Сварка под флюсомОткрытие электрической дуги и возможности её практического применения впервые описал в 1802 году В. В. Петров . Он был профессором физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии.

Научные основы дуговой сварки плавящимся металлическим электродом в 1888 году разработал русский инженер Н. Г. Славянов , который первым применил флюс, чтобы защитить металл сварочной ванны от влияния воздуха.

Автоматическая сварка под флюсом была изобретена учёным Д. А. Дульчевским в 1928 году. Её промышленное применение было разработано институтом электросварки АН УССР в конце 30-ых годов. Руководил институтом академик Е. О. Патонов . Это открытие сыграло неоценимую роль в годы Великой Отечественной войны при производстве самоходных орудий, танков и авиабомб. Полуавтоматическая сварка была разработана позднее.

Понятие и назначение флюса

Как используется флюсПод флюсом понимается неметаллический материал. Он вводится для образования защиты ванны в зону наплавки, сварки, пайки. Флюс способствует разжижению и уменьшению температуры шлаков, восстановлению окислов, получению шва необходимого химического состава.

Флюс зернистый или порошкообразный применяется для наплавки, электрошлаковой и дуговой сварки. Для пайки и газовой сварки используется флюс в форме порошка, пасты или газа.

Этот материал получают за счёт сплавления составляющих элементов с их дальнейшим дроблением или за счёт механического склеивания порошкообразных составляющих с дальнейшим измельчением.

По назначению этот материал делится на 3 группы:

  • для сталей легированных и углеродистых;
  • для сталей высоколегированных;
  • для металлов цветных.

По химическому составу различают флюсы:

  • Техника проведения сваркивысококремнистые;
  • низкокремнистые;
  • безмарганцевые;
  • марганцевые;
  • легированные.

Изготавливают плавленые и неплавленые материалы. К плавленым материалам относятся стекловидные и пемзовидные флюсы, а к неплавленым — керамические. Плавленые материалы отличаются высокими технологическими свойствами, а керамические — возможностью легировать металл шва в широких пределах.

Назначение неметаллических материалов:

  1. Преимущества метода сваркиС их помощью стабилизируется горение дуги.
  2. Они защищают расплавленный металл и зону дуги от воздействия азота, воздуха и кислорода.
  3. Введение в шов металла флюса (легирование) для придания шву прочности, жаростойкости и прочих качеств, для его формирования.
  4. Удаление из расплавленных металлов кислорода (раскисление), который ухудшает свойства металла.
  5. Снижение потерь на разбрызгивание или угар электродного металла, а также тепла.

Из назначений следует что флюс — это важный элемент, определяющий условия всего процесса сваривания и качество шва.

Читайте также:  Сварочные электроды: маркировка и назначение

Технология процесса

Процесс сварки с флюсомСуществует два вида сваривания под флюсом — механизированный и автоматический. От других видов они отличаются тем, что дуга горит не на открытом воздухе, а под слоем флюса. Одновременно, как только зажигается сварочная дуга, начинает плавиться металл заготовки, электрод и флюс. Испаряясь, металл и флюс в зоне сваривания формируют газовую полость.

В верхней части газовой полости действия ограничены слоем флюса, который выполняет защитную функцию. А в нижней части он вместе с расплавленной заготовкой и электродом осуществляет металлургическую обработку.

Расплавленный неметаллический материал образует твёрдую корку на шве, как только дуга отдаляется от зоны сварки. После застывания корка легко удаляется. При автоматической сварке под слоем флюса неизрасходованный материал собирается с поверхности заготовки.

Преимущество такой сварки:

  1. Сварка под флюсом.При выполнении сварки силу тока можно довести до 4000 А. Это позволяет получить надёжное и высокого качества сварное соединение.
  2. Закрытая слоем материала дуга при сваривании глубоко расплавляет металл изделия, поэтому заготовку можно предварительно не подготавливать к работе.
  3. Поскольку в процессе операции используется большая сила тока, то скорость сварки значительно увеличивается. Например, по сравнению с электродуговой — в десять раз.
  4. Образуемая газовая полость препятствует разбрызгиванию расплавленного металла. Это уменьшает потери электродного материла и увеличивает возможность получения качественного шва.

Технология автоматической сварки под флюсом и классификация способов регламентируется государственными стандартами.

Режимы сварки

Режим работы сваркиРежим автоматической дуговой сварки под флюсом характеризуется основными и дополнительными параметрами. К основным параметрам относятся — напряжение дуги, сила тока сваривания, диаметр электрода, род тока и его полярность, скорость сварки. Дополнительные параметры — это марка и грануляция флюса, наклон электрода и его вылет и другие.

На параметры режима влияние оказывает толщина металла и необходимая для изделия форма шва. Исходя из толщины металла, определяют диаметр, который необходим для электродной проволоки. Чем больше диаметр, тем более ширина шва возрастает, а глубина пропила уменьшается. Размеры электродной проволоки отражаются на силе сварочного тока.

Количество теплоты возрастает, что увеличивает давление дуги на ванну, когда увеличивается сила тока. Глубина проплавления заготовки и её участие в формировании шва увеличивается. При этом ширина шва практически остаётся неизменной.

Читайте также:  Алюминиевое литье в домашних условиях, литье алюминия

Увеличение ширины шва происходит с возрастанием напряжения дуги, высота выпуклости и глубина его проплавления уменьшается. На ширину и глубину шва влияние оказывает род тока и его полярность.

В момент сваривания электрод располагается вертикально свариваемой поверхности, а при необходимости работать можно под углом наклона вперёд или назад. Такое расположение сварного соединения называется нижним расположением.

На длину дуги и напряжение влияние оказывают свойства флюса. Чем меньше объём массы флюса, тем меньше давление в зоне сваривания на газовую полость. Она, в свою очередь, влияет на ширину и глубину проплавления.

Виды соединений

От расположения свариваемых элементов зависит вид сварного соединения. Сварные соединения бывают:

  • стыковые;
  • нахлёсточные;
  • тавровые;
  • угловые.

Как использовать флюс при сваркиВ стыковых соединениях свариваемые заготовки соединяются кромками или торцами. Расход присадочного металла для этого типа рациональный, высокая прочность соединения, концентрация напряжения наименьшая. Для таких соединений толщина свариваемых заготовок почти не ограничена.

Внахлёстку соединяемые объекты друг на друга находят частично, расход металла на заготовку выше, чем у стыковых соединений. Для этого соединения затруднён контроль качества и предел выносливости невысокий. Для усиления стыка могут применяться одна или две накладки.

Тавровые соединения — к боковой части одного элемента приваривается торцом другой элемент под углом. Они просты в исполнении, применяются в конструкциях и отличаются высокой экономичностью и прочностью.

Соединение двух заготовок под любым углом в месте соприкосновения их краёв называется угловым. По выполнению соединения бывают односторонние и двухсторонние.

Типы сварных соединений под флюсом указаны в ГОСТ 8713–79 .

Варианты сварки

Существуют различные варианты сварки, которые предусматриваются технологией сварочного производства.

  1. Как правильно провести сварку под флюсомСварка одиночной проволокой. Электродом выступает проволока сплошного сечения или флюсонаполненная порошковая, металлопорошковая диаметром в диапазоне 1,2 — 6 мм, с токами сварки от 120 А до 1500 А.
  2. Сварка расщеплённой дугой. Вместо одиночной проволоки, механизм, который подаёт проволоку, преобразуется под две проволоки, это повышает производительность и участие присадочного сырья в шве.
  3. Двухдуговая сварка. Питание дуги в этой схеме осуществляется как постоянным, так и переменным током от 2-х независимых друг от друга блоков управления. Сварочная проволока подаётся от независимых механизмов. Производительность ещё более эффективная.
  4. Многодуговая сварка. В общий блок связаны сварочные головки, а электроды подсоединены к различным источникам питания. Этот вариант используется для сварки толстого металла. Недостаток этого метода в больших размерах сварочной ванны и медленном затвердевании шлаковой корки.
  5. Наплавка лентой. Электродом выступает лента с применением специального флюса. Недостаток такого варианта сварки в медленной подаче ленты, а преимущество в низкой доле участия основного материала в составе наплавленного материала.
  6. Сварка в узкую разделку. Этот метод для изготовления сосудов, которые работают под давлением, с толщиной стенки до 350 мм. Он отличается небольшим расходом сварочных материалов, узкой зоной термического влияния, высоким качеством шва.
  7. Сварка с холодной проволокой. Сущность этого метода в увеличении производительности наплавки за счёт подачи проволоки, по которой не протекает ток, в сварочную ванну.
  8. Железный порошок. Порошок подаётся из специального дозатора в сварочную ванну и притягивается к ней под воздействием магнитного поля.
Читайте также:  Как проверить трансформатор мультиметром, настройка параметров

У каждого из этих вариантов своё время сварки, расход сварочных материалов, качество шва, свои экономические показатели.

Дефекты и их причины

Процесс сваривания под флюсом не исключает образование сварочных дефектов, поэтому соблюдение технологического процесса сварки — одно из условий бездефектного соединения. К сварочным дефектам относится:

  1. Устранение дефектовНепровар корня шва. Сварной стык при таком дефекте отличается неполным проплавлением. Причинами дефекта бывает низкий сварочный ток, смещение дуги, скорость сваривания, когда она высокая.
  2. Горячие и усадочные трещины. Они образуются как в угловых, так и стыковых швах. Их появление является следствием образования ликвации.
  3. Поверхностные поры. Причиной их появления являются посторонние составляющие во флюсе, следы краски, смазки или жира. Газы не успевают испариться и остаются в шве.
  4. Внутренние поры. Их невозможно выявить визуально, они представляют собой оставшиеся в металле шва закристаллизовавшиеся газовые полоски.
  5. Шлаковые включения. Эти дефекты образуются тогда, когда в сварочном шве остаётся шлак от предыдущего прохода.
  6. Подрезы. Они могут появляться, когда напряжение на дуге выше по отношению к скорости, с которой подаётся проволока. Подрез выглядит в виде небольшой канавки.

У каждого дефекта свой метод исправления. Одни устраняются за счёт уменьшения напряжения на дуге, другие путём снижения скорости сваривания и другими методами.

Этот вид сварки отличается сложными электрическими цепями и высоким напряжением, поэтому требует соблюдения техники безопасности при работе.