Автоматическая дуговая сварка под флюсом

Схема процесса показана на рис. 2.14. Как видно, дуга горит под слоем флюса между непокрытым металлическим электродом и деталью, расплавляя некоторое количество флюса, поступающего из бункера.

Рис. 2.14. Схема сварки под флюсом:

• 1 — механизм подачи электродной проволоки;
• 2 — электродная проволока; 3 — электрическая дуга;
• 4 — жидкий шлак; 5 — расплавленный металл; 6 — флюс; 7 — шов;
• 8 — основной металл; 9 — токопроводящая втулка;

У_п и У_св — соответственно скорость подачи проволоки и скорость сварки

Газы и пары, выделяющиеся при плавлении флюса и металла, образуют пузырь, поднимая слой шлака над поверхностью сварочной ванны. Давление в пузыре уравновешивает слой флюса и шлака. По мере накопления в пузыре газов давление возрастает настолько, что оболочка пузыря разрывается, газы выходят наружу. Затем пузырь образуется вновь.

Подача электрода по мере его оплавления и перемещение вдоль шва полностью механизированы, что улучшает стабильность качества сварки и условия труда.

Автоматическая сварка под флюсом имеет следующие положительные качества.

• 1. Хорошую и сравнительно дешевую защиту расплавленного металла от воздействия атмосферного воздуха.
• 2. Большую производительность. Производительность при автоматической сварке под флюсом по сравнению с ручной сваркой увеличивается от 5 до 25 раз в зависимости от толщины свариваемого металла и конструкции изделия. Повышение производительности при этом способе достигается благодаря увеличению плотности тока. Если при ручной сварке для электрода диаметром 3 мм плотность тока составляла 11—18 А/мм², то при автоматической сварке под флюсом она равна 50—85 А/мм². Увеличение плотности тока позволяет сваривать за один проход стыковые соединения без скоса кромок до 16 мм вместо 3 мм при ручной сварке и тем самым повышает количество расплавленного в единицу времени металла.
• 3. Повышение качества сварного соединения происходит благодаря более надежной защите расплавленного металла, однородности металла по химическому составу, отсутствию перерывов в процессе сварки для смены электродов.
• 4. Снижаются расходы электродного металла вследствие уменьшения доли электродного металла в образовании шва (с 70 до 30%), уменьшаются потери на угар, разбрызгивание и огарки.
• 5. Улучшаются условия труда, так как отпадает необходимость защиты глаз от светового излучения и уменьшается количество вредных газов, выделяемых в процессе сварки.
• 6. Сокращаются производственные площади.
• 7. Сокращается время на обучение сварщика.

Автоматическая сварка под флюсом имеет ряд существенных недостатков: повышенные требования к чистоте свариваемых кромок и сборке деталей; трудность сварки деталей толщиной 1—2 мм и менее, а также швов в потолочном положении и на вертикальной плоскости; невозможность визуального контроля за положением электрода относительно свариваемого стыка. При сварке стыковых соединений с одной стороны с полным проплавлением на обратной стороне деталей под швом необходимо иметь подкладку для поддержания расплавленного металла.

Необходимость поддерживающей подкладки вызывается повышенным давлением дуги на расплавленный металл ванночки вследствие больших плотностей тока, применяемых при сварке под флюсом. Подкладки бывают съемные и остающиеся. Конструкция съемных подкладок показана на рис. 2.15, а, б. Подкладка с флюсовой подушкой обеспечивает наиболее хорошую защиту расплавленного металла. Шов с обратной стороны получается ровным с неокисленной поверхностью.

Конструкция сварного соединения с остающейся подкладкой показана на рис. 2.15, в. В этом случае подкладка изготавливается из того же материала, что и свариваемые детали. Остающуюся подкладку конструктор при проектировании должен предусмотреть в чертеже, так как она является деталью изделия. Необходимо учитывать, что наличие подобной подкладки способствует увеличению жесткости соединения и, следовательно, повышению внутренних сварочных напряжений. Щелевой концентратор напряжений между подкладкой и швом может привести к образованию трещин, если наплавленный металл не обладает достаточной пластичностью. Поэтому в ряде узлов, работающих при циклических нагрузках, например в шасси самолета, для повышения усталостной прочности производят механическую обработку нижней стороны шва и удаляют подкладку и часть утолщения кромок в месте сварки. На рис. 2.15, в граница такой механической обработки условно показана пунктиром. Если нельзя применить съемную или остающуюся подкладку, тогда можно каким-либо методом, позволяющим сваривать на весу (например, ручной дуговой, аргонодуговой сваркой), получить корневой шов (рис. 2.15, г), затем, используя его как своего рода подкладку полностью заполнить разделку кромок автоматической сваркой под флюсом.

Рис. 2.15. Конструкция подкладок:

а — съемная подкладка из меди; б — съемная на флюсовой подушке;

в — остающаяся; г — с подваркой корня шва;

1 — деталь; 2 — съемная подкладка; 3 — шланг со сжатым воздухом; 4 — флюс; 5 — остающаяся подкладка; 6 — корневой шов

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса нашла широкое применение в изделиях из различных марок сталей, толщиной от 4,0 до 40 мм. Этим способом можно сваривать медные и титановые сплавы, а также алюминиевые. Только в последнем случае дуга горит над тонким слоем флюса, раскисляющим оксидную пленку алюминия.

В качестве примера в табл. 2.5 приведены марки некоторых флюсов.

Основные параметры режимов при автоматической сварке под флюсом: сила тока, напряжение на дуге, скорость сварки, диаметр электродной проволоки. На производстве режимы сварки обычно подбирают на основании таблиц, приведенных в отраслевых стандартах, а затем корректируют на опытных образцах. Ток может применяться переменный и постоянный. При сварке деталей малых толщин (4—5 мм) лучше применять постоянный ток, так как в этом случае устойчивее горит дуга. Полярность при сварке под флюсом на постоянном токе обычно обратная. Сварку под флюсом производят на автоматах, представляющих собой, например самоходную тележку (трактор), снабженную сварочной головкой, пультом управления и т.п. (рис. 2.16), или сварочные головки, устанавливаемые неподвижно. В последнем случае сварка производится благодаря движению изделия.

Таблица 2.5

Рекомендуемые флюсы

Рис. 2.16. Автомат АДС-1000:

• 1 — бункер для флюса; 2 — механизм подачи проволоки;
• 3 — сварочная головка; 4 — токоподвод; 5 — самоходная тележка; 6 — пульт управления; 7 — барабан с проволокой;
• 8 — сварочная проволока

Наряду с автоматической сваркой под флюсом применяется полуавтоматическая сварка, при которой подача проволоки к месту сварки производится с помощью редуктора и электродвигателя, а перемещение ее вдоль стыка, в отличие от автоматической, осуществляется вручную. Флюс поступает из бункера сварочного пистолета.

Полуавтоматическая сварка применяется для сварки швов сложной конфигурации, небольшой протяженности, в единичном производстве, т.е. там, где автоматизировать полностью процесс сварки нерационально.

В последнее время все большее распространение получает сварка порошковой проволокой (рис. 2.17), как автоматическая, так и полуавтоматическая, что значительно упрощает процесс сварки, делает его более универсальным и экономичным. Поэтому сварка порошковой проволокой в ряде случаев вытесняет ручную дуговую сварку качественным электродом и сварку под флюсом.

Рис. 2.17. Разновидности порошковой проволоки:

1 — стальная оболочка; 2 — порошковый наполнитель

Недостатком сварки порошковой проволокой является насыщение влагой порошкового наполнителя, возможность окисления ряда его компонентов. С целью улучшения защиты расплавленного металла сварочной ванны применяют сварку порошковой проволокой с дополнительной защитой ванны углекислым газом или обычным флюсом.

Автор: Фетисов Геннадий