Даже идеальная сварка не может защитить сварной шов от порчи. Рано или поздно это место становится самым слабым в детали и деформируется, поэтому во время сварочных работ обязательно используются защитные материалы. К ним относятся инертные газы и флюсы. Последние не так распространены в бытовой среде, но на производствах сварка под флюсом встречается очень часто. О ней пойдет речь далее.
Действие защитного покрытия
Электродуговая сварка под слоем защитного порошка – это несложное в исполнении, но качественное и надежное соединение различных металлоконструкций и деталей.
Особенность сварки под флюсом заключена в соединении расплавленного металла двух деталей под слоем специального гранулированного порошка. При большой температуре электрической дуги металл и флюс расплавляются.
Пленка, образовавшаяся при расплаве гранул, защищает сварочную ванночку от воздействия кислорода и окружающей среды, не дает разбрызгиваться металлу.
На шве появляется тонкий слой шлака, который позволяет равномерно остывать сварному соединению. Корка легко удаляется с поверхности шва. Выполнять удаление надо обязательно для визуального контроля качества сварки.
Чтобы снять шлак, достаточно несильно ударить молотком по нему, и он осыплется. Перед этим необходимо убрать с деталей остатки флюса, его можно использовать на следующем стыке.
Проблемы, возникающие в процессе сварки под флюсом
Новичок-сварщик, неукоснительно соблюдающий инструкции, все равно может столкнуться с такими проблемами, которые ему непонятны. Самый образный пример – поры на сварном шве, которые говорят о том, что под слоем флюсом оказался газ. Чаще всего пористость появляется из-за наличия углекислого газа или водорода, в редких случаях из-за азота, поры которого появляются только при обработке микролегированных сталей, если такие материалы обладают нитридным упрочнением.
С такой же проблемой можно столкнуться, если металл разрезался плазменным резаком. Если сварочная ванна имеет малое процентное содержание раскислителей, то углекислый газ может проникать под слой флюса. Чтобы исключить образование пор, жидкую ванну обогащают как минимум 0,2 % кремния. Кроме того, раскисление может произойти при понижении температуры и, наоборот, концентрация углекислого газа будет расти с ее повышением.
Самой частой причиной появления пор при сварке под слоем флюса является наличие водорода, который появляется из-за недостаточной зачистки кромочных поверхностей от ржавчины и других загрязнений, а также из-за влажного флюса.
Рекомендуем статьи
- Виды сварных швов: разбираемся в классификации и особенностях
- Производство изделий из металла: технологии, преимущества, поэтапный контроль
- Сварка плавлением: где применяется и как производится
Напоследок стоит сказать, что плавкий материал, который используется при сварке под слоем флюса, находится в твердом гранулированном состоянии в течение всего сварочного процесса, что позволяет на 50–90 % повторно его использовать при последующей сварке.
Способы работы
Для выполнения соединения с помощью сварки под флюсом наиболее распространены два метода.
Соединение с помощью сварки полуавтоматом. Чтобы обеспечить оптимальную скорость подачи проволоки с флюсом, сварщик подбирает соответствующий режим работы на аппарате, учитывая толщину металла и вид соединения.
Дуга направляется вручную. При этом скорость подачи проволоки, сила тока и угол наклона держателя – это основные факторы, влияющие на качество выполненной работы.
Схема автоматической (роботизированной) сварки предназначена для соединений стыковых и угловых деталей. В этом случае, автомат задает направление движения дуги, скорость подачи проволоки и хода каретки. Такой аппарат при высокой скорости сварки дает качественный шов.
Одна из разновидностей автоматического способа позволяет вести сварку сразу двумя электродами – это тандемный метод. При этом электроды идут параллельно друг другу и находятся в одной плоскости, что позволяет увеличить сварочную ванночку при мгновенном возбуждении электрической дуги. Флюс выполняет защиту шва от кислорода и обеспечивает равномерное остывание.
Выбор режима сварки
Выделяется несколько режимов, которые всегда нужно подбирать под каждое отдельное задание.
| Толщина металла, мм | Диаметр проволоки, мм | Сварочный ток, А | Напряжение, В | Скорость сварки, м/ч |
| 3 | 2 | 250 — 500 | 28 — 30 | 48 — 50 |
| 5 | 2 | 400 — 450 | 28 — 30 | 38 — 40 |
| 10 | 5 | 700 — 750 | 34 — 38 | 28 — 30 |
| 20 | 5 | 750 — 800 | 38 — 42 | 22 — 24 |
| 30 | 5 | 950 — 1000 | 40 — 44 | 16 — 18 |
Режимы из таблицы подойдут для низкоуглеродистой, среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали.
Виды флюсов
Каждое вещество, водящее в состав флюса, предназначено для сварки определенных металлов и сплавов. Выбирая марку флюса, учитывают, высоколегированная сталь будет свариваться или высокоуглеродистая, или же предстоит сварить цветные металлы, сплавы и так далее.
По методу производства флюсы разделяют на два вида:
- неплавленые (испеченные и керамические) – гранулы с легирующими добавками, обеспечивающими высокое качество сварного соединения;
- плавленые – с включениями стекла или пемзы.
Испеченные и керамические флюсы изготавливают, измельчая основной материал и соединяя раствор с жидким стеклом. Применяются для добавления легирующих присадок в тело шва. Плавленые флюсы изготавливаются при спекании основных материалов.
Флюсы для защиты шва выпускаются отдельно для электро и газосварки. Они отличаются по химическому составу. Гранулы, в которых содержится определенное количество фторидов, хлоридов, предназначены для электродуговой сварки с переплавом шлаков с активными металлами. Это солевые гранулы.
Комбинация солевого и оксидного растворов позволяют использовать смешанные флюсы для провара легированной стали. Оксидный флюс предназначен для соединения конструкционных сталей с большим содержанием фтора.
Классификация сварочной проволоки
Сварка полуавтоматом выполняется флюсовой проволокой без газа для повышения качества соединения деталей. От типа стержней и химического состава зависят механические показатели сварочного соединения.
Важно. Стальная проволока для сварки под флюсом должна соответствовать ГОСТу 2246 1970 года и применяться в зависимости от материала деталей.
Проволоку делают из трех видов сталей:
- легированных;
- высоколегированных;
- конструкционных, низкоуглеродистых.
Сечение сердечников, в зависимости от толщины металла, изготавливается диаметром не более 12 мм. Поставляется в бухтах не более 80-ти м длины. По желанию заказчиков возможна намотка на кассеты или катушки.
Хранить стальную проволоку нужно в сухих помещениях. При образовании ржавчины бухты обрабатывают с помощью бензина или керосина.
Для сварки алюминиевых деталей проволоку изготавливают по ГОСТам 7871 и 16130. Для этого производятся и наиболее часто применяются омедненные проволоки, не требующие обрабатывания при сварке.
Особенности и преимущества
Преимущества полуавтоматической и автоматической сварки под защитным слоем флюса позволяют занимать этому типу неразъемного соединения одно из лидирующих мест.
Высокий уровень производительности
По этой характеристике преимущество перед ручной сваркой минимум в 6 раз, некоторые специалисты считают, что намного больше. Но это не предел, повышая коэффициент работы сварочного автомата, увеличивается величина производительности труда. Еще одна причина, позволяющая достигнуть таких результатов – это применение высоких значений силы тока при сварке.
Плотный слой материала флюса не позволяет металлу растекаться, при этом происходит хорошее формирование шва. При повышенных значениях тока, этим оборудованием можно надежно обеспечить провар даже толстого металла без большой разделки кромок. Поэтому производительность еще больше вырастает. Снижается время на зачистку брызг и сильного растекания металла.
Повышается качество шва
Качество соединения растет благодаря тому, что расплавленный металл не подвергается воздействию кислорода и других веществ атмосферы.
Существует возможность широкого выбора материала сварочной проволоки. Применяя ту марку, которая лучше всего подходит для сварки, можно получить однородный по составу шов.
Появляется возможность придания шву отличной формы, с требуемым катетом шва. Благодаря защитной пленке, которая образуется при сгорании флюса, в швах нет подрезов, непроваров, пор и трещин. Наконец, нет необходимости в замене электродов, поэтому шов получается ровным, без разрывов.
Экономный расход материалов и улучшения условий работы сварщика
При сварке под флюсом понижается расход проволоки до 35%, при сравнении со сваркой электродами. Не расходуется материал на отходы, в виде огарков и разбрызгивания металла.
При этом способе угарный газ выделяется в меньших количествах, глаза и лицо специалиста не подвергается сильному ультрафиолетовому излучению, как при электросварке.
Технология сварочного процесса
Метод простой – слой флюса 30-60 мм подается в зону дуги, покрывает и защищает материал. Дуга располагается в защищенном пространстве, расплавляет металл и сварочную проволоку, жидкие материалы соединяются. Защитная газообразная атмосфера вытесняет небольшой объем основного расплавленного материала, начинает провариваться следующий слой. Флюс препятствует разбрызгиванию жидкого металла и нерациональному использованию тепла дуги, повышая качество шва.
Проволока подается из специального механизма, оснащенного двумя роликами: ведущим и прижимным. Скорость подачи не отличается от скорости плавления, это обеспечивает равномерное горение дуги. Электроэнергия подается через головку со встроенным мундштуком.
Шов образуется в процессе перемещения дуги параллельно материалу. Ванна постепенно остывает, жидкий материал кристаллизуется, образуется шов. Флюс образует на поверхности корку, замедляющую остывание и способствующую избавлению от газов и примесей. Шов получается плотный, чистый, однородный по составу.
Важно! Механизация процесса позволяет обеспечить небольшой вылет и быструю подачу электрода. Это увеличивает мощность тока в 6-8 раз (если сравнивать с ручной сваркой), что позволяет увеличить производительность до 10-и раз. Можно обрабатывать более толстые детали, увеличить объем основного материала в шве до 70%. Сварщика можно заменить высококвалифицированным оператором.
Оборудование
Производится оборудование 2 видов для сварки деталей под флюсом. В первом виде используют сварочную проволоку толщиной не более 3 мм.
Принцип устройства такого сварочного аппарата предполагает самостоятельную регулировку дуги (напряжения на ней), в то время как проволока подается с постоянной скоростью.
Второй вид – это оборудование, в котором автоматически регулируется сила тока, в зависимости от скорости подачи сварочных проволок. Диаметр электродной проволоки для такого оборудования начинается от 3 мм.
Производятся сварочные полуавтоматы и устройства для автоматической сварки. Выпускают универсальные аппараты, на которых можно проводить сварку порошковой проволокой, под флюсом, MIG, а также электродуговую строжку. Ток достигает значений 300…1500 A.
Современные автоматические модели оснащают механизмом, который позволяет собрать нерасплавившийся флюс и отправить его назад в емкость для загрузки. Существует функция контроля пропорциональности шва.
В промышленности распространены самоходные аппараты (трактора, подвесные головки), позволяющие автоматически варить объемные и протяженные конструкции. Если сварочный аппарат оснащен лазером, то это дает возможность отслеживать положение электрода. Причем экран можно устанавливать на расстоянии порядка 20 метров.
Область применения
Необходимо разобрать, где применяется сварку под флюсом, которая по праву считается одним из основных методов получения неразъемного соединения. Сварка выполняется в нижнем положении, для соединения деталей встык, внахлест, для угловых способов соединения.
Ранее способ использовали только при сварке металлоконструкций из конструкционных сталей. При разработке новых технологий появилась возможность проводить сварку всех видов стали и никелевых сплавов. Для этого используется проволока, подходящая по своему составу.
Титан и его сплавы, медь и сплавы на ее основе, алюминиевые сплавы и чистый металл – эти материалы успешно и надежно соединяют с помощью сварки под флюсом.
С применением метода под флюсом варят сложные строительные конструкции, мосты, трубы, резервуары, морские и речные суда. Экономически выгодно использовать данный метод для листов толщиной от 6 мм.
Важно правильно подобрать режим работы, материал проволоки и вид флюса. Шов сможет выдержать большие перепады температуры, воздействия агрессивных сред. Стык, выполненный профессионалом, выдержит очень высокое давление и будет надежен в условиях полного вакуума.
Государственное регламентирование технологии, типов соединения, характеристики
ГОСТ 8713-79 классифицирует и маркирует буквенными обозначениями подвиды способа соединения под флюсом:
- АФ – на весу. Производится без средств, предотвращающих протекание металла в зазоры между соединяемыми кромками. Если требуется проварить на полную глубину, то это делают в два приёма с обеих сторон шва.
- АФф – на флюсовой подушке. Название способа иллюстрирует суть: под свариваемый стык подкладывают флюс, через огнеупорную подкладку прижимают к стыку прорезиненным шлангом. Подают в трубку воздух под давлением – порошок плотно прижат к изделиям в области шва.
- АФм – на флюсомедной подкладке. Применяется для предотвращения пережога металла кромок, соединения угловых, стыковых и тавровых сопряжений с флюсомедными подкладками, формирующими обратную сторону шва.
- АФо – на остающейся подкладке. Применяется при односторонней сварке, когда нельзя сваривать на флюсовой подушке. Стальные подкладки – гарантия полного провара швов.
- АФп – на медном ползуне. Его конструкция обеспечивает соединение порошковой проволокой с принудительным образованием углового шва. Жидкий шлак образуется по ходу горения дуги, затем всплывает на поверхность.
- АФш — с предварительным наложением подварочного шва. Применяется реже из-за значительных трудозатрат. Упрощает процесс сборки изделия.
- АФк – с предварительной подваркой корня шва. Выполняют покрытым или плавящимся электродом в защитном газе. Глубина провара достигает 1/3 толщины детали.
