Автоматичне зварювання під флюсом є різновидом дугового зварювання, при якій електрична дуга горить під слоём зварювального флюсу, який перешкоджає проникненню атмосферного повітря в зону зварювання. На даній сторінці ми розглянемо сутність автоматичного зварювання під флюсом.
Флюс не тільки захищає зону зварювання від впливу навколишнього середовища, він також сприяє стабілізації електричної дуги, сприяє раскислению металу, забезпечує легування металу, що зварюється потрібними хімічними елементами, покращуючи, таким чином, зварюваність металу і і забезпечуючи високі механічні властивості зварного шва.
Схема процесу автоматичного зварювання під флюсом
На схемі показана сутність процесу автоматичного зварювання під флюсом. Процес зварювання рекомендується виконувати на спеціальній підкладці поз.1. Подача зварювального дроту в зону зварювання відбувається автоматично. Електрична дуга збуджується автоматично між кінцем електрода поз.4 і зварюваних металом поз.2 і знаходиться вона під шаром зварювального флюсу, поз.6. Подача флюсу проводиться за допомогою бункера поз.3.
В результаті теплового впливу електричної дуги, відбувається розплавлення зварювального дроту і зварюваного металу. Також відбувається розплавлення флюсу, який потрапив в зону зварювання. У зоні дії електричної дуги формується деякий простір, обмежений зверху плівкою з розплавленого флюсу. Це простір займають пари розплавленого металу, флюсу і гази, що утворюються при зварюванні.
Тиск суміші газів і парів в цьому просторі утримують флюсових плівку, яка знаходиться над зоною зварювання. Електрична дуга поз.5 завжди знаходиться поряд зі зварювальної ванній, поблизу від її переднього краю. Дуга, через її постійного руху, горить не вертикально, а трохи відхиляється в протилежний бік від напрямку зварювання.
Електрична дуга впливає на розплавлений метал і відтісняє його в сторону, протилежну напрямку зварювання. В результаті формується зварювальний ванна поз.8.
Безпосередньо під електродом формується кратер, з невеликою кількістю рідкого металу. Але найбільший обсяг розплавленого металу розташовується в зоні від кратера до поверхні зварного шва поз.12. Розплавлений флюс поз.7 має значно меншу щільність, в порівнянні з рідким металом і спливає на поверхню зварювальної ванни, охоплюючи її щільною оболонкою. Флюсова оболонка запобігає розбризкування розплавленого металу.
У розплавленого флюсу теплопровідність досить низька, через що, охолодження металу сповільнюється. Завдяки цьому, шлакові включення і розчинені в металі гази, поз.9, встигають піднятися на поверхню і вийти з нього, поки метал знаходиться в рідкому стані.
Чи не розплавлений флюс, що залишився "незадіяним" в процесі зварювання, відкачують пневматичним пристроєм поз.10 і потім використовують при подальшій зварюванні. Розплавлений в процесі зварювання металу флюс, при кристалізації утворює щільну кірку на поверхні зварного шва. Після закінчення зварювання і охолодження зварного з'єднання, шлакову оболонку, з затверділого флюсу, видаляють з поверхні зварного шва поз.12.
Схема роботи установки для автоматичного зварювання
Поз.5 і поз.4 - це провідний і натискний ролик, відповідно. Вони необхідні для подачі електродного дроту поз.3 в зону зварювання. З бункера поз.1 в зону зварювання подається гранульований флюс в зону зварювання і покриває непроникним шаром зварюються кромки поз.7.
Через мундштук поз.6 відбувається подача зварювального струму до електрода. Мундштук розташовується на відстані 40-60мм від кінця електродного дроту і дозволяє застосовувати зварювальні струми великої величини. Між зварюються виробом поз.11 і зварювальним дротом горить електрична дуга і розплавляє метал, утворюючи зварювальну ванну. Ванну зверху закриває розплавлений шлак поз.9 і нерозплавлений флюс поз.8.
У міру переміщення зони зварювання уздовж крайок, флюс, що залишився нерозплавлений, відсмоктується витяжним шлангом поз.2 назад в бункер. Пари і гази, що виділяються в процесі зварювання, створюють в зоні зварювання газовий міхур, який закритий шаром флюсу і шлаку.
При температурному розширенні газового міхура його тиск відтісняє розплавлений метал в зону, протилежну від зони зварювання. Оскільки горіння електричної дуги відбувається всередині газового міхура, закритого шлаком і флюсом, угар і розбризкування металу виключаються.
У міру переміщення електричної дуги вздовж зварних кромок, рідкий метал охолоджується і формується зварний шов. Як вже було сказано вище, шар шлаку має нижчу температуру плавлення, ніж зварюваний метал і твердне він значно пізніше, сповільнюючи охолодження розплавленого металу. Уповільнене охолодження зварного шва сприяє виходу газів з ще рідкого металу і шов виходить більш однорідним за хімічним складом.
Переваги та недоліки автоматичного зварювання під шаром флюсу
До переваг даного способу зварювання можна віднести:
1. Висока продуктивність, що перевищує продуктивність ручного дугового зварювання в 5-10раз. Досягається вона за рахунок використання зварювального струму значної сили, і, як наслідок цього, за рахунок глибокого проплавлення зварюється. А також за рахунок того, що відсутні чад і розбризкування металу, а, отже, виключаються втрати металу. Крім цього, висока продуктивність забезпечується внаслідок автоматизації процесу зварювання металу.
2. Застосування флюсу підвищує якість зварювання за рахунок того, що утворює захисну плівку навколо зони зварювання і перешкоджає проникненню в неї навколишнього повітря. Крім того, флюс, на поверхні розплавленого металу має низьку теплопровідність і перешкоджає швидкому охолодженню рідкого металу. Внаслідок цього гази і неметалеві включення встигають спливти па поверхню зварювальної ванни і вийти з неї до того, як метал кристалізується. Про це ми говорили вище по тексту.
3. Процес автоматичного зварювання під флюсом повністю механізований, що дозволяє зменшити до мінімуму трудомісткий і дорогий ручна праця і знизити кваліфікацію зварника. А технологія ручного дугового зварювання на увазі ручну працю і для виконання цих робіт потрібно зварювальник вищої кваліфікації.
4. Електрична дуга при автоматизованої зварювання виходить більш стабільною, тому що знаходиться під захисним шаром зварювального флюсу.
5. При автоматичному зварюванні втрати електродного металу не перевищують 2-5%, так як чад металу і його розбризкування практично відсутні. Для порівняння, при ручному зварюванні втрати металу через його чаду і розбризкування досягають 20%, а в деяких випадках 30%.
6. При автоматичному зварюванні коефіцієнт використання теплоти від електричної дуги вищий, ніж при ручному зварюванні. Це дозволяє істотно економити електроенергію. Економія може досягати 40%.
7. Поліпшені умови роботи зварника. Зона зварювання закрита непроникними шарами флюсу і шлаку, які виключають проникнення навколишнього повітря в зону зварювання. Але також ці шари перешкоджають виділенню шкідливих газів і пилу з зварювальної зони в повітря. Тому, для видалення газів достатньо наявності природної витяжної вентиляції на робочому місці зварника.
8. Через те, що дуга знаходиться під флюсом, її не видно оператору, отже, виключено її вплив на очі, тому, не потрібно спеціальної маски або окулярів для захисту очей.
До недоліків такого виду зварювання можна віднести можливість зварювання швів тільки в нижньому положенні. або при невеликих нахилах зварних кромок, на кут не більше 15 °. Також ускладнено застосування автоматичного зварювання в монтажних умовах. Ці недоліки обумовлені недостатньою маневреністю зварювальних автоматів через їх конструктивних особливостей. Але з часом, у міру розвитку зварювальної техніки і технології подібний недолік буде усунений.
Додаткові матеріали по темі: