Технология механизированной сварки под флюсом

Особенности механизированной сварки

Под механизированной или частично автоматизированной электросваркой понимаются операции сплавления, при которых рабочий стержень вместе с дугой перемещаются посредством специальной механической подачи.

Такая механизированная дуговая сварка осуществляется с привлечением дополнительного оборудования и обеспечивает возможность выполнения самых сложных операций. С её помощью удаётся формировать не только узловые и тавровые соединения, но и обустраивать сочленения типа «внахлёст» и «встык».

Автоматика и полуавтоматика

Полностью механизированная или автоматическая электросварка – это вариант сварки, когда дуга появляется без усилий сварщика. Таким образом, сварщик вообще не принимает непосредственного участия в работе.

Течение сварки управляется и корректируется командами, которые подают на исполнительные механизмы по специально разработанным для этих целей программам.

Функционирование систем механизированной дуговой сварки предполагает получение особым образом оформленного металлического соединения.

Под действием расплавленного дугой электрода на поверхности обрабатываемого металла образуется особый сварочный слой или ванна, в которой все компоненты присутствуют в жидком и хорошо перемешанном виде.

Такая жидкая масса формируется с помощью вспомогательных добавок (флюсов), что принципиально отличает данный класс сварки от ручного способа.

Металл под воздействием этих добавок сначала интенсивно окисляется, а затем переходит в стадию легирования.

При формировании дуги автоматом она движется вдоль свариваемых кромок металла, активируя при этом всю сварочную ванну.

После прохода автомата и остывания ванны на её месте остаётся достаточно ровный и качественный шов.

Реализация процесса

Механизация процесса сварки предполагает несколько вариантов его реализации, отличающихся по условиям сплавления, виду дуги и по способу защиты обрабатываемого металла от окисления. В предлагаемом ниже перечне приводятся лишь некоторые из них.

Низколегированные стальные заготовки с умеренным содержанием углерода обрабатываются в среде углекислого газа или его смеси с кислородом. Углекислота позволяет защищать при сварке сталь толщиной до 40 мм, в то время как смесь из двух газов способна справиться с более толстыми деталями и заготовками.

При механизированной сварке в средах углекислотного типа свойства большинства металлов изменяются в лучшую сторону (повышается их пластичность и устойчивость к агрессивным средам). При этом расход углекислоты определяется окружающими условиями, мощностью автоматической дуги и типом сварного электрода.

Часто при механизированной полуавтоматической сварке в качестве защитной среды используют аргон или гелий. Их применяют при необходимости сваривания алюминиевых, магниевых или сверхпрочных титановых изделий (включая сплавы).

С помощью специальной активирующей добавки (флюса) помимо легированных сталей также удаётся сваривать чугун, алюминий, медь и другие цветные металлы.

Среди всего многообразия методов автоматического сваривания металлов, техника механизированной сварки под флюсом занимает особое место и требует, поэтому отдельного рассмотрения.

Обработка под флюсом

Технологический процесс механизированной сварки под флюсом регламентируется требованиями ГОСТ 8713-79, определяющими также состав и порядок применения этой добавки.

Согласно госстандарту флюс представляет собой порошкообразную добавку для сварки. Это аналог непокрытого электрода при ручном процессе. Его основой является метасиликат (силикат марганца), обеспечивающий требуемые параметры текущего процесса.

Все известные флюсы для механизированной сварки подразделяются на неплавленые и получаемые путем сплавления.

К первому типу флюсов относятся так называемые «спеченные», а также керамические составы; причём вторые содержат порошковые материалы с добавлением небольшого количества жидкого стекла.

В отличие от керамических «спеченные» добавки при изготовлении сначала спекаются в термических печах, а затем дробятся до требуемого размера. Приготовление плавленых флюсов осуществляется в высокотемпературных печах, где они исходный материал расплавляется.

В процессе механизированной сварки отдельные частички флюса под воздействием тепла сначала расплавляются, а после затвердевания превращаются в характерную шлаковую корку в виде мелких шариков.

Не полностью расплавившийся флюс сварщики иногда используют повторно, но лишь после того, как он тщательно просеивается.

Все виды добавок или флюсов обеспечивают надёжное сваривание низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Но известен ещё один вид активирующего материала, позволяющего проводить механизированную сварку даже высоколегированные стали, а также алюминий, нержавейку и изделия их меди, включая её сплавы.

Порошковая проволока

Речь идёт о так называемой «порошковой» проволоке для механизированной сварки, производимой согласно требованиям ГОСТ 26101-84 и имеющей сложную структуру. В её составе имеется специальная оболочка, частично заполненная шихтой, за счёт чего отдельные образцы проволоки в диаметре достигают 40 мм.

После расплавления этого вида активной добавки в шихту выводятся компоненты, обеспечивающие выполнение следующих задач:

• защита обрабатываемого металла от содержащегося в азоте кислорода;
• поддержание ровной и стабильной дуги;
• получение качественного шва.

Также необходимо заметить, что при механизированной сварке такая проволока может применяться совместно с флюсом и углекислотой.

Оборудование

В качестве оборудования для механизированной сварки, как правило, используются высокотехнологичные устройства, разработанные специально для конкретных сфер производства или применения в быту.

Все эти агрегаты комплектуются независимыми источниками тока, обеспечивающими формирование электрической дуги. С их помощью также осуществляется регулировка всего сварочного процесса с учётом выбора скорости подачи флюса или порошковой проволоки.

Наряду с полностью автоматизированными системами при сваривании металлических заготовок активно используются полуавтоматические механические агрегаты, состоящие из двух основных модулей. В состав таких типовых устройств, применяемых в системах автоматизации сплавления заготовок, входят самоходная головка и блок управления.

Агрегаты для механизированной сварки в среде защитных газов имеют в своём составе целый набор технических средств, включая газовые редукторы особой конструкции, баллоны с кислотными составляющими, а также специальные осушители. Сушильные приспособления необходимы для удаления из рабочей среды избытков влажных образований.

Предназначение отдельных частей автоматики

В ходе работ механизированных систем самоходная головка (трактор) осуществляет подачу требуемых компонентов в зону сварки с одновременным включением цепей питающего дугу тока.

Классический автомат для сваривания посредством электродной проволоки имеет в своём составе два ролика для проволоки; причём первый из них осуществляет ведущее действие, а второй – лишь вспомогательный.

Указанные приспособления удерживают проволоку в границах агрегата для сварки и регулируют ее натяжение и подачу. Проволоку хранят в кассетах, что весьма удобно. Разматываясь, она сначала проходит через направляющие шланги, а затем уже подается у дуге, чтобы выполнять свои функции.

Помимо всего прочего, механизированное оборудование содержит в своём составе специальные системы, ответственные за удаление излишков флюса из зоны сварки. В головку, которая передвигается автоматически, встраивают горелку, выполняющую сразу две функции.

Во-первых, она обеспечивает подачу в зону работ электродной (порошковой) проволоки, а во-вторых – подводит к ней необходимые для защиты металла от кислорода газы. Одновременно с этим горелка оснащена отдельным каналом для подачи формирующего дугу сварочного тока.

В механизированных системах на горелке предусматривается специальный держатель, обеспечивающий подачу флюса из бункера с активирующим составом.

Механизированная обработка металла с привлечением всего спектра дополнительных активаторов (углекислого газа, флюсов и порошковых проволок) широко применяется при изготовлении современных конструкций.

К таким работам можно причислить возведение мостовых сооружений и постройку судов, а также обустройство специальных резервуаров, предназначенных для опасных и легко воспламеняющихся веществ.

Сварка под флюсом (SAW)

При сварке под флюсом сварочная дуга горит между изделием и торцом сварочной проволоки. По мере расплавления проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга закрыта слоем флюса. Сварочная проволока перемещается в направлении сварки с помощью специального механизма (автоматическая сварка) или вручную (полуавтоматическая сварка).

Под влиянием тепла дуги основной металл и флюс плавятся, причем флюс образует вокруг зоны сварки эластичную пленку, изолирующую эту зону от доступа воздуха. Капли расплавляемого дугой металла сварочной проволоки переносятся через дуговой промежуток в сварочную ванну, где смешиваются с расплавленным основным металлом. По мере перемещения дуги вперед металл сварочной ванны начинает охлаждаться, так как поступление тепла к нему уменьшается. Затем он затвердевает, образуя шов. Расплавляясь, флюс превращается в жидкий шлак, который покрывает поверхность металла и остается жидким еще некоторое время после того, как металл уже затвердел. Затем шлак затвердевает, образуя на поверхности шва шлаковую корку.

Одной из разновидностей этого способа сварки является сварка по флюсу. При этом используется значительно меньшая толщина слоя флюса, чем при сварке под флюсом. Дуга горит в условиях свободного доступа воздуха. Расплавляемый металл проволоки при переходе через дуговой промежуток не имеет шлаковой защиты. Металл сварочной ванны и шов покрыты тонким слоем шлака. При сварке по флюсу металл значительно хуже защищен от воздуха, чем в процессе сварки под флюсом. Кроме того, излучение дуги и интенсивное выделение дыма и паров оказывают вредное действие на обслуживающий персонал. Этот способ сварки используется для сварки алюминия и его сплавов.

Оборудование для сварки под флюсом: характеристики источника питания, тип тока

Промышленность выпускает два типа аппаратов для дуговой сварки под флюсом:

1. С постоянной скоростью подачи электродной проволоки, не зависимой от напряжения на дуге (основанные на принципе саморегулирования сварочной дуги) – для сварки проволокой до 3 мм
2. С автоматическим регулированием напряжения на дуге и зависимой от него скоростью подачи электродной проволоки (аппараты с авторегулированием) – для сварки проволокой диаметром более 3 мм.

В сварочных головках с постоянной скоростью подачи при изменении длины дугового промежутка восстановление режима происходит за счет временного изменения скорости плавления электрода вследствие саморегулирования дуги. При увеличении дугового промежутка (увеличение напряжения на дуге) уменьшается сила сварочного тока, что приводит к уменьшению скорости плавления электрода. Уменьшение длины дуги вызывает увеличение сварочного тока и скорости плавления. В этом случае используют источники питания с жёсткой вольтамперной характеристикой (см. статью Вольт-амперная характеристика дуги).

В сварочных головках с автоматическим регулятором напряжения на дуге нарушение длины дугового промежутка вызывает такое изменение скорости подачи электродной проволоки (воздействуя на электродвигатель постоянного тока), при котором восстанавливается заданное напряжение на дуге. При этом используют аппараты с падающей вольтамперной характеристикой.

Аппараты этих двух типов отличаются и настройкой на заданный режим основных параметров: сварочного тока и напряжения на дуге. На аппаратах с постоянной скоростью подачи заданное значение сварочного тока настраивают подбором соответствующего значения скорости подачи электродной проволоки. Напряжение на дуге настраивают изменяя напряжение холостого хода внешней характеристики источника питания.

На аппаратах с авторегулированием напряжение на дуге задается на пульте управления и автоматически поддерживается постоянным во время сварки. Заданное значение сварочного тока настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.

Настройка других параметров режима сварки (скорости сварки, вылета электрода, высоты слоя флюса и др.) аналогична для аппаратов обоих типов и определяется конструктивными особенностями конкретного аппарата.

Конструкция соединения для сварки под флюсом

Форму разделки кромок для механизированной сварки под флюсом выбирают в зависимости от толщины свариваемых изделий и в соответствии с:

• ГОСТ 8713-79 «Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Основные типы и конструктивные элементы»
• ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами»
• ГОСТ 16098-70 «Швы сварных соединений из двухслойной коррозионно-стойкой стали»
• ГОСТ 15164-78 «Сварные соединения и швы. Электрошлаковая сварка. Основные типы и конструктивные элементы».

Область применения сварки под флюсом

Механизированная сварка под флюсом является одним из основных способов сварки плавлением. Если в первые годы освоения сварку под флюсом применяли только при изготовлении сварных конструкций из низкоуглеродистых сталей, то сейчас успешно сваривают низколегированные, легированные и высоколегированные стали различных классов, сплавы на никелевой основе. Освоена сварка под флюсом титана и его сплавов. Под флюсом сваривают медь и ее сплавы, а также алюминий и алюминиевые сплавы. Изделия, полученные сваркой под флюсом, надежно работают при высоких температурах и в условиях глубокого холода, в агрессивных средах, в вакууме и в условиях высоких давлений.

Наиболее выгодно использовать механизированную сварку под флюсом при производстве однотипных сварных конструкций, имеющих протяженные швы и удобных для удержания флюса. Экономически целесообразнее сваривать под флюсом металл толщиной от 1,5 — 2,0 до 60 мм. Нецелесообразно сваривать конструкции с короткими швами.

Технологии сварки под флюсом одной или несколькими проволоками

Существуют разновидности сварки под флюсом, когда в некоторых случаях целесообразно применение двухдуговой или многодуговой сварки. При этом дуги питаются от одного источника или от отдельного источника для каждой дуги. При сварке сдвоенным (расщепленным) электродом дуги, горящие в общую ванну, питаются от одного источника. Это несколько повышает производительность сварки за счет повышения количества расплавленного электродного металла.

Электроды по отношению к направлению сварки могут быть расположены последовательно или перпендикулярно. При последовательном расположении глубина проплавления шва несколько увеличивается, а при перпендикулярном уменьшается. Второй вариант расположения электродов позволяет выполнять сварку при повышенных зазорах между кромками. Изменяя расстояние между электродами, можно регулировать форму и размеры шва. Удобно применение этого способа при наплавочных работах. Однако недостатком способа является некоторая нестабильность горения дуги.

При двухдуговой сварке используют два электрода (при многодуговой несколько). Дуги могут гореть в общую или раздельные сварочные ванны (когда металл шва после первой дуги уже полностью закристаллизовался). При горении дуги в раздельные сварочные ванны оба электрода обычно перпендикулярны плоскости изделия. Изменяя расстояние между дугами, можно регулировать термический цикл сварки, что важно при сварке закаливающихся сталей. Эта схема позволяет вести сварку на высоких скоростях, в то время как применение повышенного тока при однодуговой сварке приводит к несплавлениям — подрезам по кромкам шва. При двухдуговой сварке вторая дуга, горящая в отдельную ванну, электродом, наклоненным углом вперед (угол α=45-60°), частично переплавляет шов, образованный первой дугой, и образует уширенный валик без подрезов. Для питания дуг с целью уменьшения магнитного дутья лучше использовать разнородный ток (для одной дуги — переменный, для другой — постоянный).

Сварка под слоем флюса

Подробное знакомство со сварочными работами и процессами указывает, что воздух несет негативное влияние на качество соединения. Требуемого крепления возможно добиться с применением защитной среды, к которым относятся флюсы либо инертные газы. Наиболее распространенное применение флюсы получили в промышленных условиях, ввиду того, что при использовании данного способа гарантированно образуется надежное крепление. Использование подразумевает автоматический или полуавтоматический режим, на некоторых производственных линиях применяются роботизированные установки.

Технология сварки под слоем флюса

Автоматизированный процесс сварки подразумевает наличие сыпучего флюса, подаваемого непосредственно к изделию. При розжиге дуги происходит плавление проволоки электрода, воздействующего на металлическое основание. Результатом реакции металла с веществом, которые интегрируются на участке сварки, образуется газовая ванна, состоящая из сварочных паров. Сварка под флюсом применяется автоматическим либо механизированным производством.

Основным предназначением полости при рассматриваемом способе сварки, является образование защитной оболочки во избежание воздействия кислорода на металл.

Также конструкция электродной проволоки реагирует на флюс, подвергая обработке материал, допускает получить качественный шов.

Схема дуговой сварки под флюсом

В процессе удаления дуги, изделие переходит из расплавленного состояния в твердое, образовывая твердый слой, легко удаляемый с поверхности изделия. Технология автоматической сварки под флюсом подразумевает цикл изъятия лишнего вещества с помощью специального механизма. Технология имеет множество достоинств, позволяющих применять метод на любом предприятии.

1. Возможно объединить детали, используя повышенную силу тока. На большинстве производств употребляется сила тока от 1000 до 2000 А, для сравнения показатель дуговой сварки не превышает 650 Ампер. Обычным режимом увеличение силы тока пагубно влияет на качество, разбрызгивая металл. При использовании вещества, возможно повышение мощности до 4000 А, что позволяет получить готовый материал в сочетании со скоростью процесса.
2. Процесс подразумевает образование дуги под слоем флюса, работающей при большой глубине. Данное условие дает возможность не беспокоится о предварительной обработке сварных соединений.
3. Повышенная скорость сцепления позволяет производить больший объем сварочных работ. Для сравнения, изготовление шва с идентичными параметрами дуговой сваркой может отнять больше времени в 10 раз.
4. Формируемый газовый пузырь в процессе позволяет избежать разбрызгивания раскаленного металла в процессе. Данное условие позволяет не только получить крепкий шов, но и соблюдать технику безопасности при работе с большими температурами. За счет этого, происходит экономия электроэнергии и инструментов.

Режим сварки определяется при зависимости от некоторых требуемых характеристик шва. Основные критерии:

• диаметр электрода;
• электроток, его полярность;
• скоростные показатели работы и напряжение тока;
• характеристики состава.

Скачать ГОСТ 8713-79

Также существует ряд дополнительных параметров, зависящих от применяемых инструментов.

Что дает применение флюса

Химическое вещество, основанное на множестве компонентов, именуется флюсом. Применяется при необходимом следовании стандартам, защите металлических изделий от коррозионных условий при последующей эксплуатации.

Основные задачи, которые под силу решить веществу:

• устойчивое горение сварочной дуги;
• улучшенные свойства и формы шва;
• обеспечение сварочной ванны, ей производится защита металла;
• применение различных креплений позволяет изменять состав химической смеси для получения необходимых характеристик.

Кроме вышеперечисленных достоинств, основным преимуществом является возможность построения механического процесса стыковки. Различные химические соединения применяются в автоматических линиях.

Химический состав различных марок флюса

У каждого способа существуют недостатки, использование флюса не исключение:

• работа производится только при нижнем положении стыка;
• сборка деталей должна соответствовать параметрам подгонки и обработки кромок;
• производство выполняется только на жесткой опоре, воздействие в подвешенном состоянии на материал недоступно;
• стоимость вспомогательных материалов высока, поэтому способ употребляется в ответственных конструкциях.

Сварка алюминия или других цветных металлом невозможна без применения флюса, вне зависимости от способа стыковки. Однако существует вероятность образования твердой окиси, вытесняемой на поверхность в процессе.

Виды сварки под флюсом

Стыковка цветных металлов методом сварки подразумевает применение различных составов. Составная часть делится на марганцевые, низко кремнистые, бескислородные изделия. Плавленые составы имеют структуру пемзы, легирующие свойства существуют у керамических изделий, улучшающие свойства крепления. Составляющие основных разновидностей:

• Солевые соединения богаты фторидами и хлоридами. С помощью них выполняется ручная аргонодуговая сварка, применяя активные составы, переплав шлаков.
• Оксидные смеси нашли свое назначение в стыковке фтористых деталей, а также низколегированных материалов. Данное изделие отличается содержанием кремния, имеет до десяти процентов фтористых составов.
• Смешанные изделия употребляются к высоколегированным сталям, структуру исполняют все элементы, перечисленные в первых двух материалах.

Подобрать правильный флюс достаточно тяжело без наличия соответствующего опыта, автоматическая дуговая сварка под флюсом требует качественного материала.

Тип и характеристики состава определяются технической документацией.

Режимы сварки сталей под флюсом

Автоматизированная сварка осуществляется таким способом, что оператор выполняет лишь отладку оборудования при соответствующем режиме работы. Последовательность действий и технология:

• К соединяемым деталям автоматическим режимом подводится флюс, высота слоя регулируется по отношению к толщине металла, забор продукта происходит из специально отведенного бункера.
• Кассетным механизмом подается проволока электрода, без которой процесс невозможен.
• Скорость работы выбирается таким образом, чтобы образовывалась качественная сварочная ванна, предотвращающая разбрызгивание металла.
• Изделие с более маленькой плотность всплывает на поверхность ванны, что не влияет на свойства шва. Неизрасходованный материал механически собирается в целях экономии.

Основным положительным качеством является увеличенная скорость путем механизированной сварки под флюсом. Благодаря этому, способ применяется различными производствами, зарекомендовал себя надежным и долговечным способом соединения сварных деталей.

Шов выполняется по нескольким характеристикам, в зависимости от этого подбираются режимы работы. Распространённым видом является холодная сварка, применяется с пониженными температурами для соединения цветных металлов.

Каждый материал имеет техническое задание с разрешенными параметрами сварки.

В случае отсутствия инструкции, вещество подбирается к работе методом пробы, важно следовать некоторым советам:

• Соединение высокого качества можно получить только при наличии стабильной дуги. Параметр регулируется путем подбора уровня скорости движения плавящего инструмента, силы тока.
• На скоростные показатели влияет степень вылета проволоки, а также легированный состав.
• Сила тока напрямую зависит на глубину, а напряжением можно производить регулировку ширины шва.

Механизм работы флюсов при сварке

Таким образом, возможно максимально точно подобрать необходимое вещество. Необходимо понимать, что пренебрегать контролем не стоит, т.к. соединение может быть нарушено при дальнейшей эксплуатации.

Оборудование которым осуществляют сварку под флюсом

На производственных мощностях применяется стенд сборочного типа, на котором возможно зафиксировать обрабатываемые элементы в неподвижном состоянии. Требование надежного крепления особенно соблюдается, т.к. при работах деталь может сместиться, получится неровный сварочный шов. Зачастую, вместо полноценного дорогостоящего оборудования сварки под флюсом, применяют мобильные головки.

Автомат, сваривающий под флюсом

Тележка, оборудованная электроприводом и механической сварочной головкой именуется трактором. Данное устройство способно двигаться по направлениям шва или непосредственно деталям.

Область применения

Автоматизированный способ дает возможность поставить на конвейер производство различных крупных конструкций. Наиболее распространенные области, которыми применяется метод:

• Судостроением употребляется крупно узловая сборка, при сварке флюсом возможно монтирование секциями, что позволяет сократить время на производства в целом.
• Требования к высоким параметрам стыкуемых поверхностей позволяют применять устройство при изготовлении различных резервуаров.
• Газопроводные трубы крупных диаметров.

Технология не стоит на месте, с каждым годом становится все совершеннее. Дуговая сварка под флюсом позволяет производить крупные изделия высокого качества в машинном режиме. На некоторые работы ручным способом уходим несколько дней, механизированные линии выпускают готовое изделие за считанные минуты.

Сварка под флюсом – нюансы технологии, достоинства и недостатки

В строительной и промышленной сфере для соединения металлов сегодня активно применяют сварку под флюсом. Высокая популярность данной технологии объясняется теми преимуществами, которыми она обладает.

Процесс сварки под слоем флюса

ГОСТ 8713-79 о сварке под флюсом

Сварка, в которой зона расплавленного металла защищается флюсом, была изобретена достаточно давно – в XIX веке. Разработал данную технологию Н. Славянов, а первый автоматизированный сварочный аппарат для ее реализации и практические основы выполнения были созданы уже в 1927 году Д. Дульчевским. Практически сразу же после этого автоматическая сварка под флюсом стала активно внедряться в производственные процессы на крупных отечественных промышленных и строительных предприятиях.

На протяжении всего периода существования данной технологии и сама сварка под слоем флюса, и оборудование для ее выполнения постоянно развивались. Вопросами совершенствования метода и техники для его практической реализации занимались ведущие исследовательские институты Советского Союза: Институт электросварочных агрегатов Советского Союза, ЦНИИ Тяжелого машиностроения, Институт имени Е.О. Патона и др.

Схема сварки под слоем флюса

Технология автоматической сварки под флюсом детально регламентируется ГОСТ 8713-79. Там же приведена классификация способов сварки под защитным слоем флюса, которые могут использоваться для соединения сталей и сплавов, имеющих никелевую и железоникелевую основу. ГОСТ 8713-79 выделяет два таких способа: механизированная и автоматическая сварка под слоем флюса. А эти разновидности делятся на следующие подвиды:

1. механизированные: выполняемые на весу (МФ), с предварительно выполненным подварочным швом (МФш), с использованием остающейся подкладки (МФо);
2. автоматические: выполняемые на подкладке (АФо) и с использованием флюсовой подушки (АФф), с выполнением предварительной подварки корня шва (АФк), с применением так называемого медного ползуна (АФп), выполняемые на весу (АФ), с выполнением предварительного подварочного шва (АФш), сварка на флюсомедной подкладке (АФм).

Некоторые виды швов, применяемых при сварке под флюсом

Также в ГОСТ 8713-79 указаны типы сварных соединений, получаемых при использовании данных методов, которые могут быть:

• одностороннего типа; двухстороннего; стыкового одностороннего – замковые, которые могут быть выполнены с прямолинейным или криволинейным скосом обеих кромок, с симметричным скосом одной кромки, со скосом ломаного типа, вообще без скоса – с выполнением последующей строжки, с отбортовкой и несимметричным скосом обеих кромок;
• углового двухстороннего и одностороннего типа, при выполнении которых скосов может и не быть, они могут быть несимметричными, а также выполненные с отбортовкой;
• нахлесточные швы, выполняемые без скоса, с одной или двух сторон;
• тавровые швы двух- и одностороннего типа.

Пример работы сварки под флюсом увидеть на следующем видео:

ГОСТ 11533-75 перечисляет требования, предъявляемые к автоматическим и полуавтоматическим способам сварки под слоем флюса деталей, которые изготовлены из углеродистых и низколегированных сталей. К таким способам сварки относят:

• дуговую полуавтоматическую сварку, выполняемую с использованием стальной подкладки (Пс); сварку полуавтоматического типа (П) и полуавтоматическую с подварочным швом (Ппш);
• автоматическую сварку, выполняемую с предварительным подварочным швом (Апш);
• автоматическую сварку под флюсом, выполняемую на специальной стальной подкладке.

Технология сварки под слоем флюса

Автоматические и механизированные виды сварки под слоем флюса отличаются от традиционной технологии тем, что дуга при ее выполнении горит не в открытом воздухе, а под слоем сыпучего вещества с рядом специальных свойств, которое называется флюсом. В момент зажигания сварочной дуги одновременно начинают плавиться металл детали и электрода, а также используемый флюс. В результате испарений металла и флюса, образующихся в зоне сварки, формируется газовая полость, которая и наполнена образовавшимися парами, смешанными со сварочными газами.

Пример внешнего вида шва после сварки под слоем флюса

Полость, образующаяся при такой сварке, в своей верхней части ограничена слоем расплавленного флюса, который выполняет не только защитную функцию. Расплавленный металл электрода и свариваемой детали, взаимодействуя с флюсом, проходит металлургическую обработку, что способствует получению шва высокого качества.

При удалении дуги от определенной зоны сварки расплавленный флюс застывает, образуя твердую корку на готовом шве, которая легко удаляется после остывания изделия. Если выполняется автоматическая сварка под флюсом, то неизрасходованный флюс собирается с поверхности детали при помощи специального всасывающего устройства, которым оснащено автоматизированное оборудование.

На видео мастер объясняет некоторые нюансы работы при сварке с применением флюса:

Сварка под слоем флюса, выполняемая как механизированным, так и автоматизированным способом, обладает целым рядом весомых преимуществ.

• Процесс можно осуществлять с использованием токов значительной величины. Как правило, сила тока при выполнении такой сварки ориентировочно находится в пределах 1000–2000 Ампер, хотя вполне можно довести это значение и до 4000 А. Для сравнения: обычную дуговую сварку выполняют при силе тока не больше 600 А, дальнейшее увеличение силы тока приводит к сильному разбрызгиванию металла и невозможности сформировать сварочный шов. Между тем увеличение силы тока позволяет не только значительно ускорить процесс сварки, но и получить сварное соединение высокого качества и надежности.
• При сварке, выполняемой под слоем флюса, формируется закрытая дуга, которая расплавляет металл детали на большую глубину. Благодаря этому кромки свариваемой детали можно даже не подготавливать для их лучшей свариваемости.
• Поскольку режимы сварки под слоем флюса предполагают использование тока большой силы, скорость процесса значительно увеличивается. Если сравнивать скорость сварки, выполняемой под слоем флюса, которая измеряется в длине шва, получаемого за определенный промежуток времени, то она может в 10 раз превышать аналогичный параметр обычной дуговой сварки.
• Так называемый газовый пузырь, формируемый при выполнении сварки под защитным слоем флюса, препятствует разбрызгиванию металла, что предоставляет возможность получать сварочные швы высокого качества. Кроме того, это значительно снижает потери электродного металла, которые составляют максимум 2% от массы расплавленного материала. Экономится в таком случае не только электродный материал, но и электрическая энергия.

Общая схема дуговой сварки под флюсом

Выбор режима сварки, выполняемой под слоем флюса, осуществляется по следующим основным параметрам:

• диаметр используемой электродной проволоки;
• род тока и его полярность;
• скорость, с которой выполняется сварка;
• напряжение для формирования сварочной дуги.

Дополнительными параметрами, влияющими на определение режима сварки под флюсом, являются:

• размер частиц, состав и плотность используемого флюса;
• значение вылета электродной проволоки;
• параметр, определяющий, как электрод и свариваемая деталь располагаются относительно друг друга.

Оборудование, которым осуществляют сварку под флюсом

Рассмотрим существующее оборудование для сварки под флюсом. Когда речь идет о проведении сварочных работ в условиях производственного цеха, то перед началом процесса сварки свариваемые детали надежно фиксируют на специальном сборочном стенде или при помощи других приспособлений, чтобы полностью исключить возможные незапланированные движения свариваемых элементов в ходе работы.

Сварочный трактор (производитель Multitrac)

На прокладке трубопроводов для сваривания стыков в основном используют специальные мобильные сварочные головки, а при производстве листовых конструкций применяются либо стационарные установки, либо универсальные мобильные (к примеру, сварочный трактор). Трактор для сварки под слоем флюса – это самоходная тележка с электродвигателем, на которой установлена автоматическая сварочная головка. Такое устройство может двигаться вдоль свариваемых деталей по рельсовому пути или же непостредственно по самим деталям.

Сварочная колонна и свариваемая деталь на роликовых опорах

В условиях цехов также активно используются передвижные или стационарные сварочные колонны, которые в комбинации с роликовыми опорами или вращателями служат для сварки продольных и кольцевых швов.

Используемые материалы

И внешний вид, и механические параметры полученного сварного шва в значительной степени зависят от того, правильно ли была выбрана электродная проволока для его выполнения. Требования к такой проволоке оговорены в соответствующем государственном стандарте (ГОСТ 2246-70). Сварочную проволоку изготавливают из низкоуглеродистой, легированной и высоколегированной стали, при этом ее диаметр может попадать в диапазон от 0,3 до 12 мм.

После изготовления проволока для сварки сворачивается в восьмидесятиметровые бухты. В отдельных случаях (по согласованию с потребителем) проволока может поставляться в виде кассет или катушек. Если электродная проволока используется не сразу, а после хранения, то перед применением ее требуется очистить от ржавчины и каких-либо загрязнений, для чего можно применять бензин или керосин.

Катушка порошковой проволоки для сварки под флюсом

Существует еще два ГОСТа, которые оговаривают требования, предъявляемые к электродной проволоке. Так, по ГОСТ 7871-75 выпускают проволоку, с помощью которой сваривают детали из алюминиевых сплавов, а по ГОСТ 16130-72 – омедненную проволоку, поверхность которой не требуется очищать перед сваркой.

Чтобы дуговая сварка под флюсом протекала устойчиво и позволяла получать шов высокого качества, следует правильно выбирать защитный состав. От состава флюса для сварки зависят характеристики атмосферы газового пузыря и его расплавленного слоя. Такой слой, в свою очередь, взаимодействуя с расплавленным металлом в зоне сварки, напрямую влияет на характеристики будущего шва. Компоненты флюса, естественно, подбирают и с учетом того, детали из какого материала необходимо будет сваривать. Так, флюсы для сварки обычных, нержавеющих сталей, алюминия и других металлов могут серьезно различаться по своему составу.

Данный сварочный аппарат помогает понять, как подается проволока и флюс в зону сварки

Флюсы, с помощью которых выполняется как механизированная, так и автоматическая сварка, одновременно решают сразу несколько важных задач:

1. легирование металла сварочного шва;
2. защита зоны сварки от негативного воздействия внешней среды;
3. формирование поверхностного слоя шва;
4. повышение устойчивости сварки путем стабилизации разряда электрической дуги.

Хотя одним из достоинств сварки под флюсом является ее способность сваривать детали на большую глубину, однако при уменьшении мощности дуги и использовании тонкой проволоки вполне успешно можно работать и с тонкостенными элементами.

Автоматическая и механизированная сварки под слоем флюса.

При сварке под флюсом дуга горит в закрытой полости, защищенной от воздействия атмосферы эластичной оболочкой расплавленного флюса. Металл шва состоит на 2/3 из расплавленного основного металла и на 1/3 из расплавленного присадочного металла. При автоматической сварке возбуждение дуги, поддержание ее горения, подача электродной проволоки, перемещение дуги вдоль кромок и заварка кратера в конце шва механизированы.

Производительность сварки под флюсом в 5-10 раз выше производительности ручной дуговой сварки, что достигается за счет увеличения плотности тока дуги, сокращения времени вследствие повышения скорости сварки, уменьшения количества наплавленного присадочного металла вследствие глубокого проплавления основного металла и повышения коэффициента наплавки.

Высокое качество сварного соединения обеспечивается за счет надежной защиты сварочной ванны от воздействия кислорода и азота воздуха, получения металла шва более однородного по химическому, увеличения плотности металла шва и формирования его без наплывов, подрезов и чешуйчатости.

Дуговую сварку под флюсом выполняют сварочными автоматами: подвесными сварочными головками (АД-320, АД-321, АДФ-500, АДФ-1002, А-1406, А-1412, А-1416 и др.) или самоходными тракторами, перемещающимися непосредственно по изделию (ТС-17, ТС-17М, ТС-35, АДФ-10030, АДФ-1202 и др.).

Аналогичное оборудование выпускают и зарубежные фирмы, такие, как ESAB (Швеция), Kemppi (Финляндия), Miga- tronic (Дания), Selco (Италия), Polysoude (Франция) и др. Например, ESAB производит сварочные тракторы-автоматы марок Miggytrac 1000, Miggytrac 2000, А2 Multitrac, А6 Mastertrac и сварочные головки марок А6 Arc Master, А6 S Compact и т.п.

Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производстве для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении на металле толщиной 2-100 мм. Такой способ сварки широко применяют при изготовлении котлов, резервуаров для хранения жидкостей и газов, корпусов судов, балок мостовых кранов и т.п.

При механизированной сварке под слоем флюса плавящимся электродом механизируется подача сварочной проволоки в зону дуги. Это происходит с помощью сварочной головки. Манипуляции дугой для поддержания заданного режима, придания шву нужной формы и перемещение дуги по мере наложения шва вдоль свариваемых кромок осуществляются рабочим, обслуживающим полуавтомат вручную. Сварочная проволока от подающего механизма к держателю в большинстве случаев поступает по гибкому шлангу. Главное достоинство механизированной сварки заключается в том, что с ее помощью можно выполнять такие швы, которые невыгодно или неудобно сваривать автоматом. Можно применять сплошную или порошковую проволоки.

Сварку выполняют на установках ПШ-5, ПШ-112, ПДО-517, А-765, А-1197, А-1234 и др.

Для того чтобы воспрепятствовать вытеканию жидкого металла и шлака в зазор между свариваемыми кромками, сварку стыковых швов выполняют на весу, на флюсовой подушке, на медной или флюсомедной подкладке, в замок, на остающейся технологической подкладке, после ручной сварки корня шва.

Стыковые соединения листов стали толщиной до 20 мм в нижнем положении обычно сваривают односторонними однопроходными швами.

Сварка на весу возможна при условии плотной и точной сборки кромок без зазора. Глубина провара не должна превышать 2/3 толщины металла; такой способ применяют при изготовлении неответственных конструкций и при сварке тонкого металла.

Сварку на остающейся подкладке применяют для соединения листов толщиной до 10 мм. Подкладка должна плотно прилегать к свариваемым кромкам. При сварке частично про-

Рис. 2.20. Сварка стыкового шва на флюсовой подушке

плавляется подкладка и приваривается к нижней части кромок. Зазор между подкладкой и кромками должен быть не более 0,5-1 мм. Сварка применяется в тех случаях, когда наличие подкладки по конструкции допустимо.

При сварке на флюсовой подушке (рис. 2.20) к нижней стороне свариваемых листов поджимается слой флюса, препятствующий вытеканию сварочной ванны. Качество швов, их формирование определяется равномерностью поджатия флюсовой подушки и равномерностью зазора в стыке.

При сварке на медной подкладке обеспечивается получение качественных швов при условии плотного поджатия подкладки к свариваемым кромкам со стороны корня шва. Наличие зазоров не допускается. В производственных условиях трудно соблюсти такие жесткие требования, предъявляемые к сборке изделий, особенно при сварке толстолистового материала длинномерными швами. Поэтому этот способ не нашел широкого практического применения.

При сварке на флюсомедной подкладке между медной подкладкой и нижней стороной свариваемых листов искусственно создают тонкую флюсовую прослойку. Флюс насыпают через зазор между кромками или насыпают на подкладку до укладки листов. Размеры канавки для формирования корня шва: ширина 12-20 мм; глубина 1,5-2,5 мм.

Слой флюса между кромками и подкладкой играет роль флюсовой подушки. Наличие медной подкладки устраняет опасность проседания швов в случае неравномерного поджатия. Флюсомедные подкладки применяют при сварке односторонних кольцевых швов.

Сварка двусторонних швов является основным высокопроизводительным способом сварки под флюсом стыковых швов металла толщиной более 12 мм. Способ менее экономичен по сравнению с односторонней сваркой, но зато менее чувствителен к колебаниям режима сварки, отклонению электрода от линии стыка и не требует сложных устройств для получения полного провара.

Режим сварки под флюсом включает: диаметр электродной проволоки, силу сварочного тока, напряжение на дуге, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, марку и размер зерен флюса.