Принцип і умови роботи
Зварювальний зона при сталому процесі включає такі області:
Зона дугового стовпа з температурою всередині 4000-5000 ° С.- Зона газового міхура, що утворюється внаслідок інтенсивного випаровування атомів в кисневому середовищі.
- Жужільний розплав, який легше металу і знаходиться вгорі газової порожнини.
- Розплавлений метал - внизу порожнини.
- Шлакова кірка, що створює верхню, тверду межу зони зварювання.
На поведінку зварюваного матеріалу впливає і зварювальний дріт. Так, будь-яка сварка є мініатюрним металургійний процес.
Від шлакової кірки і окислення, які погіршують якість шва, зварюваний метал убезпечити можна шляхом безперервної подачі в зварювальну зону легкоплавких і одночасно хімічно інертних компонентів, якими і є флюси для зварювання. Матеріали можуть застосовуватися і для поверхневої наплавлення. З використанням флюсу знижується кількість пилу, неодмінно утворюється в процесі роботи.
Використовуватися дані матеріали повинні за таких умов:
Флюс повинен не знижувати продуктивність, а стабілізувати процес.- Не повинно бути хімічної реакції флюсу з основним металом, зварювальним дротом.
- Протягом робочого циклу зона зварювального міхура повинна бути ізольованою від навколишнього середовища.
- Після закінчення процесу залишки, зв'язуючись з кіркою шлаку, повинні без праці віддалятися з робочої зони. Причому до 80% відпрацьованого матеріалу після очищення може використовуватися знову.
Оскільки ці вимоги можна назвати навіть суперечливими, оптимальний склад флюсу і спосіб його подачі визначається конкретним видом зварювання, конфігурацією деталей, що з'єднуються і продуктивність процесу.
Класифікація зварювальних флюсів
Різновиди флюсів характеризуються такими параметрами:
Зовнішнім виглядом. Бувають порошковидними, зернистими, газовими, у вигляді пасти. Наприклад, для наплавлення або електрозварювання використовується порошок або дрібні гранули (причому у матеріалу повинна бути відповідна електропровідність). Для пайки або газозварювання краще взяти пасту, порошок або газ.- Хімічним складом. Потрібно хімічна інертність при високих температурах і здатність до ефективної дифузії ряду компонентів в метал шва.
- Способом отримання. Плавляться та не плавляться. Перші ефективні при наплавленні, коли поверхню металу повинна ефективно доповнювати інші хімічні елементи. Друга група служить для поліпшення механічних показників готового шва, тому вони використовуються, коли варять високовуглецеві стали і кольорові метали, наприклад, алюміній, погано зварюються в звичайних умовах.
- Призначенням. Легована зварювальний дріт з флюсом, наприклад, дозволяє поліпшити хімічний склад і підвищити механічну міцність вихідного металу. Високо цінуються універсальні флюси, які можуть використовуватися для зварювання стали, кольорових металів і сплавів.
Типові складові - це марганець і кремнезем, але з метою легування можуть включатися метали і феросплави.
Класифікацію часто проводиться по марці. Визначається вона виробником. Наприклад, марки, розроблені Інститутом електрозварювання ім. Патона, в позначенні обов'язково мають літери AH Якщо наявні літери ФЦ, значить, флюс розробило Центральне НДІ транспортного машинобудування. Хоч рецептура виготовлення матеріалів стандартизована, єдиної маркування не існує.
Процес отримання та хімічний склад
Основа неплавлених флюсів керамічна, а виходять ці матеріали шляхом механічного подрібнення компонентів на кульових млинах. Залежно від розміру фракцій флюси діляться на дрібні (з зерном 0, 25-1, 0 мм) і нормальні (з зерном розміром до 4 мм). Перші використовуються при зварюванні дротом малих діаметрів, не більше 1, 0-1, 5 мм, в позначення додається буква М. При значній кількості компонентів в неплавленом флюсі вони попередньо зв'язуються склеюванням, а потім вже частинки розмелюють до потрібного розміру.
У неплавлених флюсах, крім кремнезему, є феросплави, марганцева руда, оксиди ряду елементів, металеві порошки. Компоненти підбираються по здатності підсилювати металургійний процес в зоні зварювання. В результаті поліпшуються умови для поверхневого легування і розкислення металу, зернистість зварного шва стає дрібніше, а кількість шкідливих домішок в ньому зменшується. Легуючі здатності неплавлених матеріалів дозволяє використовувати більш дешеву зварювальний дріт.
До недоліків неплавлених флюсів відноситься, наприклад, те, що їх упаковка повинна бути щільніше, оскільки компоненти гігроскопічні, а волога погіршує якість матеріалу. Неплавление флюси до дотримання технології зварювання вимогливіше, так як при цьому істотно можуть змінитися умови легування.
Магнітні флюси теж відносяться до категорії неплавлених. Їх ефективність подібна керамічним, проте вони додатково містять залізний порошок, що збільшує продуктивність.
Плавлені флюси головним чином використовуються при автоматичному зварюванні. Технологія їх виготовлення включає такі етапи:
Підготовка та розмелювання компонентів, крім використовуються в неплавлених флюсах. Сюди ж включається плавиковий шпат, крейда, глинозем і ін.- Перемішування механічної суміші в обертових млинах.
- Плавка в газополуменевих печах із захисною атмосферою або в електродугових печах.
- Гранулювання для придбання підсумковими фракціями необхідного розміру зерен. З цією метою розплав флюсу випускається в воду і твердне в ній кулястими частинками.
- Сушка в сушильних барабанах.
- Просіювання і упаковка.
Плавлені флюси складаються з кремнезему SiO2 і оксиду марганцю. Марганець відновлює оксиди заліза, постійно утворюються при зварюванні, і пов'язує сірку в шлаках в сульфід, легко віддаляється згодом зі зварного шва. Кремній перешкоджає зростанню концентрації окису вуглецю. Розкислюючі властивості останнього елемента підвищують однорідність хімічного складу металу.
Забарвлення плавлених флюсів прозора або світло-жовта, а щільність їх не більше 1, 6-1, 8 г / см3.
Дія флюсів під час зварювання
У разі ручного зварювання флюс насипається 60-міліметровим шаром на поверхні металу, прилеглого до майбутнього стику. При недостатній товщині шару можливий непровар і утворення раковин і тріщин. Після цього під час електрозварювання збуджується розряд, а при газополум'яної зварюванні підпалюється пальник.
У міру переміщення електрода флюс підсипається на нові поверхні. Так як розміри стовпа в дузі більше висоти флюсу, розряд протікає в рідкому розплаві компонентів, що впливають на металевий розплав з питомим тиском до 9 г / см². В результаті виключається розбризкування металу, витрачається менше зварювального дроту, зростає продуктивність. Це пояснюється здатністю флюсу використовувати більш високі значення робочого струму без побоювань отримання переривчастого шва. Струм силою 450-500 А при відкритій зварюванні неможливо застосовувати, тому що дуга вихлюпує метал з ванночки.
При напівавтоматичного і автоматичної зварюванні флюси використовуються наступним чином:
- За спеціальною трубці флюс подається з бункера.
- Пізніше подається електродний дріт з котушки, розташованої після ємності з флюсом.
- У міру протікання робочого процесу частина флюсу, не використана і пов'язана шлаками, пневматикою відсмоктується в ємність.
- Розплавлена і охолоджена шлаковая кірка механічно видаляється зі шва.
Плюси застосування флюсів:
Відсутність необхідності в попередній обробленні кромок майбутнього шва, так як з великими струмами електрозварювання або підвищеної концентрації кисню при зварюванні газової метал плавиться набагато інтенсивніше.- Відсутність чаду металу в зоні шва та прилеглих поверхнях.
- Більш стійка дуга.
- Підвищення ККД джерела живлення в результаті зниження втрат енергії, яка витрачається на нагрів металу, розбризкування його і підвищеної витрати флюсу і зварювального дроту.
- Комфортні умови праці, адже значну частину полум'я дуги екранує флюс.
Обмеження застосування в неможливості швидкого огляду ділянки виконаної зварювання. Дана обставина вимагає більш ретельних підготовчих робіт, особливо при з'єднанні складних по конфігурації деталей. Ще флюси досить багато коштують, а витрачаються практично як зварювальний дріт.