Особенности автоматической сварки под флюсом

Для улучшения качества шва, во время проведения сварочных работ используется флюс. Дуга в этом случае горит под слоем порошка, что ограничивает доступ воздуха во время плавления проволоки. Автоматическая сварка под флюсом предназначена для обработки низколегированных, низкоуглеродистых, активных, средне и высоколегированных сталей.

Что такое сварка под флюсом

Сущность сварки под флюсом сводится к тому, что дуга между сварной проволокой и обрабатываемым материалом горит под слоем гранулированного порошка. Под воздействием температуры электрод и гранулы расплавляются. В результате, вокруг сварной ванны создается эластичная пленка, полностью перекрывающая доступ воздуха и защищающая от негативного воздействия дугу и расплавленный металл.

Компоненты флюса по мере остывания превращаются в шлак покрывающий шов. После окончания работ, наплавленная корка легко отстает от металла и удаляется механическим методом. Оставшийся флюс собирается и используется в дальнейшем.

Оборудование для сварки под флюсом можно разделить на две категории:

1. Роботизированная автоматическая сварка под слоем флюса угловых швов и ровных поверхностей. Направление, скорость движения электрода задает машина. Роботизированный способ отличается максимальным качеством наложения сварного шва, прочностью соединения и скоростью работы.
   В последнее время широко используется так называемая тандемная сварка – когда два электрода располагаются в одной плоскости параллельно друг другу. Технология автоматической сварки под флюсом в тандеме, существенно увеличивает качество сварного шва и скорость выполняемых работ.
   Еще одним преимуществом тандемного метода является быстрое возбуждение дуги, а также минимальный размер сварочной ванны.
2. Полуавтоматическая сварка. Сварную проволоку направляет сварщик, он же контролирует вылет электрода. Подача проволоки осуществляется автоматически. От мастера требуется выбрать скорость и угол наклона электрода, а также подобрать наиболее подходящую мощность напряжения дуги.

Техника автоматической сварки под слоем флюса подробно описана в ГОСТ 8713 79. В нормах прописаны виды сварных соединений, обеспечивающие максимальную прочность конструкции. Санитарные нормы и требования к технике безопасности указываются в ГОСТ 9087 81.

Сварочный флюс – что это

По сути, флюс, это гранулированный порошок с диаметром от 0,2 до 4 мм, используемый для защиты дуги, сварной ванны и наплавляемого металла, от вредного внешнего воздействия.

Во время проведения работ создается флюсовая подушка, основным предназначением которой является:

• Создать надежную защиту сварочной ванны, в виде газового облака и шлака, от воздействия негативных факторов: сырости, пыли, низкой температуры воздуха и т.д.
• Обеспечить стабильную дугу, во время которой будет осуществляться непрерывный процесс формирования шва в сварочной ванне.
• Улучшить качество соединения и обеспечить сварной шов необходимыми свойствами.
• Вывести примеси из металла в зону шлакообразования.

Флюсовые сварочные материалы принято классифицировать на несколько категорий, в зависимости от технологии производства, составу и прямому назначению.

1. Способ производства. Существуют плавленые и неплавленые разновидности флюса. Первые, рудоминеральные, предварительно плавятся в печи, после подвергаются дополнительному прокаливанию и формированию в гранулы. Неплавленые или керамические флюсы производят путем смешивания минералов и ферросплавов с добавлением жидкого стекла.
2. Химический состав сварочного флюса. Существуют оксидные, солеоксидные и солевые материалы. Каждый из видов порошка используется для определенной цели.
3. Область применения сварки под флюсом. Для сварки низколегированных сталей применяют оксидные материалы. Во время работ по переплавке шлака, обработки высоколегированных или углеродистых сталей, а также цветных металлов применяют солевые флюсы. Так как в составе электрода отсутствуют оксиды, обеспечивается чистота шва и сохраняется пластичность соединения. Солевые материалы используют для работ с титаном.

Расход флюса зависит от химического состава и способа производства материала. Также на количество затрат влияет мощность сварочного тока, напряжение дуги и скорость проведения работ.

Наиболее экономичным считается сварочное оборудование для автоматической сварки под флюсом. Блок управления станка рассчитывает оптимальную скорость движения электрода, а также мощность и силу тока. Дефекты сварки под флюсом, в частности, по причине человеческого фактора, сведены к нулю.

При ручной работе с полуавтоматом вносят дополнительные коэффициенты нормирования сварки, связанные с пространственным положением шва и его длиной. Если длина соединения не более 20 см, учитывают коэффициент изменений равный 1,2; от 20-50 см 1,1; свыше полуметра поправка равна 1. Полученный результат помогает точно рассчитать время, необходимое для проведения работ, а также высчитать расход флюсового материала.

Основными причинами образования пор при сварке является водород и азот. При использовании флюса создается защитное облако, не дающее этим веществам вступить в реакцию с расплавленным металлом.

Режимы сварки под флюсом

Особенностью процесса сварки под флюсом является необходимость точного расчета нескольких важных параметров, оказывающих влияние на затраты флюса:

• Род и полярность тока. Источники питания для сварки под флюсом могут быть трансформаторного и инверторного типа. Инвертор использует принцип двойного преобразования электрического тока, в результате давая на выходе стабильные высокочастотные показатели, что приводит к уменьшению расхода порошка.
• Напряжение сварной дуги.
• Диаметр используемой проволоки. Во время сварки флюсовый порошок расходуется на создание шлакового слоя вокруг шва. Соответственно, чем толще используемая проволока и стыки соединения, тем больше нужно будет гранул для защиты. Плавленые сварочные флюсы, как правило, расходуются быстрее, чем керамические. Работы с разделкой кромок также требуют больших затрат флюсового порошка.
• Скорость ведения электрода. Механизированная сварка экономнее, так как обеспечивается стабильная скорость движения электрода, отсутствуют рывки.
• Толщина обрабатываемого материала.
• Отходы сварочного флюса. В результате проведения работ, на шве образуется определенное количество защитного шлакового слоя. Расход гранулированного флюсового порошка в определенной мере зависит от того, какое количество отходов получается на выходе.

При расчете режима сварки также учитывается вылет электрода, состав и строение флюсового порошка, положение изделия при выполнении работ.

Где применяется сварка флюсом

В свое время характеристики процесса сварки с использованием флюса произвели настоящую революцию в промышленности. Первоначально, способ сварочных работ предназначался только для обработки низкоуглеродистой стали. Сегодня производители флюсов заявляют о возможности применения порошка практически для любых, в том числе тугоплавких сталей и металлов, тяжело поддающихся обработке.

Металлургические процессы при сварке позволили использовать полностью механизированные установки и полуавтоматы для следующих целей:

• Сварка кольцевых швов. Основной сложностью процесса является необходимость удержать сварную ванну и избежать растекания металла. Для выполнения работ используют станки ЧПУ. Может потребоваться ручная подварка.
• Сварка вертикальных швов. Выполняется с принудительным или свободным формированием шва. Лучшие характеристики прочности соединения были достигнуты при работе с металлами 20-30 мм.
• Сварка труб малого и большого диаметра. Первоначально с помощью полностью автоматических станков научились варить трубы небольшого диаметра, но впоследствии с развитием технологии обработки, получилось освоить метод позволяющий проводить работы с материалом большого диаметра. Характеристики используемого оборудования обеспечили необходимую прочность соединения и позволили ускорить процесс сборки труб для нефте- и газопроводов.

Проведение всех производственных работ строго регламентируется в соответствии с существующей технологической картой сварки. Любые нарушения приводят к серьезным штрафным санкциям.

Преимущества и недостатки сварки

Можно выделить некоторые преимущества сварки под флюсом:

• 

  Производительность. По сравнению с обычной ручной сваркой, скорость работ увеличена в 5-10 раз.

• Качество шва. Флюс предотвращает разбрызгивание стали, обеспечивает защиту от появления пор в шве. Особенностью сварки высоколегированных сталей является необходимость защиты от попадания на поверхность шлака и капель расплавленного металла. Работы с помощью флюсового порошка создают оптимальные условия для обработки деталей.
• Экономия. Расход электроэнергии по сравнению с обычной электродной сваркой меньше приблизительно на 30%.
• Универсальность. Флюсовый порошок позволяет варить металлы разной плотности и структуры. Метод сварки подойдет для цветных металлов, низкоуглеродистый сталей, титана и т.д.

Можно выделить несколько недостатков флюсовой сварки:

• Ограниченная маневренность автоматов.
• Возможность проведения работ с максимальным отклонением от плоскости не более 10-15°.
• Влияние характеристик флюса на качество проводимых работ. Остатки порошка механизированным образом убираются в хранилище и используются повторно. Сухой порошок быстро впитывает влагу. Чтобы обеспечить высокие характеристики шва, потребуется контроль влажности флюса.
  Проверку делают с помощью забора порошка, высушивания при температуре 105°С. После контрольный образец взвешивают. Если разница составляет более 0.1% от массы невысушенного состава, весь порошок отправляют на сушку.

Некоторые виды сварочных работ рекомендовано проводить только с использованием флюса. Применение гранулированного порошка позволяет сократить расходы электроэнергии и улучшить качество и прочность сварочного шва в несколько раз.