Сварочные материалы для сварки под флюсом

Сварочный флюс — материал, используемый при сварке для защиты зоны сварки от атмосферного воздуха, обеспечения устойчивости горения дуги, формирования поверхности сварного шва и получения заданных свойств наплавленного материала [1] . Например, при газовой и кузнечной сварке металлов широко используют такие компоненты, как бура, борная кислота, хлориды и фториды. Они образуют жидкий защитный слой, в котором растворяются оксиды, образующиеся на свариваемых поверхностях.

При электрошлаковой сварке используют измельчённые композиции сложного состава, через них, кроме того, должен проходить электрический ток, с выделением тепла для нагрева свариваемых деталей.

Содержание

Классификация [ править | править код ]

Флюсы классифицируют по способу изготовления, химическому составу и назначению.

По способу изготовления — разделяют на плавленые и неплавленые.

В состав плавленых входят только шлакообразующие компоненты. Их получают сплавлением составляющих компонентов. Изготовление флюса включает следующие процессы: размола до необходимых размеров сырья ( марганцевая руда , кварцевый песок , мел и др.); смешивания их в определенных пропорциях; плавка в газопламенных или электропечах; грануляции с целью образования измельченного до определенных размеров зерна флюса.

Неплавленые — это смесь порошкообразных и зернистых материалов, которая кроме шлакообразующих содержит раскислителей и легирующих элементов. Делятся на керамические — замешены на жидком стекле и испеченные — образованные спеканием без расплавления.

Отсутствие плавки позволяет вводить в состав флюса различные ферросплавы, металлические порошки, оксиды и др.

Неплавленые флюсы изготавливают следующим образом: компоненты измельчают, дозируют, усредняют. Затем замешивают с водным раствором жидкого стекла и гранулируют. Гранулы сушат и прокалывают. Используют преимущественно плавленые, которые имеют высокие технологические свойства и низкую цену. Плавленые различают по содержанию оксидов различных элементов. В качестве основных — входят оксиды марганца и кремния.

Марганец , имея большее сродство к кислороду восстанавливает оксиды железа и способствует выведению серы образуя сульфид.

Кремний способствует снижению пористости металла шва за счет подавления процесса образования оксида углерода и является хорошим раскислителем.

По содержанию SiO 2 подразделяются на: высококремнистые (до 40 . 45% SiO 2 ), низкокремнистые (до 0,5% SiO 2 ) и безкремнистые.

По содержанию MnO делятся на: высокомарганцевые (> 30% MnO), среднемарганцевые (15-30% MnO) и низкомарганцевые.

По назначению различают флюсы для сварки: низкоуглеродистые, легированные, для спецсталей, для цветных металлов.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей используют высококремнистая флюсы, содержащие большое количество SiO 2 i MnO i имеют кислый характер. Для сварки легированных сталей — низкокремнистые, с повышенным содержанием СаО, MgO, CaF 2 , имеющие слабокислую характер; Для сварки высоколегированных сталей с большим содержанием легкоокисляемых элементов (Cr, Mo, ​​Ti, Al и др.) — безкремнистые, на основе CaO, CaF 2 , Al 2 O 3 и бескислородные фторидные флюсы, содержащие 60-80% CaF 2 и имеют основной или нейтральный характер.

Для сварки сталей, цветных металлов и сплавов используют неплавленые керамические флюсы, содержащие мрамор , плавиковой шпат , фториды или хлориды щелочноземельных металлов, ферросплавы сильных раскислителей (Si, Ti, Al), легирующие элементы и чистые металлы. Такие шлаки имеют основной или нейтральный характер и обеспечивают в металле шва заданный содержание легирующих элементов.

Нормативные документы [ править | править код ]

• ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Приведено около 50 марок сварочных флюсов и требования к ним.

Литература [ править | править код ]

В. П. Мовчан, М. М. Бережний. Основы металлургии. Днепропетровск: Пороги. 2001. 336 с.

Дуговая сварка под флюсом.

2. Сущность и область при­менения автоматической и механизированной сварки под флюсом.

1.Дуговая сварка под флюсомвы­полняется голой электродной проволокой, которая по­дается в зону горения дуги специальным механизмом.

Сварочная дуга возбуждается между электродной про­волокой под слоем сыпучего флюса и свариваемым ме­таллом. За счет высокой температуры дуги флюс пла­вится и закрывает расплавленный металл шва и элек­трода коркой расплавленного шлака, замедляющего процесс охлаждения металла шва и зон, прилегающих кнему, а также предохраняет металл от соприкоснове­ния с воздухом, что способствует улучшению каче­ства шва.

Малый вылет электрода, отсутствие на нем покры­тия, большая скорость подачи электродной проволокипозволяют значительно увеличить сварочный ток по сравнению с ручной сваркой электродами тех же диа­метров, что приводит к ускорению процесса плавления сварочной проволоки, увеличению глубины проплавления основного металла и, как следствие, к значитель­ному повышению производительности.

При сварке под флюсом эффективно используется тепло дуги и экономично расходуется электроэнергия, выполняется сварка как на перемен­ном, так и на постоянном токе.

При сварке под слоем флюсаобычно применяют силу тока до 1000…1200 А, что при открытой дуге невозможно. При увеличении силы сварочного тока происходит силь­ное разбрызгивание металла и нарушение правильного формирования шва. Таким образом, при сварке подслоем флюса можно повысить сварочный ток в 4…8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранять при этом высокое качество сварки, хорошее формирование шва при высокой производительности.

При сварке под слоем флюса металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около 2 /₃) и лишь примерно 1 /₃ за счет электродного металла. Сварку изделий толщиной до 15…20 мм можно производить без разделки кромок. Потерн металла па угар и разбрызги­вание при этом относительно небольшие – не более 2% от массы расплавленного электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге.

2. На рис. 72, а схематически показан процесс автоматической сварки под слоем флюса. Сварка производится голой электродной проволокой 4, которая с катушки 3 подается в зону горения 1 дуги сварочной головкой авто­мата 5, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки из бункера 2 по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равно­мерно покрывает шов, образуя твердую корку шлака 7. Остальная часть флюса отсасывается в бункер по труб­ке 6.

Рис. 72. Схема автоматической сварки под слоем флюса (а) и про­дольного разреза зоны сварки (б)

На рис. 72, б схематически дан продольный разрез зоны сварки под флюсом. При горении дуги основной металл 7 и электродная проволока 1 расплавляются под флюсом 2,который под действием высокой температуры дуги также расплавляется; в результате горения дуги происходит в газовом пузыре 6,окруженном пленкой жидкого шлака 8,защищающей столб дуги и всю зону сварки от воздействия воздуха (см. рис 72, бжидкий металл 5 и наплавленный металл 4). Дуга плавит металл и вытесняет его; газовый пузырь наполняется металлом электрода и расплавленным ос­новным металлом. Металл сварочной ванны хорошо пе­ремешивается, и сварной шов обладает достаточно хоро­шими механическими свойствами.

Полуавтоматическая сварка осуществляется но такой же схеме, только при этом применяется более тонкая электродная проволока, а полуавтомат подается свар­щиком вручную, вдоль выполняемого шва. Автоматичес­кая установка для дуговой сварки имеет следующие ос­новные части: сварочную автоматическую головку, обес­печивающую возбуждение и поддержание дуги, а также подачу проволоки в дугу; механизм для перемещения дуги вдоль шва или самой детали относительно неподвижной головки; источник электрического тока для пи­тания дуги; флюсовую аппаратуру; распределительное устройство для управления автоматом.

Главнейшей частью автоматической установки явля­ется сварочная головка. Сварочная головка с плавя­щимся электродом применяется с автоматическим регу­лированием дуги, главным образом по напряжению, и с использованием принципа саморегулирования – с по­стоянной скоростью подачи электродной проволоки.

В сварочных головках с автоматическим регулиро­ванием дуги поддерживается напряжение дуги, т. е. дли­на дуги. В случае повышения напряжения скорость пода­чи проволоки повышается до тех пор, пока не восстано­вится заданное напряжение на дуге, а в случае пониже­ния напряжения скорость подачи проволоки уменьшается.

В сварочных головках с постоянной скоростью подачи электродной проволоки постоянно поддерживается вели­чина сварочного тока. Количество проволоки, расплав­ленной в единицу времени, остается неизменным для за­данного режима.

Автоматы со сварочной головкой с регулируемой ду­гой применяют для сварки открытой дугой и для сварки под флюсом. Автоматы со сварочной головкой с постоян­ной скоростью подачи электродной проволоки пригодны только для сварки под флюсом. Автоматы, в которых сварочная головка находится на тележке, передвигаемой вдоль изделия, называются сварочными тракторами. Для удобства сварки сварочная головка автомата может пе­ремещаться вверх, поворачиваться вокруг колонки, а также вместе с коромыслом в плоскости, перпендику­лярной шву.

При автоматической сварке для получения прочного сварного соединения необходимо обеспечить сохранение установленного положения плавящегося электрода по отношению к свариваемым кромкам изделия. С этой целью применяют специальные направляющие или ко­пирующие устройства. Автоматические направляющие устройства могут быть прямого действия или со вспомо­гательным двигателем (серводвигателем). Автоматиче­ские направляющие прямого действия обычно имеют си­стему роликов, свободно катящихся перед электродом по разделке свариваемого соединения и соответственно направляющих движение электрода.

При использовании сварочных тракторов применяют для направления электрода самокопирование, т. е. свар­ка стыковых швов происходит при свободном движении двух роликов трактора вдоль кромок разделки шва. Для направления электрода при автоматической сварке кри­волинейных швов используют электромагнитный ролик, закрепленный на шарнирной консоли соосно со свароч­ной головкой и движущейся по шаблону (копиру).

Высокая производительность достигается применени­ем двух, трех и более дуг. Двухдуговая сварка стали толщиной 8…10 мм производится одним проходом со скоростью до 120 м/ч. Этот способ автоматической свар­ки заключается в использовании двух мощных свароч­ных дуг, расположенных в общем плавильном простран­стве; первая дуга расположена вертикально, вторая на­клонена углом вперед. Значительная производительность достигается также при автоматической сварке с исполь­зованием трехфазного тока для питания сварочной дуги.

Полуавтоматическая сварка выполняется специаль­ными полуавтоматами, часто шлангового типа.

Шланговый полуавтомат (рис. 73) состоит из пере­носного механизма 3,держателя 1 со специальным гиб­ким шлангом 2,передвижного аппараторного ящика с включающей аппаратурой и электроизмерительными при­борами 5.

Питание дуги осуществляется соответствую­щими источниками. На схеме показан сварочный транс­форматор с дроссельной катушкой 6. Механизм 3 обеспе­чивает подачу электродной проволоки с постоянной скоростью, имеет электродвигатель мощностью 0,1 кВт. Скорость подачи проволоки может меняться в пределах 80…600 м/ч путем перестановки зубчатых колес. Через гибкий шланг 2 механизмом подается электродная про­волока диаметром до 2 мм из кассеты 4.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Для автоматической дуговой сварки под флюсом используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха. Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. В процессе автоматической сварки под флюсом (рис. 5.10) дуга 10 горит между проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30—50 мм. Часть флюса расплавляется, в результате чего вокруг дуги образуется газовая полость, а на поверхности расплавленного металла — ванна жидкого шлака 4,

Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Действие мощной дуги и весьма быстрое движение электрода вдоль заготовки обусловливают оттеснение расплавленного металла в сторону, противоположную направлению сварки. По мере поступательного движения электрода происходит затвердевание металлической и шлаковой

покрытого твердой шлаковой коркой 6. Проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва с помощью механизмов подачи 2 и перемещения. Ток к электроду поступает через токопровод 1.

Основные преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной дуговой сваркой состоят в повышении производительности процесса сварки в 5—20 раз, качества сварных соединений и уменьшении себестоимости 1 м сварного шва. Повышение производительности достигается за счет использования больших сварочных токов (до 2000 А) и непрерывности процесса сварки. Применение непокрытой проволоки позволяет приблизить токопровод на расстояние 30—50 мм от дуги и тем самым устранить опасный разогрев электрода при большой силе тока. Плотная флюсовая защита сварочной ванны предотвращает разбрызгивание и угар расплавленного металла. Увеличение силы тока позволяет сваривать металл большой толщины (до 20 мм) за один проход без разделки кромок. Дуговую сварку под флюсом выполняют сварочными автоматами: сварочными головками или самоходными тракторами, перемещающимися непосредственно по изделию. Назначение сварочных автоматов — подача электродной проволоки в дугу и поддержание постоянного режима сварки в течение всего процесса. Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производствах для выполнения длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении на металле толщиной 2—100 мм. Под флюсом сваривают стали различных классов. Автоматическую сварку широко применяют при изготовлении котлов, резервуаров для хранения жидкостей и газов, корпусов судов, мостовых балок и других изделий. Она является одним из основных звеньев автоматических линий для изготовления сварных автомобильных колес и станов для производства сварных прямошовных и спиральных труб.

35. Строение и свойства электрической дуги. Требования к источникам сварочного тока. Напряжение холостого хода для источников постоянного и переменного тока. Внешняя характеристика источника сварочного тока.

Сварочной дугой называется мощный устойчивый стационарный электрический разряд в газовой ионизированной среде. Открытие этого явления было сделано в 1802 г. русским ученым В.В. Петровым. В практическом применении данного явления для получения неразъемных соединений важную роль сыграли русские ученые Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов.

При дуговой сварке электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая концентрированно вводится в свариваемые заготовки и оплавляет металл в месте их соединения. Схема строения сварочной дуги постоянного тока приведена на рис. 1.1.

Рис.1.1. Принципиальная схема горения электрической дуги: 1-катодное пятно; 2-катодная зона; 3-столб дуги; 4-ионизированная газовая среда: 5-анодная зона; 6-анодное пятно

В процессе горения дуги происходит разогрев и последующее расплавление металла катода и анода (электрода и свариваемой детали). Образуются катодное и анодное пятна. Из катодного пятна происходит эмиссия электронов, являющаяся причиной начальной ионизации среды в междуговом промежутке. Площадь катодного пятна зависит от силы сварочного тока, материала сварочной проволоки и ряда других факторов.

Электроны и другие заряженные частицы, образующиеся в результате процессов ионизации, создают направленные потоки. Возникает электрическая дуга, включающая в себя три зоны: катодную, анодную и столб дуги.

В столбе дуги создается самая высокая температура порядка 7000 °С. Под влиянием электрического поля электроны и ионы в столбе дуги находятся в движении. Электроны как самые подвижные частицы создают основу потока.

Ионы, обладающие положительным зарядом, под действием электрического поля перемещаются к катоду и образуют катодную область. Температура в катодной зоне достигает 3500 °С, а температура катодного пятна 2500 °С.

Электроны и отрицательные ионы перемещаются к аноду; образуется анодная зона, температура которой выше 4500 °С, а анодного пятна примерно 3500 °С. По этой причине анодное пятно больше катодного и при прямой полярности (электрод — минус, деталь — плюс) происходит перегрев детали.

Напряжение электрической дуги Uд складывается из падения напряжения в трех ее составных зонах

Стабильность горения дуги зависит от концентрации заряженных частиц в дуговом промежутке, которая, в свою очередь, определяется процессами ионизации (образование заряженных частиц). Основными механизмами образования заряженных частиц являются: автоэлектронная и термоэлектронная эмиссии, а также ионизация ударом, термическая ионизация, фотоэмиссия и фотоионизация.

Напряжение холостого хода источника сварочного тока должно быть достаточным для легкого зажигания сварочной дуги. Оно должно отвечать требованию