- •Г. С. Котиков
- •Введение
- •1. Физические основы сварки
- •2. Классификация способов сварки
- •3. Виды дуговой сварки
- •4. Электрическая сварочная дуга
- •5. Источники питания сварочной дуги
- •5.1. Сварочные трансформаторы
- •5.2. Генераторы постоянного тока
- •5.3. Сварочные выпрямители
- •5.4. Осцилляторы
- •5.5. Другие источники питания сварочной дуги
- •6. Сварочная проволока
- •6.1. Электроды с тонким стабилизирующим покрытием
- •6.2. Электроды с толстым качественным покрытием
- •6.3. Классификация покрытых электродов
- •7. Ручная дуговая сварка плавящимся электродом
- •7.1. Зажигание дуги
- •7.2. Плавление и перенос металла
- •7.3. Нагрев металла дугой
- •7.4. Наплавленный металл
- •7.5. Сварка стыковых швов
- •7.6. Сварка угловых швов
- •7.7. Режимы сварки плавящимся электродом
- •8. Автоматическая дуговая сварка
- •8.1. Автоматическая сварка открытой дугой
- •8.2. Автоматическая сварка под слоем флюса
- •9. Флюсы для автоматической дуговой сварки
- •9.1. Плавленые флюсы
- •9.2. Керамические неплавленые флюсы
- •10. Электрошлаковая сварка
- •11. Дуговая сварка в защитных газах
- •11.1. Автоматическая сварка в защитных газах
- •11.2. Сварка в инертных газах
- •11.3. Сварка в аргоне
- •11.4. Сварка в углекислом газе
- •12. Дуговая сварка неплавящимся электродом
- •12.1. Сварка угольным электродом
- •12.2. Сварка вольфрамовым электродом
- •13. Плазменная сварка
- •13.1. Сварка дугой косвенного действия
- •13.2. Сварка сжатой дугой
- •Стороны шва
- •14. Газовая сварка
- •14.1. Производство кислорода из воздуха
- •14.2. Горючие газы для сварки
- •14.3. Сварочное пламя
- •15. Электрическая контактная сварка
- •15.1. Способы контактной сварки:
- •15. 1. Стыковая контактная сварка
- •16. Огневая резка металлов
- •16. 1. Газокислородная резка
- •16.1.1. Газокислородные резаки
- •16.2. Плазменная резка
- •16.2.1. Плазмотроны
- •16.2.3. Газы для плазмотронов
- •16.3. Другие способы огневой резки металлов
- •17. Различные виды сварных конструкций
- •17.1. Классификация сварных конструкций
- •17.2. Балки и колонны
- •17.3. Балочные и решетчатые конструкции
- •17.4. Оболочковые конструкции
9. Флюсы для автоматической дуговой сварки
К флюсам предъявляются многочисленные и разнообразные требования. Флюс должен обеспечивать хорошее формирование наплавленного металла и сварного шва при высокой производительности сварки, надлежащие химический состав, структуру и высокую прочность наплавленного металла. В наплавленном металле не должно образовываться пор и в особенности трещин, устойчивость дуги должна быть достаточной, шлаковая корка должна легко удаляться с поверхности шва по окончании сварки.
При плавлении флюса не должны выделяться в большом количестве вредные газы и дым, особенно при сварке в тесных помещениях, внутри котлов и резервуаров и т. п. Флюс не должен быть слишком гигроскопичным; зерна его должны иметь достаточную механическую прочность, допускающую многократную подачу флюса к месту сварки и уборку нерасплавившейся части флюса без чрезмерного дробления зерен и образования большого количества пыли, снижающей качество сварки. Флюс засыпается на место сварки толстым слоем, 50-60 мм. В процессе сварки расплавляется лишь 20% флюса, образующего шлаковую корку, остальная, нерасплавившаяся часть флюса, должна быть убрана и затем снова использована при сварке.
Современные флюсы для автоматической сварки разнообразны по назначению, составу и свойствам. В зависимости от способа изготовления флюсы бывают плавленые и неплавленые.
Плавленые изготовляют сплавлением в печах; они представляют собой обычно более или менее сложные силикаты, по свойствам близкие к стеклам. В состав плавленых флюсов можно вводить лишь вещества, растворяющиеся в расплаве, не разлагающиеся и не улетучивающиеся при температуре выплавки флюсов; это, в первую очередь, окислы и галоидные соединения металлов. Роль плавленых флюсов ограничивается созданием шлаков, довольно пассивных в металлургическом отношении.
Неплавленые флюсы представляют собой механические смеси порошкообразных и зернистых материалов. В них можно вводить любые вещества, независимо от их взаимной растворимости и устойчивости при высоких температурах: свободные металлы, ферросплавы, углеродистые вещества, карбонаты и т. д. Поэтому неплавленые флюсы позволяют интенсивно проводить различные металлургические процессы легирования, раскисления, модифицирования, создавать защитную газовую атмосферу в зоне сварки и т. д. и являются мощным средством управления металлургическими процессами при сварке и их регулирования.
В зависимости от состава шлака флюсы бывают кислые и основные. По содержанию во флюсах соединений марганца и кремния различают флюсы высоко- и низкомарганцовистые или соответственные кремнистые; по наличию или отсутствию фтора во флюсе - фтористые или бесфтористые и т. д.
По назначению различают флюсы для сварки низкоуглеродистых сталей, легированных специальных сталей, цветных металлов, для наплавочных работ и т. п.
9.1. Плавленые флюсы
Сварка под флюсом отличается следующими металлургическими особенностями. Исходный металл, основной и электродный, обычно отличается достаточной чистотой и вполне удовлетворительным химическим составом. В процессе сварки низкоуглеродистой стали наиболее сильно испаряется и выгорает марганец; наплавленный металл окисляется с образованием закиси железа, поэтому флюс должен быть хорошо раскислен, что совместно с электродной проволокой приводит к повышению содержания марганца в ванне. Но и совершенно раскисленный флюс, т.е. не содержащий высших окислов марганца и оксида железа, в условиях сварки вступает в химическое взаимодействие с расплавленным металлом.
Наиболее важными являются реакции восстановления окислов марганца и кремния флюса расплавленным железом, так называемый кремне- и марганцевосстановительный процесс:
MnO + Fe = FeO + Mn и SiO2 + 2Fe = 2FeO + Si
Физические свойства флюса не менее важны, чем его химический состав. Температура плавления флюса, как правило, не должна превышать 12000С. Вязкость флюса в расплавленном состоянии должна быть незначительной. В большинстве случаев лучшие результаты обеспечивают флюсы, дающие при расплавлении короткий шлак.
Для уменьшения вязкости флюса и снижения его температуры плавления применяют специальные добавки; например, природный минерал - плавиковый шпат, по химическому составу представляющий собой почти чистый фтористый кальций. Однако при сварке он образует вредные газы, содержащие фтор, а также снижает устойчивость горения дуги.
Плавленые флюсы производятся следующим путем. Составные части флюса - марганцевая руда, кварцевый песок, плавиковый шпат и т.д. - смешивают в измельченном состоянии в нужном соотношении и загружают в плавильную печь. По расплавлении шихты и получении однородности жидкий продукт при температуре около 14000С впускается тонкой струей в грануляционный бак с проточной водой, где распадается на отдельные зерна и затвердевает в аморфной стекловидной форме без кристаллизации. Затем флюс сушат, дробят на вальцах и пропускают через сита для разделения на фракции.