Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом

Обновлено: 10.01.2025

Прямой доступ кислорода в сварочную ванну чреват тем, что шов получится некачественным и просуществует недолго: начнётся окисление, образуются трещины. Чтобы избежать этого, усовершенствовали процесс. Один из способов разработал в институте сварки академик Евгений Патон. Электрическая дуга горит между концом проволоки и соединяемым металлом под слоем флюса, который перекрывает доступ кислорода. Отличие от классической электродуговой сварки только в том, что процесс проходит в защитной среде.

Применяется для всех металлов и сплавов, в том числе для неоднородных. Кроме защиты зоны сварки, флюс выполняет ещё одну функцию: стабилизирует электрическую дугу и раскисляет металл.

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.

Сварные соединения – как их определяет государственный стандарт

По ГОСТ 8713-79 сварные швы классифицируются как:

В свою очередь, они подразделяются на соединения:

с отбортовкой кромки;
без скоса;
со скосом одной кромки;
с криволинейным скосом одной кромки;
с ломаным скосом одной кромки;
с двумя симметричными скосами одной кромки.

Технология автоматической сварки под флюсом

Подготовительные операции: очистка места соединения от ржавчины, грязи и других посторонних включений металлической щеткой и шлифовальным кругом. Процесс идёт автоматически, оператор задаёт только один из режимов, перечисленных выше.

Флюс насыпают слоем 50-60 мм. Дуга скрыта под массой порошка и горит в его жидкой среде. Этот метод ведётся чаще на токе высокой плотности, поэтому используют автоматы с постоянной скоростью подачи проволоки. Она извлекается из бобины автоматически, как и флюс, который предварительно засыпают в специальный резервуар.

Особенности технологического процесса, материалы

Сварочная дуга горит в облаке газа, образованном плавлением и испарением флюса. Когда она гаснет, расплавленный порошок остывает и образует шлаковую корку. Его засыпают перед дугой слоем шириной 40-80 мм и длиной 40-100 мм. Неиспользованный материал отсасывается обратно в бункер и запускается повторно.

В промышленных масштабах сваривают проволокой или ленточными электродами. В качестве флюсов выступают искусственные силикаты: закись марганца, окиси магния, алюминия, кальция.

Процесс более экономичный, чем ручная электродуговая сварка, потому что коэффициент использования тепла дуги выше. Нет вредного воздействия на зрение и органы дыхания оператора – дуга скрыта под слоем порошка.

Недостаток – отсутствие возможности сваривать вертикальные швы.

Оборудование: принцип действия

Для работы этим методом существует два типа аппаратов:

Электродная проволока подаётся с постоянной скоростью и не зависит от напряжения на дуге.
Напряжение на дуге регулируется автоматически, от него зависит скорость подачи электродной проволоки.

На установках с постоянной скоростью сварочный ток подбирают в соответствии со временем подачи гибкого электрода, напряжение – изменением внешней характеристики источника питания.

Примерная стоимость сварочных аппаратов на Яндекс.маркет

Настройки остальных параметров процесса – вылета электрода и высоты флюса – одинаковы для обоих типов аппаратов и зависят от конструкционных особенностей самих установок.

Что такое сварка под флюсом, как происходит процесс и какой вид флюса и режим выбрать для сварки разных металлов?

Сварка под флюсом – это способ сварки деталей из высоколегированной марганцевой, никелевой или фторидной стали, при котором сварочная ванна и шов защищены от окисления слоем флюса в виде порошка или гранул.

Процесс формирования шва протекает в газовой полости под слоем непрерывно подаваемого флюса. Кроме функции защиты от окисления, флюс также легирует формируемый шов марганцем и кремнием, повышая его прочность и формируя соединение с высокой степенью однородности.

ГОСТ на сварку флюсом 8713-79 устанавливает размеры и типы сварных соединений, а также способы наложения шва под флюсом.

Виды флюсов и их особенности

По способу изготовления флюсы бывают:

Плавленые флюсы изготавливают из шлакообразующих марганцевых руд и кварцевого песка путем размалывания, смешивания и расплавления с последующим гранулированием. Такие флюсы экономичны и хорошо подходят для сварки деталей из низколегированной стали.

Керамические (неплавленные) флюсы изготавливают из окислителей и солей амфотерных металлов, которые измельчают, смешивают с жидким стеклом до однородного состояния, после чего гранулируют и прокаливают.

Примерная стоимость керамических флюсов на Яндекс.маркет

Керамические флюсы имеют мелкодисперсную порошкообразную структуру, они применяются для сваривания сложных высоколегированных стальных сплавов, при этом состав флюса подбирается под конкретную марку свариваемой стали.

По химическому составу флюсы бывают:

Солевые флюсы содержат соли фторидов и хлоридов, применяются для электросварки титана и стали, легированной никелем и хромом. Оксидные флюсы содержат оксиды активных металлов и кремния, применяются для сварки низкоуглеродистой стали. Смешанные флюсы содержат оксиды и соли металлов в различных пропорциях, применяются для сваривания многокомпонентных сплавов или деталей из разных металлов.

Описание технологии процесса

Существует три основных способа сварки под флюсом:

При автоматической сварке траектория и скорость движения электрода, а также скорость подачи проволоки регулируется управляющим процессором, рабочие участвуют только в качестве контролеров процесса для экстренного отключения сварочного агрегата.

Полуавтоматическая сварка под флюсом предполагает, что скорость подачи проволоки, сила тока сварки и угол наклона электрода к линии сварки регулируются автоматически, а ведение дуги осуществляется сварщиком вручную – через рукоятку или дистанционное управление. Полуавтоматический сварочный агрегат позволяет вручную изменять отдельные параметры тока непосредственно во время процесса сварки.

Сварка под флюсом вручную применяется в небольших агрегатах, где система подачи флюса встроена в неплавящийся электрод, при этом сварщик регулирует направление движения, угол наклона и скорость хода электрода в ручном режиме, специальными кнопками управляя подачей флюса и силой тока сварки.

Общий порядок действий при сварке под флюсом:

С поверхностей деталей снимается оксидная пленка.
Детали закрепляются на сварочной плите.
Выбираются настройки и режим сварочного аппарата.
Заполняется резервуар для флюса.
Устанавливается бухта наплавной проволоки, конец которой заправляется в электрод.
Происходит процесс сваривания.
После остывания деталей собирается неизрасходованный флюс, и шов очищается от шлака.

Важно следить за расходованием проволоки и флюса, чтобы не допустить работы электрода вхолостую и повреждения деталей.

Оборудование для сварки

Для сварки флюсом потребуются стационарные условия и оборудование:

Сварочные плиты выполняются на бетонном основании из жаростойких материалов с возможностью закрепления деталей. Проволока берется из материала свариваемых деталей, толщина от 0,3 до 12 мм. Электрод изготавливается из вольфрамового сплава с керамической оплеткой.

Система подачи флюса представляет собой резервуар и шланг, конец которого отстоит от электрода на 10-30 см. Диаметр шланга подачи флюса должен позволять гранулам свободно сыпаться перед электродом.

Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом контролируется программным обеспечением, регулирующим направление и скорость движения электрода вдоль линии сваривания.

Выбор режима сварки

В зависимости от толщины и металла свариваемых деталей выбирается режим сварки под флюсом. Для каждого режима существует свой диапазон напряжения, силы тока сварки и диаметр проволоки. Скорость формирования шва колеблется в пределах от 6 до 100 метров в час.

Если толщина свариваемых деталей от 2 до 10 мм, то выбирается режим сварки на стальной подкладке под стыком деталей. Режим на флюсовой подушке подходит для сварки деталей толщиной 10-25 мм, а сварка деталей толщиной 16-70 мм выполняется в режиме предварительной ручной проварки нижней части шва.

С увеличением толщины свариваемых деталей растет диаметр проволочного электрода и сварочный ток, но уменьшается скорость формирования сварного шва.

Сила тока сварки (А) зависит от толщины проволоки (мм) следующим образом:

Напряжение сварки существенно увеличивается только при толщине деталей свыше 25 мм.

Достоинства и недостатки

К преимуществам сварки под флюсом относятся:

высокая степень автоматизации процесса;
возможность проведения сварки под большой силой тока;
высокая скорость сварки;
качественный шов без окислов и раковин;
возможность увеличения сварной ванны для более качественного провара.

Системы автоподачи флюса и сохранение постоянного расстояния от электрода до шва позволяет сваривать сложные детали с минимальным участием рабочих. Защитный слой флюса не дает расплавленному металлу разбрызгиваться, что позволяет производить сварку под высокими токами, многократно увеличивая скорость формирования и качество шва.

Однородность шва достигается за счет изоляции сварной ванны от кислорода воздуха, а также из-за легирования шва компонентами флюса, которые можно подобрать специально для материала свариваемых деталей. Также сварка под флюсом дает возможность использования одновременно двух электродов, расположенных на расстоянии 10-20 мм друг от друга и питаемых от одного источника тока – это позволяет сделать больше сварную ванну под флюсом, увеличив таким образом скорость сварки и степень однородности готового изделия.

К недостаткам сварки под флюсом относят трудности контроля процесса и технологическую сложность. Агрегаты для сварки под флюсом занимают большие площади и требуют обслуживания квалифицированными кадрами. Сварной шов формируется под слоем флюса и у сварщика нет возможности контролировать качество шва в режиме реального времени. Избежать брака можно путем дополнения агрегата ультразвуковыми или лазерными системами контроля наличия дефектов.

Сварка полуавтоматом без внешней подачи газа, под флюсом: для чего подходит? Техника сваривания

Факторы, которые влияют на качество соединения – сила тока и скорость подачи проволоки. Первый показатель устанавливают в зависимости от толщины деталей, скорость – равномерной и достаточной для получения качественного шва.

Полуавтоматической сваркой соединяют изделия из алюминия, низколегированных и коррозионностойких металлов толщиной от 1,5 до 10 мм.

Государственные стандарты техпроцесса и применяемого оборудования

Технологию и параметры процесса регламентирует государственный стандарт СССР от 1977 г., продлённый в 1991 году, ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами». ГОСТ вводит обозначения подвидов метода:

Ас – автоматическая дуговая сварка под флюсом на стальной подкладке;
Апш – автоматическая дуговая сварка под флюсом с предварительным наложением подварочного шва;
П — полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом;
Пс – полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом на стальной подкладке;
Ппш – полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом с предварительным наложением подварочного шва.

Необходимые параметры оборудования содержит ГОСТ 18130-79 «Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом», созданный в 1980-м, продлённый в 2015 году. В нём требования по номинальному напряжению, электрическим схемам, суммарному сечению кабелей, условиям эксплуатации и другим характеристикам процесса.

Особенности полуавтоматического способа

Благодаря компактности, полуавтоматом работают в труднодоступных местах: на высотных конструкциях, в тесных помещениях и тоннелях.

В отличие от метода с использованием газобаллонного оборудования в полуавтоматическом используют прямое подключение: на электрод подают «минус», а на заготовку – «плюс». При этом создаётся температура, достаточная для сгорания флюсового порошка и возникновения защитной среды.

Прижимные ролики устанавливают в соответствии с диаметром проволоки. На самом ролике указан диапазон диаметров, которые можно использовать. Нельзя прикладывать слишком большое усилие, затягивая ролик, это может привести к сдавливанию полой внутри проволоки и затору в кабель-канале.

Конструкция и принцип работы аппарата, типы проволоки

сварочная горелка-пистолет;
узел управления;
механический блок подвода проволоки;
гибкие шланги;
бобина с проволокой;
трубопровод для подачи электрода;
электрические провода.

В зону соединения подаётся электрический ток, дуга плавит электрод, флюс, испаряясь, защищает сварочную ванну от попадания кислорода. Подача электрода осуществляется автоматически, горелку перемещают вручную.

Инверторные сварочные полуавтоматы более производительны и эргономичны, дугу разжигают быстрее.

Сварочная проволока различается по сечению:

Техника работы полуавтоматом без газа

Перед началом работы подготавливают сплавляемые поверхности: зачищают место шва шлифовальной машинкой, затем обезжиривают зону сварки. Производители крепят на установках таблицы выбора силы тока в зависимости от толщины заготовки. После определения нужного показателя тока:

сменными шестернями регулируют скорость подачи проволоки так, чтобы она не проскальзывала, но и не была плотно прижата;
для подбора стабильной величины дуги проваривают небольшой пробный участок;
устанавливают переключатель подачи электрода в положение «вперёд», чиркают наконечником, после появления дуги ведут шов;
контролируют плавность процесса.

Достоинства и недостатки полуавтоматического метода работы без газа

К плюсам относят:

мобильность (нет тяжёлого газобаллонного снаряжения);
возможность непрерывно сваривать протяжённые участки соединения;
оперативность визуального контроля качества шва;
скорость процесса;
соединение конструкций в труднодоступных местах;
производительность вследствие непрерывности процесса.

высокая себестоимость работ;
потребность в оборудовании, сложность настройки;
трудоёмкость зачистки швов из-за толстого слоя шлака;
сложность работы с деталями толщиной менее 2 мм.

Из-за доступности и простоты эксплуатации техники сварку полуавтоматом без газа используют в домашних хозяйствах, гаражах и мастерских для мелких работ и ремонтов.

Особенности полуавтоматической и автоматической сварки

Полуавтоматическая сварка и автоматическая позволяют получить высокую точность шва. Такая сварка имеет много преимуществ, нежели обычная ручная, поскольку процесс не зависит от уровня квалификации рабочего. Исходя из этого, можно проследить значительную экономию финансов, так как если работать с мастером высокой квалификации, то можно получить хорошее качество, но при этом высокую стоимость. Если же экономить на уровне квалификации, в данном случае будет страдать качество сварки.

Схема устройства сварочного полуавтомата.

Сущность автоматизированного процесса состоит в механическом перемещении электрода вдоль шва и подачи электрода в дугу. Автоматически поддерживается длина дуги. Особенности полуавтоматической сварки состоят в том, что происходит механизированная подача электрода непосредственно в зону сварки, однако электрод вдоль шва перемещается вручную. Полуавтоматом работать несложно: это некая альтернатива между ручной и автоматизированной работой.

Принципы, которые вложены в работу полуавтоматической дуговой сварки, и ее особенности

Дуговая сварка встречается двух видов: это автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка. Автомат прекрасно подойдет для массового производства или серийного. Для мелкосерийного лучше всего использовать полуавтомат. В индивидуальном случае применяют ручную дуговую сварку. Не всегда для предметов, на которых нужно осуществить сваривание, хорошо подходит автоматический процесс. Например, сварные швы могут быть короткими или иметь достаточно сложную конфигурацию, а также могут быть неудобно расположены. Существует несколько вариантов полуавтоматической дуговой сварки:

Сварка, которая производится с помощью лежачего электрода или наклонного.
Шланговая сварка.

Классификация дуговой сварки.

В первом случае используется электрод, который имеет толстую смазку, ложится на предмет, который прикрыт писчей бумагой. После этого на него ложится большой прижимной брусок, который обязательно должен быть из меди. В этом бруске необходимо наличие канавки, которая позволит передвигаться электроду. К электроду подводится сварочный ток. Он крепится на свободный от смазки конец, который для удобства имеет согнутую форму.

Зажигание дуги происходит специальным зажигательным стержнем, который подносят к концу электрода, что примыкает к изделию.После загорания дуга временно становится невидимой, поскольку она ползет под брусок по электроду, расплавляя его. Таким образом, вдоль него формируется наплавленный валик. Длина самого электрода и определяет длину шва, который необходимо наплавить. Чтобы изменить ее, следует просто взять электрод необходимой длины. Он может иметь до 12 см вдоль и до 0,8 см в диаметре.

Если воспользоваться вторым вариантом, то можно изменять сечение наплавленного металла в зависимости от изменения угла. Для этого существуют определенные пределы. Что в первом, что во втором вариантах электрод опирается на изделие, при этом стержень в обоих случаях изолируется от предмета благодаря обмазке, которая выступает так называемым козырьком.

Шланговая полуавтоматическая дуговая сварка

Схема полуавтоматической шланговой сварки.

Вместе с другими видами, данный вариант сварки получил достаточно широкое распространение. Изначально в шланговых полуавтоматах использовалась уникальная система сварки: она производилась за счет электродной тонкой проволоки, которая имела диаметр 4-5 мм.

Вся работа осуществлялась на маленьких сварочных токах. Из-за того, что проволока имела большой диаметр сечения, сам шланг был тяжелым и неудобным, поскольку не мог обеспечить необходимую гибкость при работе. К тому же из-за маленькой производительности не достигался необходимый результат, поэтому предпочтение отдавали применению ручной сварки.

Созданию более удобного шланга для сварки послужило уменьшение толщины проволоки до 0,2 – 0,25 см, а также ее покрытие флюсом – это дало возможность увеличить сварочный ток. Теперь шланг стал более гибким, не таким тяжелым и удобным для работы.

Сварка под флюсом, ее основные возможности и принцип работы

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом – это высокопроизводительный процесс, поскольку она позволяет хорошо обеспечить технологичность в производстве. Чаще всего используется для изготовления и соединения технологических трубопроводов.

Схема сварки под слоем флюса.

Принцип ее действия состоит в том, что сварочная дуга находится между предметом, который непосредственно сваривается и электродной голой проволокой. При этом она плотно прикрыта слоем сыпучего вещества, которое и называется флюсом. Он практически выполняет ту же самую роль, что и прикрытие сварочной дуги при ручной сварке. К тому же можно не прикрывать глаза защитными приспособлениями, поскольку флюс полностью закрывает источник горения, поэтому опасность их повредить сильно уменьшается.

Такой процесс осуществляется благодаря сварочной головке. В автоматическом процессе она перемещается, соответственно, автоматически, а вот при использовании полуавтомата головка вдоль шва перемещается вручную.

Подготовке кромок сварных труб для автомата и полуавтоматической сварки уделяют больше внимания, чем ручной. Это объясняется тем, что обеспечивается большая жидкотекучесть и точность в процессе, поэтому необходимо при сборке установить одинаковые зазоры и разделки фасок.

Только при таком условии можно получить идеально точный размер и толщину шва, а также отличное качество и отлаженную производительность процесса.

Благодаря тому, что повышается коэффициент наплавки, увеличивается плотность тока и растет скорость самой сварки. Полуавтоматы могут увеличивать производительность под слоем флюса практически от 2 до 5 раз больше, чем ручная сварка.

Варианты использования флюса в зависимости от характеристик стали

По характеристикам стали определяют, какую именно марку флюса нужно применить, например:

низкоуглеродистая или малоуглеродистая сталь – применяются флюсы ФЦ-9, АН-348А, ОСЦ-45;
высоколегированные стали – используется флюс ФЦЛ-2;
углеродистые и легированные стали – необходим флюс неплавленный керамический КВС-19 или К-2;

Что касается всех остальных труб, то для сварки обычно используется холоднотянутая калиброванная проволока.

Диаметр такой сварочной проволоки от 0,3 до 12 мм. Однако наиболее часто используется сечение от 0,8 мм до 5 мм. Ее химический состав может быть различным.

Сварочный пост и его конструкция

Схема соединения сварочного поста.

Сварочный пост – это рабочее место мастера. Оно оснащено различными инструментами и еще целым комплектом технологического приспособления, которое необходимо для работы сварщику. Они могут быть двух видов: передвижные и стационарные.

Передвижной пост обычно применяется в том случае, если необходимо осуществить сварку на большом изделии. Обычно он расположен на свободном пространстве, при этом закрыт навесом во избежание попадания светового излучения. Еще могут использоваться защитные щиты.

Стационарный пост – это кабинка, которая имеет размер 2000х2500х2000, она не имеет крыши. Стенки ее изготавливают из нескольких материалов: брезента, тонкой стали или фанеры. Однако перед установкой нужно обязательно обработать огнеустойчивой смесью или раствором квасцов. Это позволит обезопасить работу сварщика. Пол обязан состоять из огнестойкого материала. Освещенность кабинки не может быть меньше 80 лк. Обеспечивается хорошая вентиляционная система. Отсос воздуха должен быть расположен таким образом, чтобы при сварке полученные газы были отведены от работника.

Сам процесс выполняется на столе высотой 500-700 мм при наличии чугунной крышки, которая должна быть 20-25 мм толщиной. Нельзя пренебрегать техникой безопасности, поскольку сварка может быть очень опасна, если не соблюдаются все положенные правила.

В кабине сварщика имеется магнитный пускатель или рубильник, который непосредственно обеспечит доступ тока при сварке.

Читайте также: