Сварка под флюсом: особенности технологии

СОДЕРЖАНИЕ

• Технология сварки под флюсом
• Плюсы и минусы сварки под флюсом
• Классификация сварочных флюсов
• Состав
• Способ получения
• Назначение
• Нормативные требования к флюсу
• Методы сварки под флюсом
• Оборудование для сварки под флюсом
• Режимы сварки
• Области применения технологии

Технология сварки под флюсом

Сварка под флюсом — не инновация, такая технология существует уже очень много лет. Отличие этого способа от других в том, что работа выполняется той же присадочной проволокой и неплавящимися электродами, но вместо газа используют флюс.

Суть этого процесса следующая: дуга, расположенная между материалом и проволокой, воспламеняется под воздействием порошка. Высокая температура приводит к тому, что и гранулы, и электроды плавятся, а вокруг сварной ванны образуется пленка, которая защищает расплавленный металл и дугу от воздействия неблагоприятной среды и воздуха.

В процессе остывания флюс частично преобразуется в шлак, который покрывает шов, но корку можно легко убрать, когда процесс охлаждения завершается. Удаление шлака происходит механическим способом. Полученные остатки используются в дальнейшей работе. Это существенный плюс, но не основной. Гораздо важнее, что производить соединение под сыпучим одеялом реально практически на любом оборудовании.

Плюсы и минусы сварки под флюсом

Ошибочно думать, что использование флюсовых смесей обязательно при сварке. Это не всегда так, порой защита рабочей поверхности флюсом не производится. Но это больше относится к кустарной сварке, профессионалы же не игнорируют данный метод, потому что он по-своему хорош:

• делает электрическую дугу стойкой и стабильной;
• выше КПД при меньших затратах электричества;
• более быстрое плавление металла в процессе сварки под слоем флюсом, что положительно сказывается на эффективности процесса;
• высокое качество и эстетические характеристики шва, так как отсутствует процесс угорания металла;
• метод максимально безопасен для сварщика, так как пламя дуги «прячется» с обратной стороны флюсового слоя.

Читайте также: «Обработка металла на токарном станке»

Перечисленные выше плюсы неоспоримы. Однако специалист всегда имеет выбор – использовать данный метод либо обойтись обычной дуговой сваркой, то есть нет однозначных рекомендаций по его применению. Кроме того, технология не безупречна, и у нее есть свои минусы. Они не критичны, и их всего два, но иногда и этого достаточно для принятия окончательного решения по тому, каким методом сварки пользоваться.

Первый недостаток заключается в том, что шов скрыт под флюсом до окончания процесса, что негативно сказывается на возможности оценить то, что происходит во время работы. Второй минус не является техническим и больше сказывается на стоимости: данные расходники недешевые, что значительно повышает итоговые затраты.

Классификация сварочных флюсов

Главное отличие флюсовых смесей — внешний вид, но это не единственное, что влияет на их классификацию. Материалы различают по составу, способу получения и фактическому использованию. Каждый такой показатель (от размера гранул до процесса изготовления) влияет на конечный результат, а значит, и на применение и эффективность использования в каждом конкретном случае. Ниже представлена классификация флюсовых смесей.

Состав

Около 80 % состава смесей, используемых для механизированной сварки под флюсом, занимает диоксид кремния. Это кислотный оксид, который препятствует образованию углерода, что положительно влияет на количество пор и трещин, образованных во время сварки.

Марганец — еще один важный компонент. В составе он нужен для того, чтобы при контакте с кислородом, выделяющимся из оксида железа в процессе сварки, забрать его на себя и тем самым не допустить окислительные процессы. Происходит химическая реакция, результатом которой является образование оксида марганца, иными словами, шлаковой корки, легко удаляемой с поверхности.

Какие еще элементы могут быть в составе? Чаще всего это алюминий, стекло, известь, флюорит и хлоридные соли. Могут также присутствовать и титан, молибден, ванадий, хром. Их называют легирующими добавками, и они нужны для восстановления изначального состава металла. Они выполняют следующие функции: заменяют выгоревшие вещества, повышают прочность места соединения, а также увеличивают сопротивляемость коррозии. Выделяют следующие группы флюсов:

• Оксидные. К ним относятся составы, одним из элементов которых является металлический оксид. Часто его дополняют фтором и кремнием. Хотя последний необязателен: в некоторых составах его совсем немного или нет вовсе. Данный вид флюсов идеален для малолегированных сталей и фтористых сплавов. 
• Солеоксидные. В основе – оксиды и щелочные соли. Наиболее распространен при работе с легированными сплавами.
• Солевые. В составе этой группы находятся хлориды и фториды. Используют при сварке активных металлов.

Способ получения

Один из способов получения флюсов — плавление. Оно происходит следующим образом: части состава смешиваются, измельчаются и плавятся в специализированных печах. Под воздействием температуры вещество спекается в гранулы. Финальным этапом процесса является пропуск материала через холодную воду.

Таким образом получается готовый к использованию порошок. При сварке под флюсом деталей происходит обратный процесс: состав снова плавится, обеспечивая тем самым защиту шва и образуя на поверхности шлаковую корку.

Неплавленные флюсы, как понятно из названия, производятся без использования термической обработки. Чаще всего элементы состава измельчают и смешивают, иногда, если используют стекло, могут применять непродолжительное выпекание. Отличие флюсовых составов, изготовленных данным способом, в следующем: они не плавятся, а более 75 % смеси пригодно для повторного использования. Для этого нужно просто собрать гранулы и вернуть их в работу.

Читайте также: «Гибочные прессы»

К таким видам флюсов относится АН348АМ. Он представляет собой стекловидное вещество, гранулы которого могут доходить размером до 1,6 мм. Его отличает легкость прохождения через подающую трубку сварочного устройства, надежность использования и легкость удаления.

Назначение

Этот пункт связан также с самым первым — составом. Именно от него зависит, на какой элемент в смеси стоит обратить внимание, чтобы получить качественный результат и достойную толщину сварки под флюсом. Например, для низкоуглеродистых сталей чаще всего выбирают составы с большим содержанием кремния и марганца. Другим вариантом является использование смесей с малым количеством марганца или вообще без него, но при этом обязательно наличие легирующих добавок в сварочном прутке.

Флюсы с высокой химической инертностью используют для работы с низколегированными видами стали. Это позволяет получить пластичный сварной шов. Отличным примером данного вида флюса для сварки является АН-46.

Читайте также: «Оборудование для СТО»

Минимальная химическая активность флюсовых смесей подходит для высоколегированных металлов. Вместо кремния в таких смесях чаще всего использую флюорит, или плавиковый шпат. Именно он помогает образовываться легкоплавким шлакам, которые просто отделить от шва. В составе таких флюсов можно также обнаружить оксид алюминия или известь.

Солевые флюсы подходят для работы с активными металлами (например, с титаном). К этой разновидности относят хлоридные и фторидные соли щелочных металлов без примесей кислорода, который может повлиять на пластичность шва.

Нормативные требования к флюсу

Смеси для сварки сталей под флюсом контролируются нормативными документами, которые утверждают не только качество самого материала, но также учитывают правила безопасности при работе с ним и методы проведения испытаний старых и новых составов. Что можно отнести к контролируемым критериям:

• Размер зерен флюса. В составе должно быть не более 3 % гранул, размер которых превышает 1,6 мм.
• Минимально допустимая фракция – до 0,25 мм. Иное возможно по изначальной договоренности с конечным потребителем.
• Флюс марки АН-348-А является исключением, для него установлен размер гранул от 0,35 до 2,8 мм.
• В зависимости от производителя флюсовых смесей допускается коэффициент влажности готового продукта от 0,05 до 0,1 %.

Главным же предметом регуляции ГОСТа являются меры индивидуальной защиты и безопасности.

Флюс считается химически опасным и вредным материалом, поэтому сварка с его применением должна выполняться с максимальным следованием всем правилам и нормам. При работе с ним нужно следить не только за противопожарной безопасностью, но и за концентрацией самого порошка.

Методы сварки под флюсом

Для качественной работы важно не только качество и состав расходников, но и грамотно выполненный сварочный процесс. Сварка бывает трех видов: ручная, полуавтоматическая, автоматическая.

Чаще всего ручная сварка под флюсом вопросов не вызывает, все предельно ясно: используется ручное оборудование, направление и скорость регулирует человек, все остальное (от силы тока до подачи флюса, взаимодействующего с электродом) можно настроить при помощи кнопок на самом устройстве.

Читайте также: «Металлические стеллажи для склада»

Второй вид сварки частично автоматизирует некоторые операции, во многом сохраняя ручное управление. Передать машине можно контроль над следующими процессами: подача проволоки, угол наклона и сила тока. За сварщиком сохраняется управление движением дуги. Отличительной особенностью данного метода является возможность изменения параметров подачи тока прямо в процессе работы.

Третий вид сварки выполняется программно. Движение электрода и его скорость задаются специально обученными рабочими. Они же и контролируют качество выполнения.

Способы разные, но у них есть немного общего: в каждом из данных методов содержатся следующие, необходимые для выполнения, шаги. Необходимо:

• устранить оксидную пенку;
• закрепить детали на сварочной поверхности;
• выставить настройки и утвердить план работы;
• произвести подбор самого материала — флюса;
• разместить наплавную проволоку;
• произвести саму сварку, в ходе которой следить за расходом материалов (флюса и проволоки) для избежания брака.

Читайте также: «Оборудование для сварочных работ»

Использование смесей для сварки под флюсом описано в ГОСТ 8713 -79. Именно там подробно изложены все методы работы, а также процесс подбора материала и настройки оборудования. Стоит отметить, что тут же можно посмотреть, как выглядят сварные соединения, выполненные каждым из перечисленных выше методом.

Оборудование для сварки под флюсом

Необходимо следующее оборудование для выполнения автоматической дуговой сварки под флюсом:

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

Первый пункт списка самый важный. При изготовлении сварочной плиты нужно убедиться, что процесс происходит на бетонном основании и из термостойких элементов. Помимо этого, важно оставить возможность закреплять детали. В качестве проволоки выбирайте ту, которая выполнена из того же материала, что и свариваемые детали, а ее размер находится в пределах от 0,3 до 12 мм. Для изготовления электрода используйте вольфрамовый сплав 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.

Читайте также: «Сварка плавлением»

Специальное программное обеспечение помогает контролировать автоматический и полуавтоматический методы сварки под флюсом. Именно оно регулирует направление и скорость движения электрода по линии сваривания.

Режимы сварки

Режим сварки под флюсом устанавливается в зависимости от толщины свариваемых деталей. Он, в свою очередь, влияет на диапазон напряжения, силу тока и диаметр проволоки. Скорость формирования шва при сварке под флюсом колеблется в пределах от 6 до 100 метров в час.

Для деталей толщиной от 2 до 10 мм устанавливается режим сварки на стальной подкладке под стыком деталей. При увеличении толщины свариваемых элементов до диапазона от 10 до 25 мм используют флюсовую подушку, а вот работа с деталями толщиной от 25 до 70 мм потребует применения режима предварительной ручной проварки нижней части шва.

Отметим, что увеличение толщины деталей влияет на диаметр проволочного электрода и ток — они становятся больше, а вот скорость формирования сварного шва, наоборот, уменьшается.

Читайте также: «Штамповка металла»

Зависимость силы тока сварки (А) от толщины проволоки (мм) выглядит следующим образом:

• если толщина проволоки 2 мм, то сила тока сварки должна быть 200-400 А;
• для проволоки толщиной 3 мм – 300-600 А;
• при увеличении толщины до 4 мм используют ток 400-800 А;
• для 5 мм идеально подойдет сила тока 700-1000 А;
• 6 мм проволока обрабатывается при силе тока 700-1200 А.

Существенное увеличение напряжения сварки происходит только при работе с деталями больше 25 мм.

Области применения технологии

Сварка металла под флюсом получила широкое распространение во многих сферах человеческой деятельности, но чаще всего ее можно встретить в следующих промышленных отраслях:

1. Судостроение: автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом используется для соединения секций, которые лежат в основе корпуса судна.
2. Нефтедобыча. Наибольшее распространение использование сварки под флюсом получило в процессе сборки резервуаров, которые сваривают прямо на месте из стальных листов рулонного типа.
3. Водные коммуникации. Похожую на предыдущую технологию используют при производстве небольших труб.
4. Машиностроение. Метод применяют при изготовлении вагонеток, вагонов и автомобильных колес.
5. Некоторые технологии сварки под флюсом позволяют использовать ее в таких областях производства, как конструирование летательных аппаратов, бытовой и промышленной аппаратуры. Это стало возможным благодаря особым приемам работ с цветными металлами, алюминием, титаном и различными видами его сплавов.

Читайте также: «Рубка металла»

Процесс сварки под флюсом отлично зарекомендовал себя и приобрел широкое распространение, так как положительно сказывается не только на качестве произведенных материалов, но и на производительности труда задействованных в процессе сотрудников.