Механизированная сварка под слоем флюса

Обновлено: 09.01.2025

Сущность процесса сварки и наплавки.Сварка(наплавка)под слоем флюса представляет собой разновидность электродуговой сварки, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от воздуха. Наряду •с защитными функциями флюс стабилизирует горение дуги, обеспечивает раскисление, легирование и рафинирование расплавленного сплава сварочной ванны.

Схема процесса наплавки под слоем флюса приведена на рис. 7.5. Восстанавливаемая деталь вращается в процессе наплавки с определенной скоростью. Электродная проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга горит между концом электрода и восстанавливаемой поверхностью изделия под слоем флюса, который непрерывно подается из бункера. Под действием теплоты, выделяемой сварочной дугой, плавятся электродная проволока и основной металл, а также часть флюса, попавшего в зону горения дуги. В зоне горения дуги образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Их давление поддерживает флюсовый свод, образующийся над сварочной ванной. Под влиянием давления дуги жидкий металл оттесняется в сторону, противоположную направлению сварки, образуя сварочную ванну. Расплавленный флюс в результате значительно меньшей плотности всплывает на поверхность расплавленного металла шва и покрывает его плотным слоем.

Оболочка из расплавленного флюса предохраняет металл наплавки и околошовной зоны от кислорода и азота воздуха и, кроме того, препятствует разбрызгиванию жидкого металла. Благодаря тому, что расплавленный флюс обладает низкой теплопроводностью, замедляется процесс охлаждения наплавленного металла. Это облегчает всплытие на поверхность ванны шлаковых включений и растворенных в металле газов, что резко повышает качество наплавленного слоя сплава.

К, достоинствам сварки (наплавки) подслоем флюса относится: высокая производительность процесса, благодаря применению больших токов, большой глубины проплавления, а также почти полного отсутствия потерь металла на угар и разбрызгивание; возможность автоматизации процесса; высокое качество наплавленного металла в результате надежной защиты флюсом сварочной ванны; улучшение условий труда сварщика.

К недостаткам этого процесса сварки следует отнести: значительный нагрев детали; невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм по причине стекания расплавленных наплавляемого металла и флюса с поверхности восстанавливаемой детали; необходимость в отдельных случаях повторной термической обработки детали.

Наплавку цилиндрических поверхностей деталей выполняют, как правило, по винтовой линии с перекрытием предыдущего валика последующим на 1/2 — 1/З ширины. Для предотвращения стекания расплавленных флюса и металла с восстанавливаемой поверхности наплавку ведут со смещением А электрода с зенита в сторону, обратную направлению вращения детали (см. рис. 7.5). Смещение электродной проволоки зависит в основном от диаметра наплавляемой детали и определяется опытным путем. Для деталей диаметром 50— 150 мм смешение электрода лежит в пределах 3 — 8 мм.

Рис. 7.5. Схема наплавки под слоем флюса: а — поперечный разрез; б — продольный разрез; 1—ванна расплавленного металла; 2— расплавленный флюс; 3 - электродная проволока; 4 — наплавленный слой металла; 5 — деталь; 6 — шлаковая корка; А — смешение электродной проволоки с зенита

При сварке под слоем флюса производительность процесса по машинному времени повышается в 6 — 12 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой. Это достигается за счет использования больших плотностей тока в электродной проволоке (табл. 7.2). Такое повышение абсолютного значения тока и его плотности в электроде возможно благодаря наличию

Таблица 7.2. Сила и плотность тока я электроде при ручной дуговой сварке и сварке под слоен флюса

плотного слоя флюса вокруг зоны сварки, что предотвращает выдувание жидкого металла шва из сварочной ванны и сводит потери на угар и разбрызгивание до 1—3 %. Коэффициент наплавки при сварке под флюсом составляет 14—18 г/А*ч против 8— 12г/А-ч при сварке электродами.

Производительность сварки определяется массой металла, наплавляемого в единицу времени в граммах в час

где k_H — коэффициент наплавки, г/А*ч; I_СВ — сила сварочного тока, А.

Производительность наплавки под флюсом одним электродом составляет 9 — 15 кг/ч, а лентой 5 — 30 кг/ч.

Сварочные флюсы и электродные проволоки. Сварочным флюсом (ГОСТ 9087 — 81) называется неметаллический материал, расплав которого необходим для сварки и улучшения качества шва.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъявляют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формирования металла;

получение швов без трещин и с минимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности наплавленного металла.

Решение этих задач связано с составом свариваемого материала и используемой электродной проволоки. Поэтому используемые для наплавки флюсы весьма разнообразны.

Химический состав наплавленного металла формируется в результате расплавления основного и электродного материалов, а также зависит от степени защиты от воздуха. Степень защиты от воздуха определяется как образующимся в результате горения дуги шлаковым куполом над реакционной зоной, так и высотой слоя твердых частиц флюса над этой зоной. Высота слоя насыпаемого на место сварки флюса с определенным гранулометрическим составом частиц зависит от режимов сварки. Для наиболее распространенных флюсов, применяемых при сварке (наплавке) конструкционных малоуглеродистых и малолегированных сталей, которые широко используются в автомобильном производстве, рекомендации по количеству флюса, насыпаемого на место сварки, приведены в табл. 7.3.

Таблица 7,3. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах

Флюсы классифицируют по следующим основным признакам.

флюсы общего назначения применяют для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей; флюсы специального назначения применяют для специальных способов сварки, таких как электрошлаковая сварка, сварка легированных сталей и т. д.

2. Способу изготовления:

плавленые, т. е. получаемые сплавлением шихты в электрических или пламенных печах, и неплавленые — т. е. изготовленные без расплавления шихты. К неплавленым относятся флюсы, изготовленные измельчением и смешиванием отдельных компонентов, а также керамические флюсы, которые получают смешиванием порошкообразных шлакообразующих, легирующих, раскисляющих и других компонентов.

3. Химическому составу: оксидные флюсы, состоящие из окислов металлов и фтористых соединений, применяемые для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей; солевые флюсы, состоящие из фтористых и хлористых солей, применяемые для сварки активных металлов; солеоксидные флюсы, применяемые при сварке и наплавке высоколегированных сталей.

4. Химическому составу шлакообразующей части:

кислые флюсы, содержащие кислые окислы SiO₂ и TiO₂; нейтральные флюсы, содержащие в основном фториды и хлориды; основные флюсы, содержащие окислы основного характера, такие как СаО, МgО и FеО.

Таблица 7.4. Некоторые флюсы, применяемые при сварке углеродистых и малолегированных сталей

Плавленые флюсы различают по строению частиц: стекловидные, пемзовидные и кристаллические флюсы.

По размеру частиц (зерен) флюсы делятся на: тонкозернистые(с зерном доО,8мм);мелкозернистые(0,1 — 1,6 мм); среднезернистые

Плавленые флюсы, в сравнении с керамическими, обладают более высокими технологическими свойствами (лучшая защита от воздуха, формирование наплавляемого сплава, отделимость шлаковой корки). Кроме того, плавленые флюсы более дешевые. Однако керамические флюсы позволяют в более широких пределах легировать наплавленный металл посредством элементов, входящих в флюс. Для механизированной наплавки наиболее широко используются плавленые флюсы.

Плавленые флюсы различают по содержанию в них окислов различных элементов. По количеству окиси кремния флюсы разделяются на: высококремнистые (38 — 44% SiO₂); низкокремнистые (до 0,5 SiO₂); бескремнистые. По содержанию окиси марганца на: высокомарганцевые (более 30 % MnО); среднемарганцевые (15 — 30 % МnО); низкомарганцевые (менее 0,5 % МnО).

Высококремнистые плавленые флюсы предназначены в основном для сварки и наплавки деталей из углеродистых и низколегированных сталей (табл. 7.4). Наиболее широко в ремонтном производстве для восстановления деталей наплавкой используют высококремнистые марганцовистые флюсы ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-348А и АН-348АМ.

Чтобы уменьшить окисление металла в результате его реакций с флюсом, для сварки легированных сталей используют флюсы с ограниченной концентрацией окиси кремния и окиси марганца. Состав некоторых таких флюсов приведен в табл. 7.5.

Рассмотренные плавленые флюсы являются системами, состоящими из неметаллических составляющих, окисных и галогенных соединений. Легирование наплавленного металла в этих случаях может иметь место только в результате диссоциации соединений, входящих в состав флюса, или в результате обменных реакций, которые сопровождаются либо повышением в металле концентрации кислорода, либо потерей им других полезных легирующих составляющих. Поэтому вводить таким способом большое количество легирующих элементов в наплавленный металл через флюс затруднительно, и оно ограничивается, как правило, десятыми долями процента.

Более эффективным способом легирования через флюсы является введение в их состав свободных металлических составляющих. В этих случаях флюс представляет собой смесь металлических и неметаллических составляющих. Такие флюсы называют керамическими. Составы керамических флюсов могут быть весьма разнообразными, включающими различные окислы, карбонаты, галогениды,

металлические порошки, различные сложные соединения и связующие. В качестве основного вида связующего обычно используют жидкое стекло.

Имея неоспоримое преимущество в виде возможности широкого диапазона легирования наплавленного сплава, керамические флюсы имеют и серьезные недостатки. Осуществляемое ими легирование связано с количеством флюса, переводимого в жидкую фазу, а оно в сильной степени зависит от сварочного режима и однородности химического состава флюса. Это приводит к значительной неоднородности наплавленного металла по химическому составу. Кроме того, к недостаткам керамических флюсов следует отнести .низкую механическую прочность и большую гигроскопичность.

Однако, несмотря на отмеченные недостатки, керамические флюсы достаточно широко используются для восстановления деталей наплавкой. Чаще применяют флюсы АНК.-18 и АНК.-19- Например, химический состав металла, наплавленного недорогой низкоуглеродистой электродной проволокой СЬ-08 под слоем флюса АНК-19 содержит: 0,49 % С; 0,66% Мn; 0,34% Si; 3,15 %Сr. При этом твердость наплавленного металла лежит в пределах ИКС 45 — 49.

Таблица 7.5. Состав флюса для сварки легированных сталей

Электродная проволока для сварки под флюсом выпускается по Государственному стандарту, который распространяется на горячекатаную и холоднокатаную проволоку из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. В ГОСТе указывается диаметр проволоки, химическиq состав, размеры мотков и другие данные. Примерный химический состав материала проволоки можно определить по буквам и цифрам, входящим в обозначение марки проволоки. Сварочная проволока имеет индекс "СЬ", а наплавочная "Нп". Цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Марку проволоки выбирают в соответствии с химическим составом свариваемой стали. Например, для сварки малоуглеродистых сталей используют низкоуглеродистые проволоки СЬ-08, СЬ-08А, СЬ-08ГА и др. Легирующие элементы, входящие в состав проволоки, имеют те же обозначения, что и при маркировке стали. Буква "А" указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. Проволока, изготовленная из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумно-дуговым способом или же в вакуумно-индукционных печах, обозначается буквами Ш, БД и ВИ,

Наплавочную проволоку разделяют на три группы: из углеродистой стал и типа Нп-30, Нп-40, Нп-80 и другие, всего 8 марок; из легированной стали, например Нп-ЗОХ5, Нп-ЗОХГСА, всего 11 марок; из высоколегированной стали, например Нп-4X13, Нп-45Х4ВЗФ, Нп-45Х2В8Т, всего 9 марок.

Для наплавки под слоем флюса используют также и порошковые проволоки марки ПП-ЗХ2В8, ПП-10ХВ14.

Для повышения производительности процесса наплавки под флюсом последнее время в .качестве наплавочного электродного материала используют сплошные или порошковые ленты толщиной 0,3— 1 мм и шириной 20 — 100 мм. Однако для использования данных материалов для наплавки автомобильных деталей требуется проведение дополнительных исследований.

Режимынаплавки. Качество сварного соединения и наплавленной детали во многом определяется режимами наплавки, которые характеризуются размером сварочного тока,

напряжением, родом тока и его полярностью, скоростью сварки, диаметром и скоростью подачи электродной проволоки: К дополнительным параметрам, режима относится вылет электрода, наклон электрода к наплавляемой поверхности, марка флюса.

Параметры режима наплавки. выбирают исходя из толщины слоя наплавляемого металла, размеров детали, требуемой формы наплавляемого валика. Режим сварки выбирают по экспериментальным таблицам или расчетом.

Силу сварочного тока ориентировочно можно определить по эмпирической форме

где d— диаметр электрода, мм.

Скорость наплавки в метрах в минуту

где α_н — коэффициент наплавки, г/(А- ч); J_св— сила сварочного тока. А; М - масса 1 м металла наплавки, г.

Скорость подачи электродной проволоки в метрах в минуту

где d — диаметр электродной проволоки, мм; γ — плотность наплавленного металла, г/см 3 .

Частота вращения наплавляемой детали в оборотах в минуту

где υ_п — скорость подачи электродной проволоки, м/мbн; Δ — толщина слоя наплавки, мм; s — шаг наплавки, мм/об; D — диаметр восстанавливаемой детали, мм; η — коэффициент наплавления,

Обычно шаг наплавки s принимают равным от 2 до 6 диаметров электродной проволоки за один оборот детали. Наплавку плоских поверхностей осуществляют через валик или отдельными участками, что позволяет уменьшить коробление детали.

При наплавке автомобильных дета лей, особенно таких, у которых длина значительно превышает диаметр наплавляемой поверхности, необходимо стремиться к минимальной глубине проплавления основного металла. Это позволяет уменьшить деформацию детали и зону термического влияния, а также снизить вероятность образования трещин в наплавленном металле. Поэтому при выборе режимов наплавки выбирают, как правило, минимально допустимый сварочный ток. Кроме того, увеличение диаметра электродной проволоки при неизменном сварочном токе также уменьшает глубину проплавления и увеличивает ширину шва в связи с эффектом блуждания дуги.

При сварке на постоянном токе глубина проплавления будет зависеть и от полярности, что объясняется различной температурой на катоде и аноде дуги. При сварке на постоянном токе обратной полярности (минус на деталь) глубина проплавления на 40 — 50 % меньше, чем при сварке током на прямой полярности. В определенных пределах глубину проплавления можно изменять, регулируя вылет электрода. С увеличением вылета электрода интенсифицируется его подогрев и соответственно скорость плавления, в результате чего толщина расплава под дугой увеличивается и глубина проплавления уменьшается.

Ширину наплавляемого валика регулируют выбором диаметра электродной проволоки и изменением напряжения дуги, При увеличении напряжения возрастает длина дуги, в результате чего увеличивается ее подвижность и возрастает доля теплоты дуги, расходуемой на расплавление флюса. При этом растет ширина валика наплавленного металла, а глубина проплавления остается практически постоянной.

В табл. 7.6 и 7.7 приведены режимы наплавки плоских и цилиндрических деталей.

Таблица 7.6. Режимы наплавки цилиндрических деталей под слоем флюса

Таблица 7.7. Режимы наплавки под слоем флюса плоских поверхностей

При использовании порошковой проволоки режимы наплавки необходимо выбирать по табл. 7.8.

Оборудование.Для восстановления деталей наплавкой под слоем флюса наиболее широко используется специальная установка УД-209. Наплавка осуществляется методом винтового или прямолинейного наложения сварочных швов на восстанавливаемую поверхность детали. Установка обеспечивает практически все виды наплавочных работ:

наплавку цилиндрических поверхностей по спирали с шагом наплавки от 2,8 до 12,6 мм;

наплавку деталей с колебаниями электрона на ширину наплавляемой поверхности (до 60 мм);

наплавку конусных поверхностей.

На установке возможна наплавка деталей диаметром от 25 до 360 мм и длиной от 100 до 800 мм. В качестве электродного материала используют проволоку сплошную и порошковую диаметром 1,2 — 3,2 мм.

Таблица 7.8. Режимы наплавки порошковой проволокой

Наплавочная установка обеспечивает фиксацию восстанавливаемой детали, ее вращательное движение, подачу электродной проволоки в зону горения дуги, поступательное перемещение электродной проволоки вдоль оси вращения детали и при необходимости приведение электродной проволоки в колебательное движение.

Наплавочная установка УД-209 (рис. 7.6) состоит из сварной станины, на которой размещены каретка, вращатель детали, механизм подачи электродной проволоки, мундштука, задней бабки с подвижной пиколью, устройства для отсоса газов, бункера для флюса и пульта управления.

Автоматическая наплавка и сварка под слоем флюса

Сварка и наплавка деталей вручную не всегда обеспечивают требуемое качество наплавленного металла, которое во многом зависит от квалификации сварщика. Производительность в этом случае весьма низкая. Кроме того, из-за таких особенностей ручной сварки, как большой нагрев, невозможность наплавки внутренних поверхностей и др. она не может быть применена для восстановления ряда деталей. Поэтому находят большое применение механизированные способы наплавки и сварки, обеспечивающие высокую производительность и качество работ.

для восстановления деталей применяют способы механизированной сварки и наплавки:

1) автоматическая наплавка и сварка под слоем флюса;

2) автоматическая наплавка и полуавтоматическая сварка в защитной среде углекислого газа;

3) автоматическая электроимпульсная наплавка;

4) контактная сварка.

Идея сварки под флюсом принадлежит Н.Г.Славянову. Способ автоматической наплавки и сварки под слоем флюса в том виде, в каком он в настоящее время применяется, разработан в Институте электросварки АН УССР имени академика Е.О.Патона. Сущность этого способа заключается в следующем. Между наплавляемой деталью и электродной проволокой образуется электрическая дуга . В зону горения дуги из бункера с помощью специального устройства сыплется сухой зернистый флюс, покрывающий толстым слоем наплавляемый участок поверхности детали. Выделяющееся при горении дуги тепло плавит электродную проволоку, основной металл детали и часть флюса. Над ванной расплавленного металла образуется полость (пузырь), заполненная газами и парами, выделяющимся при горении дуги. Расплавленный флюс (жидкий шлак) образует эластичную оболочку, надежно защищающую всю зону горения дуги от влияния атмосферного воздуха. Эта оболочка при повышенном давлении во флюсовом пузыре не мешает газам, образующимся в процессе наплавки, выходить наружу.

При наплавке Цилиндрической поверхности деталь вращается, для того чтобы металл не стекал с наплавляемой поверхности, электродную проволоку смещают с зенита (точки, находящейся над осью) детали в сторону, противоположную направлению вращения, на величину, которая в зависимости от режима наплавки и диаметра детали принимается равной 3…12мм.

По мере удаления расплавленного металла от места горения дуги происходит его кристаллизация и затвердевание шлака. В результате на поверхности детали образуется металлический валик, покрытый шлаковой коркой и нерасплавленным зернистым флюсом, который постепенно ссыпается вниз. Неиспользованный флюс возвращается в бункер. Электродная проволока подается в зону горения дуги с помощью подающего механизма, являющегося составной частью наплавочной головки, устанавливаемой на суппорте токарного станка. Скорость подачи проволоки составляет 80…160м/ч. Наплавляемую деталь устанавливают в центрах станка.

Наплавку производят постоянным током обратной полярности. Источниками тока обычно служат сварочные преобразователи ПС—З00, ПС—500 и др.

Наплавку цилиндрических поверхностей деталей чаще всего производят по винтовой линии. Наплавляемые валики накладывают так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий. При этом валики металла должны быть хорошо сплавлены между собой (проварены) и не содержать шлаковых включений, для этого шлаковую корку необходимо удалять с поверхности наплавленного валика до того, как к нему будет приварен следующий валик, т.е. за время, меньшее, чем требуется для одного оборота детали ударами заостренного молотка.

При продольной наплавке шлицев деталь, установленная в центрах токарного станка, остается неподвижной, а суппорт станка наплавочной головкой совершает продольную подачу. После наложения одного продольного валика деталь поворачивают на 180°, с противоположной стороны ее наплавляют следующий валик.

В такой последовательности производят весь процесс продольной наплавки. При этом конец электродной проволоки должен находиться на середине впадины между шлицами. Величина продольной подачи наплавочной головки (суппорта станка) составляет 3,4— 12 мм/об (большие величины принимают при наплавке шлицев).

Круговую наплавку деталей производят электродной проволокой д1,2 или 1,4 мм, а продольную —2,0 мм наплавочной проволокой из сталей марок Нп-40, Нп-50 и сварочную проволоку из сталей марок Св-08,СП-ГА, Св-1ОГА, Св-I8ХГСА и др.

При наплавке используют аналогичные флюсы. Флюс служит не только для защиты наплавленного металла от атмосферного воздуха, но и для легирования, уменьшения обрызгивания и угара, а также сохранения тепла дуги.

Автоматической наплавкой под слоем флюса можно восстанавливать, цилиндрические поверхности и резьбы деталей диаметром более 35 мм, а также шлицы, возможна наплавка плоскостей и поверхностей отверстий, в последнем случае применяют специальные изогнутые мундштуки.

Удаление шлаковой корки при наплавке поверхности отверстия связано с известными трудностями. В этом случае наплавку производят в два прохода. Вначале наплавляют поверхность отверстия, чтобы соседние нитки не перекрывались (увеличивают шаг наплавки). Затем удаляют шлаковую корку специальным резцом или с помощью зубила и молотка, после чего оплавляют вторично (при том же шаге наплавки), но сдвинув электрод так, чтобы наплавляемый валик попадал посередине между нитками первого прохода. Твердость металла после наплавки может быть повышена термической обработкой (закалкой и отпуском). Режим наплавки:

Напряжение, В 25-40

Сила тока, А а) для круговой наплавки 75…140

б) Для продольной наплавки шлицев 170…270

Наплавленную поверхность детали подвергают механической обработке (точению, фрезерованию, шлифованию) до требуемых размеров и шероховатости поверхности. В некоторых случаях для облегчения механической обработки и уменьшении внутренних напряжений деталь после наплавки подвергают отжигу или отпуску, твердость наплавленного металла снижается.

Автоматическую наплавку под слоем флюса применяют для восстановления: коленчатого вала (наплавка шеек), полуоси (наплавка шлицевого конца), карданного в (наплавка шлицевого конца и сварка вилки с трубой), трубы оси (наплавка шеек под подшипник и под резьбу), распределительного вала (наплавка концевой шейки под резьбу) и других деталей

Особенно эффективно использование этого способа для восстановления коренных и шатунных шеек коленчатых валов. На ремонтных предприятиях освоены различные технологические процессы наплавки шеек коленчатых валов под слоем флюса.

Восстановлению подлежат коленчатые валы, не имеющие подрезанных галтелей и трещин любого характера. Перед наплавкой шейки коленчатого вала зачищают наждачной шкуркой до металлического блеска, изолируют отверстия для смазки асбестовыми пробками и заполняя их сверху огнеупорной глиной. Уровень глиняного заполнения должен быть ниже поверхности шейки на 1…1,5 мм, отверстия не залавляются (расплавленный металл к ним не пристает) и поэтому отпадает необходимость в сверлении.

Наплавку шеек коленчатого вала производят постоянным током обратной полярности.

Наплавленные коренные шейки подвергают черновому шлифованию, после чего коленчатый вал проверяют на биение и, если необходимо, правят. Затем зенковкой, оснащенной пластинками из твердого сплава, зенкуют отверстия для смазки в шатунных и коренных шейках коленчатого вала. После этого удаляют глину, асбестовые пробки, очищают масляные каналы от загрязнений и продувают их сжатым воздухом. Завершающими операциями являются чистовое шлифование коренных и шатунных шеек коленчатого вала под нормальный размер и полирование.

Наплавка шеек коленчатых валов под слоем флюса с легирующими компонентами обеспечивает получение наплавленного слоя, соответствующего по своему составу хромомарганцевой стали марки 60ХГ. При охлаждении на воздухе этот слой приобретает однородную структуру мелкозернистого мартенсита с твердостью в пределах НRС56…62, благодаря чему отпадает необходимость в термической обработке. Наплавленный металл получается без пор, раковин и трещин. Восстановленные коленчатые валы по износостойкости поверхности шеек не уступают новым. Этот способ наплавки обеспечивает достаточно высокую усталостную прочность восстановленных коленчатых валов. Как показали исследования, запас усталостной прочности на кручение вала двигателя ГАЗ, шейки которого наплавлены этим способом, составляет 1,22 (для нового коленчатого вала 1,74), что при отсутствии больших перегрузок вполне обеспечивает надежность его работы. Этим способом шейки коленчатого вала нельзя восстанавливать много кратно из-за его укорочения.

Наплавка шеек коленчатых валов двигателей ГАЗ под слоем флюса с последующей термической обработкой. Технологический процесс восстановления шеек коленчатых валов этим способом имеет много общего с технологическим процессом восстановления шеек коленчатых валов наплавкой под слоем флюса с легирующими компонентами. Перед наплавкой шеек отверстия для смазки закрывают стальными заглушками. Наплавку ведут электродной проволокой 1,8 мм с применением флюса марки АН-348А, предусматривая припуска на последующую механическую обработку шеек 2—2,5 мм на сторону. Указанную величину припуска выбирают, исходя из необходимости удаления окалины и обезуглероженного слоя, образующегося при высоком отпуске коленчатого вала.

В результате наплавки шеек отверстия для смазки оказываются заправленными. Их сверлят на радиально или настольно- сверлильном станке в горизонтальном положении: на радиально-сверлильном станке — в постелях блока цилиндров, на настольно-сверлильном — на призмах. Наклонное расположение отверстий обеспечивается наклоном шпинделя станка на соответствующий угол. В радиально станке наклон шпинделя предусмотрен его конструкцией (бабка шпинделя может поворачиваться в вертикальной плоскости). Настольно-сверлильный станок устанавливают наклонно на специальной клиновой подставке.

После черновой механической обр. (точением или шлифованием) и зенкования отверстий для смазки шейки коленчатого вала подвергают термической обработке, которая состоит из высокого отпуска и поверхностной закалки (с нагревом токами высокой частоты) с самоотпуском. Для проведения высокого отпуска коленчатые валы нагревают в печи до температуры 650С, выдерживают при этой температуре в течение 2,5 ч, после чего они охлаждаются на воздухе при температуре не ниже 15°С. Затем шейки коленчатого вала закаливают на глубину 3,0—3,5 мм с нагревом ТВЧ, в процессе закалки шейки охлаждают водой (не до полного остывания), дальнейшее охлаждение шеек производится на воздухе. При этом происходит самоотпуск закаленного слоя детали, в результате чего уменьшаются внутренние напряжения, возникающие при закалке. Твердость поверхности шеек после термообработки НRС 53…60.

Деформация коленчатого вала после термической обработки, проверенная по биению средних коренных шеек относительно крайних, не превышает в среднем 0,1 мм и устраняется шлифованием шеек. После термической обработки шейки коленчатых валов шлифуют и полируют до получения требуемых размеров и шероховатости поверхности.

Коленчатые валы восстановленные этим способом, по износостойкости шеек и усталостной прочности не уступают новым. Вместе с тем наплавка шеек коленчатых валов под слоем флюса с последующей термической обработкой несколько усложняет технологический процесс восстановления (увеличивается трудоемкость, возникает необходимость в установке ТВЧ) и поэтому ее целесообразно применять только на крупных специализированных предприятиях, для ремонтных предприятий с небольшой производственной программой можно рекомендовать наплавку шеек коленчатых валов под слоем флюса с легирующими компонентами.

Успешное внедрение в практику работы ремонтных предприятий автоматической наплавки под слоем флюса объясняется следующими ее преимуществами:

1) Высокой производительностью (в 5—10 раз выше, чем при ручной сварке и наплавке) в результате более высокой плотности тока (до 125 А/мм, рационального использования тепловой энергии и уменьшения количества расплавляемого металла.

2) Высоким качеством наплавленного металла, которое достигается благодаря защите его от действия атмосферного воздуха, а также легированию флюсом.

3) Экономией электродной проволоки и электроэнергии, которая обеспечивается отсутствием потерь на угар, разбрызгивание, лучеиспускание и уменьшением сечения швов на 20—40% против ручной сварки. Количество наплавленного металла уменьшается в результате уменьшения припусков на последующую механическую обработку. КПД дуги, горящей под слоем флюса, составляет 0,86—0,92, в то время как открытой дуги — 0,4.

4) Улучшением условий работы сварщика, так как дуга горит под слоем флюса.

5) Возможностью использования сварщиков более низкой квалификации.

6) Более низкой стоимостью работ (в 2—2,5 раза ниже стоимости таких же работ, выполненных вручную).

Автоматическая наплавка и полуавтоматическая сварка в защитной среде углекислого газа

Электрическая дуга горит в среде углекислого газа, который, оттесняя воздух, защищает от его вредного воздействия расплавленный металл сварочной ванны. Голая электродная проволока подается в зону горения дуги через специальную газоэлектрическую горелку, к которой подводятся электрический ток и углекислый газ.

Сварку и наплавку в защитной среде углекислого газа рекомендуется вести постоянным током обратной полярности, для этого используют сварочные полу и автоматы.

Для защиты расплавленного металла в процессе сварки (на плавки) используют главным образом сжиженную пищевую углекислоту, поставляемую в стальных баллонах. При выходе из баллона углекислота образует углекислый газ. В одном баллоне емкостью 40 л находит 25 кг жидкой углекислоты под давлением 4Мпа, из которой при испарении образуется около 12,5куб.м углекислого газа. Его хватает на 12…15 ч непрерывной работы одной горелки. В обычной пищевой углекислоте содержится некоторое количество воздуха и воды, которые могут увеличивать разбрызгивание металла при сварке, снижать пластические свойства шва и вызывать в нем образование пор и трещин. Для получения сварочного шва требуемого качества необходимо удалить влагу, т.е. осушить газ. С этой целью применяют специальные осушители, представляющие собой фильтры, в которых в качестве осушающего материала используется безводный порошок медного купороса или силикагель.

Для снижения давления углекислого газа до рабочего (0,3— 1,5 атм) служит редуктор (могут быть использованы обычные кислородные редукторы для газовой сварки). При большом отборе углекислого газа из баллона возможно замерзание содержащейся в нем влаги и закупорка редуктора. Для предотвращения этого между баллоном и редуктором устанавливают электрический подогреватель. Работа без подогревателя категорически запрещена правилами безопасности.

Газоэлектрическую горелку перемещают при сварке вручную применяя те же приемы, что и при обычной ручной электродуговой сварке металлическим электродом.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа применяется для соединения деталей кузовов, кабин и деталей оперения, для устранения трещин отверстий на деталях, изготовленных из листового материала (пластина крышки распределительных шестёрен двигателя ГАЗ, детали рамы и др.), закрепления дополнительных деталей (пластин, втулок и др.). Этот способ сварки может быть использован также для устранения трещин на деталях из серого чугуна (картер коробки передач и др.).

Автоматическая наплавка в защитной среде углекислого газа применяется для восстановления изношенных поверхностей деталей цилиндрической формы. В этом случае механизированы вращение детали и перемещение электродной проволоки. Деталь устанавливают в центрах токарного станка, где она вращается в процессе наплавки.

Автоматическая наплавка поверхностей деталёй в защитной среде углекислого газа применяется для восстановления резьб, шеек под подшипники (втулки) и др.

Преимущества этого способа являются следующие:

1) Качество сварного соединения выше, чем при обычной ручной электродуговой и газовой сварке. При этом деформация тонкого листового материала в два-три раза меньшае, чем при газовой сварке.

2) Производительность труда ко сравнению с ручной электродуговой сваркой и наплавной при сварке в защитной среде углекислого газа выше на 30…40%, а при автоматической наплавке в защитной среде углекислого газа — на 70…80%

3) Стоимость наплавки на 20% ниже, чем наплавки под слоем флюса

4) Техника сварки и наплавки весьма проста и позволяет использовать рабочих более низкой квалификации, чем при ручной сварке без ущерба для качества работы.

5)Подготовка деталей к сварке отличает простотой. Не требуется зачистка кромок свариваемых деталей

6)Хорошая видимость открытой дуги обеспечивает точность наложения

7) Вредных газов выделяется значительно меньше, чем при ручной электродуговой сварке электродами с толстым покрытием.

К недостаткам этого способа сварки и наплавки следует отнести необходимость защиты сварщика от излучений дуги.

Особенности автоматической сварки под флюсом

Автоматическая сварка под флюсом рассматривается как процесс жесткого соединения двух металлических поверхностей при помощи электрической дуги между проволокой и швом под расплавленным слоем флюса. Данный метод применяют в стационарных условиях (заводской цех, верфь) для работы со сталью и разнородными металлами в диапазоне 1,5-150 мм толщины.

Технология процессов

Автоматическую дуговую сварку под флюсом на промышленные рельсы во время 2-й Мировой войны поставил академик Е. О. Патон в киевском институте, который сегодня носит его имя. Но сама идея данного метода принадлежит Н. Г. Славянову: в качестве флюса он использовал мелкодробленое стекло.

Как это работает

Схема дуговой сварки под флюсом выглядит так, как это показано на фото вверху, но все эти процессы лучше рассмотреть более подробно. В результате плавки/испарения флюса с металлом образуется газовое облако, которое окутывает сварочную дугу или газовый факел. В процессе гашения непрерывного электрического разряда в сварочной ванне образуется корка шлака, которая легко отслаивается.

Преимущество работы с автоматом перед ручной сваркой в данном случае заключается в том, что резко сокращаются потери на угар и разбрызгивание металла, хотя принцип процесса в любом случае остается неизменным.

В промышленности в качестве электродов чаще всего применяется сварочная проволока разного диаметра. Но также есть потребность в ленточных электродах толщиной до 2 мм и шириной до 40 мм или в комбинации проволока-лента.

В среднем насыпной флюс весит 1,5 г/см2 и его давление на расплавленный металл составляет 7-9 г/см2. Такого прижима вполне достаточно для исключения механических воздействий электрической дуги на сварочную ванну: даже при очень больших токах шов формируется правильно.

Важно! Дуговая сварка без флюса при силе тока выше 500 A практически невозможна. Происходит разбрызгивание металла, не сдерживаемого газовым облаком, тогда как под флюсом можно применять токи до 3000-4000 A без ущерба для ударопрочности, вязкости и эстетичности шва.

Примечание. Для погружной дуговой сварке под флюсом существует английская аббревиатура SAW (Submerged Arc Welding).

Роль флюса при сварке

Суть соединения металлов или, что такое дуговая сварка под флюсом, станет понятнее, если разобраться в принципах действия этих самых флюсов. По предназначению он выполняет функции, соответствующие покрытию или обмазке электродов для обычной дуговой сварки. В самом процессе производства всегда присутствуют высокие температуры, плавящие этот состав, что почти полностью перекрывает доступ воздуха, а точнее, O2 в область шва и растворяющие оксиды по кромке соединения. Совокупность таких процессов максимально оптимизирует условия для создания дуги.

Классификация подбора

В зависимости от металла, меняются физические параметры процесса, следовательно, для повышения качества используются разные флюсы. Для компоновки того или иного состава применяются различные фториды, оксиды и подобные им элементы.

При подборке особое внимание уделяется химическому составу, который можно классифицировать как:

алюминатно-основные (по маркировке AB);
алюминатно-рутиловые (по маркировке AR);
кальций-силикатные (по маркировке CS);
марганец-силикатные (по маркировке MS);
флюоритно-основные (по маркировке FB);
и др (по маркировке W).

Основа различия флюсов заключается в их активности при взаимодействии основного металла детали с присадочным материалом. Например, пассивные флюсы содействуют образованию газового облака, которое никак не отражается на химическом составе соединяемых материалов. Слаболегирующие категории легируют сварочный шов небольшим количеством кремния (Si), марганца (Mn) и др., придавая ему ударную вязкость.

Виды по назначению

Что нужно учитывать при выборе сварочных флюсов:

Низкоуглеродистые стали. Здесь возможны два варианта: это флюсы с повышенным содержанием кремния (Si) и марганца (Mn) либо сварочный пруток с легирущими добавками, но с малым содержанием и даже полным отсутствием Mn.
Низколегированные стали. Химическая инертность флюса однозначно должна быть более высокой, чем в первом рассмотренном случае. Здесь элементы Si и Mn не используются либо присутствуют в малых дозах – их заменяет флюорит (CaF2), также известный, как плавиковый шпат. Это способствует образованию легкоплавких шлаков, которые с лёгкостью отделяются от шва. Такие флюсы зачастую делают с содержанием оксида алюминия (Al2O3) и негашеной известью (CaO).
Активные металлы (титан - Ti). Применяются фторидные/хлоридные соли щелочных металлов. Примеси O2 в данном случае исключены – они резко понижают пластичность швов.

Таблица с примерами назначений сварочных флюсов:

Для газосварки

Технология сварки под флюсом также включает в себя газосварку цветметов, чугуна, инструментальных сталей (содержание C от 0,7%) с использованием защитного газового слоя. Для этого применяются пастообразные и порошковые флюсы, которые наносятся на:

кромку стыкуемых деталей;
присадочный пруток;
непосредственно в сварную ванну.

Подача флюса в рабочую сварочную зону осуществляется разными путями и это зависит от физических характеристик материала. Например, порошковые композиты склонны сдуваться газовым факелом, поэтому необходимо следить за равномерным поступлением флюса в расплав.

Существующие нормативы

Согласно РД 34.15.132-96 дуговая сварка под слоем флюса производится по следующим параметрам, указанным в таблице ниже.

Технология автоматической сварки под флюсом подразумевает дозированную ручную или автоматическую присыпку порошка из бункера. У данного метода есть один существенный недостаток: он не позволяет проводить работы в нижнем положении. Тем не менее, для сварки трубопроводов решение нашлось: прокручиваются сами трубы, в то время как головка горелки вместе с подающим устройством остаются неподвижными. Огромным преимуществом в этом вопросе обладает сварочная порошковая проволока – работы с ней могут проводиться в любой плоскости (сверху, сбоку, снизу).

Важно! Качество всех сварочных флюсов регулируется в соответствии с ГОСТ 9087-81. Там указаны порядка 50 марок таких композитных материалов и требования, распространяющиеся на них.

Преимущества автоматизированной сварки

Безусловно, у автоматической сварки под флюсом есть ряд преимуществ относительно трудовых затрат. Человеку остается лишь отладить оборудование для соответствующего режима и пассивно контролировать процесс.

К месту стыковки деталей флюс подается в автоматическом режиме. Высота (h) слоя регулируется в соответствии с толщиной металла, а забор порошка проводится из специального бункера.
Сварная проволока подается из кассетного механизма без участия человека.
Скорость процесса регулируется автоматически, с учетом толщины металла, чтобы создать качественную сварочную ванну.

Но бывают ситуации, когда приходится работать без каких-либо инструкций, например, нужно сделать всего один сварочный шов на трубопроводе. В таких случаях лучше придерживаться следующих правил:

Дуга должна быть стабильной - только так можно добиться высокого качества. Параметры можно отрегулировать по силе тока и толщине металла, как это указано в таблице раздела «Существующие нормативы».
Скорость сваривания будет зависеть от интенсивности подачи проволоки.

Скорость. Это определяется подачей сварочной проволоки (количество м/час). Использование флюса разгоняет этот процесс примерно в 10 раз.
Равномерность. За счёт подачи проволоки с определённой скоростью существенно повышается ударопрочность, вязкость и эстетика шва.
Мощность. Закрытая дуга несет в себе высокую мощность, что позволяет расплавлять металл на нужную глубину. Если используется открытая дуга, то мощность падает, а это требует предварительного раздела кромок и качество стыка снижается.
Автономность. После отладки оборудования присутствие оператора при процессе не является обязательным.
Экономия. От электрода при сварке остается всего лишь 2%, которые невозможно использовать.
Структура. Благодаря стабильности дуги создается красивая мелкочешуйчатая структура шва.
Простота. Для работы сварщика в данной сфере не нужно длительное обучение – достаточно приобретения общих навыков.

Оборудование для автоматической сварки под флюсом

Для создания рабочего места, в первую очередь потребуется источник переменного или постоянного тока. Обычно в целях экономии используют переменную сеть, снабженную достаточно мощным трансформатором, который не допускает перепадов напряжения. Но иногда (в основном, это касается сельской местности) мощности ТП недостаточно и тогда приходится подключать оборудование через стабилизатор.

На сегодняшний день чаще всего используют трансформаторы марки ТСД-500-1, ТСД-1000-4 и ТСД-2000. При больших объемах производства или повышенных требованиях к качеству можно задействовать сварочный трактор Jasic MK-1, как на фото вверху или АДС-1000-2, TC-17М-У, TC-35, АДФ-500 и др. Также сейчас выпускают преобразователи ПС-500, ПСО-500, ПС-100 и сварочные выпрямители BC-500, BC-1000-2, ВДУ-504, ВДУ-1001, ВДУ-1601.

Вернемся к трактору Jasic MK-1 и рассмотрим его более подробно. С помощью этого агрегата осуществляется автоматическая дуговая сварка длинных прямолинейных и/или кольцевых швов в любой плоскости. Минимальная сила тока, выдаваемого этим аппаратом, составляет 100 A, а максимальная 1000-1250 A в зависимости от модификации.

Трактор Jasic MK-1 позволяет использовать для сварочных работ все виды проволоки Ø 2-6 мм. При необходимости поперечную балку и сварочную головку можно перемещать по горизонтали и по вертикали или вращать. Качественную центровку шва обеспечивает стабильная подача проволоки кассетой с четырьмя роликами (возможный сбой скорости составляет от 0,3 до 3 мм/мин).

Тележка аппарата приводится в движение электрическим двигателем постоянного тока с регулировкой скорости – диапазон составляет от 0,1 до 1,5 м/мин. На каретке находится ручка для смены режимов движения. Так, режим AUTO позволяет не вмешиваться в процесс, а MANUAL требует ручного управления – эта функция позволяет позиционировать режим в соответствии с техническими характеристиками свариваемых деталей.

Существует много другого аналогичного оборудования для выполнения сварочных работ под флюсом. Рассмотреть даже половину моделей, не говоря уже об их модификациях, в рамках одной статьи просто технически невозможно, но это и не является нашей целью.

Плазменная наплавка

В настоящее время вопрос плазменной наплавки стоит перед специалистами достаточно остро, так как такая технология сварки под слоем флюса значительно увеличивает эксплуатационный ресурс композиций. По сути, высокая потребность метода сводится к меркантильным интересам: в машиностроении это означает выпуск конкурентоспособной продукции и более высокие доходы от продаж. Конечно, этот метод не является каким-то ноу-хау, но его преимущества не вызывают сомнений.

Общий статус

В данном случае под плазмой подразумевается ионизированный газ и для получения которого используются разные методы (механический, электрический). Некоторые источники высказывают мнение, что плазма, это та же классика или четвёртое агрегатное состояние вещества после твёрдого, жидкого и газообразного, но, соглашаться с этим или нет – право каждого человека. Как бы там ни было, ионизированный газ, обладая рядом полезных качеств, широко используется в научных и технических отраслях.

Работа с плазменно-дуговыми наплавками

В первую очередь сварочным оператором настраивается оборудование. Нужно выставить верный угол сопла газовой горелки по отношению к рабочей плоскости, выверить зазор между ним и деталью (обычно, это 5-8 мм) и вставить сварочную проволоку. В случае, когда требуются колебания сопла, головка выставляется точно по центральной продольной линии шва. Средина определяется очень просто: амплитуда колебаний делится на два.

Несмотря на простоту процесса наплавки, оператором может работать только достаточно опытный сварщик – это требует максимальной концентрации внимания. Если не придерживаться таких требований, то вероятность порчи заготовки возрастёт до максимума.

Газ ионизируется при помощи постоянного электрического разряда или дуги: на атомном уровне происходит отрыв отрицательно заряженных частиц (механический способ). Это возможно благодаря мощному тепловому воздействию разряда на поток газовой смеси. Аналогичного результата можно добиться при воздействии мощного электрического поля, но придётся соблюсти ряд дополнительных условий (электрический способ).

Для ионизации полаётся струя газа под давлением 20-25 атм, которую прошивает электрическая дуга с напряжением 120-160 V и силой тока до 500 A (для сравнения: в потребительской электросети 220-230 V и 50 A). Положительно заряженные ионы при помощи магнитного вихря летят к катоду с огромной скоростью, которой достаточно, чтобы при столкновении с металлом резко поднимают его температуру до 10000-18000°C.скорость движения ионов в таком процессе достигает 15000 м/сек!

Заключение

В заключении следует отметить, что дуговая сварка под флюсом регламентируется требованиями ГОСТ 9087-81, но нормы межгосударственных стандартов между странами СНГ были подписаны только в 1992 году. Тем не менее, вышеупомянутый норматив от 1981 года остался неизменным для России, Украины и Беларуси.

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:

механизированные: выполняемые на весу (МФ), с предварительно выполненным подварочным швом (МФш), с использованием остающейся подкладки (МФо);
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:

легирование металла сварочного шва;
защита зоны сварки от негативного воздействия внешней среды;
формирование поверхностного слоя шва;
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.

Читайте также: