Двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом

Технология автоматической сварки под флюсом

Любому практикующему сварщику известно, что кислород оказывает негативное влияние на качество и долговечность шва. Попадая в сварочную ванну кислород способствует повышенному окислению и становится причиной трещин. Чтобы избавиться от этой проблемы существует множество способов: начиная от специальной обработки металла, заканчивая применением особых комплектующих, например, флюсов.

Один из наиболее популярных методов качественного соединения металлов — автоматическая сварка под слоем флюса. С ее помощью можно сварить такие непростые металлы, как медь, алюминий и нержавеющую сталь. Автоматическая сварка ускоряет и упрощает работу, а флюс выполняет защитную функцию. В этой статье мы кратко расскажем, что такое автоматическая дуговая сварка под флюсом и какова техника автоматической сварки под флюсом.

Общая информация

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса — это технология, суть которой ничем не отличается от классической дуговой сварки. Металл плавится из-за высокой температуры, которая формируется благодаря электрической дуге. Ниже изображена схема автоматической дуговой сварки под флюсом.

Отличие автоматической сварки от любой другой заключается лишь в том, что большинство процессов выполняется не вручную, а с помощью специальных станков. Например, подача проволоки и движение дуги. Ну а в нашем конкретном случае все эти операции производятся под слоем флюса, нанесенного на поверхность металла.

Область применения

Автоматическая наплавка под флюсом применяется во многих сферах. С ее помощью можно организовать быстрое крупносерийное производство, в том числе конвейерное. По этой причине данная технология незаменима при сборке кораблей, производстве крупногабаритных труб и емкостей для нефтеперерабатывающей отрасли. Автоматическая сварка обеспечивает высокое качество швов, поэтому завоевала свое уважение в таких ответственных отраслях.

Роль флюса

С автоматической сваркой все ясно. А вот что насчет флюса? Что это такое?

Флюс — это специальное вещество (может выпускаться в виде порошка, гранул, паст и жидкостей), обладающее положительными свойствами. Флюсы толстым слоем подаются прямо в сварочную зону, защищая ее от негативного влияния кислорода. Также флюс защищает сам металл, способствует устойчивому горению дуги, уменьшает вероятность разбрызгивания металла и даже изменяет химический состав шва при необходимости.

Виды применяемых флюсов

Перед тем, как провести сварку под флюсом, неплохо было бы узнать, какие вообще бывать разновидности. Прежде всего, всю флюсы делятся по назначению. Они могут быть для сварки углеродистых и легированных сталей, для высоколегированных сталей и для цветных металлов. Это первое, на что стоит обратить внимание перед покупкой флюса.

Также флюсы могут быть плавлеными или керамическими. Их отличие в составе. В большинстве случаев используется именно плавленый флюс, поскольку он относительно универсальный и стоит недорого. С его помощью можно эффективно защитить сварочную ванну от кислорода. Но не ждите от плавленого флюса каких-то особых качеств. Если вам необходимы действительно отличные свойства шва, то выберите керамический флюс. Он обеспечивает отличное качество.

Также флюсы могут быть химически активными и химически пассивными. Активный флюс содержит в составе кислоты, способные не только защитить металл при сварке, но и привести к коррозии. Так что тщательно удаляйте флюс после работы. Пассивные флюсы в автоматической сварке не применяются, поскольку не обладают достаточными для этого свойствами. Зачастую вы встретите пассивный вещества при пайке в виде воска или канифоли.

Кстати, о производителях. Это давний спор всех начинающих и опытных сварщиков. Кто-то считает, что отечественные компании производят недорогой и эффективный флюс, а кто-то всеми руками за импортные комплектующие. Мы не будем однозначно говорить, что лучше, скажем лишь то, что на практике и отечественные, и импортные флюсы показывают себя хорошо, если соблюдена технология сварки.

Достоинства и недостатки

У автоматической сварки с применением флюса есть много плюсов. Ее главное достоинство — возможность полной автоматизации процесса сварки. От сварщика не нужно даже уметь варить, достаточно знать, как настроить оборудование. Также такой метод сварки гарантирует отличное качество сварочных соединений, поскольку отсутствует человеческий фактор.

У технологии сварки деталей автоматической наплавкой под слоем флюса есть и недостатки. Во-первых, вы сможете варить только нижний швы. Также детали должны быть очень точно подогнаны, ведь машина формирует шов в четко заданном месте, и любая ошибка при стыковке приведет к браку. Кроме того, нужна очень тщательная подготовка металла перед сваркой.

Учтите, что у вас не получится сварить металл на весу. Деталь нужно будет зафиксировать на горизонтальной поверхности и предварительно проварить корень сварного соединения. Еще один существенный недостаток — большая стоимость как оборудования для автоматической сварки, так и комплектующих.

Теперь, когда вам все известно, пора узнать, какова технология автоматической сварки под флюсом.

Технология сварки

Прежде всего, перед сваркой необходимо подготовить металл. Для каждого металла подготовка своя, но мы дадим общие рекомендации. Нужно очистить деталь от грязи, краски и коррозии. Затем нужна тщательная зачистка поверхности с помощью металлической щетки или шлифовального круга. Только после подготовительных операций можно приступать к сварке.

Технология сварки под флюсом проста за счет того, что многие процессы выполняет не человек, а машина. Мастеру не нужна зажигать дугу, следить за ее стабильностью, выбирать скорость подачи проволоки и так далее. Все, что от вас требуется — правильно настроить режимы сварки под флюсом. По сути, задать машине программу действий. Ниже таблица с перечислением режимов автоматической сварки под флюсом.

Это режимы автоматической сварки под флюсом для стыковых соединений. Естественно, существуют и другие типы соединений, поэтому для них нужно произвести расчет режимов сварки. Здесь мы не будем касаться этой темы, поскольку она очень обширна (сколько типов соединений, столько и формул), поэтому изучите эту информацию самостоятельно. В интернете много способов расчета.

При работе также используется специальная присадочная проволока для сварки под флюсом. Ее подача тоже автоматизирована, нужно лишь загрузить бобину в подающий механизм. Рекомендуем приобретать проволоку, изготовленную из того же металла, что и деталь.

Теперь немного о флюсе. Он тоже подается автоматически, только предварительно его нужно насыпать в специальный резервуар. Толщина слоя флюса зависит от толщины свариваемого металла. Чем металл толще, тем больше нужно флюса.

У вас может возникнуть закономерный вопрос: а плавится ли флюс? И влияет ли он на структуру шва? Да, конечно флюс плавится под действием температуры. Но при этом он никак не нарушает структура шва, а лишь улучшает ее. Но при этом застывший флюс превращается в шлак, который после сварки нужно удалить. Остатки неиспользованного флюса можно использовать повторно.

Подобная технология применения флюса при автоматической сварке позволяет существенно увеличить скорость работ, при этом не потеряв в качестве.

Вместо заключения

Теперь вам известна автоматическая сварка с флюсом и что это такое. Конечно, помимо автоматической сварки есть еще ручная сварка под флюсом, полуавтоматическая сварка под флюсом и механизированная сварка под флюсом. Но в рамках одной статьи не раскроешь всех нюансов этих видов сварки, поэтому мы рассказываем вам о них постепенно. Статьи на эти, и многие другие темы вы сможете найти на нашем сайте. Делитесь в комментариях своим мнением и опытом. Мастера могут рассказать свои секреты применения флюса при автоматической сварке и поделиться знаниями. Желаем удачи!

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

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

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

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

Виды флюсов и их особенности

По способу изготовления флюсы бывают:

• плавленые;
• керамические.

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

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

Примерная стоимость керамических флюсов на Яндекс.маркет

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

По химическому составу флюсы бывают:

• солевые;
• оксидные;
• смешанные.

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

Описание технологии процесса

Существует три основных способа сварки под флюсом:

• автоматический;
• полуавтоматический;
• ручной.

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

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

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

Общий порядок действий при сварке под флюсом:

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

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

Оборудование для сварки

Для сварки флюсом потребуются стационарные условия и оборудование:

• сварочная плита;
• наплавная проволока;
• неплавящийся электрод;
• система подачи флюса;
• система контроля.

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

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

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

Выбор режима сварки

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

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

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

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

• 2 мм – 200-400 А;
• 3 мм – 300-600 А;
• 4 мм – 400-800 А;
• 5 мм – 700-1000 А;
• 6 мм – 700-1200 А.

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

Достоинства и недостатки

К преимуществам сварки под флюсом относятся:

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

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

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

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

Технология автоматической сварки под флюсом

Технология автоматической сварки под флюсом предусматривает более тщательную подготовку металла под сварку и сборку свариваемых деталей, чем при ручной дуговой сварке. Тщательность подготовки под сварку обуславливается условиями автоматической сварки. Как известно, сварочный автомат настроен под определённый режим сварки и чётко следует ему, не учитывая погрешности сборки и не выправляя отклонения, допущенные при подготовке сварных кромок.

Разделка сварных кромок под сварку автоматом производится на металлорежущих станках, или на машинах кислородной или плазменно-дуговой резки.

Кромки изделий под сварку необходимо хорошо очистить от различных загрязнений, которые могут стать причиной образования дефектов в сварных швах, таких как поры, раковины и др. Очищать сварные кромки рекомендуется пескоструйной обработкой, или протравливанием и пассивированием. Очищаемый участок должен быть шириной не менее 50мм от каждой стороны разделки.

До начала автоматической сварки, свариваемые изделия необходимо надёжно зафиксировать в нужном положении. Для этого используют сборочные стенды, или различные приспособления. Допускает прихватывать изделия между собой ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Прихватки выполняют длиной до 70мм, на расстоянии до 400мм друг от друга. При этом, крайние прихватки не должны быть ближе 200мм от края шва. Выполненные прихватки необходимо тщательно очистить от шлака и сварных брызг.

Если выполняется сварка продольных швов, то необходимо применять вводные и выводные планки, которые приваривают к сварным кромкам. Эти планки необходимы для введения электрода в шов в начале сварки и для выведения электрода за пределы шва после окончания сварки. На вводных и выводных планках необходимо выполнять разделку кромок, совпадающую с разделкой на свариваемых деталях.

Технология автоматической сварки допускает сварку стыковых швов без разделки кромок, с односторонней разделкой или с двухсторонней разделкой. Это зависит от конструктивных особенностей свариваемого изделия и от толщины свариваемого металла.

Технология односторонней автоматической стыковой сварки под флюсом

Односторонняя сварка применяется при сварке малоответственных металлоконструкций, или в тех случаях, когда нет возможности выполнить двухстороннюю сварку из-за особенностей конструкции.

Особенностями односторонней стыковой сварки являются большое количество жидкого металла, большая глубина проплавления и перегрев сварочной ванны. Всё это может стать причиной вытекания жидкого металла через зазоры и нарушить формирование сварного шва. Для того, чтобы этого не допустить, необходимо выполнить подварку стыка с обратной стороны, закрыв, таким образом, зазор, или закрыть оборотную сторону шва металлической (медной или стальной) подкладкой или же закрыть этот зазор с оборотной стороны слоем флюса.

Существует четыре самых распространённых способа односторонней автоматической сварки стыковых швов, которые позволяют выполнить сварной шов требуемой конфигурации и получить высокое качество сварки. Рассмотрим эти способы подробнее.

Технология автоматической сварки на флюсовой подушке

Варианты такого способа сварки показаны на рисунке спрва. Суть такого вида сварки заключается в том, что под свариваемые детали поз.1 помещают слой флюса поз2, толщина которого составляет 30-50мм. Флюсовая подушка плотно прилегает к свариваемым кромкам и прижимается к ним в результате воздействия собственного веса свариваемых деталей, или посредством резинного шланга, в котором находится воздух. Давление воздуха в шланге зависит от толщины свариваемого металла и составляет 0,05-0,06МПа при сварке тонкого металла и 0,2-0,25МПа при сварке толстого металла.

Слой флюса исключает вытекание жидкого металла через зазор и обеспечивает хорошее формирование сварного шва и высокое качество сварки. Приблизительные режимы автоматической односторонней стыковой сварки, выполняемой на слое флюса, представлены в таблице ниже:

Технология двухсторонней автоматической сварки под флюсом

9.1.2.1 Подготовку стыков, сборку и предварительный подогрев следует выполнять в соответствии с требованиями раздела 8. При подготовке производится механическая обработка торцов труб станками типа СПК, входящими в состав оборудования трубосварочной базы. Форма разделки кромок под сварку представлена на рисунке 9.1.

9.1.2.2 После установки прихватки в соответствии с требованиями раздела 8, собранный стык следует повернуть на 180 о таким образом, чтобы прихватка находилась в нижней части стыка (в положении “6 час”), после чего в верхней части стыка (в положении «12 час») начинают сварку первого наружного слоя шва.

9.1.2.3 Сварку стыка производят в следующем порядке:

− первый наружный слой шва;

− внутренний слой шва;

− последующие наружные слои шва (если они регламентированы операционной технологической картой).

9.1.2.4 Рекомендуется выполнять одновременную сварку второго наружного и внутреннего слоев шва.

Рисунок 9.1 – Типы разделки кромок труб диаметром от 1020 до 1220 мм для

двусторонней автоматической сварки под флюсом

9.1.2.5 Во избежание образования шлаковых включений и непроваров рекомендуется выполнять шлифовальной машинкой запилы начального и конечного участков прихватки, а также начального участка первого наружного слоя. Глубина запила от 3 до 4 мм, ширина от 3 до

4 мм, длина от 25 до 40 мм. Допускается шлифовка усиления на прихватке до 0,5 +0,5 мм.

9.1.2.6 Режимы двухсторонней сварки стыков труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей с использованием комбинаций «плавленый флюс − проволока» приведены в таблице 9.1. Режимы двухсторонней сварки стыков труб диаметром от 1020 до 1220 мм с использованием комбинации «агломерированный флюс − проволока» представлены

Таблица 9 . 1 – Режимы двухсторонней сварки поворотных стыков труб диаметром от 1020 до 1220 мм с использованием комбинаций «плавленый флюс − проволока».

9.1.2.7 При заклинивании шлака в разделке во время сварки первого наружного слоя шва и для улучшения сопряжения шва со стенками разделки смещение электрода с зенита трубы рекомендуется увеличить на величину от 5 до 10 мм по сравнению со значениями, приведенными в таблицах 9.1 и 9.2.

9.1.2.8 Минимальное число наружных слоев шва в зависимости от типоразмера труб приведено в таблице 9.3.

Таблица 9 . 2 – Режимы двухсторонней сварки поворотных стыков труб диаметром от

1020 до 1220 мм с использованием комбинации «агломерированный флюс − проволока»

Таблица 9 . 3 – Минимальное число наружных слоев шва при двухсторонней

автоматической сварке под флюсом

9.1.2.9 Внутренний слой шва должен свариваться в один проход. Величина усиления внутреннего и облицовочного слоев шва должна находиться в пределах от 1 до 3 мм. Ширина наружного и внутреннего слоёв шва представлена в таблице 9.4.

9.1.2.10 Геометрические размеры швов, определяемые по макрошлифам, должны соответствовать рисунку 9.2 и таблице 9.4.

Таблица 9 .4 – Требования к ширине наружного и внутреннего слоёв шва при двухсторонней сварке под флюсом

9.1.2.11 Геометрические размеры швов определяют на трех макрошлифах, изготовленных из допускного стыка и из каждого 200 стыка. Темплеты для макрошлифов вырезают на любом участке сварного соединения равномерно по периметру стыка, но не ближе 200 мм от места начала или окончания процесса сварки.

9.1.2.12 В случае отклонения геометрических параметров от заданных значений сварку следует прекратить, отладить оборудование и режим сварки, после чего выполнить сварку двух новых стыков, из которых вырезать макрошлифы. В случае, если размеры швов по макрошлифам соответствуют установленным требованиям, сварку можно продолжить.

9.1.2.13 Остальные 199 стыков, предшествующие первому вырезанному, следует считать годными, если в результате неразрушающего контроля в них не выявлено недопустимых дефектов.

9.1.2.14 Если облицовочный слой шва смещен относительно первого наружного слоя,

но при этом перекрывает всю его ширину, то стык считается годным при отсутствии недопустимых дефектов шва и соблюдении заданных режимов. В данном случае оси первого наружного слоя и внутреннего слоя шва должны совпадать или быть смещены относительно друг друга на расстояние не более 2 мм.

1 – ось первого (наружного) слоя шва;

2 – ось внутреннего слоя шва 3 – условная ось стыка;

а – перекрытие наружного и внутреннего слоев шва ( а ≥ 3 мм при толщине стенки труб

12 мм и более; а≥ 2 мм при толщине стенки труб менее 12 мм; с – смещение осей первого наружного и внутреннего слоев шва от условной оси стыка

h_Н и h_В – глубина проплавления соответственно первого наружного и внутреннего слоев шва;

В_В – ширина внутреннего слоя шва.

Рисунок 9.2 – Макрошлиф для оценки геометрических параметров сварного шва