Электроды для сварки под флюсом

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.

Схема процесса автоматической сварки под слоем флюса

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

Выбор режима сварки

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

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

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

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

• 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.

Электроды с флюсом и сварочная проволока с флюсом — преимущества использования

Сегодня автоматическая или полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом является одной из наиболее распространенных типов сварки. Популярность этого метода основывается на том, что механизированный способ сварки позволяет избежать такого понятия, как «человеческий фактор», который неизбежен, когда речь идет о ручной сварке. Кроме того, большое значение здесь имеют и особенности самого флюса, позволяющего при его применении существенно повысить производительность вследствие применения специальных приспособлений и более высокого сварочного тока. А в результате появилась возможность не просто изменить технологические процессы производства различных сварных конструкций, но и упростить их, увеличивая при этом не только количество получаемой продукции, но и ее качество.

Стоит отметить и тот факт, что изобретение метода сварки под флюсом позволило внести изменения и в более «грандиозные» производственные процессы — то есть, в производство всего изделия в целом, если одним из этапов его производства являются сварочные работы. Так, например, большие изменения с появлением сварки под флюсом произошли в судостроительной отрасли — появилась возможность изготавливать корабли секционным методом, при котором отдельные секции корпуса свариваются в промышленных условиях на заводе, а потом уже собираются на верфи в единое целое.

А особенно большое влияние изобретение сварки под флюсом оказало на производство трубопроводов большого диаметра. Если раньше для соединения таких труб можно было применять только элементарную газокузнечную сварку, то сегодня производственные предприятия, где изготавливаются трубы большого диаметра, получили в свое пользование самое современное оборудование и технологии.

Преимущества и недостатки сварки под флюсом.

Кроме высокой производительности и возможности изготавливать при помощи сварочных работ самые сложные конструкции сварка под флюсом обладает и еще целым рядом достоинств, отличающих ее от всех прочих типов сварки:

• Одним из главных преимуществ сварки под флюсом является возможность более рационально использовать силу тока, увеличивая ее до необходимых значений, не опасаясь того, что это негативно скажется на качестве сварного шва. При применении этого типа сварки сварочный ток можно увеличивать не постепенно, а резко, что позволяет сократить время выполнения работы, а значит, и сэкономить электроэнергию.

• Применение флюса позволяет существенно снизить количество брызг расплавленного металла, а также угар металла благодаря тому, что сварочная дуга оказывается заключена в своеобразный пузырь, стенки которого «выстраивает» жидкий флюс. В результате количество «потерянного» металла не превышает 2%, а электроды и сварочная проволока расходуются более экономично.

• Также применение флюса позволяет максимально хорошо защитить всю зону сварки — в результате поверхность металла не окисляется от воздействия кислорода воздуха, а в расплавленный металл не попадают никакие посторонние вещества из окружающей среды, что позволяет существенно повысить качество сварного шва и его механические свойства.

Конечно, как и у любого другого вида сварки у сварки под флюсом имеются и некоторые недостатки, основные из которых связаны с тем, что укрытие поверхности металла слоем флюса затрудняет всю работу — сварщик просто не видит кромок детали и не имеет возможность вовремя скорректировать их положение. Поэтому к сборке конструкций для сварки под флюсом предъявляются повышенные требования. Кроме того, к недостаткам сварки под флюсом относятся:

• сложности, связанные с выбором положения сварочной дуги (опять же вследствие того, что кромки свариваемых изделий укрыты слоем флюса);
• необходимость применения специального оборудования в тех случая, если сварной шов должен находиться в разных положениях в пространстве.

Но в последнее время разработчики новых сварочных технологий нашли способ избежать большинства из недостатков сварки под флюсом — и выходом из ситуации стало то, что в продаже появились специальные электроды с флюсом, а также сварочная проволока с флюсом.

Преимущества электродов с флюсом и сварочной проволоки с флюсом.

Электроды с флюсом и сварочная проволока с флюсом позволяют сделать работу сварщика еще более простой и быстрой. Применение такого присадочного материала дает возможность не укрывать поверхность металла слоем флюса (толщина такого слоя может достигать 50-60 мм), а значит, сварщик хорошо видит в процессе работы кромки свариваемых деталей. При этом все преимущества этого типа сварки при применении электродов с флюсом и проволоки с флюсом остаются неизменными.

Сварочная проволока или электроды с флюсом отлично защищают поверхность металла от воздействия окружающей среды и появления загрязнений. Дело в том, что флюс, находящийся на поверхности присадочного материала также, как и флюс, с помощью которого укрывают кромки деталей, расплавляется и выполняет защитные функции. Кроме того, флюс с поверхности электрода или проволоки, расплавляясь, выделяет углекислый газ, который, как известно, мешает процессу горения. А это значит, что в процессе сварки металл не будет разогреваться чересчур сильно и выгорать.

Сварка под флюсом: технология и выбор режимов

Даже идеальная сварка не может защитить сварной шов от порчи. Рано или поздно это место становится самым слабым в детали и деформируется, поэтому во время сварочных работ обязательно используются защитные материалы. К ним относятся инертные газы и флюсы. Последние не так распространены в бытовой среде, но на производствах сварка под флюсом встречается очень часто. О ней пойдет речь далее.

Особенности сварки под флюсом

Не стоит думать, что сварка под флюсом это какой-то совершенно новый способ сварки. Придуман он очень давно, в конце в XIX века, а сущность заключается все в том же использовании присадочной проволоки и неплавящихся электродов. Однако, оборудование постоянно улучшалось, а вместо газа, покрывающего всю зону шва, используется только флюс. Он имеет порошковую консистенцию, засыпаясь поверх шва.

Такой состав под влиянием высоких температур тоже начинает выделять газ, который будет защищать свариваемые детали от окислов. Когда порошок выгорит, от него останется только легкоудаляемый шлак, а если средство не будет использовано полностью, его легко можно сохранить до следующего раза.

Перед тем, как делать варку под флюсом, потребуется выбрать:

• режим;
• электроды;
• присадочную проволоку.

Также, как при любой другой сварной работе, нужно будет правильно оформить кромки, обезжирить детали. Но здесь еще будет важно подобрать флюс, так как он существует в разных видах.

Преимущества и недостатки

У самого процесса сварки под флюсом есть свои положительные и отрицательные черты. Среди преимуществ:

• Автоматизация, позволяющая добиваться наиболее точных сварных швов. Автоматика позволяет задать все параметры электронно, поэтому ток, проволока — все подается и управляется само.
• Выделение флюса продолжается в процессе всего создания шва, потому его эффективность оказывается выше.
• Можно варить с большой силой тока.
• Скорость варки настраивается, может быть очень высокой.
• Сварную ванну можно увеличивать.
• Шов получается качественным.
• Возможность собирать элементы сложных конструкций быстро, качественно и с небольшими усилиями.
• Безопасность для сварщиков, так как они не находятся поблизости к свариваемым деталям.
• Можно использовать одновременно 2 электрода, питаемых от одного источника тока.

В числе недостатков:

• Сложность настройки оборудования.
• Варить в вертикальном, а также потолочном положениях невозможно.
• Неровности на свариваемой детали не позволят сделать шов.

Также здесь невозможно контролировать процесс варки, так как весь шов покрыт слоем флюса.

Этого можно избежать только если установить дополнительные системы контроля появления повреждений.

Виды флюсов

Эти средства можно поделить на группы по химическому составу и методу создания. Флюс может быть солевым, оксидным или смешанным. Здесь:

• Солевые лучше подойдут для электросварки титана или стали, никелированной или хромированной. В солевые флюсы входят соли фторидов и хлоридов.
• Оксидные имеют в составе оксиды активных металлов, а также кремния. Благодаря этому их лучше всего использовать для стали с низким содержанием углерода.
• Смешанные пригодятся для многокомпонентных сплавов и множества разных металлов. Этому способствует состав, содержащий оксиды и соли металлов в разных пропорциях.

Способов изготовления всего два — плавленый или не плавленый, который еще называют керамическим. Плавленые делают из кварцевого песка, а также марганцевой руды, которые смешиваются, плавятся, после чего формируются гранулы. Такой флюс очень хорошо подходит для низколегированной стали.

В состав керамических входят окислители и соли амфотерных металлов. Сначала те измельчаются, потом перемешиваются с жидким стеклом до однородной массы. Потом она гранулируется и прокаливается. Такие флюсы имеют структуру мелкого порошка, а подбирается он конкретно под марку стали, с которой предстоит работать, так как он работает только со сложными никелевыми или железоникелевыми сплавами.

Технология сварки под флюсом

Чтобы сварочный процесс прошел правильно, нужно правильно выбрать технологию автоматической сварки под флюсом. Базовых метода три:

• ручной;
• автоматический;
• полуавтоматический.

То, как происходит ручная варка, понятно. Здесь используется ручное оборудование, поэтому сварщик сам регулирует направление, скорость электрода. Сила тока и подача флюса, взаимодействующего с электродом, регулируется кнопками прямо на устройстве.

Полуавтоматический способ позволит автоматизировать лишь некоторые процессы, остальные требуют управления. То, как подается проволока, угол наклона электрода, сила тока, подчиняются автоматическому процессу. Сварщик в это время самостоятельно управляет движением дуги. У полуавтоматических аппаратов можно менять параметры подачи тока прямо в процессе работы.

При автоматической сварке под флюсом скорость движения электрода и его направление, а также скорость подачи проволоки задаются программно. Рабочие здесь нужны только для создания той самой сварочной программы, а также контроля качества.

Все эти три способа, несмотря на свою разность, предполагают некоторые общие шаги при сварке под флюсом:

1. Устранение оксидной пленки.
2. Закрепление деталей на сварочной плите.
3. Подбор настроек и разработка плана.
4. Подбор флюса.
5. Установка наплавной проволоки.
6. Сварка, где нужно внимательно следить за расходом флюса и проволоки, чтобы избежать повреждений.

После окончания работы нужно только дождаться, когда детали остынут, очистить шов и убрать флюс в герметичные упаковки.

Технология сварного процесса с использованием флюса подробно описывается в ГОСТ 8713 -79. Рассказывается про все три метода, подбор материалов, настройку оборудования. Здесь же показаны все виды сварных соединений, которые могут быть сделаны при применении каждого из трех методов.

Выбор режима сварки

Выделяется несколько режимов, которые всегда нужно подбирать под каждое отдельное задание.

Режимы из таблицы подойдут для низкоуглеродистой, среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали.

Применяемое оборудование

Чтобы выполнить автоматическую дуговую сварку под флюсом, из технического оснащения потребуется:

• Сварочная плита. Установка сварочных плит потребует бетонного основания, так как сами плиты делаются из материалов, устойчивых к постоянным высоким температурам и их перепадам.
• Наплавная проволока. Она обычно имеет толщину от 0,3 до 12 мм, а делается из того же материала, что и свариваемые материалы.
• Неплавящийся электрод, который имеет сердечник из тяжелого сплава, керамическую оплетку.
• Система, подающая флюсовые частицы. В ее состав входят резервуар и шланг, диаметр которого будет достаточным для работы с электродом.
• Система контроля, которая более развита у автоматических устройств, а менее — у полуавтоматических.

Автоматическую сварку под слоем флюса выполнить нетрудно, ведь большая часть процесса будет автоматизирована, а от сварщика потребуется лишь правильная настройка оборудования и верный подбор флюсового средства для сварки.

Электроды с флюсом и сварочная проволока с флюсом

Сварочные Материалы

Автоматическая сварка под флюсом или полуавтоматическая сварка предполагает, что электрическая дуга и вся сварочная ванна находятся под слоем флюса, который защищает шов и сварочную ванну от воздействия атмосферы. Сгорая, флюс образует шлак, который покрывает сверху сварной шов. Шлак также является дополнительной защитой шва.

Данный вид сварки широко распространен в судостроении, в изготовлении резервуаров, в сваривании труб большого диаметра и габаритных металлоконструкций. За счет использования значительных сварочных токов удается сваривать очень толстый металл, не разделывая предварительно его кромки. В последнее время появились электроды с флюсом для сварки, которые дают дополнительные удобства сварщику при работе.

Преимущества сварочных работ под флюсом

Если сравнить, то обычная дуговая сварка будет в несколько раз менее эффективна, чем сварка под флюсом.

Отмечаются такие преимущества данного метода:

• Вся зона сварки является защищенной флюсом от кислорода. Поверхность шва не окисляется, на нее не попадают вещества извне, внутри самого шва не образуются воздушные каверны.
• Уменьшен расход сварочных электродов и присадочной проволоки за счет того, что расплавленный металл находится под слоем флюса.
• За счет этого также значительно уменьшается разбрызгивание металла в процессе сварки. Потери металла уменьшаются на 2 %.
• Качество шва оказывается более высоким. Сохраняются постоянными размеры и форма шва. Химический состав шва более однороден.
• Снижается время проведения работы и экономится электроэнергия. Это тем более актуально, если применяется механизированная сварка, исключающая воздействие «человеческого фактора».
• Повышается безопасность работы сварщика ввиду отсутствия брызг расплавленного металла.

Сварка под флюсом имеет так же существенный недостаток, а именно сложность ручного ведения электрода. За слоем флюса, нанесенного на поверхности свариваемых деталей, невозможно отчетливо увидеть кромки самих деталей. Поэтому ручная сварка на практике используется редко. Но было найдено решение этой негативной проблемы.

Была разработана технология производства электродов и сварочной проволоки с флюсом, которая сейчас активно применяется.

Электроды и сварочная проволока с флюсом

Сварочная проволока с флюсом состоит из металлической оболочки, заполненной флюсом специального состава. Такая технология изготовления электродов существенно облегчила работу сварщиков. Слой флюса, который наносится на сварочную проволоку или на электроды, выполняет такие же задачи, что и флюс, нанесенный на поверхности деталей.

Но сварщик в процессе работы полностью контролирует сварной шов.

При нагреве электрода флюс для сварки плавится, стекает с его поверхности и покрывает кромки деталей. Его защитные функции остаются прежними. Еще одной особенностью электродов с флюсом является выделение расплавленным флюсом углекислого газа. Известно, что углекислый газ горение не поддерживает. Следовательно, можно без опаски перегрева деталей увеличивать сварочный ток.