки им. Е. О.

Патона, ЦНИИТмашем, ВНИИ электросварочного оборудова­ния и другими организациями.

Автоматическая сварка под флю­сом производится с помощью авто­матической установки (сварочная го­ловка или сварочный трактор). Эта установка подает электродную прово­локу и флюс в зону сварки, переме­щает дугу вдоль свариваемого шва и поддерживает стабильное ее горе­ние.

Принципиальная схема автомати­ческой сварки под флюсом представ­лена на рис. 55. Электродная про­волока 3 с помощью ведущего 5 и нажимного 4 роликов подается в зону сварки. Кромки свариваемого изде­лия 7 в зоне сварки покрываются слоем флюса, подаваемого из бункера 1. Толщина слоя флюса составля­ет ~ 30 … 50 мм.

Сварочный ток под­водится от источника тока к электроду через токоподводящий мундштук 6, Находящийся на небольшом расстоя­нии (40… 60 мм) от конца элек­тродной проволоки. Благодаря этому при автоматической сварке можно применять большие сварочные токи. Дуга 11 возбуждается между свари­ваемым изделием и электродной про­волокой.

При горении дуги образуется ванна расплавленного металла 10, Закрытая сверху расплавленным шла­ком 9 и оставшимся нерасплавленным флюсом 8. Нерасплавившийся флюс отсасывается шлангом 2 обратно в бункер. Пары и газы, образующиеся в зоне дуги, создают вокруг дуги замк­нутую газовую полость 12.

Некото­рое избыточное давление, возникаю­щее при термическом расширении га­зов, оттесняет жидкий металл в сто­рону, противоположную направлению сварки. У основания дуги (в кратере) сохраняется лишь тонкий слой метал­ла. В таких условиях обеспечивается глубокий провар основного металла.

Так как дуга горит в газовой полости, закрытой расплавленным шлаком, то значительно уменьшаются потери теп­лоты и металла на угар и разбрызги­вание.

По мере перемещения дуги вдоль разделки шва наплавленный металл остывает и образует сварной шов. Жидкий шлак, имея более низкую температуру плавления, чем металл, затвердевает несколько позже, замед­ляя охлаждение металла шва.

Продол­жительное пребывание металла шва в расплавленном состоянии и медлен­ное остывание способствуют выходу на поверхность всех неметаллических включений и газов, получению чистого, плотного и однородного по химичес­кому составу металла шва.

Автоматическая сварка под слоем флюса — плюсы и минусы

Автоматическая сварка под слоем флюса: плюсы и минусы

/ Сварка /  

[desc][/desc]

Сварка под флюсом (международное обозначение «Submerged Arc Welding» – «SAW») – это разновидность дуговой сварки с использованием проволочных электродов.

Что собой представляет этот метод, для чего он нужен?

Опытные сварщики знают о негативном воздействии атмосферного воздуха на процессы, происходящие в сварочной ванне.

Сварка плавлением – это высокотемпературный процесс, который характеризуется повышенной активностью расплавляемых материалов.

Взаимодействие с химическими элементами воздуха приводит к образованию оксидов, гидридов и нитридов, ухудшающих качество работ. На сегодняшний день известно несколько методов защиты сварочного шва от агрессивного воздействия окружающей среды:

  • газовый;
  • шлаковый;
  • газошлаковый;
  • вакуумный.

Шлаковая защита (сварка под слоем флюса) позволяет сократить время на выполнение работ при повышении качественных характеристик шва.

Согласно ГОСТу 8713-79: «Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Существует два способа выполнения работ: механизированный (полуавтоматическая сварка) и автоматически (роботизированная автоматическая сварка)».

Рассмотрим их подробнее.

Сварка под флюсом и его защитная функция

Защита от воздуха требуется по ряду причин:

  • воздух может содержать ионизирующие примеси, которые изменят структуру металла случайным образом;
  • молекулы воздуха, так же при проникновении в слой расплава ведут к изменению ледобуритной структуры соединенных металлов;
  • при взаимодействии холодного воздуха и сварочной ванны начинается искрение, которое может навредить сварщику при несоблюдении мер безопасности;
  • при ведении флюса формируется более ровный шов;
  • наблюдается более устойчивое горение дуги, к тому же существенно снижаются энергозатраты, так как нагретый раскаленный флюс способствует более эффективному оплавлению сварных кромок.

Контактная сварка – это метод часто используемый в промышленности для соединения однотипных деталей. Подробнее о контактной сварке.

Холодная сварка – это способ соединения металлических деталей без применения температурного воздействия. Подробнее здесь.

Полуавтоматическая

Широко применяется при сварке криволинейных поверхностей. Область применения – мелкосерийное производство. Источником энергии может служить как постоянный, так и переменный ток.

Для выполнения работ используется сварочный полуавтомат типа ПШ-54. Рабочая толщина металла – до 30 мм. Полуавтоматическая сварка позволяет осуществить различные виды работ:

  • со скосом кромок;
  • многопроходные угловые швы;
  • прорезные швы;
  • нахлесточные соединения со сквозным проплавлением;
  • электрозаклепки.

Основным отличием от роботизированного метода сварки в том, что сварщик самостоятельно подбирает мощность напряжения, скорость и угол наклона электрода.

Основной недостаток полуавтоматического способа – отсутствие контроля над процессом формирования сварочного шва. При сварке угловых швов обязательно использование копирующей насадки.

Область применения флюса

Флюс применяется для сварки следующих металлов:

  • легированные стали;
  • углеродистые стали;
  • сплавы металлов и цветные металлы.

По виду металлов, которые требуется варить выделяют следующие виды флюсов:

  • плавленый флюсовый шлак образуется при оплавлении электрода и гранулировании состава, которым покрыт электрод. В этом случает расплавленный флюс струйно ложится на раскаленный шов, защищая его. После остывания флюс отходит от сварочной ванны;
  • керамический флюс дополнительно легирует сварочный шов, так как флюс состоит из измельченных металлических компонентов, которые смешиваются с жидким стеклом.

Кроме того необходимо учитывать следующие нюансы, которые качественно влияют на сварочные работы:

  • при использовании присадочной проволоки необходимо подобрать сообразную длину флюсового стержня;

    диаметр флюсовой проволоки и ее заполнение;

  • сила тока в баласном реостате и напряжение. Губина провара шва зависит от скорости, с которой подается стержень и движется электрод относительно сварочной поверхности;

Преимущества и недостатки автоматической сварки под слоем флюса

К преимуществам данного способа сварки можно отнести:

1. Высокая производительность, превышающая производительность ручной дуговой сварки в 5-10раз.

Достигается она за счёт использования сварочного тока значительной силы, и, как следствие этого, за счёт глубокого проплавления свариваемого металла.

А также за счёт того, что отсутствуют угар и разбрызгивание металла, а, следовательно, исключаются потери металла. Кроме этого, высокая производительность обеспечивается вследствие автоматизации процесса сварки металла.

2. Применение флюса повышает качество сварки за счёт того, что образует защитную плёнку вокруг зоны сварки и препятствует проникновению в неё окружающего воздуха.

Кроме того, флюс, на поверхности расплавленного металла обладает низкой теплопроводностью и препятствует быстрому остыванию жидкого металла.

Вследствие этого газы и неметаллические включения успевают всплыть па поверхность сварочной ванны и выйти из неё до того, как металл кристаллизуется. Об этом мы говорили выше по тексту.

3. Процесс автоматической сварки под флюсом полностью механизирован, что позволяет уменьшить до минимума трудоёмкий и дорогостоящий ручной труд и снизить квалификацию сварщика. А технология ручной дуговой сварки подразумевает ручной труд и для выполнения этих работ требуется сварщик более высокой квалификации.

4. Электрическая дуга при автоматизированной сварке получается более стабильной, т.к. находится под защитным слоем сварочного флюса.

5. При автоматической сварке потери электродного металла не превышают 2-5%, так как угар металла и его разбрызгивание практически отсутствуют. Для сравнения, при ручной сварке потери металла из-за его угара и разбрызгивания достигают 20%, а в некоторых случаях 30%.

6. При автоматической сварке коэффициент использования теплоты от электрической дуги более высокий, чем при ручной сварке. Это позволяет существенно экономить электроэнергию. Экономия может достигать 40%.

7. Улучшенные условия работы сварщика. Зона сварки закрыта непроницаемыми слоями флюса и шлака, которые исключают проникновение окружающего воздуха в зону сварки. Но также эти слои препятствуют выделению вредных газов и пыли из сварочной зоны в воздух. Поэтому, для удаления газов достаточно наличия естественной вытяжной вентиляции на рабочем месте сварщика.

8. Из-за того, что дуга находится под флюсом, она не видна оператору, следовательно, исключено её воздействие на глаза, поэтому, не требуется специальной маски или очков для защиты глаз.

К недостаткам такого вида сварки можно отнести возможность сварки швов только в нижнем положении, или при небольших наклонах сварных кромок, на угол не более 15°.

Также затруднено применение автоматической сварки в монтажных условиях. Эти недостатки обусловлены недостаточной маневренностью сварочных автоматов из-за их конструктивных особенностей.

Но со временем, по мере развития сварочной техники и технологии подобный недостаток будет устранён.

Дополнительные материалы по теме:

Роботизированная автоматическая

При выполнении работ автоматической сваркой под флюсом функции оператора сводятся к выбору и настройке режима работы. Отличается высокой скоростью выполнения работ и качеством сварных швов.

Применяется на крупносерийных производствах, где качество и скорость работы являются приоритетными показателями.

Плюсы и минусы сварки под флюсом

Любой процесс всегда имеет свои преимущества и недостатки. Автоматическая сварка под флюсом не исключение.

Отличительной чертой данного способа сварки является его высокая экономичность, дело в том, что количество флюса, для отличного итогового результата, нужно совсем немного.

Следовательно, автоматическая сварка под флюсом позволяет значительно экономить материал, причём это абсолютно никак не будет сказываться на качестве шва.

Экономить флюс позволяет специальная конструкция сварочного аппарата, которая обеспечивает отличную тягу для сцепки даже материалов высокой плотности. Также шов покрывается тончайшим слоем шлака, который также положительно влияет на физически характеристики соединения. Именно поэтому автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом очень часто используется для сварки труб.

Преимущества использования автоматической сварки:

  • высокий уровень производительности, относительно альтернативных методов сварки;
  • электрод используются практически полностью, его потери составляют меньше, чем 2% от исходного объёма;
  • в процессе сварки не образуются брызги;
  • место соединения находится под защитой эластичного слоя, поэтому газы, присутствующие в атмосфере, никак не повлияют на качества шва;
  • при автоматической сварке практически не образуются оксиды;
  • шов получается с мелкозернистой структурой, это достигается путём равномерного нагрева на протяжении всего процесса;
  • из-за того, что для сцепки материалов используется флюс, отпадает надобность использования дополнительных защитных приспособлений;
  • после выполнения процесса остывания металла происходит достаточно быстро.

Человек, который никогда не встречался с автоматической сваркой, может подумать, что в её использовании есть только плюсы. Однако это не так. Данный способ имеет несколько недостатков:

  • Высокие финансовые затраты. Создание всего процесса и закупка необходимого оборудования обходятся очень дорого. В связи с этим применения данного способа сварки целесообразно только в промышленных условиях, в быту лучше использовать обычную ручную сварку.
  • Материал, который нужно соединить, достаточно трудно закрепить в нужном положении, это связано с технологическими особенностями метода.
  • Автоматическая сварка негативно сказывается на человеческом организме.
  • Большой процент выполняемых работ требует наличие специализированного оборудования, которое, как правило, имеется только на производствах.

Исходя из вышеуказанной информации, можно понять, что данный метод сварки применяется в основном только на различных промышленных предприятиях, использование этого способа в быту связано с определёнными трудностями. Данный способ соединения позволяет сваривать как однородные металлы, так и разнородные, толщина свариваемого материала может принимать значения от 1 до 150 мм.

Особенности сварки под флюсом

Метод является отработанным и универсальным, к его основным положительным характеристикам можно отнести следующие:

  • флюс намного дешевле инертного газа, который употребляется при газовой сварке. Газ защищает сварную ванну, так же как и флюс, но цена газа в десятки раз дороже;
  • простая и надежная технология, оборудование легко транспортируется.

В сравнении с газовой сваркой имеются некоторые недостатки:

  • низкая квалификация сварщика может привести к тому, что флюс будет уложен неравномерно, а значит испортится сварочный шов, будет неровным и непрочным;
  • сварка под слоем флюса редко используется для прокладки деликатных тонких швов в технологических трубопроводах.

Сварка под слоем флюса – метод, которые используется в технологических процессах уже многие десятки лет. Однако, метод прекрасно обосновал себя с экономической и функциональной точки зрения в тяжелой металлургии и промышленности.

Высокая производительность и КПД, надежность и высокие экономические показатели делают метод востребованным и в наши дни.

Достоинства и недостатки

У автоматической сварки с применением флюса есть много плюсов. Ее главное достоинство — возможность полной автоматизации процесса сварки. От сварщика не нужно даже уметь варить, достаточно знать, как настроить оборудование. Также такой метод сварки гарантирует отличное качество сварочных соединений, поскольку отсутствует человеческий фактор.

У технологии сварки деталей автоматической наплавкой под слоем флюса есть и недостатки. Во-первых, вы сможете варить только нижний швы. Также детали должны быть очень точно подогнаны, ведь машина формирует шов в четко заданном месте, и любая ошибка при стыковке приведет к браку. Кроме того, нужна очень тщательная подготовка металла перед сваркой.

Учтите, что у вас не получится сварить металл на весу. Деталь нужно будет зафиксировать на горизонтальной поверхности и предварительно проварить корень сварного соединения. Еще один существенный недостаток — большая стоимость как оборудования для автоматической сварки, так и комплектующих.

Теперь, когда вам все известно, пора узнать, какова технология автоматической сварки под флюсом.
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.