Меню Рубрики

Механизированная сварка под флюсом это дуговая

Дуговая механизированная сварка под флюсом без присадочного металла

​Сварка под флюсом – разновидность дуговой сварки. Особенность процесса – защищенность от воздействия воздуха флюсом. Кроме защиты шва флюс дает возможность создать стабильное горение, обеспечить раскисление, очистку и легирование металла. Этот вид сварки бывает ручной и механизированный (автоматический, полуавтоматический). Ручная сварка не позволяет обеспечить однородность и надлежащее качество шва, ограничена по производительности. Дуговая механизированная сварка без использования присадочного металла под флюсом дает возможность расширить сферы применения и повысить производительность.

Технология сварочного процесса

Метод простой – слой флюса 30-60 мм подается в зону дуги, покрывает и защищает материал. Дуга располагается в защищенном пространстве, расплавляет металл и сварочную проволоку, жидкие материалы соединяются. Защитная газообразная атмосфера вытесняет небольшой объем основного расплавленного материала, начинает провариваться следующий слой. Флюс препятствует разбрызгиванию жидкого металла и нерациональному использованию тепла дуги, повышая качество шва.

Проволока подается из специального механизма, оснащенного двумя роликами: ведущим и прижимным. Скорость подачи не отличается от скорости плавления, это обеспечивает равномерное горение дуги. Электроэнергия подается через головку со встроенным мундштуком.

Шов образуется в процессе перемещения дуги параллельно материалу. Ванна постепенно остывает, жидкий материал кристаллизуется, образуется шов. Флюс образует на поверхности корку, замедляющую остывание и способствующую избавлению от газов и примесей. Шов получается плотный, чистый, однородный по составу.

Важно! Механизация процесса позволяет обеспечить небольшой вылет и быструю подачу электрода. Это увеличивает мощность тока в 6-8 раз (если сравнивать с ручной сваркой), что позволяет увеличить производительность до 10-и раз. Можно обрабатывать более толстые детали, увеличить объем основного материала в шве до 70%. Сварщика можно заменить высококвалифицированным оператором.

Качество шва зависит от:

  • вида и полярности тока, напряжения;
  • диаметра и вылета проволоки;
  • вида и плотности флюса;
  • положения материала и электрода;
  • скорости процесса.

Согласно ГОСТ 2246-70 для работы со сталью используется стальная проволока с диаметром 0,3-12 мм.

Проволока поставляется в кассетах и бухтах. Если она долго храниться, перед применением требуется промывка керосином или бензином, чтобы убрать ржавчину. Если выполняются работы с алюминием, требуется проволока по ГОСТ 7871-75, при сварке меди — по ГОСТ 16130-72.

Флюс выбирается в зависимости от требуемых характеристик шлака и защитных газов, уровня устойчивости к образованию трещин.

Сферы применения

Механизированная дуговая сварка без присадочного металла под флюсом – основной способ соединения плавлением. Кроме низкоуглеродистых сталей, позволяет работать с легированной и низколегированной сталью, сплавами с добавлением никеля, алюминием, медью, титаном, их сплавами. Швы устойчивы к агрессивным средам, высокому давлению, вакууму, высоким и низким температурам.

Это вид обработки плавлением применяется в цехах для сварки различных по составу металлов. Возможно соединение разнородных материалов. Таким способом изготавливаются однотипные конструкции с длинными сварными швами.

Важно! На практике детали толщиной более 60 мм свариваются редко (теоретически показатель можно увеличивать до 150 мм).

Оборудование

Рынок предлагает две разновидности аппаратов этого типа: с автоматически регулируемой и саморегулируемой подачей проволоки. Первый вид позволяет использовать проволоку с диаметром, превышающим 3 мм, второй – до 3 мм. Саморегулирующееся оборудование подает проволоку с неизменной скоростью, которая меняется вручную вместе с изменением параметров дугового промежутка. Автоматические аппараты отличаются изменением напряжения дуги вслед за изменениями в параметрах скорости проволоки.

Режим настраивается изменением тока дуги. В саморегулирующемся оборудовании параметры тока настраиваются по требуемой скорости подвода проволоки. В автоматах напряжение задается при помощи пульта, во время работы сохраняется неизменной. Скорость сварки, объем флюса, длина электрода регулируется одинаково на всех аппаратах.

Преимущества и недостатки

Этот вид механической сварки обладает как преимуществами, так и недостатками. К преимуществам можно отнести:

  • высокую скорость выполнения работ, высокую производительность;
  • множество сфер применения;
  • возможность сэкономить за счет небольших потерь электродов (до 2%);
  • отсутствие необходимости дополнительно обрабатывать швы;
  • отсутствие сварочных деформаций, компактность и прекрасный вид швов;
  • высокая устойчивость шва к механическим нагрузкам благодаря медленному охлаждению;
  • надежная защита зоны выполнения работ (нет брызг) освобождает от необходимости обеспечивать работников индивидуальными средствами защиты;
  • возможность сэкономить за счет вентиляции;
  • небольшие затраты на обучение персонала;
  • независимость результата от субъективного фактора.

При выборе способа обработки металла необходимо учитывать и недостатки:

  • возможность выполнять только горизонтальные швы, если нет дополнительного оборудования;
  • невозможность сваривать очень тонкие листы;
  • невозможность сваривать без разделки кромки материалы с толщиной от 16 мм;
  • возможность повышения легирования из-за перемешивания основного материала с проволокой;
  • затруднения при сложной конфигурации шва из-за невозможности видеть и контролировать процесс;
  • трудность удаления шлаковой корки;
  • высокие затраты на проволоку, флюсы.

Сварочные аппараты используются в различных сферах промышленности. Чтобы обеспечить высокую производительность, необходимо правильно подобрать оборудование. Хотя процесс универсальный, для разных металлов выпускается отдельные аппараты. Многое зависит так же от условий эксплуатации.

По конструкции сварочные аппараты бывают:

  • мобильные (на колесах);
  • переносные (с ручкой);
  • стационарные (устанавливаются на консоль).

Перед покупкой требуется анализ условий на предприятии и выполняемых работ. Основной критерий – возможность выполнить максимум работ при минимальных затратах.

Автоматическое оборудование можно использовать для больших и маленьких швов, в труднодоступных местах. Но эти аппараты разработаны для выполнения большого количества однотипных работ в стационарных условиях. В процессе сварки изменить качество шва невозможно, так как параметры определяются автоматически. Преимущество – возможность использовать вместо флюса защитные газы.

Работа полуавтомата зависит от человека. Это оборудование чаще всего мобильное, поэтому подходит для различных производственных площадей для создания коротких швов в больших количествах или сварки толстых материалов. Полуавтомат не подойдет, если работы выполняются в помещении со сквозняками или на открытом воздухе.

Важно! Цена сварочного оборудования зависит от предназначения. Самые дорогие профессиональные аппараты. Важен так же производитель. Импортное оборудование гораздо дороже, чем отечественное.

источник

Автоматическая сварка под слоем флюса

Сварка под флюсом – дуговая сварка, при которой дуга горит под слоем порошкообразного сварочного флюса.

По степени механизации процесса различают автоматическую сварку под флюсом (подача электрода в зону сварки и перемещение электрода вдоль свариваемых кромок механизированы) и механизированную (механизирована только подача электрода). Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса приведена на рис. 10.8.

Электродная проволока с помощью ведущего и нажимного роликов подается в зону сварки. Кромки свариваемого изделия в зоне сварки покрываются слоем флюса, подаваемого из бункера. Толщина слоя флюса составляет t ≈ 30…50 мм. Сварочный ток подводится к электроду через токопроводящий мундштук, находящийся на небольшом расстоянии (40…60 мм) от конца электродной проволоки. Благодаря этому при автоматической сварке можно применять большие сварочные токи. Дуга возбуждается между свариваемым изделием и электродной проволокой. При горении дуги образуется ванна расплавленного металла, закрытая сверху расплавленным шлаком и оставшимся нерасплавленным флюсом.

Пары и газы, образующиеся в зоне дуги, создают вокруг нее замкнутую газовую полость. Некоторое избыточное давление, возникающее при термическом расширении газов, оттесняет жидкий металл в сторону, противоположную направлению сварки. Тонкий слой металла сохраняется лишь у основания дуги. В таких условиях обеспечивается глубокий провар основного металла. Дуга горит в газовой полости, закрытой расплавленным шлаком, в результате чего значительно уменьшаются потери теплоты и металла на угар и разбрызгивание.

По мере перемещения дуги вдоль свариваемых кромок наплавленный металл остывает и образуется сварной шов. Жидкий шлак, имея более низкую температуру плавления, чем металл, затвердевает несколько позже, замедляя охлаждение металла шва. Продолжительное пребывание металла шва в расплавленном состоянии и медленное остывание способствуют выходу на поверхность всех неметаллических включений и газов, получению чистого, плотного и однородного по химическому составу металла шва. Образовавшуюся при остывании жидкого шлака корку вместе с нерасплавленным флюсом после окончания сварки удаляют.

Преимуществами сварки под флюсом перед ручной являются:

1. Высокая производительность, превышающая производительность ручной сварки в 5…10 раз. Это достигается за счет применения больших токов, более концентрированного и полного использования теплоты в закрытой зоне дуги, снижения трудоемкости за счет механизации процесса сварки.

2. Высокое качество металла шва вследствие хорошей защиты сварочной ванны расплавленным шлаком от кислорода и азота воздуха, легирования металла шва, увеличения плотности металла при медленном охлаждении под слоем застывшего шлака.

Рис. 10.8. Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса:

а – схема сварки; б – сварочный процесс в зоне дуги;

1 – бункер; 2 – нерасплавленный флюс; 3 – электродная проволока;

4 – ведущий и нажимной ролики; 5 – сварочная дуга; 6 – токоподводящий мундштук; 7 – свариваемое изделие; 8 – жидкотягучая пленка шлака;

9 – шлаковая корка; 10 – сварочная ванна (расплавленный металл);

11 – замкнутая парогазовая полость; 12 – сварной шов

3. Экономия электродного металла при значительном снижении потерь на угар, разбрызгивание металла и огарки. При ручной сварке эти потери достигают 20…30%, а при автоматической сварке под флюсом они не превышают 2…5%.

4. Улучшение условий труда сварщиков.

Однако автоматическая сварка имеет свои недостатки: ограниченная маневренность сварочных автоматов; сварка выполняется, главным образом, в нижнем положении; невозможность визуального наблюдения за горением дуги и формированием шва; засыпка и уборка флюса требуют дополнительных трудозатрат.

Сварочным флюсом называется неметаллический материал, расплав которого необходим для сварки и улучшения качества шва. Флюс защищает дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающего воздуха и осуществляет металлургическую обработку сварочной ванны. Флюс должен обеспечивать хорошее формирование и надлежащий химический состав шва, высокие механические свойства сварного соединения, устойчивость процесса сварки. По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и неплавленые. Плавленые флюсы представляют сплав окислов и солей SiO2, MnО, CaF2 (флюсы марок АН-348А, ОСЦ-45). Неплавленые флюсы (керамические) – это механическая смесь элементов, окислов и солей (рутил, марганцевая руда, кварцевый песок, марганец).

Преимуществом плавленых флюсов являются высокие технологические свойства (защита и формирование шва, отделимость шлаковой корки) и механическая прочность. Преимуществом керамических флюсов является возможность легирования металла шва через флюс. Наиболее широкое распространение получили плавленые флюсы.

Оборудование для сварки под слоем флюса.Сварочное оборудование по своему назначению делят на два вида: основное, с помощью которого осуществляют собственно сварку; вспомогательное, предназначенное для установки и перемещения свариваемых конструкций, сварочных автоматов, полуавтоматов в процессе сварки (манипуляторы, вращатели, кантователи, тележки, площадки, столы и т.п.).

Для выполнения сварки под слоем флюса предназначены подвесные сварочные автоматы (А-1401, А-639 и др.) и автоматы тракторного типа (АДФ-1001, АДФ-1202). В процессе сварки подвесные автоматы перемещаются вдоль шва по специальным направляющим, закрепленным над свариваемыми конструкциями. Сварочные тракторы могут перемещаться вдоль шва как по направляющим, так и непосредственно по конструкции.

Трактор комплектуется сварочным выпрямителем марки ВДУ-1202, в который встроен блок управления трактором.

Технические характеристики сварочного трактора АДФ-1202 представлены в табл. 10.3.

Технические характеристики сварочного трактора АДФ1202

Параметр Характеристика
Напряжение питания (50 Гц), В Номинальная потребляемая мощность, кВА Максимальный сварочный ток, А Диапазон регулирования сварочного тока, А Род сварочного тока Защитная среда Диапазон регулирования напряжения на дуге, В Диаметр электродной проволоки, мм Скорость подачи электродной проволоки, м/мин Скорость сварки, м/мин Масса: источника питания, кг сварочного трактора, кг 3×380 300…1250 постоянный флюс 24…56 2…6 1…6 0,2…2

Трактор обеспечивает возможность выполнения стыковых и угловых швов вертикальным и наклонным электродами. При сварке электрод может находиться в пределах колесной базы трактора или вне ее, то есть. может быть вынесен в сторону. Для корректировки положения электродов относительно шва предусмотрено его перемещение в поперечном направлении.

Механизированная сварка под слоем флюса выполняется с помощью полуавтоматов, не имеющих механизма перемещения электродов вдоль шва. Это перемещение сварщик выполняет вручную.

Выбор режима автоматической сварки и его влияние на форму шва. Форма и размеры шва оказывают существенное влияние на структуру сварного шва и механические свойства сварного соединения и определяются режимами сварки. Параметры режима сварки: величина сварочного тока, напряжение дуги, род и полярность тока, диаметр электрода, скорость сварки, скорость подачи электрода, величина вылета электрода, положение изделия, марка и грануляция флюса.

С увеличением сварочного тока увеличивается количество выделяемого тепла и повышается давление дуги. Дуга углубляется в основной металл, глубина провара возрастает. В результате погружения дуги ширина провара изменяется незначительно. Увеличение тока повышает скорость плавления электродной проволоки.

Повышение напряжения на дуге влечет за собой увеличение площади основания конуса дуги, следовательно, и ширины шва. При повышении напряжения глубина провара увеличивается незначительно.

С уменьшением диаметра электрода при неизменной силе тока увеличивается плотность тока, уменьшается блуждание дуги, происходит концентрация тепла на малой площади свариваемого металла и, следовательно, уменьшается ширина шва и увеличивается глубина провара.

При высоких скоростях сварки уменьшаются глубина и ширина провара. На глубину провара также оказывают влияние размеры зерен флюса. При применении более мелкого флюса глубина провара увеличивается.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Механизированная сварка под флюсом

Мероприятия по повышению производительности труда.

Пути повышения производительности труда при РДС.

Gн=Iсв.aн/t – количество наплавленного металла в единицу времени.

Пути повышения производительности:

1. увеличение сварочного тока;

· рациональное расположение инструментов на рабочем месте.

· Применение механических устройств для основных и вспомогательных работ.

· сварка гребенкой или пучком электродов. Можно увеличить сварочный ток, так как электроды горят попеременно (РИС 35).

Преимущество: производительность высокая.

Недостатки: в нижним положении, большая масса, плохое качество.

· Сварка с глубоким проваром (проплавлением) и увеличенной силой тока. Маркировка электрода УОНИИ 13/45 У.

· Сварка лежачим, наклонным электродом: электрод укладывается на изделие и поджигают другим электродом (РИС 36).

Длина дуги = толщине покрытия

Один рабочий может обслуживать несколько изделий.

· Сварка трехфазной дугой (РИС 37).

По степени механизации процесса: полуавтоматическая, автоматическая.

РИС Схема процесса автоматической сварки под флюсом, где:

2 – газовая полость (флюсогазовый пузырь);

3 – прослойка жидкого флюса (шлака);

Сущность: Сварочная дуга горит под слоем зернистого сыпучего вещества – флюса. Под действием теплоты дуги расплавляется основной металл, проволока, часть флюса, непосредственно прилегающая к зоне сварки. Электродная проволока подается к зоне сварки, плавится и переходит в сварочную ванну в виде отдельных капель. Одновременно проволока передвигается вдоль сварочной кромки. Происходит сварка. Расплавленный флюс образует плотную эластичную оболочку – флюсогазовый пузырь. Слой жидкого шлака надежно защищает металл от вредного воздействия газов из воздуха и предохраняет металл от разбрызгивания. Во флюсогазовом пузыре создается большое давление газов и паров металла, которое оттесняет часть жидкого металла, образуется сварной шов, покрытый затвердевшей коркой шлака, которая легко отделяется за счет разных коэффициентов линейного расширения металла и шлака.

Отличительной особенностью процесса автоматической и меха­низированной сварки под флюсом является то, что сварочная дуга горит не на открытом воздухе, а под слоем сыпучего зернистого флюса. Под действием теплоты дуги 9 расплавляются основной металл 8, электродная проволока 1 и часть флюса 5, непосредственно прилегающего к зоне сварки. Электродная про­волока подается вниз в зону сварки со скоростью ее плавления, плавится и переходит в шов в виде отдельных капель. Одновре­менно с этим проволока передвигается вдоль свариваемых кро­мок, в результате чего происходит процесс сварки. Расплавленный флюс образует плотную эластичную оболоч­ку — флюсогазовый пузырь 2, поверх которого находится слой жидкого шлака 3. Флюсогазовый пузырь надежно защищает рас­плавленный металл от вредного воздействия кислорода и азота воздуха, а также предохраняет его от разбрызгивания. Во флюсогазовом пузыре создается большое давление газов, которое оттесняет часть жидкого металла 4 в противоположную направлению сварки сторону. После остывания жидкого металла образуется сварной шов 7, покрытый затвердевшей коркой шлака 6. Прослойка жидкого металла между дугой и дном сварочной ванны обладает малой теплопроводностью, поэтому величина ее оказывает большое влияние на глубину провара. Чем толще эта прослойка, тем меньше теплота дуги будет воздействовать на ос­новной металл и тем меньше будет глубина провара, и наоборот. При этом изменяются высота и ширина выпуклости шва.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Дуговая сварка под флюсом

( механизированная дуговая сварка под флюсом )

Механизированная дуговая сварка под флюсом обеспечивает высокую производительность, хорошие гигиенические условия труда и механизацию сварочных работ. Схема сварки под флюсом приведена на рис . 1. Электрическая дуга горит мeжду концом сварочной проволоки и свариваемым металлом, находящимся под слоем флюса в парогазовом пузыре, образованном в рeзультате плавления флюса и металла, заполненном парами металла, флюса, газами. Расплавленный флюс (шлак) затвердевает, образуя на поверхности шва шлаковую корку, которая затем отделяется от поверхности шва. Специальным механизмом подают электродную проволоку в дугу.

Сварку ведут на переменном токе прямой или обратной полярности. Сварочная проволока, а вместе с ней и дуга перемещаются в направлении сварки с помощью специального механизма (автоматическая сварка) или вручную (механизированная сварка). Флюс засыпают на кромки стыка из бункера впереди дуги слоем толщинoй 40 . 80 и ширинoй 40. 100мм. Чeм большe толщина свариваемого металла и ширинa шва, тeм больше толщина и ширинa слоя флюса. Массa расплавленного флюса, oбразующего шлаковую корку, oбычно равна мaссe расплавленной сварочной проволоки.

Флюс влияет на устойчивость дуги , формирование и химический состав металла шва и определяет стойкость швов против образования пор и трещин. От состава флюса зависит сцепление шлаковой корки с поверхностью шва. Оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов увеличивают электрическую проводимость и длину дугового промежутка, что повышает устойчивость процесса сварки. Соединения фтора, напротив, снижают эти показатели.

Рисунок 1. Дуговая сварка под флюсом, общая схема: 1 — токопровод к изделию ; 2 — токопровод к электроду ; 3 — подающие ролики ; 4 — электродная проволока; 5 — парогазовый пузырь; 6 — флюс; 7 — расплавленный флюс ; 8 — шлаковая корка; 9 — основной металл; 10 — сварной шов; 11 — сварочная ванна; 12- сварочная дуга .

Насыпная масса флюса и гранулометрический состав влияют на форму шва.

Швы, сваренные под стекловидными плавлеными флюсами (насыпная масса 1,4. 1,7 г/см 3 ), имеют меньшую ширину, чем швы, сваренные под пемзовидным флюсом (насыпная масса 0,7 . ..0,9 г/см 3 ).

Гранулометрический состав флюса (размер его зерен) также влияет на форму шва. Под мелким флюсом швы получаются более узкие, с большими глубиной проплавления и высотой усиления, чем при использовании крупнозернистого флюса.

Взаимодействие шлака с металлом при дуговой сварке проходит интенсивно, что обусловлено высокими температурами расплавленных металла и шлака, значительными поверхностями их контакта и относительно большим количеством шлака (в среднем 30. ..40 % массы металла).

Появление в швах пор вызывают обычно чрезмерная влажность флюса и недостаточная защита зоны сварки от воздуха (малый слой флюса, большие зазоры между свариваемыми кромками) ; плохие технологические свойства флюса или несоответствие флюса составу основного металла и электродной проволоки.

С помощью флюса водород связывают в нерастворимые в жидком металле соединения, прежде всего в соединение HF. Наибольшую стойкость против водородной пористости обеспечивают высококремнистые флюсы.

Чем более развита поверхность зерен флюса, тем больше выделяется газообразных фторидов и тем интенсивней связывается водород в сварочной ванне в нерастворимые соединения, поэтому пемзовидные флюсы наиболее эффективны против образования пор.

Стойкость швов против образования трещин при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей обеспечивают высококремнистые флюсы с высоким содержанием оксидов марганца (35.. .40 %). Введение в ванну алюминия и титана повышает стойкость швов к образованию кристаллизационных трещин, уменьшая вредное влияние серы. Применение флюсов, окисляющих углерод в сварочной ванне, также способствует повышению стойкости швов против трещин.

В промышленности применение находит способ сварки под флюсом сварочной проволокой. Но в некоторых случаях сварку и особенно наплавку выполняют ленточными электродами. Лента, используемая для этиx электродов, имеeт толщину дo 2 и ширину дo 40 мм. Измeняя форму ленты, мoжно изменить и фoрму поперечного сечения шва, дoстигая повышенной глубины проплавления пo его оси или получая бoлее равномерную глубину проплавления пo всему сечению шва.

Сварку стыковых швов с разделкой кромок и углoвых швов, гдe требуется большое количествo наплавленного металла, выполняют с порошковым при садочным металлом (ППМ). С этой же целью увеличивают до 100 мм вылет электрода. Это позволяет на 50. 70 % увeличить количествo наплавляемого металла .

Рисунок 2. Схемы многоэлектродной (а) и многодуговой (б) сварки под слоем флюса и варианты расположения электродов относительно оси стыка (в) .

Таблица 1. Значения сварочного тока для различных диаметров электрода .

Диаметр электродной проволоки, мм
2 3 4 5 6
Диапазон сварочного тока, А 200.. .400 300. 600 400. 800 700. 1000 700. 1200

Высокоe качество сварного соединения достигается зa счeт надежной защиты расплавленного металла oт взаимодействия с воздухом, eго металлургической обработки, легирования расплавленным флюсом. Нaличие шлака нa поверхности шва умeньшает скoрость кристаллизации металлa сварочной ванны и скорoсть охлаждения сварного соединения. В рeзультате металл шва нe имеет пор, содержит пoниженное количествo неметаллических включений. Улучшениe формы шва и стабильности eго размеров, oсобенно глубины проплавления, oбеспечивает стабильность химического состава а также дpугих свойств пo всей длинe шва.

Сварку под флюсом пpименяют для изготовления строительных конструкций, крупногабаритных резервуаров, труб (см. Сварка труб) и т.д. из стaлей (см. Сварка стали), никелевых сплавов, алюминия (см. Сварка алюминия), меди (см. Сварка меди), титана и их сплавов.

Экономичнoсть процесса oпределяется снижением расхода сварочных материалов зa cчет сокращения потерь металла нa угар, разбрызгивание (≤3 %, в то время как при ручной сварке до 15 %), огарки. Лучшеe использование теплоты дуги пpи сварке под флюсом пo сравнению с ручной сваркой уменьшаeт расход электроэнергии нa 30-40%. Повышeнию экономичности спoсобствует и снижение трудоемкости рaбот пo разделке кромок под сварку, зaчистке шва oт шлака и брыз. Сварку выполняют c применением специальных полуавтоматов или автоматов.

Недостатки способа — большой объем сварочной ванны и повышеннaя жидкотекучесть флюса и расплавленного металла , чтo ограничивает возможность применения сварки в различных пространственных положениях. Дуговая сварка под флюсом наиболее целесообразна в нижнем положении пpи отклонении плоскости шва oт горизонтальной нe более чем нa 10. 15 о .

источник

ДУГОВАЯ СВАРКА ПОД ФЛЮСОМ

Широкое применение этого способа в промышленности при производстве конструкций из сталей, цветных металлов и сплавов объясняется высокой производительностью процесса и высоким качеством и стабильностью свойств сварного соединения, улучшенными условиями работы, более низким, чем при ручной сварке, расходом сварочных материалов и электроэнергии.

Производительность сварки по сравнению с ручной дуговой покрытыми электродами выше в несколько раз (до 10 раз) за счёт:

а) расширения диапазона тока до 2000А;

б) повышения диаметра электрода до 10 (12) мм;

в) увеличения скорости сварки, для однодугового процесса в несколько раз, а для многодугового процесса — в несколько десятков раз.

Основные приемущества способа связаны с тем, что расплавление металла и формирования шва происходит под расплавленным слоем флюса. Это обеспечивает эффективную защиту от атмосферы с внешней стороны шва, исключает разбрызгивание металла электрода за пределы ванны, уменьшает потери тепла в атмосферу, и соответственно повышается КПД использования энергии дуги. Расплавленный шлак позволяет, в ряде случаев, произвести металлургическую обработку шва. По эффективный КПД процесса нагрева металла — до 0.95 на больших толщинах.

-практически все конструкционные стали, алюминиевые, никелевые, титановые сплавы.

Диапазон свариваемых толщин стальных конструкций:

-для однопроходной сварки от 3. . . 28 мм. ( от 8 мм с разделкой кромок);

— многопроходные швы до десятых долей метра.

Основные области применения:

-тяжёлое и среднее машиностроение, судостроение;

— промышленное производство труб и металлоконструкций из проката.

В строительстве применяется ограничено: мосты, резервуары, трубные плети.

К недостаткам способа относится возможность сварки за редким исключением только в нижнем положении ввиду возможного стекания расплавленных флюса и металла при отклонении плоскости шва от горизонтали более чем на 10 . 15°.

Существует оборудование для сварки вертикальных швов в судостроении под флюсом и сварки неповоротных стыков труб, но оно не нашло широкого применение из-за неудобств в эксплуатации. Еще иногда применяется сварка горизонтальных швов при полистовой сборке и сварке резервуаров.

Относительный недостаток — невозможность наблюдать за формированием шва и соответственно корректировать процесс сварки. Тем не менее, процесс на третьем месте по объему применению после сварки качественными электродами и сварки в среде защитных газов.

Сущность способа. Наиболее широко распространен процесс с использованием одного электрода — однодуговая сварка. Сварочная дуга горит между голой электродной проволокой 1 и изделием, находящимся под слоем флюса 3 (рис. 3.26).

Рис. 3.26. Сварка под флюсом

В расплавленном флюсе 5 газами и парами флюса и расплавленного металла образуется полость — газовый пузырь 4, в котором существует сварочная дуга. Давление газов в газовом пузыре в сочетании с механическим давлением, создаваемым дугой, оказывается достаточным для оттеснения жидкого металла из-под дуги, что улучшает теплопередачу от нее к основному металлу. Повышение силы сварочного тока увеличивает механическое давление дуги и глубину проплавления основного металла hпр.

Кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны 7 приводит к образованию сварного шва 6. Затвердевший флюс образует шлаковую корку 8 на поверхности шва. Расплавленный флюс, образуя пузырь покрывая поверхность сварочной ванны, эффективно защищает расплавленный металл от взаимодействий с воздухом. Металлургические взаимодействия между расплавленным металлом и шлаком способствуют получению металла шва с требуемым химическим составом.

В отличие от ручной дуговой сварки металлическом электродом при сварке под флюсом, так же как и при сварке плавящимся электродом в защитных газах, токоподвод 2 к электродной проволоке осуществляется на небольшом расстоянии (вылет электрода) от дуги (до 70 мм). Это позволяет ввиду пропускать через электрод большой ток (до 2000 А). Плотность сварочного тока в проволоке достигает 200 . 250 А/мм 2 , в то время как при ручной дуговой сварке не превышает 15 А/мм 2 . В результате повышается глубина проплавления основного металла и скорость расплавления электродной проволоки, т.е. достигается высокая производительность процесса.

Сварку под флюсом можно осуществлять переменным и постоянным током. Подача электродной проволоки в дугу и перемещение ее осуществляется специальными механизмами.

Существуют разновидности сварки под флюсом, когда в некоторых случаях целесообразно применение двухдуговой или многодуговой сварки. При этом дуги питаются от одного источника или от отдельного источника для каждой дуги. При сварке сдвоенным (расщепленным) электродом (рис. 3.27, а) дуги, горящие в общую ванну, питаются от одного источника.

Рис. 3.27. Схемы образования шва при сварке:

а — сдвоенным электродом; б — двухдуговой; в — трехфазной дуговой

Это несколько повышает производительность сварки за счет повышения количества расплавленного электродного металла. Электроды по отношению к направлению сварки могут быть расположены последовательно или перпендикулярно. При последовательном расположении глубина проплавления шва несколько увеличивается, а при перпендикулярном (см. рис. 3.31, б) уменьшается.

Второй вариант расположения электродов позволяет выполнять сварку при повышенных зазорах между кромками. Изменяя расстояние между электродами, можно регулировать форму и размеры шва. Удобно применение этого способа при наплавочных работах. Однако недостатком способа является некоторая нестабильность горения дуги.

При двухдуговой сварке (рис. 3.27, б) используют два электрода (при многодуговой несколько). Дуги могут гореть в общую или раздельные сварочные ванны (когда металл шва после первой дуги уже полностью закристаллизовался). При горении дуги в раздельные сварочные ванны оба электрода обычно перпендикулярны плоскости изделия. Изменяя расстояние между дугами, можно регулировать термический цикл сварки, что важно при сварке закаливающихся сталей.

Эта схема позволяет вести сварку на высоких скоростях, в то время как применение повышенного тока при однодуговой сварке приводит к несплавлениям и подрезам по кромкам шва. При двухдуговой сварке вторая дуга, горящая в отдельную ванну электродом, наклоненным углом вперед (угол α = 45 . 60°), частично переплавляет шов, образованный первой дугой, и образует уширенный валик без подрезов (см. рис. 3.14, б). Для питания дуг с целью уменьшения магнитного дутья лучше использовать разнородный ток (для одной дуги — переменный, для другой — постоянный).

При сварке на переменном токе по схеме на рис. 3.27, в возникает трехфазная дуга: одна дуга горит между электродами (независимая дуга), а две другие — между каждым электродом и изделием. Все дуги горят в одном плавильном пространстве. Регулируя ток в каждой дуге, можно изменять количество расплавляемого электродного металла или проплавление основного металла. В первом случае способ удобен при наплавочных работах и для сварки швов, требующих большого количества наплавленного металла. Недостаток способа — необходимость точного согласования скоростей подачи электродов. Сварку сдвоенным электродом, двумя и большим числом электродов выполняют на автоматах.

Параметры режима сварки под флюсом при заданных роде тока, а для постоянного тока и полярности, марке флюса и его грануляции следующие:

сварочный ток, напряжение на дуге, скорость сварки и подачи проволоки, диаметр электродной проволоки, вылет электрода из токопровода, угол наклона электрода по направлению сварки, угол наклона изделия, амплитуда и скорость поперечного перемещения электрода.

-Диапазон тока: (100) 200. . . 2000А;

-напряжение на дуге: 25. . . 60 (70)В;

-скорость однодуговой сварки: 10. . . 60 (80) м/час;

-скорость многодуговой сварки: до 500 м/час;

-диаметр электродов: 2. . . 8 (10 )мм. ;

— скорость подачи электрода до 400 м/час;

Влияние параметров режима сварки на форму и размеры шва. Форма и размеры шва зависят от многих параметров режима сварки: величины сварочного тока, напряжения дуги, диаметра электродной проволоки, скорости сварки и др. Такие параметры, как наклон электрода или изделия, вылет электрода, грануляция флюса, род тока и полярность и т.п. оказывают меньшее влияние на форму и размеры шва.

Необходимое условие сварки — поддержание дуги. Для этого скорость подачи электрода должна соответствовать скорости его плавления теплотой дуги. С увеличением силы сварочного тока скорость подачи электрода должна увеличиваться (рис. 3.28).

Рис. 3.28. Зависимость скорости подачи электродной проволоки от

величины сварочного тока при различных диаметрах электродной

проволоки и напряжениях дуги: 1.-30. 32 В; 2— 50. ..52В

Электродные проволоки меньшего диаметра при равной силе сварочного тока следует подавать с большей скоростью. Условно это можно представить, как расплавление одинакового количества электродного металла при равном количестве теплоты, выделяемой в дуге. В действительности количество расплавляемого электродного металла несколько увеличивается с ростом плотности сварочного тока.

При некотором уменьшении скорости подачи длина дуги и ее напряжение увеличиваются. В результате уменьшаются доля теплоты, идущая на расплавление электрода, и количество расплавляемого электродного металла.

Влияние параметров режима на форму и размеры шва обычно рассматривают при изменении одного из них и сохранении остальных постоянными. Приводимые ниже закономерности относятся к случаю наплавки на пластину, когда глубина проплавления не превышает 0,7 ее толщины (при большей глубине проплавления ухудшение теплоотвода от нижней части сварочной ванны резко увеличивает глубину проплавления и изменяет форму и размеры шва).

С увеличением сварочного тока (рис. 3.29, а) глубина проплавления возрастает почти линейно до некоторого значения. Это объясняется ростом давления дуги на поверхность сварочной ванны, которым оттесняется расплавленный металл из-под дуги (улучшаются условия теплопередачи от дуги к основному металлу), и увеличением погонной энергии. Ввиду того, что повышается количество расплавляемого электродного металла, увеличивается и высота усиления шва. Ширина шва возрастает незначительно, так как дуга заглубляется в основной металл (находится ниже плоскости основного металла).

Рис. 3.29. Влияние на размеры поперечного сечения шва:

а — величины сварочного тока; б — напряжения дуги; в — скорости сварки; г — вылета электрода;

hпр — глубина проплавления; е— ширина шва; g — высота усиления шва

Увеличение плотности сварочного тока (уменьшение диаметра электрода при постоянном токе) позволяет резко увеличить глубину проплавления (табл. 3.1, рис. 3.30, а).

Это объясняется уменьшением подвижности дуги. Ширина шва при этом уменьшается. Уменьшением диаметра электродной проволоки можно получить шов с требуемой глубиной проплавления в случае, если максимальное значение сварочного тока, обеспечиваемое источником питания дуги, ограничено. Однако при этом уменьшается коэффициент формы провара шва (ψ = e/hпр) и интенсифицируется зональная ликвация в металле шва (рис. 3.30), располагающаяся в его рабочем сечении. Род и полярность тока оказывают значительное влияние на форму и размеры шва, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющимся на катоде и аноде дуги.

Таблица 3.1. Значения сварочного тока, при которых достигается одинаковая глубина проплавления электродной проволокой различного диаметра на форму шва

Глубина проплавления, мм Диаметр электродной проволоки, мм Сила сварочного тока, А Плотность тока, А/мм2 Глубина проплавления, мм Диаметр электродной проволоки, мм Сила сварочного тока, А Плотность тока, А/мм2

Рис. 3.30. Схема влияния диаметра электрода (а) и напряжения дуги (6)

При сварке на постоянном токе прямой полярности глубина проплавления на 40 . 50 %, а на переменном — на 15 . 20 % меньше, чем при сварке на постоянном токе обратной полярности.

Поэтому швы, в которых требуется небольшое количество электродного металла и большая глубина проплавления (стыковые и угловые без разделки кромок), целесообразно выполнять на постоянном токе обратной полярности. При увеличении напряжения дуги (длины дуги) увеличивается ее подвижность и возрастает доля теплоты дуги, расходуемая на расплавление флюса (количество расплавленного флюса). При этом растет ширина шва (см. рис. 3.29, б), а глубина его проплавления изменяется незначительно. Этот параметр режима широко используют в практике для регулирования ширины шва.

Увеличение скорости сварки уменьшает погонную энергию и изменяет толщину прослойки расплавленного металла под дугой. В результате этого основные размеры шва уменьшаются (см. рис. 3.29, в). Однако в некоторых случаях (сварка тонкими проволоками на повышенной плотности сварочного тока) увеличение скорости сварки до некоторого значения, уменьшая прослойку расплавленного металла под дугой и теплопередачу от нее к основному металлу, может привести к росту глубины проплавления. При дальнейшем увеличении скорости сварки закономерности изменения размеров шва такие же, как на рис. 3.29, в. При чрезмерно больших скоростях сварки и силе сварочного тока в швах могут образовываться подрезы.

С увеличением вылета электрода (см. рис. 3.29, г) возрастает интенсивность его подогрева, а значит, и скорость его плавления. В результате толщина прослойки расплавленного металла под дугой увеличивается и, как следствие этого, уменьшается глубина проплавления. Этот эффект иногда используют при сварке электродными проволоками диаметром 1 . 3 мм для увеличения количества расплавляемого электродного металла при сварке швов, образуемых в основном за счет добавочного металла (способ сварки с увеличенным вылетом электрода).

В некоторых случаях, особенно при автоматической наплавке, электроду сообщают колебания поперек направления шва (рис. 3.31, а) с различной амплитудой и частотой, что позволяет в широких пределах изменять форму и размеры шва. При сварке с поперечными колебаниями электрода глубина проплавления и выпуклость шва уменьшаются, а ширина увеличивается и обычно несколько больше амплитуды колебаний. Этот способ удобен для предупреждения прожогов при сварке стыковых соединений с повышенным зазором в стыке или уменьшенным притуплением кромок. Подобный же эффект наблюдается при сварке сдвоенным электродом (рис. 3.31, б и 3.27, а), когда электроды расположены поперек направления сварки. При их последовательном расположении глубина проплавления, наоборот, возрастает.

с поперечными колебаниями;

Состав и строение частиц флюса оказывают заметное влияние на форму и размеры шва. При уменьшении насыпной массы флюса (пемзо-видные флюсы) повышается газопроницаемость слоя флюса над сварочной ванной и, как результат этого, уменьшается давление в газовом пузыре дуги. Это приводит к увеличению толщины прослойки расплавленного металла под дугой, а значит, и к уменьшению глубины проплавления. Флюсы с низкими стабилизирующими свойствами (с галогенами), как правило, способствуют более глубокому проплавлению.

Пространственное положение электрода и изделия (см. рис. 3.14) при сварке под флюсом оказывает такое же влияние на форму и размеры шва, как и при ручной сварке. Для предупреждения стекания расплавленного флюса ввиду его высокой жидкотекучести сварка этим способом возможна только в нижнем положении при наклоне изделия на угол не более 10 . 15°. Изменение формы и размеров шва наклоном изделия находит практическое применение только при сварке кольцевых стыков труб ввиду сложности установки листовых конструкций в наклонное положение. Сварка с наклоном электрода находит применение для повышения скорости многодуговой сварки. Подогрев основного металла до температуры 100°С и выше приводит к увеличению глубины провара и ширины шва.

Техника автоматической сварки.

Перед началом автоматической сварки следует проверить чистоту кромок, правильность их сборки и направления электрода по оси шва. Металл повышенной толщины сваривают многослойными швами с необходимым смещением электрода с оси шва. Перед наложением последующего шва поверхность предыдущего тщательно зачищают от шлака и осматривают с целью выявления наличия в нем наружных дефектов.

В начале сварки, когда основной металл еще не прогрелся, глубина его проплавления уменьшена, в связи с чем эту часть шва обычно выводят на входную планку. По окончании сварки в месте кратера образуется ослабленный шов, поэтому процесс сварки заканчивают на выводной планке. Входную и выводную планки шириной до 150 мм и длиной (в зависимости от режима и толщины металла) до 250 мм закрепляют на прихватках до начала сварки. После сварки планки удаляют.

При автоматической сварке стыковых соединений на весу сложно получить шов с проваром по всей длине стыка из-за вытекания в зазор между кромками расплавленного металла и флюса и, как результат, — образование прожогов. Для предупреждения этого применяют различные приемы, способствующие формированию корня шва. Сварку односторонних швов можно выполнять по предварительной ручной или механизированной подварке, если невозможна автоматическая. При возможности доступа к стыку с обеих сторон сварку можно выполнять на остающихся стальных подкладках, съемных медных, керамических или стекловолоконных. Установка подкладок достаточно трудоемка. Односторонняя сварка на остающейся стальной подкладке возможна в тех случаях, когда допустимо ее применение с эксплуатационной точки зрения.

Толщина подкладки при однослойных швах составляет 30 . 40 % толщины основного металла или равна толщине первого слоя в многослойных швах. При использовании для сварки односторонних швов съемных медных подкладок качество шва зависит от надежности поджатая к ним кромок. При зазорах свыше 0,5 мм расплавленный металл может вытекать в него, что приводит к образованию дефектов в шве. Недостаток этого способа — трудность точной укладки кромок длинного стыка вдоль формирующей канавки неподвижной медной подкладки.

Для улучшения формирования корня шва в увеличенную по глубине формирующую канавку в медной подкладке можно засыпать флюс — так выполняют сварку на флюсомедной подкладке. Односторонняя сварка на флюсовой подушке (рис. 3.32) при плотном поджатии флюса обеспечивает полный провар кромок, хорошее формирование корня шва при меньшей точности сборки кромок толщиной 2 мм и выше. Флюс под стыком поджимается воздухом, подаваемым в шланг 3, а при сварке кольцевых швов — специальной гибкой лентой. Свариваемые листы от перекоса при поджатии флюса должны удерживаться специальными грузами или магнитным полем на специальных магнитных стендах.

Рис. 3.32. Сварка на флюсовой подушке:

а — плоских конструкций; б — внутренних кольцевых швов (стрелками указаны направления перемещений); 1 — изделие; 2 — флюс; 3 — воздушный шланг; 4 -лоток; 5 – профилированная гибкая лента, б — электрод

Формирование корня шва на флюсовой подушке позволяет выполнять автоматическую сварку однопроходных швов без разделки или с V-образной разделкой кромок на металле толщиной до 15 мм, корневого шва в многопроходных швах с V- или Х-образной разделкой кромок, а также сварку по заданному повышенному зазору без разделки кромок металла толщиной до 50 мм. Применение этого способа сокращается из-за трудности плотного поджатия флюса под стык по всей его длине. В местах его неплотного поджатия образуются прожоги.

В односторонних швах не всегда обеспечивается хорошее формирование корня шва. Поэтому в ответственных конструкциях применяют сварку с двух сторон. При этом первые валики в корне швов должны перекрывать друг друга на толщину 2 . 5 мм. При повышенных зазорах для предупреждения протекания расплавленного металла в зазор между кромками также используются флюсовые подушки и съемные подкладки. Однако лучшие результаты достигаются при предварительной ручной или механизированной подварке корня шва и последующей сварке с обратной стороны швов. После кантовки изделия при первом основном проходе подварочный шов следует полностью переваривать. Подварочный шов часто служит сборочным вместо прихваток.

В зависимости от площади поперечного сечения шва и положения сварки угловые соединения можно выполнять без скоса или со скосом одной из кромок одно- и многослойными швами. Полный провар стыка без скоса кромок можно получить при толщине стенки в тавровом соединении не более 14 мм. Сварку угловых швов выполняют в положении «в лодочку» или наклонным электродом (рис. 3.33).

Рис. 3.33. Автоматическая сварка под флюсом угловых швов

При положении «в лодочку» (рис. 3.33, а) в один проход можно сваривать швы с катетом до 14 мм, наклонным электродом — до 6 мм. Соединение под сварку следует собирать с минимальным зазором для предупреждения вытекания в него расплавленного металла. При зазоре свыше 1,5 мм с обратной стороны первого шва необходима ручная или механизированная подварка. Подварочный шов должен быть полностью переварен при наложении основных швов. В практике применяют также заделку зазора с обратной стороны асбестовым шнуром, который впоследствии удаляют. В некоторых типах сварных соединений возможно применение медных подкладок (рис. 3.33, е).

Подобные же приемы применяют и при сварке наклонным электродом при зазоре в стыке свыше 2,5 мм. Для обеспечения полного провара стыка кромок сварку можно выполнять в несимметричную «лодочку» (рис. 3.33, а), когда угол между электродом и полкой тавра уменьшается до 30°. Этот же прием используют при различной толщине свариваемых элементов, когда уменьшается угол между электродом и более тонким элементом. При сварке тавровых соединений наклонным электродом трудно избежать подреза на вертикальной стенке соединения. Для предупреждения этого электрод смещают на полку (рис. 3.33, б, в). Последовательность сварки многопроходных швов указана на рис. 3.33, г. Нахлесточные соединения при толщине верхнего листа до 8 мм сваривают вертикальным электродом с оплавлением верхней кромки (рис. 3.32, д).

Распределение тепловой энергии при сварке плавящимся электродом открытой дугой и под флюсом показано ниже.

Рис. 3.34. Тепловые потоки при сварке плавящимся электродом открытой дугой и под флюсом

Техника сварки электрозаклепок, стыков труб и приварки шпилек. Сварка электрозаклепок производится с помощью специальных аппаратов — электрозаклепочников. Электрозаклепками обычно выполняют сварку нахлесточных соединений. При толщине верхнего листа 3 . 4 мм сварку ведут с его проплавлением (рис. 3.35, б). При большой толщине верхнего листа (до 10 мм) в нем предварительно пробивают отверстие (рис. 3.35, а), диаметр которого на 4 . 5 мм больше диаметра электродной проволоки. Диаметр электрозаклепки равен двум — четырем толщинам верхнего листа. Зазор между деталями не должен превышать 1 мм. При небольшой толщине нижнего листа сварку для предупреждения прожога выполняют на медной подкладке (рис. 3.35, б).

Рис. 3.35. Электрозаклепки, выполненные через отверстие в верхнем листе (а) и с проплавлением верхнего листа (б). Сварка с проплавлением (в) и оплавлением (г) кромок верхнего листа

При использовании электрозаклепочников в процессе горения электрод диаметром 4 . 6 мм обычно не подается в дугу. Перед началом сварки электрод рабочим концом (иногда через стальную стружку для облегчения возбуждения дуги) закорачивается на изделие и засыпается флюсом. Вместо флюса можно использовать специальные флюсовые шайбы (смесь из 90 % мелкомолотого флюса и 10 % жидкого стекла). После включения сварочного тока и возбуждения дуги она горит до естественного обрыва. После зачистки конца электрода от колпачка застывшего шлака можно сваривать следующую электрозаклепку.

Для приварки шпилек используют специальные установки и флюсовые шайбы (рис. 3.36) высотой 6 . 10 мм и наружным диаметром 15 . 20 мм. При диаметре шпильки более 8 мм для облегчения возбуждения дуги привариваемый конец затачивают на конус с углом 90°..

Рис. 3.36. Приварка шпилек: 1 — шпилька; 2 — флюсовая шайба

При приварке шпилек в вертикальном и потолочном положениях силу тока выбирают на 25- 30 % меньше, чем при сварке в нижнем положении. Процесс несколько напоминает сварку электрозаклепоками. После обрыва дуги и образования достаточной сварочной ванны шпильку быстро до упора подают оплавленным концом.

Дата добавления: 2016-11-28 ; просмотров: 3391 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник