5.1.3. Напівавтоматичне та автоматичне дугове зварювання під флюсом

5.1.3.1. НАПІВАВТОМАТИЧНЕ ДУГОВЕ ЗВАРЮВАННЯ ПІД ФЛЮСОМ

Напівавтоматичне дугове зварювання під флюсом відрі­зняється від аналогічного способу зварювання в атмосфері за­хисних газів лише тим, що тут дугу й розплавлений метал за­хищає від повітря не газ, а спеціальна зерниста речовина — флюс. Флюс виконує ту ж функцію, що й покриття електродів для ручного зварювання, тобто стабілізує дугу, захищає зону зварювання, забезпечує дезоксидацію й легування шва.

За способом виготовлення флюси поділяють на плавлені і неплавлені, а за призначенням — на флюси для зварювання вуглецевих та легованих сталей, кольорових металів і їх сплавів.

Плавлені флюси забезпечують надійний шлаковий захист рідкого металу від повітря, стабільне горіння дуги й часткову дезоксидацію шва. їх виплавляють із шихти відповідного скла­ду в електродугових або полуменевих печах з подальшою гра­нуляцією до зерен заданих розмірів. Ці флюси малогігроскопічні, високоміцні й однорідні за хімічним складом. В Україні здебіль­шого використовують плавлені флюси. Вони мають високий вміст Si0₂ і МпО (до 44 % кожного), а також CaF₂ (до 9 %) та інші компоненти. Плавиковий шпат CaF₂ підвищує рідкоплинність шлаку. В зоні зварювання між флюсом і рідким металом відбуваються хімічні реакції, внаслідок яких відновлюються оксиди МпО і Si0₂, а в метал шва в обмеженій кількості перехо­дять марганець і кремній. Під час напівавтоматичного зварюван­ня робітник перебуває поряд з дугою. Тому для цього способу необхідно вибирати марки флюсів з мінімальним вмістом CaF₂, оскільки фторидні гази, що утворюються в зоні дуги, шкідливі для здоров'я.

Неплавлені флюси під час їх виготовлення не доводять до рідкого стану. Вони складаються з порошків шлакоутворюва­льних, дезоксидувальних і легувальних компонентів. Останні два компоненти відсутні у плавлених флюсах через неминучі втрати в печах від оксидації. До неплавлених належать керамі­чні й спечені флюси.

Рис. 5.1.16. Схема напівавтоматичного дугового

зварювання під флюсом:

1, 3 — зварювана заготовка; 2 — зварювальна ваіша; 4 — флюс;

5 — зварювальна дуга; 6' — шлакова захисна плівка; 7 — контакт;

S — електродний дріт; 9 — притискний ролик; 10 — тяговий ролик;

// — касета; 12 — механічний редуктор; Д — електродвигун

Компоненти зерен керамічних флюсів з'єднані між собою рідким склом, їх перевага перед плавленими флюсами — значно вища легувальна й дезоксидувальна здатність. Водночас серйоз­ним недоліком керамічних флюсів є гігроскопічність і невисо­ка міцність, через що керамічні флюси використовують обме­жено.

Індустріально розвинені країни переважно застосовують спе­чені флюси, в яких порошкоподібні компоненти з'єднують спі­канням.

У напівавтоматичній установці дугового зварювання під флю­сом електродний дріт 8 (рис. 5.1.16) за допомогою роликів 9 і

404

_І

10, механічного редуктора 12 та регульованого електродвигуна Д неперервно подається в зону зварювання, а шар флюсу 4 за­втовшки ЗО...60 мм з лійки насипається безпосередньо перед дугою 5 на краї зварюваних заготовок 1 і 3. Струм до електро­дного дроту підводиться через контакт 7. Дуга горить між кін­цем електродного дроту й заготовками, розплавляючи їх краї та дріт, внаслідок чого утворюється зварювальна ванна 2. Час­тина флюсу, що оточує дугу, теж розплавляється, утворюючи шлакову захисну еластичну плівку 6, під якою перебувають випари металу й випари дисоціації компонентів флюсу. Втрати від розбризкування й вигорання металу під час зварювання під флюсом мінімальні й не перевищують 2 %. Шар флюсу також захищає рідкий метал від теплових втрат, завдяки цьому збіль­шується час дегазації зварювальної ванни, внаслідок чого вона позбавляється від розчинних у металі газів. Нерозплавлену ча­стину флюсу повторно використовують для зварювання.

Цим способом зварюють заготовки з вуглецевих і легованих сталей, міді, алюмінію, титану та їх сплавів завтовшки 2... 100 мм. Велика густина струму сприяє глибокому розплавлен-ню країв заготовок, завдяки чому можна зварювати за один перехід заготовки завтовшки до 12 мм без скісних країв. Щоб запобігти витіканню металу зі зварювальної ванни, використо­вують металеві підкладки або флюсову подушку. За зварюваль­ною дугою метал ванни кристалізується, а згодом твердне й шлакова плівка, яку по закінченні зварювання відокремлюють від шва.

Напівавтоматами можна зварювати короткі та криволінійні шви, використовуючи як джерела живлення дуги зварювальні трансформатори й випрямлячі. З напівавтоматичним дуговим зварюванням під флюсом успішно конкурує напівавтоматичне дугове зварювання у вуглекислому газі.

5.1.3.2. АВТОМАТИЧНЕ ДУГОВЕ ЗВАРЮВАННЯ ПІД ФЛЮСОМ

Автоматичне дугове зварювання під флюсом відрізняєть­ся від відповідного напівавтоматичного наявністю механізму для переміщення зварювальної дуги вздовж шва й досконалішою апа­ратурою для подачі флюсу та його відсмоктування зі шва.

Автомати для дугового зварювання під флюсом можуть бути двох видів:

• у вигляді нерухомої зварювальної головки, під якою пе­реміщається виріб механізмами зварювального автомата;

• у вигляді зварювального трактора, каретка якого перемі­щається по поверхні виробу.

Технологічний режим автоматичного дугового зварювання під флюсом характеризується такими параметрами: діаметр електродного дроту, величина зварювального струму, швидкість подачі електродного дроту й швидкість переміщення дуги. До­бираючи марку електродного дроту, марку флюсу та інші пара­метри режиму зварювання, можна регулювати хімічний склад шва і його експлуатаційні властивості.

Автоматичне дугове зварювання під флюсом використову­ють у серійному й масовому виробництві під час виконання до­вгих прямолінійних і кільцевих швів у нижньому положенні на резервуарах для рідин і газів, на котлах, на корпусах суден, на металоконструкціях та інших виробах.

Переваги автоматичного дугового зварювання під флюсом:

• істотне підвищення продуктивності праці порівняно з руч­ним дуговим зварюванням;

• висока якість зварних з'єднань;

• економія електродного дроту через зменшення витрат на розбризкування металу і відсутність недогарків;

• економія електричної енергії;

— полегшення роботи зварника. Недоліки:

• місце зварювання покрите флюсом, тому неможливо ві­зуально контролювати процес;

• метод не придатний для зварювання стельових, вертикаль­них і горизонтальних швів внаслідок витікання рідкого металу і шлаку.

Розглянувши найпоширеніші способи дугового зварювання, звернемо увагу на порошковий електродний дріт. Частка мета­лу, наплавленого цим дротом, від сумарної маси металу, наплав­леного дуговим зварюванням, постійно зростає. У 2000 р. вона, становила в країнах Європейського економічного союзу 8 %, натомість в Україні — до 2 % [16]. Голий порошковий електро-

дний дріт діаметром від 1,2 до 2,0 мм використовують перева­жно для напівавтоматичного дугового зварювання без додатко­вого захисту або з додатковим захистом у середовищі вуглекис­лого газу, в суміші вуглекислого газу з аргоном або під флю­сом. Такий дріт складається з тонкостінної металевої трубки, наповненої сумішшю порошків із газоутворювальних, шлако­утворювальних, дезоксидувальних і легувальних речовин, які забезпечують захист зони зварювання, потрібний хімічний склад та властивості зварного шва. Самозахисний порошковий дріт має підвищений вміст речовин, які захищають зону зварюван­ня від шкідливої дії атмосфери, порівняно з порошковим дро­том, який вимагає додаткового газового захисту.

Найчастіше порошковим дротом зварюють низьковуглецеві, низьколеговані й високолеговані сталі в суднобудуванні, маши­нобудуванні, енергетиці, будівництві тощо.