6.8 Дуговая сварка под слоем флюса

При сварке под флюсом сварочная дуга между концом электрода и изделием горит под слоем сыпучего вещества, называемого флюсом. Флюс насыпается слоем толщиной 50-60 мм, дуга утоплена в массе флюса и горит под жидкой средой расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. Газовый пузырь создает незначительное давление на расплавленный металл, которое, как показывает опыт, достаточно, чтобы устранить разбрызгивание жидкого металла и нарушение формирования шва даже при очень больших токах. К недостаткам сварки под флюсом можно отнести невидимость места сварки, значительный расход и стоимость флюса.

Флюсы для 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.

Современные флюсы для дуговой сварки разнообразны по назначению, составу и свойствам. Прежде всего флюсы можно разделить по способу изготовления на 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. Они являются мощным средствам управления металлургическими процессами при сварке и их регулирования.

По характеру шлака различают флюсы 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.

6.9 Дуговая сварка в защитных газах

Применение защитных газов началось вместе с изобретением дуговой сварки, но при ручной сварке плавящимися сменяемыми электродами, удовлетворительные результаты получить не удавалось, поэтому защитные газы используют лишь при механизированной автоматической и полуавтоматической сварке или при ручной электродуговой сварке неплавящимся электродом.

Способ газовой защиты (см рисунок 6.9) заключается в том, что в зону дуги 1 непрерывно подается струя защитного газа 2. Он используется для устранения вредного влияния атмосферного воздуха, вызывающего хрупкость наплавленного металла.

а)- внешняя, б) - внутренняя

Рисунок 6.9 - Способы подачи защитного газа

В качестве защитных газов применяли азот, водород, всевозможные углеводородные газы, пары жидких углеводородов и спиртов, двуокись и окись углерода, ацетилен, ацетилено - кислородную смесь, аммиак и т.д. Наиболее удовлетворительные результаты дали водород и газовые смеси, богатые водородом и окисью углерода. Весьма перспективной оказалась сварка в инертных газах неплавящимся вольфрамовым электродом, а при высоких плотностях тока удовлетворительные результаты дает сварка плавящимся стальным электродом в углекислом газе.

Сварка в инертных газах.

Инертные, или благородные газы это гелий, неон, аргон, криптон и ксенон. Они не способны ни к каким химическим реакциям и не соединяются ни с какими веществами и практически нерастворимы в металлах.

Сопоставление гелия и аргона показывает в большинстве случаев значительные преимущества аргона, который и является сейчас основным защитным газом для дуговой сварки. Помимо чистых аргона и гелия, иногда применяется смесь этих газов, а также аргон с добавкой небольшого количества кислорода.

Сварка в аргоне.

Сварка в аргоне применяется преимущественно для изделий из более дорогих сортов металла: специальных сталей, легких сплавов алюминиевых и магниевых, титана и пр. Алюминиевые и магниевые сплавы свариваются без флюсов и не требуют последующей очистки от остатков флюса, что является крупным преимуществом. Сварка в аргоне очень высокопроизводительна, в особенности на металле малых и средних толщин (2-8 мм). Она возможна во всех пространственных положениях, место сварки доступно визуальному наблюдению, качество сварного соединения высоко.

Сварка в углекислом газе.

Углекислый газ СО₂ в 1,5 раза тяжелее воздуха (значительный удельный вес-преимущество для защитного газа), неядовит, негорюч, недефицитен, сравнительно дешев. СО₂ и СО практически нерастворимы в металлах, СО₂ окисляет металл. Окислительное действие СО₂ при сварке легко нейтрализуется, вводом в электродный металл некоторого избытка раскислителей, марганца и в особенности кремния.

Способ обеспечивает высокую производительность сварки, мало чувствителен к ржавчине и другим загрязнениям основного металла, за процессом сварки легко наблюдать. Поверхность швов имеет худший внешний вид по сравнению со сваркой под флюсом.