Сварка под флюсом - современная высокопроизводительная и высококачественная технология

Опубликовано: 06.09.2018

Сварка под флюсом — неразъемное соединение металлов в газовом пузыре под сыпучим одеялом. Энергия электрической дуги позволяет быстро расплавить кромки двух соединяемых деталей, при этом возникает общая сварочная ванна жидкого металла.

При остывании жидкости образуется соединение с литой структурой. Сварка под флюсом – один из методов неразъемного соединения металлов, применяющих данный принцип.


Производство техники Amazone в Самаре

Завораживающий процесс сварки под флюсом

Соединения металла под флюсом

Если не предпринять специальных мер, расплавленный металл после охлаждения и затвердевания будет иметь физические свойства, отличные от свойств основного металла, и место соединения будет абсолютно непрочным. Хорошее соединение возможно только в случае совпадения свойств сварного соединения и основного металла.

Ухудшение свойств сварного шва происходит вследствие контакта с атмосферным воздухом. При этом происходит выгорание кремния и магния, образуются окислы железа, что приводит к снижению прочности, пластичности и коррозионной стойкости стали. Насыщение металла азотом увеличивает его хрупкость.

Поэтому при сварке необходимо защищать сварочную ванну от воздействия воздуха.

Принцип метода

Основная особенность данного способа дуговой сварки состоит в том, что электрическая дуга горит в пространстве под слоем минерального рассыпчатого вещества – флюса. В результате расплавления металла и флюса выделяются газы и пары, которые образуют газовую полость, прикрытую сверху расплавленным флюсом. Таким образом, дуга горит внутри газового пузыря, находящегося под «одеялом» из флюса.

Давление в полости выше атмосферного, поэтому сварочная ванна полностью защищена от соприкосновения с воздухом. Механическое давление дуги и повышенное давление газов приводят к оттеснению жидкого металла в сторону от дуги, в результате возрастает теплопередача от нее к основному металлу.

Электрод при такой сварке применяется в виде длинной проволоки, автоматическая подача которой производится с заданной скоростью. Для подачи флюса также используется автоматическая система, обеспечивающая перемещение его из бункера в зону сварки. Флюс для дуговой сварки при этом образует слой толщиной 40-80 мм.

Вещества, обеспечивающие качество шва

Флюс, применяемый для сварки, содержит компоненты различного назначения. Ионизирующие вещества, с низким потенциалом ионизации, обеспечивают стабильность дуги. Газообразующие вещества, разлагающиеся при высокой температуре, способствуют созданию газовой защиты над сварочной ванной. Шлакообразующие составляющие флюса при расплавлении образуют жидкий шлак.

Легирующие материалы улучшают качество металла в расплаве, благодаря чему шов после застывания приобретает свойства жаропрочности, коррозионной стойкости и другие полезные качества. Раскисляющие элементы, сродство к кислороду которых больше, чем к железу (в случае сваривания стали), необходимы для восстановления металла из оксидов, содержащихся в расплаве.

Преимущества применения технологии

Сварочный ток подается на сварочную проволоку через скользящий токопроводящий мундштук, который располагается на коротком расстоянии от ее конца, обычно меньше 70 мм. Благодаря этому электрод не перегревается, так что можно применять токи большой силы с высокой плотностью тока в электроде. Это позволяет достигнуть глубокого провара и высокой скорости сварки или наплавки металла. Большая сила тока позволяет производить сварку металла значительной толщины, не выполняя разделку кромок с одной стороны или с обеих.

Такая дуговая сварка, выполняемая автоматическим способом под флюсом, обеспечивает высокую однородность химического состава металла шва, постоянство размеров и формы шва по всей его длине. Это позволяет получить сварное соединение высокого качества, с высокой стабильностью его свойств на всем протяжении шва.

При этой технологии очень мала вероятность непроваров (участков, где детали не сплавились), подрезов (канавки в основном металле вдоль границы сварного шва) и других дефектов.

Сварочный комплекс

Дуга и сварочная ванна хорошо защищены от воздуха, поэтому отсутствует разбрызгивание металла, и нет необходимости очищать поверхность материала от брызг, что является довольно трудоемкой операцией.

По сравнению с ручной сваркой меньше расход сварочных материалов и электроэнергии. Экономия сварочного материала составляет 30-40%.

Сваривание под флюсом создает улучшенные условия работы. Рабочему, производящему сварку, не нужна защита глаз и лица. Выделение вредных газов меньше, чем в процессе ручной сварки. Для обучения сварке, при которой основные функции выполняет аппарат, затрачивается меньше времени и средств.

Области применения

Сварка, производящаяся под флюсом, автоматическая и полуавтоматическая, чаще всего применяется для швов, выполняемых в нижнем положении, когда свариваемые детали располагаются встык в одной плоскости, близкой к горизонтальной. Она также широко применяется для наплавки, чтобы восстановить размеры изношенных деталей или сформировать поверхностный слой с необходимыми свойствами.

Под флюсом сваривают самые различные металлы, в том числе сталь, титан и его сплавы, а также медь и сплавы на ее основе. Сваренные таким способом изделия могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур и давлений, в агрессивных средах.

В некоторых отраслях автоматическая сварка под флюсом привела к существенному изменению технологии производства.

В кораблестроении дуговая сварка такого типа открыла возможность секционного строительства корпуса судна. Крупные секции свариваются в заводских условиях, а затем соединяются в единое целое на стапеле. Это позволило сократить сроки строительства кораблей. Благодаря применению этого способа сварки была внедрена новая технология строительства крупных резервуаров для нефти, позволяющая значительно ускорить процесс монтажа изделий. Внедрение этой технологии в производстве труб большого диаметра позволило создать высокопроизводительные комплексы по выпуску труб для магистральных газо- и нефтепроводов.

Техническое обеспечение процесса

Дуговая сварка под флюсом в большинстве случаев производится автоматическим способом, когда весь процесс выполняется без вмешательства человека. Реже используется полуавтоматический способ, при котором перемещение дуги вдоль шва производится вручную. В обоих способах для подачи электрода и флюса используются специальный аппарат – сварочная головка.

Аппарат для сварки под флюсом

Автоматическая дуговая сварка подразумевает использование сварочной головки, которая обеспечивает подачу проволоки в зону дуги, возбуждение дуги, поддержание напряжения и тока, обрыв дуги при достижении конце шва. При полуавтоматической сварке для продвижения проволоки применяют подающий аппарат, размещающийся на некотором удалении от места сварки. Электрод проталкивается внутри шланга, прикрепленного к держателю, которым оперирует сварщик. При этом вручную производится возбуждение дуги, поддержание напряжения и тока дуги, перемещение дуги вдоль шва, прекращение процесса сварки.

Сварочная головка и подающее устройство работают обычно по принципу саморегулирования. Скорость подачи электрода, которая должна быть равна скорости его плавления, устанавливается до начала сварки и остается постоянной на всем протяжении шва. Если дуговой промежуток уменьшается или увеличивается, сила тока тоже изменяется. При этом электрод начинает плавиться сильнее или слабее, и дуговой промежуток восстанавливает первоначальную длину.

Применяются также механизмы подачи и сварочные головки, которые осуществляют принудительное регулирование. Аппарат для подачи электрода в этом случае регулирует скорость по заданному алгоритму в зависимости от величины тока и других параметров.

Сварочный аппарат автоматического типа включает сварочную головку и устройство для ее перемещения относительно свариваемого изделия. При этом двигаться может либо изделие, либо сама головка. В последнем случае аппарат называется сварочным трактором. Он передвигается либо непосредственно по поверхности изделия, либо по специально уложенным направляющим. Тракторы могут оснащаться механическими или лазерными следящими системами, отслеживающими траекторию шва. Сварочные тракторы широко применяются в мостостроении, строительстве, судостроении, химическом машиностроении.

rss