ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электрические, тепловые и металлургические процессы при сварке под флюсом из "Автоматическая сварка " Электрическая дуга есть электрический разряд тока, сопровождающийся выделением тепла и свечением газов. Дуговой разряд в газах возникает при определенных условиях, важнейшими из которых являются разность потенп 1алов, или напряжение, между электродами и наличие в дуговом промежутке электрически заряженных частиц. Напряжение, достаточное для поддержания горения дуги, обычно ниже, чем напряжение, необходимое для ее зажигания. На фиг. 3 схематично представлен дуговой разряд, питаемый постоянным током. На фигуре видно, что между положительным электродом — анодом и отрицательным — катодом расположена наиболее важная часть дугового разряда — столб дуги. Г аз столба имеет очень высокую температуру, порядка 6000°, и очень сильно ионизирован, поэтому его электропроводность приближается к электропроводности металлов. [c.8] Основаниями столба служат резко ограниченные области на поверхности электродов — электродные пятна. В дуге постоянного тока различают катодное и анодное пятна. Температура пятен определяется материалами электродов и приблизительно равна температуре их кипения. Зажигание дуги при автоматической сварке производится обычно касанием электродной проволокой свариваемой детали. В установившейся сварочной металлической дуге, представленной на фиг. 3, дуга горит между жидкими электродами. Поверхность жидкой ванны на свариваемом металле не остается плоской, горизонтальной, так как на жидкий металл действует дутье дуги, под влиянием которого металл отдувается. Образующееся углубление в свариваемом металле называется кратером. Под действием тепла дуги металл расплавляется на глубину, называемую глубиной проплавления, или провара. Расстояние между концом электрода и дном кратера называется длиной дуги. Длину дуги, горящей под флюсом, обычно делят на две составляющие внешнюю составляющую — расстояние между поверхностью изделия и концом электрода и скрытую составляющую — расстояние от поверхности изделия металла до дна кратера. Длину скрытой. составляющей принимают равной глубине проплавления. [c.8] Распределение тепловой энергии при автоматической сварке-между основным металлом, проволокой и флюсом может быть различным в зависимости от напряжения на дуге и силы сварочного тока. Например, при сварке длинной дугой, для поддержания горения которой требуется высокое напряжение, большая часть тепла будет затрачиваться на плавление флюса (фиг. 5, а). При сварке короткой дугой, горящей на низком напряжении, наибольшая часть тепловой энергии расходуется на плавление основного металла (фиг. 5, б). [c.9] Процесс образования валика шва при дуговой сварке под флюсом в нижнем положении представлен на фиг. 6. В поперечном сечении III—III показаны расплавленные металл и флюс, а в сечении IV—IV затвердевшие. Следовательно, при сварке под флюсом одновременно происходят процессы расплавления основного и электродного металла и флюса и затвердевания жидкого металла и шлака. На фиг. 7 представлены внешний вид шва и его поперечный и продольный разрез. [c.10] Переход элементов из флюсов в металл шва зависит от количества расплавленного флюса. Поэтому для получения заданного химического состава металла шва следует строго соблюдать режим сварки. Если уменьшить напряжение на дуге или увеличить силу тока, будет меньше расплавляться флюса, следовательно, уменьшится легирование металла. И наоборот, увеличение напряжения на дуге, т. е. увеличение длины дуги, вызовет повышение степени легирования металла шва. Например, при сварке под флюсом АН-348 при напряжении на дуге 34 в в металле шва содержится 0,60% марганца, 0,15% кремния, а при напряжении на дуге 51 в соответственно 0,88 и 0,25% . [c.12] Очистка поверхности свариваемых кромок и электродной проволоки от ржавчины и других загрязнений, а также сушка флюса являются наиболее распространенными на практике мерами борьбы с образованием пор в швах, выполненных автоматической сваркой. Увлажнение флюса возможно не только при хранении его в сыром помещении, но и вследствие отпотевания его при переносе в помещение с более высокой температурой. Следует иметь в виду, что и состав флюса влияет на склонность металла шва к образованию пор. Например, если применять флюс с повышенным содержанием плавикового шпата, улучшающим его жидкотекучесть, возможность образования пор уменьшается. Предотвращает образование пор также повышение содержания во флюсе кремнезема. Уменьшить пористость можно обезвоживанием ржавчины на кромках металла путем нагрева кромок до температуры 300—400°. [c.13] В наплавленном металле могут образовываться горячие трещины. Основной причиной их возникновения является повышение содержания серы в металле шва. Содержание серы в металле шва зависит от количества ее во флюсе, проволоке и основном металле, а также от содержания в них компонетов, связывающих серу в химическое соединение, не растворимое в металле и растворимое в шлаке. Таким элементом является марганец. Как правило, с увеличением марганца во флюсе содержание серы в шве уменьшается. [c.13] Технологической мерой борьбы с горячими трещинами при сварке высокоуглеродистых и легированных конструкционных сталей является уменьшение доли основного металла в сварном шве. В результате снижается содержание в шве примесей, увеличивающих склонность к образованию горячих трещин. Для уменьшения доли основного металла можно использовать сварку тонкой проволокой или расщепленным электродом. [c.14] При сварке легированных сталей, например хромоникелевых, чистых от окислов и других загрязнений, требуются флюсы совершенно другого характера. В настоящее время установлено, что для получения доброкачественных сварных соединений при сварке аустенитных и других высоколегированных сталей с применением проволоки специальных составов требуются химически нейтральные флюсы. Эти флюсы не содержат кремнезема и других окислительных соединений и названы бескислородными. Ведущая роль в создании бескислородных флюсов принадлежит Институту электросварки им. Е. О. Патона. [c.16] В зависимости от строения зерен флюсы могут быть стекловидными и пемзовидными. Зерна стекловидного флюса имеют аморфную структуру. Цвет зерен флюса зависит от его химического состава и способа грануляции. Пемзовидный флюс состоит из непрозрачных мелкопористых частиц. Насыпной вес такого флюса меньше 1 г см . [c.16] Деление флюсов на плавленые и неплавленые зависит от способа их изготовления. Плавленые флюсы нашли широкое применение в промышленности, а неплавленые только начинают применяться. К числу неплавленых относятся керами-ческие флюсы и флюсы в виде измельченных минералов. Для J получения плавленых флюсов шихту сплавляют в электрических или в пламенных печах. В зависимости от химического состава флюса шихта составляется из нескольких компонентов. Наиболее распространенными из них являются кварцевый песок, марган-- цевая руда, магнезит, глинозем и др. Каждый из компонентов просушивается, дробится, в случае необходимости, и взвеши- Бается по рецепту. Взвешенные материалы тщательно перемешиваются и загружаются в печь для плавки. [c.16] При сухой грануляции расплав выливается на стальную плиту. Застывшая масса дробится и просеивается. [c.17] Флюсовые мастерские машиностроительных заводов обычно оснащены электрическими дуговыми печами емкостью 50— 100 кг. Стальной цилиндрический корпус печи имеет внутри футеровку из углеродистых материалов. Под печи (графитовая или угольная пластина) служит нижним электродом, к которому присоединяется один провод от трансформатора ТСД-1000. Другой провод подводится к верхнему электроду — графитовому стержню диаметром 75—100 мм. После возбуждения дуги в печь засыпается небольшая порция шихты заданного состава. После расплавления ее в печь загружается остальная шихта. Электри- ЧЗеские печи используются для плавки небольшого количества флюса. Для массового производства флюса используются плазменные печи стекольных заводов. [c.17] ЧДля приготовления керамического флюса материалы разма-ываются и просеиваются так же, как и для приготовления электродных покрытий при ручной дуговой сварке. Затем они взвешиваются по рецепту и тщательно перемешиваются между собой. После этого сухая смесь компонентов замешивается на жидком стекле. При протирании этой влажной массы через сито получается флюс в виде зерен размером 1—2 мм. После воздушной сушки флюс прокаливается до полного удаления влаги. [c.17] Слабо легирующие керамические флюсы используются для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При сварке низкоуглеродистой проволокой под слоем сильно легирующего флюса возможно получение высоколегированного металла шва, например типа быстрорежущей стали. Легирование шва происходит за счет ферросплавов, входящих в состав керамического флюса. Следует помнить, что при сварке под керамическим флюсом необходимо особенно строго соблюдать заданный режим сварки. В противном случае будет резко изменяться состав наплавленного металла. [c.17] Для автоматической, и полуавтоматической сварки низко-и среднеуглеродистых сталей используется низкоуглеродистая проволока марок Св-08, Св-08А и Св-15 по ГОСТ 2246—54 (табл. 1) и высококремнистый марганцевый флюс марок ОСЦ-45, АН-348 и АН-348А. Для сварки наиболее ответственных конструкций следует применять марганцовую проволоку Св-08Г и Св-08ГА (табл. 2). [c.18] Флюс ОСЦ-45 имеет следующий состав 42—45% кремнезема, 38—43% закиси марганца, до 2,5% окиси алюминия, до 5% окиси кальция, 0,15% серы и 0,15% фосфора. Этот флюс является плавленым, обладает наименьшей восприимчивостью к ржавчине и наибольшей стойкостью против горячих трещин и применяется при сварке всех типов соединений, кроме кольцевых малого диаметра. Разновидностью флюса ОСЦ-45 является флюс ОСЦ-45А, который при большей чувствительности к чистоте поверхности обладает лучшими стабилизирующими свойствами. [c.18] Для сварки кольцевых швов малого диаметра рекомендуется применять плавленые флюсы АН-1 и ФЦ-1. Химический состав флюса АН-1 36—38% кремнезема, 15,3—16,5% закиси марганца, 13,0—15,0% окиси алюминия, 11,3—12,7% окиси кальция, 16,3—17,7% фтористого кальция, 1,0—3,0% щелочи. Он обладает хорошими стабилизирующими свойствами, хорошо формирует шов и применяется при автоматической сварке угловых швов малого сечения с большой скоростью сварки и кольцевых швов цилиндрических изделий диаметром свыше 80 мм. Химический состав флюса ФЦ-1 44,0—46,0% кремнезема, 13,5—15,5% закиси марганца, до 2,0% окиси алюминия, 17,0—19,0% окиси кальция, 11,5—13,5% окиси магния, 5,7—6,3% фтористого кальция. В сочетании с проволокой Св-10ГС этот флюс применяется при автоматической сварке кольцевых швов на цилиндрических изделиях диаметром до 120 мм. [c.18] Флюс ФЦ-6 имеет следующий состав 40,5—43,0% кремнезема, 47,5—48,5% закиси марганца, до 1,5% окиси алюминия, до 3,5% окиси кальция, до 1,0% окиси магния, 2,5—3,5% фтористого кальция, до 0,5% щелочи и 1,5 7о окиси железа. Флюс ФЦ-6 применяется при многопроходной сварке стали толщиной более 25 мм, на обычных сварочных режимах. [c.19] Вернуться к основной статье