3.5 Сущность автоматической дуговой сварки под флюсом

На рис. 3.29 приведена схема автоматической сварки под флюсом. Свароч­ная дуга 7 горит между проволокой 1 и свариваемым металлом 10. Под действием динамических свойств дуги она углубляется в основной металл и от­брасывает металл сварочной ванны в сторону противоположную направлению сварки. Проволока расплавляется и каплями 9 переходит в сварочную ванну, последняя образуется как за счет расплавления проволоки, так и за счет расплавления основного металла. Под действием высокой температуры дуги расплавляется и флюс 11, образуя газовый пузырь 6. Таким образом, металл сварочной ванны оказывается защищенным от атмосферы воздуха газовым пу­зырем и расплавившимся флюсом (шлаком). По мере продвижения сварочной дуги металл сварочной ванны кристаллизуется в сварной шов 3, а расплавленный' флюс - в шлаковую корку 4. Кристаллизация ванны происходит отдельными частями, при этом каждая часть на наружной поверхности сварного шва образует чешуйку 5 (неровность поверхности). При правильно подобранном режиме сварки и марке флюса чешуйчатость шва минимальна.

Сущность сварки под флюсом заключается в том, что расплавленный флюс образует гаэошлаковую защиту сварочной ванны от атмосферы воздуха.

Рис. 3.29 - Схема горения дуги и образования шва при сварке под флю­сом: 1 - сварочная проволока; 2 - жидкий шлак; 3 – закристаллизовавшийся ме­талл шва ; 4 — шлаковая корка; 5 - чешуйчатая поверхность шва; 6 – газовый пузырь; 7 – дуга; 8 - сварочная ванна; 9 - капли расплавленного металла электродной проволоки; 10 - свариваемый металл

Для сварки под флюсом применяют стальную сварочную проволоку, по­рошковую проволоку и ленту. В условное обозначение марки проволоки входит индекс «Св» (сварочная) и следующая за индексом цифра указывает на среднее содержание в проволоке углерода в сотых долях процента, легирующие элементы обозначаются буквами также как и в марках сталей, например Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08Г2С, Св-08ХМ и др.

Флюс - вещество, состоящее из мелких гранул, вводимое в зону сварки с целью защиты сварочной ванны от атмосферы воздуха, ионизации дугового промежутка, создания благоприятных условий для выделения газов из металла шва, способствования лучшему формированию сварного шва.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей наибольшее при­менение получили высококремнистые марганцевые флюсы марок: АН - 348 и ОСЦ - 45.

Состав флюса АН-348: SiO₂ MnO 40 - 45 % ; СаО - 6,5%; МnО - 5-7,5 % ; Аl₂ О₃ – 4,5% ; CaF₂ 4 – 5.5%.

По степени механизации сварка под флюсом подразделяется на автомати­ческую и механизированную. Автоматическая дуговая сварка - сварка при ко­торой возбуждение дуги, подача плавящегося электрода и перемещение дуги или изделия осуществляется без непосредственного участия человека, в том числе и по заданной программе.

Механизированная сварка - осуществляется с помощью полуавтомата. По­дача электрода (проволоки) осуществляется с помощью механизма, а переме­щение дуги – сварщиком.

3.6 Дуговая сварка в защитном газе

Это сварка, при которой дуга и расплавляемый металл, а в некоторых случаях и остывающий шов, находятся в защитном газе, подаваемом в зону сварки с помощью специальных устройств (рис 3.30). В качестве плавящегося электрода применяется стальная и порошковая проволока, а неплавящегося - вольфрам с присадками окиси лантана или иттрия, или двуокиси тория.

В качестве защитных сред применяют инертные газы ( Ar, He) и активные ( СО₂, О₂, Н₂, N₂ ) , a также их смеси ( Аr - СО₂ – О₂, Аr - О₂, Ar – СО₂, СО₂ – О₂ и др. ).

Плавящимся электродом осуществляют сварку во всех средах (газах), а неплавящимся во всех средах кроме углекислого газа.

Сущность сварки в защитных газах состоит в том, что подаваемый в зону горения дуги газ защищает расплавленный металл от воздействия атмосферы воздуха.

Кроме функции защиты, газ оказывает существенное влияние на горение дуги, плавление присадочного и основного металла.

а б

Рис. 3.30 - Схема сварки плавящимся (а) и неплавящимся электродом (б) в защитном газе: электродом; 1 – электрод; 2 – наконечник мундштука; 3 – сопло; 4 – зона защиты шва; 5 – сварной шов; 6 – присадочная проволока.

Решающим фактором, определяющим свойства и устойчивость дугового разряда, является температура столба дуги, зависящая от потенциала ионизации.

Т плав.эл. = 800 Uik ; Т непл. эл. = 1000 Uik , (3.1)

где Ui – эффективный потенциал ионизации защитного газа в плазме.

Наибольший потенциал ионизации имеет Не - 24,5 эВ, а Ar – 15,7 эВ ( что даёт в аргоне Т = 7000 ⁰С, а в гелии - 25000 ⁰С). Низший потенциал ионизации у СО₂ – 14,3 эВ - 6000 ⁰С.

Наибольшее применение нашла механизированная сварка в углекислом газе и аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. В СО₂ сваривают углеродистые стали, а в аргоне – нержавеющие стали и цветные сплавы (Al, Ti, Mg и др.).

Углекислый газ при сварке создает окислительную среду, в которой окисляется металл и происходит выгорание элементов, обладающих химическим сродством к кислороду. Выгорание элементов происходит также из-за наличия атомарного кислорода, образующегося в результате диссоциации газа при высоких температурах дуги:

СО₂ = СО + О (3.2)

Это потребовало применения специальных проволок, имеющих повышенное содержание раскислителей: кремния, марганца, титана и др. При использовании проволок без раскислителей в наплавленном металле, вследствие окислении углерода, образуются поры, поэтому применяют проволоки только с раскислителями. Марки проволок: Св – 08ГС; Св-08Г2С; Св-12ГС и др.

Сварку в CO₂ производят на постоянном токе обратной полярности, а в аргоне неплавящимся электродом на прямой полярности, а при сварке алюминия на переменном токе. Так как при смене полярности «разбивается» окисел – Al₂ O₃.

По степени механизации сварка в защитных газах подразделяется на ручную, механизированную и автоматическую.