Флюс это в сварке – назначение, виды сварки, состав флюса, правила использования, требования ГОСТ, плюсы и минусы применения

Для дуговой сварки средне- и высоколегированных сталей используют следующие марки флюсов отечественного производства: АН-20П, АН-20С, АН-26, АВ-4, АВ-5, АН-30, ОФ-6, ОФ-10, ФЦ-17, ФЦК-С и другие.

Электрошлаковую сварку выполняют с использованием флюсов марок: АН-8, АН-22, АНФ-1, АНФ-6, АНФ-7, АНФ-14У, АН-25, С-1.

• Механизированная сварка меди и ее сплавов выполняется под флюсом марок: АН-348-А, ОСЦ-45, АН-20С, АН-26С, АН-М1, АН-М13, АН-М15, АН-М10.
• Флюсы для механизированной  сварки алюминия и его сплавов: ЖА-64, ЖА-64А.
• Флюсы для электрошлаковой сварки алюминия и его сплавов: АН-301, АН-302, АН-304.
• Флюсы для дуговой сварки титана и его сплавов: АНТ-1, АНТ-3, АНТ-7, АНТ-23А.
• Для электрошлаковой сварки титана и сплавов: АНТ-2, АНТ-4, АНТ-6.

Для наплавки используют флюсы марко: АН-70, АН-28, АН-20П и дургие.

Флюсы для газовой сварки

Отдельно можно выделить флюсы для газовой сварки и угольным электродом, которые должны растворять оксиды и неметаллические включения в металле сварной ванны. При использовании этих флюсов легкоплавкие смеси поднимают вверх сварной ванны у шлак. Используют флюсы в виде порошков или паст. Сварка низкоуглеродистых сталей такими флюсами не выполняется из-за склонности к образованию легкоплавких оксидов железа на поверхности шва.

При помощи флюсов можно сваривать чугун, цветные металлы, высоколегированные стали. Флюсы для газовой сварки, а также для сварки угольным электродом должны выполнять следующие требования:

• флюс должен иметь температуру плавления ниже основного металла;
• флюс должен обладать достаточной жидкотекучестью;
• флюс не должен способствовать коррозии швов;
• флюс должен раскислять оксиды и превращать их в легкоплавкие соединения или удалять их со шва;
• образованный шлак должен защищать сварную ванну от воздуха;
• шлак должен хорошо отделяться от поверхности сварного соединения после сварки;
• густота флюса должна быть ниже густоты металла, чтобы шлак хорошо всплывал на поверхность и не оставался в металле.

Выбирают флюс в зависимости от вида и свойств свариваемого металла. В сварной ванне могут образовываться основные и кислотные оксиды. Если образуются основные оксиды, то используются кислые флюсы и наоборот, если кислотные — то основные флюсы. В любом случае реакция проходит по схеме:

основной оксид + кислый оксид = соль

Сварка чугуна сопровождается образованием кислых оксидов SiO2 для растворения которых вводят основные оксиды K2O Na2O. В качестве основных флюсов используют углекислый натрий Na2CO3, углекислый калий K2CO3 и буру Na2B4O7.

При сварке меди и латуни образуются основные оксиды (Cu2O, ZnO, FeO и другие), поэтому для их растворения используют кислые флюсы (соединения бора).

osvarke.net

Обзор технологии сварки под флюсом

В некоторых случаях при неразъемных соединениях деталей методом сварки находящиеся вокруг сварочной зоны газы, в частности, воздух и окись углерода, ухудшают проведение процесса, а само соединение оказывается непрочным. Снижается и производительность сварочных работ. Преодолеть эти негативные последствия помогает сварка под флюсом.

Виды и предназначение сварочных флюсов

Под сварочными флюсами понимают неметаллические минеральные вещества, которые при сварке решают следующие задачи:

1. Стабилизируют горение сварочной дуги (особенно при сложных конфигурациях шва).
2. Улучшают формирование сварного шва.
3. Изменяют химический состав металла в зоне шва.
4. Снижают энергетические потери и износ электродов.
5. Позволяют повысить производительность процесса, поскольку возможно использовать автоматизированное оборудование для сварки под флюсом — так называемые сварочные тракторы.

Классификация данных материалов может быть выполнена по следующим параметрам:

• По назначению. Различают флюсы для сварки сталей как нелегированных, так и легированных, для сварки цветных металлов, флюсы для пайки и т.д.
• По химическому составу;
• По технологии сварки;
• По технологии приготовления.

Рассматриваемые составы могут быть универсальными, а также специально разработанными под особые условия сварки. В частности, для автоматической сварки под слоем флюса требуется использовать составы, полностью отвечающие требованиям ГОСТ 9087. Этим стандартом оговаривается определенная зависимость между размерами частиц флюса и диаметром сварочной проволоки.

Для выполнения сварки под флюсом используются вещества, получаемые либо плавлением, либо механическим соединением необходимых компонентов с последующим их склеиванием. В первом случае флюсы называют плавлеными, во втором — неплавлеными.

Основная минеральная составляющая любого флюса — двуокись кремния. Ее количество колеблется в пределах 35…80% (иногда часть кремнезема заменяется плавиковым шпатом). Остальное содержание низкокремнистых флюсов — марганец, а также металлы, при помощи которых происходит дополнительное легирование зоны шва. Марганец обладает большим сродством к кислороду, а потому, активно взаимодействуя с ним, снижает окислообразование в зоне сварки. Одновременно снижается вероятность проникновения в состав шва хрупких соединений серы: марганцем они связываются в сульфид, который затем удаляется с поверхности готового шва. Кремний не только упрощает приготовление флюса, но и снижает образование пор, поскольку угнетает процесс окисления углерода при температурах горения сварочной дуги.

Плавленые сварочные флюсы производят по следующей технологии. Компоненты размалывают до требуемых размеров частиц (чем меньше диаметр сварочной проволоки, тем меньшими они должны быть), затем тщательно перемешивают и расплавляют в печах с безокислительной атмосферой. Завершающим этапом приготовления является гранулирование флюса. Оно заключается в пропускании нагретых частиц через непрерывный водный поток, в результате чего частицы затвердевают и получают округлую форму, причем от интенсивности потока будущего гранулята зависят его размеры. После сушки и просеивания на виброситах с различными размерами ячеек, флюс разделяется на фракции и считается готовым к применению.

Неплавленые флюсы получают перемешиванием необходимых компонентов и последующим их связыванием при помощи жидкого стекла. Их технологические характеристики несколько ниже плавленых.

Таким образом, выбор марки сварочного флюса полностью определяется условиями его использования. Технологи не советуют увлекаться универсальными веществами, рекомендуя их к применению лишь для соединения деталей, которые в процессе своей эксплуатации не подвергаются значительным изгибающим, а также вибрационным нагрузкам.

Механизм работы флюсов при сварке

Перед началом работ стыкуемые поверхности металла покрываются сплошным слоем флюса толщиной не менее 40-50 мм. Сварочный электрод вводится вовнутрь, после чего возбуждается сварочная дуга. Поскольку температура в зоне горения дуги превышает 5500-6000 0С, то флюс внутри газового пузыря расплавляется, и накрывает сверху металлический расплав. Это происходит потому, что плотность флюса намного меньше плотности металла. Таким образом, зона сварного шва надежно ограждается от водяных и газовых паров и прочих химических веществ, которые при высокой температуре способны насыщать поверхностные слои металла вредными веществами.

Применение сварного флюса позволяет также снизить потери металла на разбрызгивание. Это становится возможным вследствие большого поверхностного натяжения расплава флюса, которое достигает значений в 8-10 г/см2. Поэтому применение сварочных флюсов позволяет увеличивать ток дуги без ущерба для качества готового шва. Например, обычным режимом для сварки под флюсом считается применение силы тока 1000-2000 А, в то время, как в обычном процессе увеличение тока до 200-300 А приводит к серьезным потерям материала электрода. Поэтому в химическом составе сварочной проволоки с флюсом часто присутствуют дефицитные легирующие компоненты — вольфрам, хром, кобальт и пр.

Механизм формирования сварного шва при сварке под слоем флюса следующий. Поскольку концентрация тепловой мощности в зоне дуги из-за воздействия флюса увеличивается, расплавление металла происходит быстрее. В результате, независимо от состояния кромок, полностью заполняются все стыки. Меняется и материальный баланс шва: 60-65% составляет металл соединяемых деталей, и лишь остальное — материал сварочных электродов. При автоматической сварке это сопровождается заметным повышением производительности процесса.

Эффективная сварка некоторых металлов (алюминия, высокоуглеродистых и легированных сталей) без применения флюса вообще невозможна. В частности, флюс для сварки алюминия включает в себя, помимо традиционных компонентов, также и вещества, раскисляющие металл. Дело в том, что индивидуальная особенность алюминия — образование высокостойкой окисной пленки — снижает производительность сварки и вынуждает применять более высокие сварочные токи.

Особую роль при сварке играют магнитные флюсы. Они относятся к категории неплавленых, но дополнительно включают в себя железный порошок. Производительность сварки при этом возрастает. При повышенных температурах процесса наличием проволоки для полуавтомата, содержащей магнитный флюс, создается сильное магнитное поле. Оно сокращает расстояние между флюсом и металлом который подвергается сварке. Поэтому потери флюсовой проволоки уменьшаются.

Таким образом, сварочные флюсы способствуют повышению экономичности, производительности и качества сварки.

Оснастка для производства сварки под флюсом

Наибольший эффект от сварочных работ под слоем флюса обеспечивает применение сварочных полуавтоматов и автоматов. Во флюсоподающее устройство входят:

1. Бункер.
2. Подающая трубка.
3. Пневмоотсос.
4. Привод для вакуумного насоса (в некоторых исполнениях сварочных тракторов используется привод от промышленной пневматической сети).
5. Фильтрующий циклон.

Флюсаппарат работает так. В эжекторе, который является основой узла для подачи флюса, создается необходимое разрежение воздуха. В результате смесь флюса с воздухом попадает в шланг сварочного аппарата. Мощность всасывающего насоса подбирается таким образом, чтобы в подающей трубке создавалась скорость потока частиц материала не ниже 20-25 м/с: в этом случае флюс, независимо от размера частиц, будет находиться во взвешенном состоянии. Благодаря профилю эжектора, скорость частиц на выходе из трубки увеличивается и состав равномерно покрывает зону последующего соединения деталей.

В процессе сварки часть флюса остается в неизменном виде и поэтому вновь может быть подана в загрузочный бункер оборудования. С этой целью входное отверстие пневматического отсоса выполняется по профилю диффузора. В результате скорость перемещения использованного флюса по мере его приближения к загрузочному бункеру падает. В результате происходит эффективное отделение частиц флюса от воздуха. Воздух удаляется через ситообразные отверстия наружу, а флюс поступает в циклон, находящийся в верхней части флюсаппарата. Там происходит завихрение потока, при котором происходит окончательное сепарирование частиц флюса. Верхняя часть циклона закрывается пылезащитным колпаком, снабженным матерчатыми фильтрами, что улучшает качество отбора флюса в загрузочный бункер.

Для обеспечения стабильности движения флюса в бункере, и особенно — в подающей трубке, при работе сварочного оборудования непрерывно поддерживается незначительное избыточное давление воздуха.

В зависимости от производственных характеристик сварочного оборудования флюсаппараты обладают следующими эксплуатационными параметрами:

• Номинальной производительностью, л/ч — до 450-500;
• Максимальной высотой всасывания, м — до 3,5-4;
• Рабочими давлениями сжатого воздуха, МПа — до 0,5-0,6.

Флюсаппараты выпускаются стационарными или передвижными. Они могут также комплектоваться вместе с основным оборудованием для сварки или поставляться отдельно от него.

Положительной особенностью сварочных автоматов является их работа при постоянной скорости подачи проволоки, поскольку использование флюса обеспечивает повышенную плотность тепловой мощности в зоне горения дуги.

wikimetall.ru

Сварочный флюс – как защитить соединение грамотно?

Черные и цветные металлы, в целом, являются одним из важнейших видов конструкционных материалов, играют важную роль практически во всех видах деятельности человека. Часто возникает необходимость надежного соединения металлических элементов конструкций.

Из многочисленных способов его выполнения сварка металлов дает высокопрочное и надежное соединение. Видов и технологий разработано множество. Сварка электрической дугой и газовая сварка среди них очень распространены, активно и широко применяются при строительных работах, промышленном производстве, работах в сфере энергетики и т.п.

Среди требований к шву важным является защита зоны сварки. Образующиеся при сварке окислы имеют температуру плавления выше, нежели у металла, это значительно ухудшает соединение. В задачу флюсов входит защита от окислов, ухудшающих свойства шовного соединения, и образование легко удаляемых шлаков. Достигается это за счет включения в составы химических веществ.

Поэтому, будучи достаточно сложным композитным материалом, флюс для сварки защищает металлический расплав и зону воздействия (дуга или горелка) от кислорода и азота, делая горение более стабильным и мощным. Способствует восстановлению окислов, разжижает и понижает температуры шлаков и их соединений, тем самым создавая условия их всплывания на поверхность расплава для последующего удаления.

Современные флюсы могут изготавливаться в виде отдельного материала или в виде цельной конструкции. Так, наружный слой покрытия на материале сварочного стержня образует цельную конструкцию сварочного электрода, ставшую стандартом и получившую широкое распространение.

Подобно электроду, сварочная проволока с флюсом широко применяется в механизированных сварочных работах с защитными газами и без них. Проволока намотана в бобины, и флюс в ней располагается в виде сердечника. Он также выполняет задачи защиты сварочной ванны.

Еще одним из видов бобинных материалов для автоматических и полуавтоматических сварочных аппаратов является сварочная проволока порошковая. Конструктивно она состоит из трубки-электрода со смесью порошкового металла и флюса внутри. Это также флюсовая сварочная проволока.

Флюс и тут снижает выделения вредной пыли и газов, увеличивает глубину и мощность расплава, тем самым обеспечивая большую однородность и качество шва. Кроме того, во флюсах присутствуют специальные добавки для получения заранее заданной химической чистоты, увеличения прочностных характеристик швов, их легирования.

В зависимости от вида металлов, от типа сварки применяются разные флюсы. Так, первая группа флюсов применяется для сварки углеродистой и легированной стали. Для сталей высоколегированных используются флюсы второй группы. Соответственно, для цветных металлов и сплавов сварку проводят с применением третьей, большой группы флюсов.

Например, специализированный флюс для сварки алюминия в своем составе может содержать соли натрия, калия, лития, бария. Кроме того, в этом флюсе есть плавиковый шпат. В составе проволок для сварки алюминия применяются также кремний, марганец, магний, цинк и железо.

Разумеется, в зависимости от типов флюсов, электродов и проволок, меняется состав и соотношение компонентов. Но надо отметить и наличие универсальных флюсов, некоторые из них могут использоваться для работ с металлами других групп.

Как уже говорилось, многочисленные задачи выполнения сварочных работ решаются также с применением газовой сварки. Фактором ее использования является плавность и постепенность нагрева соединяемых металлических деталей. Особенно целесообразно применение газосварки в работах, требующих такой постепенности.

Например, при работах с чугунами и специальными и инструментальными сталями. Как и в случае применения дуговой сварки, флюсы для газовой сварки защищают расплав от образования тугоплавких окислов, способствуют образованию шлаков с низкими температурами плавления. Такие шлаки образуют тонкую защитную поверхностную пленку на шовном соединении.

И поэтому в случае газосварки к флюсам предъявляются требования: низкая плотность (должен плавать на поверхности расплава), легкоплавкость (менее температур плавки металла), адгезия и текучесть в расплаве, легкость вступления в реакцию с оксидными пленками и оксидами металлов (для образования низкотемпературных шлаков) и безопасность для людей и материалов.

Поскольку металлов, как и сплавов, множество, флюсовых материалов только для сварки газом известно больше ста наименований. Тут применяется, например, кремниевая и борная кислоты, бура, их многокомпонентные сочетания.

ogodom.ru

www.samsvar.ru

Флюсы сварочные

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Флюс — это неметаллический материал, вводимый в зону сварки, наплавки, пайки для создания защиты ванны, восстановления окислов, разжижения и понижения температуры шлаков, а также для выполнения металлургических функций по получению шва нужного химического состава.

Для дуговой сварки и наплавки флюс обычно зернистый, порошкообразный. Такой же флюс и для электрошлаковой сварки, но с дополнительными спецсвойствами по электропроводности и т. д.

Для газовой сварки и пайки в качестве флюсов применяют пасты, порошки и газ.

Помимо основных функций, флюс при сварке обычно способствует стабилизации горения дуги и улучшению формирования шва, при пайке может уменьшать поверхностное натяжение, улучшать растекаемость припоя.

Флюс получают сплавлением составляющих его компонентов и последующим дроблением (плавленые флюсы) или механическим связыванием (склеиванием) порошкообразных компонентов с последующим измельчением (неплавленые флюсы).

По назначению флюсы разделяют на три группы: для сварки углеродистых и легированных сталей; для сварки высоколегированных сталей; для сварки цветных металлов и их сплавов. Некоторые марки флюсов, предназначенные для сварки металлов одной из этих групп, можно применять для сварки металлов и другой группы.

В зависимости от их химического состава различают флюсы высококремнистые (более 35% кремнезема), низкокремнистые (до 35% кремнезема), безмарганцевые (менее 1% марганца), марганцевые (более 1% марганца). Изготовляют также легированные флюсы, содержащие чистые легирующие металлы или ферросплавы. Флюсы для автоматической сварки выпускаются по ГОСТ 9087-81. Флюс с размером зерен от 0,25 до 1,6 мм предназначен для сварки проволокой диаметром до 3,0 мм: с размерами зерен от 0,35 до 3 мм — для сварки проволокой диаметром более 3,0 мм.

Плавленые флюсы изготовляются двух видов: стекловидные (зерна прозрачные, от светло-желтого до бурого и коричневого цвета) и пемзовидные (пористые зерна светлой окраски). Объемная масса стекловидных флюсов, от 1,3 до 1,8 кг/дм³, пемзовидных — не более 1 кг/дм³. Наиболее распространены стекловидные флюсы.

К неплавленым флюсам относятся керамические, которые используются главным образом как легирующие: они малочувствительны к ржавчине, окалине и влаге на кромках свариваемых швов; добавление керамических флюсов к стекловидным позволяет получать швы высокого качества даже при плохой очистке кромок. Назначение флюса:

• зашита расплавленного металла и зоны дуги от действия кислорода и азота воздуха;
• стабилизация горения сварочной дуги;
• легирование металла шва;
• раскисление расплавленного металла;
• формирование шва;
• уменьшение потерь тепла;
• уменьшение потерь электродного металла на угар и разбрызгивание.

Флюсы должны обеспечивать легкую отделяемость шлака и минимальное количество вредных газов и пыли, выделяющихся при сварке.

По сложившейся традиции, марки флюсов обычно указывают наименование разработчика и порядковый номер флюса. Так, флюсы, разработанные ИЭС им. Е. О. Патона, имеют сериал, обозначенный буквенными индексами «АН» (АН-348-А; АН-20; АН-22 и т. д.), что обозначает — «Академия наук» (в составе которой находится ИЭС им. Патона). Флюсы, предложенные НПО ЦНИИТМАШ. имеют сериал «ФЦ» — флюсы ЦНИИТМАШ, и т. д. Были попытки ввести индексы, в какой-то степени характеризующие состав флюсов, например, ОФ6 и ОФ10 (основной флюс), КФ16 (кислый флюс), НФ17 (нейтральный флюс). Однако эта практика до сих пор не получила широкого распространения среди разработчиков флюсов.

Плавленые флюсы получают плавлением исходных материалов (кварцевого песка, марганцевой руды, плавикового шпата каустического магнезита и др.) в электрических или пламенных печах при 1400…1500 °С. Расплавленная масса выливается тонкой струей в воду и гранулируется, приобретая вид крупки размером 0,25…3 мм. Гигроскопичные флюсы, содержащие большое количество фтористых и хлористых солей, подвергают сухой грануляции. Расплавленный флюс выливают в металлическую форму, а после остывания дробят в валках до размера 0,1…3 мм.

Для изготовления неплавленых флюсов исходные компоненты измельчают, замешивают на жидком стекле и с целью дополнительного измельчения и получения однородной массы пропускают через экструдер. После сушки и просеивания флюс готов к употреблению.

Наибольшее применение в сварочном производстве получили плавленые флюсы, к преимуществам которых относятся высокие технологические свойства (защита, формирование шва, отделимость шлаковой корки и др.) и малая стоимость.

Для электрошлаковой сварки выбирают флюсы общего назначения (АН-348А, АН-22, 48-ОФ-6, АНФ-5) и предназначенные именно для данного процесса (АН-8 и АН-25). Содержание в этих флюсах оксидов титана обеспечивает их высокую электропроводность в твердом состоянии.

Для сварки меди и ее сплавов можно использовать флюсы ОСЦ-45, АН-348А, АН-20, АН-26.

Преимущество плавленых флюсов перед керамическими — это более высокие технологически свойства (защита, формирование, отделяемость шлаковой корки и др.) и меньшая стоимость. Преимуществом керамических флюсов является возможность в более широких пределах легировать металл шва через флюс. В настоящее время промышленность применяет преимущественно плавленые флюсы.

Высококремнистыми и марганцовистыми флюсами являются флюсы ОСЦ-45 и АН-348А, шихта которых состоит из марганцевой руды (МnО), кварцевого песка (Si0₂) и плавикового шпата (фтористого кальция CaF₂). Буква А в конце марки флюса обозначает, что грануляция крупная (для автоматической сварки), а буква Ш — мелкая грануляция, т. е. для использования при полуавтоматической сварке шланговыми полуавтоматами (они применялись на заводах до 70-х годов).

Для автоматической наплавки под флюсом служат те же флюсы, что и для сварки. Наиболее распространены плавленые флюсы АН-348А; ОСЦ-45; АН-20; АН-60; 48-ОФ-6; АН-26; AH-I5M; АН-8; АН-25; АН-22; АНФ-6 в сочетании с легированными проволоками.

Источник: Колганов Л.А. «Сварочное производство». Ростов-на-дону, 2002. -512с.
Э.С. Каракозов, Р.И. Мустафаев «Справочник молодого электросварщика». -М. 1992

www.autowelding.ru

автоматическая сварка под слоем флюса, ГОСТ и технология

Какая связь между словами «окисление» и «бич»? Самая прямая, если они употребляются в контексте сварки металлов. Потому что окисление металла, которое является прямым следствием высочайшей химической активности в зоне высокой температуры во время электродуговой или газовой сварки, — настоящий бич современной сварки.

В дополнение к испарению материалов сварочной проволоки и снижению скорости процессов окисление металлов негативно сказывается на эффективности плавления. А с увеличением продолжительности процесса сварки в сварочной ванне начинает все больше и больше скапливаться шлак.

Спасение от этих сварочных бед – изоляция и защита рабочей зоны. Это выполняется с помощью специальных сварочных флюсов – композициями из неметаллических элементов с разнообразными свойствами.

Как это работает

Вот что представляет из себя типичный рабочий участок или сварочная зона с обязательными составными элементами:

• верхний слой из шлакового расплава, который легче металла;
• нижний слой основного расплавленного металла, который тяжелее шлакового слоя;
• зона действия электрической дуги температурой внутри в пределах 4000 — 5000°С;
• газовый пузырь, формирующийся под влиянием сильного испарения материалов в кислородной среде;
• корка из шлака, формирующая верхнюю границу твердой консистенции сварочного рабочего участка.

Автоматическая сварка под флюсом.

Некоторые нюансы поведения свариваемого металла может внести сварочная проволока, но в целом металлургический процесс вне зависимости от способа сварки представляет из себя одну и ту же картину. Все было бы чудесно, если бы не шлаковая корка и окисление металла. Они влияют на рабочий процесс и, главное, качество шва самым негативным образом.

Перечисленные выше процессы и реакции относятся к химически активным. Следовательно, нейтрализацию и защиту нужно проводить с помощью химически инертных компонентов. Желательным свойством является еще и легкоплавкость.

Такими характеристиками как раз и обладают сварочные флюсы. В дополнение к основным функциям защиты и изоляции флюсы помогают снизить уровень пыли и проводить поверхностную наплавку.

К флюсам предъявляются следующие требования:

• поскольку флюсы – это вспомогательные компоненты, они должны только улучшать и стабилизировать основные процесса, и ни в коей мере не снижать их производительность;
• изоляция с помощью флюса должна быть безупречной: вся рабочая зона сварочного пузыря от внешней среды;
• в то время как после сварки около 80% флюсового материала должно остаться для следующих работ, остальная часть должна удаляться вместе со шлаковой коркой после очистки.

Требования непростые и даже иногда взаимоисключающие. Поэтому флюсы бывают самыми разнообразными по своем составу и технологии подачи – все зависит от конкретного вида сварки, характеристик поверхностей свариваемых металлических заготовок и других факторов.

Функции гранулированных флюсовых смесей

Каждый тип флюса должен выполнять четыре функции:

Стабилизация сварочного процесса

Правильные флюсовые смеси оказывают самое благоприятное воздействие на электрическую дугу: сварка под слоем флюса создает самую комфортную среду для горения дуги – электрического разряда между электродом и краем изделия. Обычно расстояние между полюсами дуги составляет около 5-ти мм.

Если в гранулированной смеси флюса имеются специальные вещества, разряд будет проходить более устойчиво. А это делает возможной сварку не только на постоянном токе, но и на переменном. Кроме этого такая стабилизация дуги помогает применять большее число разных режимов сварки.

Изоляция газового облака

Варианты керамического флюса.

Газовое облако должно быть в любом случае непроницаемым, без него металлы не смогут расплавляться в сварочной ванне. Чтобы порошковая флюсовая смесь нормально справлялась с данной задачей, нужно подсчитать максимально точно дозировку порошка на линии шва.

Чем мельче гранулы флюса и чем они плотнее, тем лучше происходит изоляция газового облака. Но совсем мелкой смесь тоже не должна быть, иначе плотность насыпки на поверхности шва будет негативно влиять на его правильное формирование.

Помимо размера гранул смеси на ее изолирующие свойства влияет масса насыпки. Для ее определения существуют специальные таблицы, с помощью которых можно очень точно определить дозу подачи флюса в рабочую сварочную зону.

Функция легирования

Сварочный шов формируется в результате действия высоких температур плавления и физическому взаимодействию металлов – основного и присадочного. Химический состав шва обусловлен видом применяемых материалов. Но под влиянием дуги некоторые нужные и полезные элементы могут выгорать или осаждаться в шлаковых массах.

Чтобы полноценно заменить их, в определенные виды флюсов добавляют специальные легирующие добавки, которые обогащают металлы, образующие шов. Кроме того, такие добавки тормозят нежелательный процесс — переход в шлак марганца и кремния. Если легирование используется, параллельно применяют специализированную присадочную проволоку.

Формирование поверхности

Вид будущего сварочного шва начинает формироваться сразу же, как только в расплавленных металлах начинает проявляться кристаллическая решетка. На шов влияет все, что с ним соприкасается. Флюс для сварки в этом числе: его вязкость и выраженное межфазовое натяжение объясняет отличную способность правильно формировать поверхность шва. А это напрямую влияет на качество шва.

Режимы сварки меди под флюсом.

Прекрасным примером может служить технология сварки под флюсом с применением так называемых «длинных» порошков. Речь о сварке толстых краев металлов на большой силе тока. Для таких условий самым оптимальным вариантом будет использование флюсовые смеси с высокой вязкостью, которая делает процесс остывания медленным и постепенным.

Такая постепенность дает возможность образоваться кристаллической решетке с гладко-чешуйчатой структурой.

В ситуациях «наоборот» — при флюсовой сварке с малыми токами сильная вязкость вовсе не нужна. В таких случаях применяются «короткие» флюсовые смеси, которые при остывании мгновенно превращаются в твердое вещество. Режимы сварки под флюсом – моменты тонкие и важные, от них зависит и качество шва, и форма его поверхности.

Классификация флюсов

Самым грамотным подходом в изучении видов флюсов и тонкостей их применений будет знакомство с ГОСТом 8713 79 о сварке под флюсом. Этому стандарту почти сорок лет, он прошел испытания временем и до сих пор прекрасно работает: в нем есть все, что нужно профессиональному сварщику знать об этой технологии.

Рекомендуем этот ГОСТ самым настоятельным образом. А пока разбираемся с классификацией.

Разновидностей гранулированных смесей множество, они различаются по следующим критериям:

По размерам гранул и внешнему виду

Флюсы делятся по размеру гранул на следующие категории:

• зернистые и кристаллические;
• порошковидные;
• в виде пасты;
• газообразные.

Порошкообразные флюсовые смеси лучше всего подходят для наплавки или электросварки, в то время как для пайки или газовой сварки оптимальным вариантом являются пастообразные или газообразные смеси.

Строение зерен или гранул может быть:

• стекловидным;
• премзовидным;
• цементированным.

По химическому составу

Компоненты и типы флюсов.

Химический состав прежде всего определяет инертность смесей при воздействии высоких температур. Кроме того, есть смеси, которые дают эффект активной диффузии отдельных элементов в металл формирующегося сварочного шва.

При всем разнообразии химического состава и механических свойств флюсовых смесей есть два элемента, которые присутствуют во флюсах всегда и в обязательном порядке: это кремнезем и марганец. В дополнение к ним идут разного рода добавки в виде металлов или ферросплавов для легирования.

При условии постоянного присутствия в составе кремнезема и марганца, доля и разнообразие других добавок могут сильно варьировать. В зависимости от них флюсы подразделяются на три группы:

Оксидные флюсовые смеси

Они применяются в сварке фтористых и низколегированных стальных сплавов. Они содержат в своем составе оксиды металлов и довольно высокую долю соединений фтора — вплоть до 10%. В зависимости от количества кремния оксидные флюсы бывают бескремнистыми, если доля кремнезема в них меньше 5%; низкокремнистыми с долей кремния в пределах 6 – 35% и высококремнистыми с содержанием кремнезема свыше 35%.

Точно так же оксидные флюсы делятся, исходя из содержания в них марганца: безмарганцевые с долей марганца меньше 1%; низкомарганцевые с долей в смеси в пределах 10%; средне- высокомарганцевые при процентном содержании элемента от 10% до 30%.

Смешанные флюсы

В составе этих смесей намного меньше оксидов, но зато больше различных солей. Доля кремнезема довольно низкая: 15 – 30%, марганец содержится в пределах 9%, но уровень соединений фтора повышен: содержание CaF2, к примеру, увеличено до 12 – 30%. Смешанные флюсы используются в работах с легированными сталями.

Солевые флюсовые смеси

В них нет оксидов вообще. Напротив, содержание солевых соединений хлора и фтора с кальцием, натрием и барием обусловливает свойства и функции этих смесей. Прежде всего они предназначены для сварки химически активных металлов. Также их используют для переплавки.

Подходят для работ со всеми видами стальных сплавов: углеродистыми и легированными. Цветные металлы тоже входят в линейку допустимых элементов солевых флюсов.

Режимы автоматической сварки под флюсом.

Есть еще одна важнейшая химическая характеристика флюсов – это его химическая активность. Она складывается из итоговых окислительных способностей элементов. По данному критерию защитные смеси подразделяются на несколько типов: от высокоактивных с показателем Аф свыше 0,6 до пассивных с показателем активности Аф ниже 0,1.

По способу действия флюсовой смеси

Различаются флюсы так же, как и электроды: есть плавящиеся и неплавящиеся виды. Плавящиеся флюсы отлично работают, когда металлическая поверхность нуждается в дополнительных элементах для улучшения, к примеру, внешнего вида или повышения устойчивости к коррозии металла.

Неплавящиеся флюсы используются, когда главной задачей является повышение механических свойств шва. Чаще всего такого рода сварка под слоем флюса встречается при соединении цветных металлов, высокоуглеродистых сталей и алюминия – все эти перечисленные металлы отличаются капризностью и сложностью сварки.

По назначению

Встречаются, к примеру, флюсы для сварки, специально легированные для улучшения химического состава и качества сварочного шва. Но популярнее всего универсальные гранулированные смеси, которые можно использовать в работах со всеми видами металлов – от высоколегированных стальных сплавов до алюминия и олова в чистом виде.

Флюсы для низкоуглеродистых сталей

Здесь применяются только оксидные варианты. Они встречаются с двумя разными комбинациями системы «проволока – флюс». Первая комбинация – это флюсовые смеси с высокими долями кремния и марганца вместе с проволокой из низкоуглеродистой стали без каких-либо легирующих добавок.

В результате сварочный шов легируется марганцем из флюса. Эта комбинация применяется в основном в российских гранулированных смесях.

Вторая комбинация – флюс для сварки стали с малой долей марганца или вообще без него и высокой долей кремния в сочетании с проволокой, выполненной из низкоуглеродистой стали, легированной марганцем. Сварочный шов легируется марганцем из проволоки.

В данном случае проволока для сварки с флюсом становится источником легирования. Данная комбинация чаще применяется в зарубежных сварочных технологиях.

Флюсы для низколегированных сталей

Схема сварки под флюсом.

Для работ с низколегированными сплавами нужны флюсы с низкой химической активностью, ниже, чем для низкоуглеродистых сплавов. Это свойство обуславливает повышение пластичности сварочного шва. Но вместе с тем повышается образование пор в шве, и его формирование проходит хуже.

Флюсы для высоколегированных сталей

Высоколегированные сплавы означают то, что в сталь добавлено значительное количество самых разных добавок для придания дополнительных свойств этим сплавам. Логичным будет использовать в таких случаях флюсовые гранулированные смеси с минимальной химической активностью, которые содержат малые доли кремния.

Что же касается марганца, то он практически отсутствует во флюсах такого рода.

Флюсы для активных металлов

Пример активного металла – титан, который относится к весьма капризным металлам для сварки. Для них созданы специальные смеси, состоящие полностью из солей – так называемые солевые флюсы. В них нет оксидов для сохранения пластичности швов, потому что примесь кислорода ее всегда снижает.

Основными компонентами солевых смесей являются фторидные и хлоридные соли елочных и щелочноземельных металлов.

Технология производства флюсов

По технологии все гранулированные сварочные смеси подразделяются на два больших класса: плавленые и неплавленые. Обусловлено это деление составом химических элементов этих смесей.

Неплавленые флюсы

Базовым веществом неплавленых флюсов является керамическая основа, которую получают с помощью механического измельчения на специальных шаровых мельницах. Эти смеси бывают мелкозернистыми, если размер отдельного зерна меньше 1-го мм; нормальными, если зерно помещается в размеры от 3-х до 4-х мм.

Мелкозернистые флюсы используются в сварке с помощью проволоки с небольшим диаметром, не более 1,5 мм. В маркировках таких смесей присутствует буква М. Если сварочный флюс многокомпонентный, то есть в смеси присутствует большое количество разных компонентов помимо керамики, то сначала эти элементы склеивают друг с другом, и лишь потом отправляют на перемол необходимого размера на мельницу.

Марки флюсов.

Помимо традиционных компонентов типа кремнезема и марганца в состав неплавленых флюсов могут входить оксиды, металлические порошки или ферросплавы. Главный критерий целесообразности компонентов смесей – их способность улучшать металлургические процессы, происходящие в рабочей зоне.

Это поверхностное легирование, раскисление металлов, мелкозернистая структура шва, снижение доли вредных примесей в шве. И вдобавок ко всем этим бенефитам в сварке с неплавлеными флюсами можно использовать проволоку подешевле.

Недостатки, конечно, тоже имеются. Такие смеси плохо переносят влажность в любом концентрации, они очень гигроскопичные и, впитав влагу, они значительно ухудшают качество материала. Все это можно решить грамотной упаковкой и, конечно же, соблюдением правильных условий хранений. Кроме того, необходимо строго контролировать весь процесс сварки, чтобы не упустить изменения условий легирования.

Магнитные флюсовые смеси также относятся к неплавленым. Они очень похожи по своему составу на керамические варианты, но содержат металлический порошок для повышения эффективности сварочного процесса.

Плавленые флюсы

Технология производства плавленых флюсов сложнее, чем неплавленых. Они имеют светло-желтую окраску или совсем прозрачные. Плотность весьма умеренная.

Марки флюса и стали.

Производство гранулированных смесей плавленого типа включает в себя четко разделённые по времени этапы:

• размельчение до необходимых размеров всех элементов смеси;
• перемешивание элементов смеси в специализированной мельнице;
• плавка в печке;
• преобразование частиц в гранулы точных необходимых размеров с помощью воды, в которой расплав флюсовой смеси охлаждается и затвердевает в виде шариков.
• сушка в барабанах;
• финишное просеивание для отсева нестандартных гранул, упаковка с соблюдением изоляции от влажности.

Состав плавленых флюсов не отличается оригинальностью: в основе те же кремний и марганец. Кремний обладает отличными раскисляющими свойствами, которые работают на однородность расплавленного металла во время процесса, снижая долю окиси углерода.

Марганец нужен прежде всего для восстановления железных оксидов. Дополнительно марганец способствует образованию легко удаляемой корки, связывая в сульфиды серу из шлаков.

Этапы работы в сварке под флюсом

Дуговая сварка под флюсом начинается с формирования насыпного слоя толщиной не менее 60-ти мм на металлической поверхности, которая будет прилегать к стыку и будущему сварочному шву. Если слой насыпать меньше, чем нужно, в процессе могут произойти технологические сбои и неприятности – например, непровар, который сопровождается образованием пор, раковин и трещин.

После формирования насыпного слоя нужно поджечь газовую горелку, если это газопламенный способ, или возбудить разряд, если это электродуговой способ. По ходу движения электрода в направлении шва нужный слой защитной смеси постоянно подсыпается на поверхность металла.

Таблицы автоматической сварки.

Высота дугового столба превышает высоту насыпи флюса, поэтому точка разряда локализована в металлическом расплаве жидкой консистенции. При таком способе не наблюдается разбрызгивания металла, сварочная проволока с флюсом расходуется намного экономичнее, производительность процесса в целом повышается.

Все эти положительные моменты происходят благодаря тому, что использование защитных гранулированных смесей дает возможность применять рабочий ток высоких значений, не боясь при этом прерывания шва.

При классической сварке без флюса при сильном токе произойдет элементарное выплескивание жидкого металла из сварочной ванны. Механизированная сварка под флюсом – один из самых эффективных и экономных способов сварки, но только при условии соблюдения всех технических требований.

Автоматическая сварка под флюсом проводится со своими техническими нюансами. Флюс не насыпается вручную, а подается из специальной трубки из бункера. Через короткое время с катушки автоматически начинает подаваться проволока электрода.

Если по ходу процесса какая-то часть защитной смеси осталась неиспользованной, она отсасывается в специальную емкость пневматическим способом. Шлаковая корка расплавляется и охлаждается, затем убирается с поверхности металла механически. Схема автоматической сварки выверена буквально по секундам и граммам, это чрезвычайно эффективная система операций, связанных между собой.

Преимущества и недостатки метода сварки под защитой флюса

Сварка стыковых швов под флюсом.

Преимуществ у этого метода много, и все они серьезные:

• Стабильная и стойкая электрическая дуга.
• Значительная экономия энергии за счет повышения коэффициента полезного действия электропитания: минимизируются затраты энергии на нагревание металлов, на разбрызгивание, на расход электродной сварочной проволоки.
• Не нужно тратить усилий на предварительную разделку кромок металлических поверхностей: при токах высокой интенсивности плавление металла происходи намного быстрее. Если же речь идет о газовой сварке, то и при этом способе флюсы дают возможность плавить металл намного эффективнее и быстрее.
• Повышение качества шва за счет того, что нет угара металла.
• Повышение безопасности и комфортности работы сварщика: большая часть пламени дуги находится за слоем флюса. Особенно это касается автоматической сварки под слоем флюса.

Недостатки сварки под флюсом тоже есть, их намного меньше:

• Во время процесса практически невозможно произвести осмотр результатов и места сварки.
• Дороговизна флюсовых смесей, равно как и всех остальных расходников для этого метода. В целом его нельзя назвать экономным.

В качестве заключения напоминаем еще раз название и номер стандарта, отлично отписывающего виды и технологические нюансы данного метода. Это ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

Вам не обойтись без него, потому что технология автоматической и механической сварки под флюсом – дело непростое, требующее настоящего понимания и знаний многих аспектов: от режимов сварки до различий сварки под флюсом в зависимости от его химического состава.

tutsvarka.ru

Для чего служат флюсы в сварке и какими они бывают?

Флюсы служат для физической изоляции сварочной ванны от атмосферного воздействия, стабилизации дугового разряда, химического взаимодействия с жидким металлом, легирования сварочной ванны и формирования поверхности шва.

По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и неплавленые.

Плавленый флюс получают сплавлением его составляющих в электрических или пламенных печах и последующей грануляцией мокрым или сухим способом. После грануляции сушат и просеивают.

Неплавленый флюс представляет собой механическую смесь порошкообразных и зернистых материалов. К неплавленым флюсам относятся керамические, спеченные и флюсы-смеси. Керамические флюсы не подвергают расплавлению, а получают после замеса различного сочетания ферросплавов и других легирующих элементов на жидком стекле. Затем массу гранулируют, сушат и прокаливают.

Преимуществами плавленых флюсов перед керамическими являются более высокие технологические свойства и меньшая стоимость. При сварке трубопроводов применяют обычно плавленые флюсы и значительно реже керамические.

С помощью керамических флюсов легко получить требуемый состав наплавленного металла, но любой составметалла шва сильно зависит от режима химических свойств.Изменение сварочного тока и особенно режим стяжения дуги меняет соотношение масс расплавленного флюса и металла, что приводит к неоднородности состава металла шва по его длине. Кроме этого,  флюс легко разрушается из-за малой механической прочности его частиц, что делает его разнородным по размерам.

Флюсы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 9087, который регламентирует химический состав, однородность, гранулометрический состав, влажность и среднюю плотность.

По химическому составу флюсы можно разделить на три группы: оксидные, солевые и солеоксидные. Для сварки трубопроводов применяют оксидные флюсы, состоящие из оксидов кремния, марганца, кальция, магния и алюминия и содержащие до 10% фтористых соединений.

По виду частиц плавленые флюсы делят на стекловидные, пемзовидные и кристаллические. Размер зерен составляет 0,25…4 мм, плотность — 0,6…1,8 г/см³. Влажность отправляемого потребителям флюса не должна превышать 0,1 %.

Так как химический состав металла шва тесно связан с химической активностью флюса и составом сварочной проволоки, то флюс для различных марок сталей и марку проволоки выбирают одновременно, т.е, выбирают систему флюс — проволока.

www.stroyotd.ru