Автоматическая сварка под флюсом VS полуавтоматическая сварка

06.12.2021 Автор: VT-METALL

Из этого материала вы узнаете:

• Преимущества и недостатки сварки под флюсом
• Сферы применения сварки под флюсом
• Необходимое оборудование для сварки под флюсом
• Виды флюсов для сварки
• Технология сварки под флюсом
• Выбор подходящего режима сварки под флюсом
• Проблемы, возникающие в процессе сварки под флюсом

Сварка под флюсом является технологией соединения металлических деталей/заготовок. Существуют различные способы сваривания: ручной, полуавтоматический, автоматический. Соответственно, используется различное оборудование, подбираются определенные режимы.

Благодаря своим неоспоримым преимуществам: точность, скорость, защита шва от коррозии, сварка под флюсом используется практически во всех сферах металлообработки: от машиностроения до изготовления труб большого диаметра и использования на мелких промышленных предприятиях. Как все происходит по технологии и какие проблемы часто возникают в ходе работы, подробно расписано в статье ниже.

Преимущества и недостатки сварки под флюсом

Сварщики знают о негативном воздействии кислорода при сварке и его воздействии на долговечность изделия и качество сварного соединения. Окислительные процессы являются причиной появления трещин на металлических сварных соединениях. Соблюдение технологичности процесса помогает избежать таких негативных моментов. Одной из них является сварка под флюсом. Это один из самых эффективных способов сварки металлов, обеспечивающий прочное и ровное сварное соединение. Но чтобы выполнить такой шов, необходимо наличие специального оборудования и соответствующий уровень квалификации сварщика.

Соединить детали из нержавейки, алюминия и меди зачастую просто невозможно без использования автоматической дуговой сварки под слоем флюса, который выполняет функцию защиты от воздействия кислорода. То же самое касается и классического метода с использованием ручной или полуавтоматической сварки. Плавление металла и соединение заготовок может происходить только при достижении высокой температуры электрической дуги.

Дуговая сварка зачастую сопровождается искрами и брызгами, а также повышенной задымленностью и интенсивным ультрафиолетовым излучением. При использовании технологии сварки под слоем флюса такие факторы исключаются, так как вся расплавленная ванна полностью находится под его толстым слоем, что делает этот процесс безопасным.

Помимо этого, нейтрализация дыма и излучения делает сварку под флюсом более безопасной относительно других способов сварных соединений. Операторам, осуществляющим контроль сварки, не нужно надевать защитную одежду, для этого подойдет и стандартная рабочая униформа.

Так как при дуговой сварке под флюсом используется электричество, то ее не нужно наносить под давлением. Помимо этого, повышенный уровень тепла, выделяемый в процессе сварки, позволяет соединять толстостенные заготовки.

Особенностью сварки под флюсом является ее высокая скорость осаждения металла. Именно это свойство может обеспечить глубокую сварную ванну. Сварка с применением порошковой проволоки под флюсом может ускорить осаждение по сравнению с использованием сплошной проволоки.

Помимо этого, большая концентрация тепла способствует ускорению сварки, скорость может достигать 5 м/мин. В результате структура выполненного шва становится более вязкой, долговечной, однородной и приобретает повышенную коррозионную стойкость. Кроме этого, сварное соединение выглядит более сглаженным и аккуратным.

VT-metall предлагает услуги:

Самой сложной задачей при сварочных работах является избежание деформаций сварного шва. Причиной служит расширение и сжатие металла, а также неоднородных цветных металлов. Так как при сварке под слоем флюса применяется ускоренное сваривание с повышенной тепловой концентрацией, то это позволяет избежать таких нарушений.

Такая технология сварки выполняется не только в помещении, но и на открытом пространстве. Даже при небольшом ветре дуговую сварку под флюсом можно выполнить без нарушений требований, предъявляемых к таким видам работ.

Имеется и ряд недостатков:

• Повышенная сложность настройки оборудования.
• Невозможность проведения сварочных работ в потолочном и вертикальном положениях.
• Неровные края поверхностей свариваемых деталей, которые не позволяют выполнять качественное сварное соединение.

Кроме того, проконтролировать качество сварки сложно, так как сварное соединение находится под слоем флюса.

Используемые материалы

От правильности выбора проволоки электрода зависит качество сваривания. Химический состав проволоки определяет шовные характеристики. Желательно использовать проволоку из стали, соответствующую ГОСТ 2246-70. Она производится из легированной, высоколегированной, малоуглеродистой стали. Размеры готовой проволоки соответствуют стандарту (диаметр составляет 0,3-12 миллиметров).

Поставляется проволока обычно в восьмидесятиметровых бухтах. Иногда, с разрешения покупателя, используются кассеты, катушки. Перед применением проволоки, которая определенный период хранилась в складском помещении, эксперты рекомендуют очищать ее, обрабатывать бензином/керосином. Это дает возможность устранить с нее ржавчину и грязь.

Для соединения деталей из алюминия используется проволока, соответствующая ГОСТ 7871-75. Нередко используют проволоку, покрытую медью. Ее не нужно предварительно обрабатывать. Качество сварки, осуществляемой флюсовой проволокой без газа, прямо зависит от характеристик флюса. От состава флюса зависят показатели газовой среды, жидкого шлака. Взаимодействуя с деталью, шлак определяет структуру шовного металла. От его структуры зависит устойчивость изделия к растрескиванию.

Флюс используется для того, чтобы:

• легировать шовный металл;
• изолировать сварную ванну от внешних воздействий;
• создавать шовную поверхность;
• стабилизировать дуговой разряд.

Сферы применения сварки под флюсом

Однако такая технология в промышленных масштабах оправдывает себя, так как обеспечивает повышение производительности труда, улучшает качество сварного соединения и надежность металлоконструкции в целом.

Сварка под слоем флюса нашла широкое применение в следующих промышленных отраслях:

• Судостроение. Корпус судна состоит из предварительно сваренных секций, изготовленных с помощью автоматической или полуавтоматической сварки. С помощью технологии секционной сборки значительно сокращаются сроки изготовления. В промышленном масштабе проведение сварочных работ при соблюдении технологии обеспечивает высокое качество сварного соединения.
• Нефтедобывающая отрасль. Методика позволяет производить сборку резервуаров из заготовок на месте при помощи сваривания стальных листов в полотнища рулонного типа.
• Изготовление труб большого диаметра для водных коммуникаций, нефтяной и газовой отрасли.
• В машиностроительной индустрии при массовом производстве металлоконструкций: вагонеток, вагонов, автомобильных колес и подобных изделий.

Существуют технологии сваривания цветных металлов, алюминия, титана и его сплавов, что дает возможность использовать сварку под флюсом при производстве высоконадежных конструкций, летательных аппаратов, бытовой и промышленной аппаратуры.

Сварные соединения – как их определяет государственный стандарт

По ГОСТ 8713-79 сварные швы классифицируются как:

• стыковые;
• угловые;
• тавровые;
• нахлёсточные.

В свою очередь, они подразделяются на соединения:

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

Необходимое оборудование для сварки под флюсом

Для выполнения автоматической дуговой сварки под слоем флюса необходимо обеспечить рабочее место:

• Сварочной плитой. Ее следует устанавливать на бетонную платформу, потому что она изготавливается из материалов, которые устойчивы не только к высоким температурам, но к резким температурным перепадам.
• Наплавной проволокой. Ее толщина обычно составляет от 0,3 до 12 мм, состоит из такого же материала, что и свариваемое изделие.
• Неплавящимся электродом, который включает металлический сердечник и керамическую оболочку.
• Системой, выполняющей подачу флюсовых частиц, состоящую из шланга необходимого диаметра и резервуара.
• Системой контроля. У автоматических установок она более модернизирована, чем у полуавтоматических.

При крупносерийных масштабах производства обычно используют специальный сборочный автоматический стенд, который позволяет не только сваривать любые конструкции, но и обеспечивает надежную фиксацию заготовок в том положении, в котором они должны остаться в готовом изделии. Такое оборудование обеспечивает повышенную надежность закрепления заготовок и позволяет исключить любые отклонения формы и соединения всей конструкции, несмотря на то, что сварщик при работе не видит шов.

Такая технология является идеальной при нанесении угловых и стыковых сварных соединений, процесс происходит быстро, с обеспечением требуемых параметров качества и надежности соединения. Управление конструкцией происходит в автоматическом режиме, поэтому стоит довольно дорого. В некоторых случаях, в качестве альтернативного варианта, стенд может быть оснащен мобильными головками.

Цена на полуавтомат намного ниже, однако такое оборудование требует намного большего участия сварщика в процессе. Оператор должен постоянно следить за вылетом электрода и направлением проволоки, несмотря на то, что последняя подается в автоматическом режиме. Мастер самостоятельно подбирает угол наклона электрода, варьирует скорость при нанесении шва и мощность напряжения согласно специфике обрабатываемого изделия.

Ручным оборудованием чаще всего пользуются любители-сварщики в частных мастерских, хотя бывают и особые случаи применения, если оно наиболее удобно из всех вариантов для сварки изделий. Ручную сварку можно применять из любых положений и даже в неудобных труднодоступных местах.

Режимы

Выбор режима сварки зависит от различных показателей, например, способа разделки кромок, их толщины, планируемого количества проходов по будущему шву и метода удерживания сварочной ванны. Сила и напряжение тока, диаметр сечения проволоки, скорость сварки, положение самого изделия и вылет электрода тоже оказывают влияние на выбор тактики обработки заготовки. Расчет параметров для каждой заготовки всегда производится индивидуально.

Например, для наиболее ходовой сварки стыковых швов хватит одного одностороннего прохода под флюсом при условии, что толщина заготовки не превышает 3 см. Если детали толще, шов варят с двух сторон и могут добавлять дополнительные проходы. Одностороннее варение актуально лишь в тех случаях, если материал не боится перегрева, а швы не должны дать сварочные трещины.

Если свариваемые листы совсем тонкие (не толще 6 мм), разделка кромок как этап подготовки к дальнейшей обработке не выполняется, при этом соединяемые детали прикладывают друг к другу как можно ближе, стараясь минимизировать зазор до предела. При толщине заготовок порядка 1-1,2 см зазор, наоборот, оставляют – это поможет добиться повышенного качества шва и заодно уменьшить избыток расплавившегося металла. В любом из описанных случаев фиксация деталей требуется особая – либо подкладкой, либо подварочным швом, либо предварительной сборкой «в замок».

Подкладка является наиболее ходовым решением для варения металлических листов толщиной не более 1 см. Как правило, она стальная, толщиной 3-6 мм при ширине 3-5 см. Сварку «в замок» используют для соединения важных деталей, где прожог материала недопустим. Кроме того, это лучший метод соединения больших и тяжелых конструкций. Что же касается подварочного шва, то это сравнительно редкий режим сварки, который уместен лишь в том случае, если перекантовка изделия не представляется реальной.

Виды флюсов для сварки

По методу изготовления флюсы могут быть:

• плавлеными;
• неплавлеными (керамическими).

Первый тип флюсов (плавленые) изготавливается из смеси кварцевого песка и шлакообразующих марганцевых руд. Сначала их размалывают, перемешивают, а затем расплавляют и гранулируют. Такой вид флюсов является относительно экономичным и в основном применяется для сваривания заготовок из низколегированных сталей.

В состав неплавленого вида флюса входят соли амфотерных металлов и окислителей, которые сначала измельчаются, перемешиваются с жидким стеклом до образования однородной массы, а затем гранулируются и прокаливаются.

Керамический вид обладает мелкодисперсной порошкообразной структурой, используется для сварки под флюсом высоколегированных сталей и сплавов на их основе, причем для конкретной марки свариваемой стали подбирается определенный состав флюса.

По химическому составу флюсы подразделяют на:

• оксидные;
• солевые;
• смешанные.

В состав оксидных флюсов, используемых для сваривания низкоуглеродистых сталей, входят кремний и оксиды активных металлов. Солевой тип флюсов содержит соли хлоридов и фторидов, используется для электросварки стали, легированной хромом и никелем, а также титана. В смешанных флюсах, предназначенных для сварки деталей из разных металлов или многокомпонентных сплавов, используются различные пропорции сочетания солей и оксидов металлов.

Технология сварки под флюсом

При автоматической сварке под слоем флюса скорость перемещения и траектория электрода, как и подача проволоки, регулируется управляющим процессором, функция оператора заключается в отслеживании состояния контроллеров процесса на случай необходимости экстренного отключения сварочного оборудования.

При полуавтоматической сварке под слоем флюса происходит автоматическое регулирование силы тока сварки, угла наклона электрода относительно линии сварки и скорости подачи проволоки, а ведение дуги выполняет сам сварщик вручную при помощи дистанционного управления или рукоятки. При использовании сварочного полуавтомата появляется возможность изменять некоторые параметры тока вручную непосредственно во время выполнения сварного соединения.

Метод ручной сварки под слоем флюса используют при наличии небольших сварочных установок, в которых система подачи флюса встроена в неплавящийся электрод. На сварщика возлагается обязанность регулировать в ручном режиме при помощи специальных кнопок скорость движения электрода и угол его наклона, подачу флюса и силу сварочного тока, а также следить за правильной траекторией движения.

Существует общая последовательность операций при сварке под флюсом:

1. Удаление с поверхности заготовок оксидной пленки.
2. Закрепление детали на сварочной плите.
3. Выбор режимов настройки сварочного оборудования.
4. Заполнение резервуара флюсом.
5. Установка бухты с наплавной проволокой, присоединение свободного конца к электроду.
6. Непосредственно сваривание деталей.
7. Сбор неизрасходованного флюса после остывания заготовок и зачистка сварочного шва от шлака.

Во избежание холостой работы электрода и повреждения деталей следует особенно обращать внимание на расход флюса и проволоки.

Что это такое?

Большинство металлов, взаимодействуя с атмосферным кислородом, быстро покрываются тонким слоем оксида. С одной стороны, он даже обеспечивает некоторую защитную функцию, не допуская коррозии внутренних слоев металла, но для сварки оксид представляет большую проблему, поскольку не дает получить доступ к металлическому изделию напрямую.

Оксидный слой образуется заново довольно быстро, потому варить металл без какой-либо защиты поверхности от доступа кислорода непродуктивно. Тот или иной состав, которым покрывается рабочая поверхность, называется сварочным флюсом – он может состоять из различных компонентов, нередко умеет разрушать уже образовавшийся оксид.

Известно не менее полусотни видов флюсов, однако, такое разнообразие не значит, что можно брать любой из них – у каждого есть специфические особенности. Ко всем существующим маркам выдвигаются четкие требования, прописанные в ГОСТе 9087-81. Сущность сварки под флюсом как процесса заключается в том, что электрическая дуга горит под флюсовой смесью, а не только там, где мы ее видим. Горение дуги возможно благодаря подаче на электродную проволоку высокого напряжения. Вокруг дуги образуется облако газов, образовавшихся при плавке как флюса, так и самого металла.

Сама сварка и создаваемые с ее помощью соединения описаны другим ГОСТом – 8713-19.

Это интересно: Особенности цинкования стали по методу Сендзимира

Проблемы, возникающие в процессе сварки под флюсом

Новичок-сварщик, неукоснительно соблюдающий инструкции, все равно может столкнуться с такими проблемами, которые ему непонятны. Самый образный пример – поры на сварном шве, которые говорят о том, что под слоем флюсом оказался газ. Чаще всего пористость появляется из-за наличия углекислого газа или водорода, в редких случаях из-за азота, поры которого появляются только при обработке микролегированных сталей, если такие материалы обладают нитридным упрочнением.

С такой же проблемой можно столкнуться, если металл разрезался плазменным резаком. Если сварочная ванна имеет малое процентное содержание раскислителей, то углекислый газ может проникать под слой флюса. Чтобы исключить образование пор, жидкую ванну обогащают как минимум 0,2 % кремния. Кроме того, раскисление может произойти при понижении температуры и, наоборот, концентрация углекислого газа будет расти с ее повышением.

Самой частой причиной появления пор при сварке под слоем флюса является наличие водорода, который появляется из-за недостаточной зачистки кромочных поверхностей от ржавчины и других загрязнений, а также из-за влажного флюса.

Рекомендуем статьи

• Виды сварных швов: разбираемся в классификации и особенностях
• Производство изделий из металла: технологии, преимущества, поэтапный контроль
• Сварка плавлением: где применяется и как производится

Напоследок стоит сказать, что плавкий материал, который используется при сварке под слоем флюса, находится в твердом гранулированном состоянии в течение всего сварочного процесса, что позволяет на 50–90 % повторно его использовать при последующей сварке.