Что такое сварочный флюс

Часть сварочных работ необходимо выполнять в защищенной среде. Изолировать рабочую зону позволяют флюсы. Они отличаются по составу и предназначены для работы с определенными видами металлов. Правильный выбор флюса – необходимое условия для формирования качественного сварного шва.

Что такое флюс в сварке и для чего он нужен

Сварочный флюс – это материал, применяемый в сварочных работах с целью изоляции зоны сварки от атмосферного воздуха. Благодаря применению материала обеспечивается стабильное горение дуги, беспроблемное формирование поверхности сварного шва, а наплавленный материал получает предопределенные свойства. К примеру, при выполнении кузнечных работ, в полуавтоматической и газосварке используются хлориды, фториды, борная кислота и бура. Они создают жидкую защитную среду, которая активно растворяет оксиды.

Снизить негативное воздействие таких процессов удается при помощи инертных газов или жидкости, которые изолируют рабочую зону и предотвращают попадания атмосферного воздуха к точкам соединения металлов. Неметаллические композитные соединения – флюсы – и предназначены для создания именно такой защитной среды.

Применение флюса в процессе работы дает весомые преимущества, а именно:

• Обеспечивается интенсивное плавление металлов. Такой эффект достигается как при электродуговой, так и при газовой сварке. В первом случае за счет более эффективного использования силы потребляемого тока, а во втором – за счет более высокой концентрации активного газа в рабочей зоне. Благодаря использованию флюса отпадает необходимость в обязательной разделке кромок свариваемых заготовок.
• Флюс помогает избежать угара металла – потерь расплава в результате окислительных процессов и его испарения от высокой температуры.
• Дуга при условии применения флюса горит более стабильно, что имеет критически важное значение при формировании сварных швов сложной конфигурации.
• Из-за снижения потерь электрического тока, который расходуется на прогрев рабочей поверхности, существенно повышается КПД установки.
• Присадочный материал расходуется экономно.
• Флюс частично экранирует излучение плазменной сварочной дуги, что в некоторой степени облегчает условия работы сварщика.

Условия использования и недостатки

Флюс был разработан для оптимизации и стабилизации металлургических процессов, которые протекают во время сваривания металлов. В то же время он никак не должен понижать производительность электродов, а лучше всего, если будет способствовать ее увеличению. Для этого материал должен соответствовать некоторым требованиям:

• Флюс не должен реагировать с расплавом металла или сердечником электрода.
• Сварная ванна должна быть изолированной все время, на протяжении которого выполняются сварочные работы.

Остатки флюса, которые в результате работы были связаны шлаком, должны легко удаляться. Материал, который остался незадействованным, может быть использован вторично. Как минимум, 80% всего состава.

Недостатков материала совсем немного:

• флюс стоит дорого. Его цена сопоставима со стоимостью на присадочную проволоку;
• нету возможности осмотреть шов сразу по завершению процесса. Поэтому сварные швы сложной конфигурации желательно хорошо предварительно подготовить, чтобы свести к минимуму вероятность брака.

Как работать с флюсом

• Перед начало работы в месте формирования сварного шва наносится слой флюса толщиной 4-6 см.
• В рабочую зону подносится электрод и поджигается электрическая дуга.
• Флюс имеет низкую плотность и в результате воздействия высокой температуры начинает плавиться. При этом образуется газовая среда, благодаря которой сварочная ванна будет изолирована от атмосферного воздуха.
• Расплавленный флюс характеризуется прочным поверхностным натяжением, которое препятствует интенсивному разбрызгиванию расплава металла.
• Благодаря физическим и химическим свойствам флюса значительно увеличивается сила тока. Показатель может доходить до 2000 Ампер. Что позволяет избежать неэффективных потерь материала и получить на выходе сварной шов высокого качества.

• Флюс помогает сохранить тепло внутри рабочей зоны. В результате его воздействия тепловая мощность концентрируется в рабочей зоне и плавление металла происходит быстрее.
• Все свободные места заполняются расплавом вне зависимости от текущего состояния кромок.
• Материальный баланс сварного шва претерпевает изменений в лучшую сторону. Примерно 2/3 его состава – это металл заготовок. И только треть представлена расплавом сердечника электрода.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Классификация флюсов

Флюсы отличаются многими признаками и поэтому их классификация достаточно широка. Они отличаются внешним видом, химическим составом, физическим состоянием, назначением и способом получения. К примеру, для дуговой сварки или наплавки хорошо подходят гранулированные и порошковые флюсы, которые имеют строго определенную электропроводность. Газовая сварка подразумевает работу с порошками, пастами и, собственно, газами.

Способ получения

Флюс может быть плавленым или неплавленым. Первый вариант применяется не только при сваривании металлов, но и при наплавке. Такой флюс эффективен, когда необходимо улучшить технические характеристики поверхности металла путем добавления в его состав дополнительных химических элементов. Например, наплав применяется для получения исключительно ровной поверхности или для улучшения устойчивости материала к коррозии.

Плавленые флюсы получают таким образом. Сперва компоненты измельчают и перемешивают. Затем они плавятся в электрических или пламенных печах без доступа кислорода. После этого горячие частички перемещаются через охлаждающий поток воды. В результате резкого снижения температуры они затвердевают и превращаются в гранулы. Размер частичек отличается и подбирается в зависимости от диаметра электрода: чем тоньше пруток, тем меньшего диаметра требуются гранулы.

Неплавленые флюсы еще называют керамическими. Они получаются в результате тщательного перемешивания мелких частиц ферросплавов, шлаков и минералов без термической обработки. После этого частицы перемешиваются со стеклом и спекаются. Их основные достоинства:

• отличное качество сварного шва;
• возможности многократного использования частиц;
• экономный расход.

Как пример можно рассмотреть керамические сварочные флюсы серии UF. Они применяются в гражданском строительстве для создания конструкций высокой прочности из низколегированных сталей.

Химический состав

Основной компонент большей части флюсов – диоксид кремния. В некоторых видах продуктов его доля доходит до 80 процентов. Другие название материала – кремнезем. Он является кислотным оксидом и представляет собой кристаллический прозрачный минерал. Кремний препятствует образованию углерода, благодаря чему сильно снижается вероятность появления пор и трещин в сварочном шве.

Марганец по наполняемости находится на втором месте. Как компонент флюса он выступает в роли раскислителя. То есть, материал является своеобразным антиоксидантом. Во время протекания сварочного процесса марганец активно реагирует с кислородом, содержащимся в оксидах железа, а затем связывает молекулы кислорода, которые ранее взаимодействовали с кремнием. Результатом сложной химической реакции замещения является оксид марганца – нерастворимое в расплаве и легко удаляемое с поверхности соединение. Помимо этого, марганец улучшает качество соединения тем, что вступает в реакцию со свободной серой и связывает ее. Образуется сульфид, который тоже легко удаляется с поверхности шва.

Флюсы содержат еще и добавки для легирования – хром, ванадий, молибден, титан, вольфрам и другие. Они вводятся для того, чтобы восстанавливать первичный химический состав металла. Нередко эти добавки замещают собой выгоревшие примеси металла. Благодаря этому, расплав получает новые свойства. Легирующие добавки в большинстве случаев во флюсе представлены в виде ферросплавов – соединений с железом.

Назначение флюсов

Выбор флюса для выполнения определенных сварочных работ зависит от их предназначения. Они бывают:

• для низкоуглеродистой стали. В составе флюса имеется большое содержание марганца и кремния. Они применяются совместно с присадочной проволокой, выполненной из низкоуглеродистой стали, не содержащей легирующих добавок. Еще один вариант – это флюсы с небольшим содержанием (или полным отсутствием) марганца. Но в таком случае сварочный пруток подбирается с легирующими добавками;
• для соединения заготовок из низкоуглеродистой стали применяется флюс с высокой химической инертностью, показатель которой выше, чем у большинства низко углеродистых металлов. В результате сварной шов получается пластичным. Примером может служить флюс АН-46 для сварки стали;
• для работы с высоколегированными металлами подбираются флюсы с незначительной химической активностью. Марганец и кремний практически не применяются. Они заменяются флюоритом – плавиковым шпагатом, под воздействием которого получаются легкоплавкие шлаки. Они легко убираются с поверхности. Помимо флюоритов в таких флюсах есть алюминий и негашеная известь;
• для сваривания активных металлов лучше всего подходят солевые флюсы, произведенные на основе фторидных и хлоридных солей щелочных металлов. Они не содержат примесей кислорода, поскольку он отрицательно влияет на пластичность соединения.

Ниже представлена таблица с примерами применения конкретных марок флюсов:

Флюсы для газовой сварки

Для сваривания цветных металлов, а также инструментальной, отдельных марок тонколистовой стали и чугуна требуется создание специальных условий. Защитная среда создается с помощью инертных газов, а также путем использования порошкового или пастообразного флюса. Вещества наносятся на кромки соединяемых заготовок, прямо в сварочную ванну или же на присадочный пруток.

Флюс подается в рабочую зону по-разному в зависимости от его агрегатного состояния. Сложнее всего подавать порошкообразную консистенцию. Их следует точно подавать в расплав, исключая вероятность его сдува ветром. Пасты наносятся на кромки предварительно и не нуждаются в какой-либо дополнительной опеке. Газы подаются дозировано при помощи специального оборудования – расходомеров.

Для газовой сварки флюсы подбираются под оксиды, которые образуются в процессе выполнения работ. Если они кислые, то выбираются щелочные флюсы, и наоборот. Наиболее распространенные виды флюсов и их применение:

• цветные металлы – латунь, бронза, медь – требуют использования кислых флюсов, в составе которых есть содержащие бор включения. Примером могут служить марки МБ-1 или БМ-2;
• для сваривания чугуна подбираются флюсы с включениями калия и натрия, образующими щелочную среду;
• алюминий требует использования составов с фторидами лития, натрия или калия. Чаще всего для выполнения такого рода работ применяется флюс серии АФ-4А.

При работе газосварочными аппаратами флюсы для сваривания низкоуглеродистых металлов не используются. Это вызвано тем, что на поверхности расплава образуется достаточное количество легкоплавких оксидов железа.

Флюсы для автоматической сварки

Полуавтоматы и автоматические установки часто востребованы при работе со сложными конструкциями большого размера. Большая сила тока и грамотно подобранный флюс дают операторам возможность соединять элементы большой толщины. При этом не требуется предварительная разделка кромок, что экономит время и очень важно для производственных процессов конвейерного типа. Технология востребована при изготовлении резервуаров, труб; в машино- и судостроении.

Данный способ сваривания характеризуется высокой автоматизацией процессов. В частности, автоматически поддерживается стабильность горения дуги, дозирование и подача определенного количества флюса в рабочую зону (равно как и отвод неиспользованного), регулярное обновление электрода. Чтобы в рабочей зоне было стабильное и достаточное по объему газовое облако, толщина флюса должна составлять 4-8 см, а его ширина – 5-10 см. марка выбираемого флюса зависит от характеристик соединяемого металла. Все работы ведутся в нижнем пространственном положении.