Сварочные флюсы. Защита сварочной зоны

Сварочные флюсы
Сварочные флюсыВ процессе газовой и электродуговой сварки высокотемпературная территория обработки чрезвычайно повышает собственную химическую активность. Следствием являются интенсивное окисление металла, парообразование части материала проволоки для сварки, снижение интенсивности металлургических процессов, что препятствует эффективному плавлению. Напоследок, с увеличением длительности сварки в ванной начинается накапливаться все больше шлаков. Благодаря этому такую территорию нужно эффектно изолировать, что и исполняется сварочными флюсами – неметаллическими композициями с определённым набором параметров.

Рабочий принцип

Стандартная сварочная территория при установившейся стадии процесса в себя включает следующие области:

  1. Территорию дугового столба с внутренней температурой не менее 4000…5000 °С.
  2. Территорию газового пузыря, которая образуется вследствие интенсивного атомарного испарения элементов в кислородной обстановке.
  3. Шлаковый расплав, который, будучи легче металла, размещается в верхней части газовой пустоты.
  4. Слой металла который расплавлен снизу пустоты.
  5. Шлаковую корку, которая образовывает верхнюю, твёрдую границу сварочной зоны.

Более того, собственный депозит в поведение свариваемого металла привносит также проволока для сварки. Подобным образом, при всех разновидностях сварки в миниатюре моделируется обыкновенный металлургический процесс получения металла, однако без покрытия с защитным эффектом и чёткой протяжённости, которые в первом варианте обходятся объёмом мартеновской или электропечи.
Сварочные флюсы
Уберечь свариваемый металл от окисления и шлаковой корки, ухудшающей качество готового шва можно, использовав непрерывную подачу в сварочную территорию легкоплавких и одновременно – химически инертных элементов. Ими и являются сварочные флюсы. Они используются также для целей верхней наплавки. Использование флюсов уменьшает уровень пыли, которая всегда образуется при сварке.
При применении этих материалов должны обеспечиваться следующие условия:

  • Сварочный флюс не должен уменьшать продуктивность сварки, а, наоборот, стабилизовать её;
  • Материал не должен вступать в химические реакции, как с ключевым металлом, так и с металлом проволоки для сварки;
  • На протяжении всего рабочего цикла должна обеспечиваться обособленность зоны сварочного пузыря от внешней среды;
  • После завершения процесса остатки флюса, связываясь со шлаковой коркой, должны легко удаляться из зоны обработки. При этом до 70…80% материала флюса можно, после подобающей чистки, вновь применять при сварке.

Такие требования наиболее сложны и противоречивы, благодаря этому подходящий состав и технология подачи сварочных флюсов определяется под определённый вид сварки, конфигурацию соединяемых частей металла и продуктивность процесса.

Классификация сварочных флюсов

Все разновидности сварочных флюсов отличаются следующими параметрами:

  1. Собственным видом – могут быть порошковидными, зернистыми/кристаллическими, пастоподобными и даже газовыми. К примеру, для целей электрической сварки или наплавки оптимальными считаются сварочные флюсы в виде порошка или очень маленьких гранул (материал при этом должен владеть ещё и соответствующими критериями проводимости электричества). В то же время при газосварке или пайке удобнее использовать флюсы в виде паст, порошка или газа.
  2. Химическим составом, к которому предъявляют требования химической инертности при очень больших температурах, а еще способности к эффектной диффузии отдельных составляющих флюсов в металл шва сварки.
  3. Способом получения. Отличают плавящиеся и неплавящиеся флюсы. Первые эффектнее при наплавке, когда металлическую поверхность должна быть эффектно восполнена другими элементами химии (к примеру, для красивого внешнего вида и увеличения антикоррозионных параметров). Неплавящиеся флюсы призваны сделать лучше механичные критерии готового шва, благодаря этому их применяют при сварке высокоуглеродистых сталей и цветных металлов, к примеру, алюминия, которые в обыкновенных условиях плохо свариваются.
  4. По собственному назначению. К примеру, легированная проволока для сварки с флюсом дает возможность сделать лучше химический состав, и увеличить уровень механической прочности начального металла. Особо ценятся флюсы многофункционального использования, которые можно применять не только для сварки стали, но еще для сварки цветных металлов и сплавов.

Сварочные флюсы
Стандартными составляющими любого сварочного флюса являются кремнезём и марганец. Но для целей легирования в состав флюсов могут включаться разные ферросплавы и металлы.
Классификацию рассматриваемых материалов часто делают также и по их марке. Она определяется предприятием-разработчиком. К примеру, все марки флюсов, которые были разработаны Институтом электрической сварки имени Патона, в собственном обозначении обязательно имеют буквы АН (академия наук). Своё «фирменное» обозначение ФЦ имеют и флюсы, разработанные Центральным НИИ транспортного автомобилестроения. Не обращая внимания на то что рецептура фактически всех флюсов стандартизирована (к примеру, флюсы, предназначающиеся для автоматической сварки под флюсом сварочными тракторами, выпускаются по требованиям ГОСТ 9087), единой маркировки этих материалов нет.
Сварочные флюсы

Технология получения

Она определяется химическим составом сварочного флюса.
Неплавленые флюсы имеют керамическую основу, и получаются механическим измельчением элементов на шаровых мельницах. В зависимости от размера фракций такие флюсы делятся на очень маленькие с размерами зерна 0,25…1,0 мм, и нормальные, с размерами зерна до 3…4 мм. Первые используются при сварке проволокой маленьких диаметров, не превышающих 1,0…1,5 мм; в обозначение подобных флюсов добавляют букву М. В случае существенного количества элементов в марке неплавленого флюса, их заблаговременно связывают между собой склеиванием, а потом уже размалывают до необходимого размера частиц.
В состав неплавленых флюсов входят, не считая кремнезёма, марганцевая руда, ферросплавы, железные порошки и оксиды отдельных компонентов. Параметром отбора считается способность данных элементов усиливать металлургические процессы, которые протекают в зоне сварки. В результате постоянно совершенствуются условия для поверхностного легирования и раскисления металла, шов сварки приобретает более мелкозернистую структуру, а кол-во плохих примесей в шве уменьшается. Легирующие способности неплавленых флюсов дает возможность использовать более дешёвую проволоку для сварки.
К тому же, неплавленые флюсы имеют и собственные минусы. К примеру, их упаковка должна быть намного более старательной, так как все элементы подобных флюсов гигроскопичны и без проблем впитывают влагу, ухудшающую качество материала. Неплавленые флюсы более требовательны к соблюдению тех. процесса сварки, так как при этом могут значительно поменяться условия легирования.
Сварочные флюсы
К неплавленым флюсам относят также магнитные. По собственной эффективности они подобны керамическим, но содержат дополнительно ещё металлический порошок, что повышает продуктивность сварки.
Плавленые флюсы применяются преимущественно в технологиях автоматической сварки всех видов. Технология их получения более непростая, и в себя включает такие этапы:

  • Подготовку, и размол всех элементов, которые обязаны быть в составе флюса (не считая тех, что применяются в неплавленых флюсах, туда включают также плавиковый шпат, глинозём, мел и ряд прочих);
  • Смешивание механической смеси в специализированных крутящихся мельницах;
  • Плавку в газопламенных печах с защитной атмосферой или в электродуговых печах;
  • Гранулирование, которое делается для того, чтобы итоговые фракции имели необходимых размер зёрен. Для этого расплав флюса выпускается в воду, где и твердеет в шарообразные частицы;
  • Сушку в крутящихся сушильных барабанах;
  • Конечное просеивание и упаковку.

Сварочные флюсы
Плавленые сварочные флюсы состоят из оксида марганца и кремнезёма SiO2. Марганец обеспечивает возобновление оксидов железа, которые регулярно появляются в процессе сварки, а еще связует находящуюся в шлаках серу в сульфид, который потом легко убирается с поверхности шва сварки. Кремний, со своей стороны, увеличивает сплошность металла в зоне шва, так как препятствует росту концентрации окиси углерода при сварке. Хорошие раскисляющие свойства кремния помогают увеличению однородности химического состава металла при сварке под флюсом.
Плавленые флюсы имеют прозрачную или светло-жёлтую окраску. Их плотность не будет больше 1,6…1,8 г/см 3 .
Сварочные флюсы

Действие сварочных флюсов при проведении сварки

Для ручной сварки флюс насыпается слоем толщиной до 60 мм на металлические поверхности, которые прилегают к будущему стыку. При недостаточной толщине слоя флюса может быть непровар металла, с появлением трещин и раковин. Потом возбуждается разряд (при электросварке) или поджигается горелка – при газопламенной. По мере перемещения электрода для сварки слой флюса подсыпается на новые поверхности. Так как размеры столба в дуги больше высоты флюса, то разряд течет полностью в жидком расплаве элементов, которые влияют на металлический расплав с удельным давлением до 8…9 г/см 2 . После проведения сварки под флюсом исключается распыление металла, уменьшается расход проволоки для сварки и увеличивается продуктивность процесса. Это происходит благодаря тому, что наличие флюса дает возможность применять очень большие значения рабочего тока без опасности получения прерывистого сварочного шва. Чтобы сравнить – токи 450…500 А при открытой сварке использовать нереально, т. к. дуга выплёскивает металл из сварочной ванны.
В условиях автоматической или полуавтоматической сварки сварочные флюсы применяются так. Флюс подаётся из бункера по специализированной трубке. Немного позднее включается подача электродной проволки с катушки, которая расположилась после ёмкости с флюсом. По мере выполнения сварки часть флюса, которая не была задействована и связана шлаками, пневматически отсасывается в специализированную ёмкость. Расплавленная и охлаждённая шлаковая корка потом механически убирается с поверхности шва сварки.

Позитивными факторами использования сварочных флюсов считаются:

  1. Отсутствие потребности в подготовительной разделке кромок грядущего шва, так как при больших токах (для электрической сварки), либо очень высокой концентрации кислорода (при газовой сварке) расплавление металла течет существенно интенсивнее.
  2. Отсутствие угара металла, как в зоне шва, так и на поверхности, которые прилегают к нему. Это все сопровождается повышением качества готового шва сварки.
  3. Более стойкое горение дуги.
  4. Увеличение КПД источника питания, так как уменьшаются потери энергии, которая тратится на нагрев металла, его распыление и очень высокого расхода проволоки для сварки с флюсом.
  5. Более уютные условия труда сварщика, так как большая часть пламени дуги экранируется флюсовым слоем.

Ограничением для использования сварочных флюсов считается невозможность быстрого осмотра места сделанной сварки. Это увеличивает требования к качеству работ подготовительного типа, тем более, если сваркой объединяют детали сложной комбинации. Более того, сами флюсы довольно дороги, а их расход сопоставим с расходами на проволоку для сварки.