Утверждаю

Ректор университета

_________О.Н. Федонин

«____»___________2017 г.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА

ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА

Методические указания

по выполнению лабораторной работы № 5

для студентов очной и заочной формы обучения

всех направлений подготовки

Издание 4-е, переработанное и дополненное

Брянск 2017

УДК 621.791.5

Технология конструкционных материалов. Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса: Методические указания по выполнению лабораторной работы № 5 для студентов очной и заочной формы обучения всех направлений подготовки - 4-е изд., перераб. и доп. - Брянск: БГТУ, 2017. -13 с.

Разработали:

А.Я. Шатов,

канд. техн. наук, доц.

Е. В. Ковалева

канд. техн. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой «Триботехническое материаловедение и технологии материалов» БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17г.)

Печатается по изданию: Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса: Методические указания по выполнению лабораторной работы № 6 для студентов 1-го курса дневной и 2-го курса вечерней форм обучения всех спе­циальностей. - 3-е изд., перераб. и доп. - Брянск: БГТУ, 2003.

Методические указания публикуются в авторской редакции.

Введение.

Методическое указание основано на разработке доцента кафедры «Технология металлов и металловедение» кандидата технических наук Шатова А.Я. к лабораторной работе № 6 «Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса».

Лабораторная работа является практической частью раздела «Сварка» дисциплин «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Технология конструкционных материалов».

Продолжительность работы – 2 часа.

1. Цели и задачи работы

Настоящая работа ставит своей целью закрепить знание студентами лекционного материала по разделу "Автоматическая дуго­вая сварка под слоем флюса" и позволяет решить следующие задачи:

- изучить физическую сущность сварки под слоем флюса;

- знать устройство сварочного автомата ТС-17М, предназначен­ного для сварки этим способом;

- ознакомиться с техникой автоматической сварки под флюсом;

- получить элементарные навыки в подготовке автомата к рабо­те и осуществлении сварки.

2. Автоматическая электродуговая сварка под слоем флюса, сущность процесса

Сварка – технологический процесс получения неразъемных монолитных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Схема процесса автоматической электродуговой сварки под слоем флюса показана на рис. 1.

Сварка выполняется сварочной электродной проволокой под слоем флюса. Процессы зажигания дуги, подачи в зону сварки проволоки и флюса, поддержание заданного режима сварки, перемещения аппарата или изделия в соответствующем направлении, заварка кратера при окончании процесса – механизированы.

1 – металлическая электродная проволока;

2 – подающий механизм;

3 – флюс;

4 – бункер для флюса;

5 – капли жидкого металла;

6 – электрическая дуга;

7 – газовый пузырь;

8 – жидкий шлак;

9 – сварочная ванна;

10 – шлаковая корка;

11 – сварочный шов;

12 – свариваемое изделие.

Рис. 1. Схема процесса автоматической дуговой сварки под слоем флюса.

Плавление присадочного материала, электродной металлической проволоки 1, подаваемой в зону сварки механизмом подачи 2, и флюса 3, поступающего в зону сварки из бункера 4, а также кромок свариваемого изделия 12 осуществляется за счет тепла выделяющегося в результате горения электрической дуги 6 между электродной проволокой и свариваемым изделием. Проволока расплавляется и каплями 5 переносится в сварочную ванну 9, при этом, в результате диссоциации компонентов флюса под жидким шлаком 8 образуется газовый пузырь 7. Газы защищают зону дуги, а шлак – жидкую ванну и остывающий металл от взаимодействия с газами атмосферы. По мере движения дуги вдоль соединения сварочная ванна кристаллизуется, образуя, сварной шов 11, а жидкий шлак – шлаковую корку 10. Неиспользован­ный флюс собирается флюсоотсосом и подается в бункер сварочного автомата, шлаковая корка сбивается с поверхности шва и идет в отход.

Флюсы (от нем. Flup – поток) [fluxes] – материалы, применяемые в металлургических процессах для образования и регулирования состава шлака в соответствии с требованиями к его физическим и химическим свойствам.

Сварочные флюсы можно разделить на отдельные группы по способу изготовления, химическому составу, по основности, химической активности, назначению, строению и размеру зерен и т. д.

Составы широко применяемых флюсов для сварки низкоуглеродистых сталей обыкновенного качества ГОСТ 380-94 сварочными проволо­ками Св-08, Св-08А приведены в табл.1.

Таблица 1

Флюсы, используемые при автоматической дуговой электросварке

закрытой дугой

Марка флюса	Химический состав, % по массе
	SiO2	MnO	CaF2	CuO	S не более	P не более	Примеси
АН-348	42,5-45,5	31,5-35|5	6,0-7,5	6,5-9,5	0,15	0,15	FeO, Na2O, K2O, TiO2, MgO, Al2O3
ОСН-45	43,0- 45,0	38,0- 43,0	6,0-8,0	5,0	0,15	0,15	То же
АН-60	44,0-46,0	35,0-38,0	6,0-7,5	8,0-12,0	0,15	0,15	То же

Помимо химических свойств, флюсы должны иметь определенные физические свойства. К физическим свойствам флюсов предъявляется ряд требований:

• температура плавления флюсов должна быть ниже температуры плавления основного металла;

• шлаки должны иметь невысокую плотность и не растворяться в одном металле, что обеспечивает их хорошее расслоение и всплывание на поверхность сварочной ванночки;

• шлаки должны иметь невысокую вязкость, что улучшает их металлургические свойства и формирование шва;

• шлаки не должны вступать в химическую реакцию с металлом на поверхности раздела фаз и иметь большое различие в коэффициентах усадки с металлом, что обеспечивает их отделение от шва после затвердевания.

При автоматической сварке флюс выполняет следующие функции:

- защищает расплавлений металл шва от насыщения кислородом и азотом воздуха;

- раскисляет и легирует металл шва;

- стабилизирует горение дуги;

- исключает потери электродного металла на угар и разбрызгивание;

- уменьшает потери тепла в окружающую среду;

- снижает скорость охлаждения, что способствует более полному выделению из него газов и шлака.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом имеет ряд преимуществ перед ручной сваркой.

1. Высокое качество сварки обеспечивается надежной защитой металла, стабильными размерами и формой сечения шва, отсутствием перерывов в процессе сварки, вызываемых сменой электродов при ручной сварке.

2. Высокая производительность процесса (в 10-20 раз выше, чем при ручной сварке) объясняется возможностью, использовать высокие плотности тока (200 А/мм вместо 10-20 А/мм при ручной сварке). Такая возможность появляется за счет токоподвода в непосредственной близости от дуги. Нагрев конца электрода проходящим током способствует повышению коэффициента наплавки. Высокие плотности тока позволяют проплавить металл значительной толщины без разделки кромок - это и определяет высокую производительность процесса.

3. Экономия материала достигается за счет уменьшения потерь металла на разбрызгивание (1-2 % вместо 10 % при ручной сварке), из-за отсутствия огарков электродов.

4. Лучше условия труда. Дуга закрыта, поэтому нет её излучения, значительно меньше выделение газов.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для свар­ки в нижнем положении металла толщиной 2-100 мм. Сваривают стали различного состава, медь, титан, алюминий и сплавы на их основе. Эта сварка целесообразна для сваривания длинных теорети­чески прямолинейных швов, например, балки, полотнища обшивок судов и нефтехранилищ, а также кольцевых швов цилиндрических емкостей, цистерн.

Оборудование для сварки под слоем флюса в зависимости от характера выполняемых работ может использоваться как на стационарном сварочном участке, так и на монтаже в полевых условиях. Для питания сварочной дуги применяют источники постоянного или переменного тока. Параметры режима сварки регулируются с помощью блока управления. Сварочные головки базируются на: самоходных платформах (сварочные тракторы, рис. 2), на консольных или портальных установках, роботах-манипуляторах.

Рис. 2. Оборудование для автоматической сварки под слоем флюса.