Базовые знания для сварщика. Сварка под слоем флюса
Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса.
Этот процесс автоматической электродуговой сварки был осуществлен еще Н. Г. Славяновым, который расплавлял шлак и затем подавал электродную проволоку для заварки электрической дугой усадочных раковин при отливке стали. До промышленного применения этот вид сварки был доведен только в 40-х годах. Одновременно разрабатывались автоматические устройства и сварочные флюсы, применение которых давало бы гарантированное качество металла шва и всего сварного соединения.
В этой комплексной работе принимали участие многие организации, но ведущую роль играл Институт электросварки АН УССР, которым руководил в то время Е. О. Патон, чье имя присвоено теперь институту — ИЭС имени Е. О. Патона.
Идея электродуговой автоматической сварки под слоем флюса заключается в возбуждении дугового разряда под слоем порошка, который плавится и создает жидкую вязкую оболочку вокруг дугового разряда, изолируя его от воздушной атмосферы. В то же время шлак взаимодействует с металлом сварочной ванны, улучшая его качество за счет удаления из него окислов и других вредных примесей, и легирует его нужными компонентами.
Схема процесса сварки под слоем флюса показана на рис. 23. Зону сварки под слоем флюса можно считать в значительной степени защищенной от действия воздушной атмосферы, так как в вязкой оболочке расплавленного флюса давление выше атмосферного и, даже при ее прорывах, воздух не может попасть в атмосферу дугового разряда в значительных количествах.
Сварочные флюсы специально выплавляют в дуговых или пламенных печах и измельчают. В виде крупки размером 2—4 мм они поступают на заводы для сварки. Сварочные флюсы выпускают различных марок, отличающихся по составу. В основном они содержат кремнезем — Si02, глинозем — А1203, флюорит — CaF2 и окислы кальция, магния и марганца. Содержание закиси железа — FeO, серы и фосфора строго контролируется и должно быть малым.
Кроме плавленых флюсов, в сварочной технике применяют и керамические флюсы.
Эти флюсы, предложенные академиком УССР К. К. Хреновым, представляют собой крупку из тонко измельченных материалов, замешанных на жидком стекле и подвергнутых сушке и прокаливанию. Производство керамических флюсов во многом напоминает производство электродных покрытий.
Рис. 23. Схема процесса автоматической сварки под плавленым флюсом.
Керамические флюсы разработаны для сварки различных сталей (К. К. Хренов), сварки титановых и алюминиевых сплавов (К. В. Багрянский), сварки и наплавки на сталь медных сплавов (МВТУ).
Для сварки под слоем плавленого или керамического флюса используют автоматические установки или самодвижущиеся автоматы типа трактора, описанные ранее (см. рис. 23), но, кроме автоматической головки и механизма движения, автомат снабжают устройством для подачи флюса перед дугой и отбора флюса, не изменившегося после сварки, который снова попадает в бункер для флюса.
Автоматическую сварку под слоем флюса обычно ведут на подкладках для формирования корня шва. Для прокладки используют или графит, или сварочный флюс, прижимаемый к свариваемому изделию пневматическим устройством.
Сварку под слоем флюса можно выполнять в горизонтальном положении, или под небольшим углом к горизонту. Это ограничивает применение автоматической сварки под слоем флюса и требует соответствующих устройств для поворота изделий (кантователей). Применение автоматической сварки в монтажных условиях тоже ограничено. Большое преимущество автоматической сварки под слоем флюса — отсутствие излучения, так как дуга горит в замкнутом пространстве.
В условиях заготовительных цехов автоматическую сварку под слоем флюса применяют широко, так как она позволяет получать стабильные результаты и высокое качество изделий.
Электрошлаковая сварка разработана в Институте электросварки имени Е. О.Патона для автоматической сварки вертикальных швов из металла большой толщины. Этот процесс получил распространение в тяжелом машиностроении (станины прессов и т. д.) и в металлургии для переплава металлов под слоем флюса с целью улучшения их качества.
При электрошлаковой сварке дуговой разряд возникает только в самом начале процесса для создания жидкой шлаковой ванны, а затем плавление непрерывно подаваемого электродного металла и оплавление кромок изделия происходит за счет теплоты тока при прохождении его через расплавленный флюс или шлак:
где I — ток; R — сопротивление; U — напряжение; t — время.
Рис. 24. Схема процесса электрошлаковой сварки.
Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 24. Свариваемые детали устанавливают вертикально и собирают под сварку с зазором между кромками. Автомат с помощью специального направляющего устройства перемещается сбоку от свариваемого стыка. Электродные проволоки (их может быть несколько и притом разного состава) подаются через изогнутые токопроводящие мундштуки в зазор между деталями.
www.prosvarky.ru
Сварка и наплавка деталей под слоем флюса
Способ сварки под слоем флюса заключается в том, что в зону дуги подают флюс, создающий шлаковую защиту. Под воздействием тепла флюс плавится и дуга между основным металлом и электродной проволокой горит под слоем расплавленного флюса, изолируя расплавленный металл ванны от окружающего воздуха. Схема процесса наплавки под слоем флюса приведена на рисунке 9.
При перемещении детали относительно дуги ванна расплавленного металла остывает, после чего металл кристаллизуется и формируется шов. Флюс, закрывающий сварочную ванну, после затвердения металла остается жидким. Затем он затвердевает, образуя корку, которая легко удаляется. Сварку и наплавку под слоем флюса целесообразно применять для восстановления плоских и цилиндрических поверхностей крупногабаритных деталей. К таким деталям относятся: направляющие колеса, поддерживающие ролики, опорные катки гусеничных тракторов, коленчатые валы двигателей, шлицевые валы и другие подобные им детали.
Материалы. Для автоматической сварки под слоем флюса применяют стальную сварочную проволоку типа Св без покрытия, изготавливаемую по ГОСТ 2246—70. В зависимости от химического состава проволока подразделяется на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. Марку проволоки выбирают в соответствии с химическим составом свариваемой стали. Например,, для сварки малоуглеродистых сталей применяют низкоуглеродистые проволоки Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-08ГС и др.
Для механизированной наплавки выпускается специальная наплавочная проволока типа Нп диаметром от 0,3 до 0,8 мм. Наплавочную проволоку, так же, как и сварочную, разделяют на три группы: из углеродистой стали (8 марок) Нп-30, Нп-40, Нп-80„ Нп-50Г и другие; из легированной стали (11 марок) Нп-ЮГз,. Нп-30Х5, Нп-ЗОХГСА, Нп-40Х32ВФ и другие; из высоколегированной стали (9 марок) Нп-2Х14, Нп-ЗХ13, Нп-4Х13, Нп-45Х4ВЗФ, Нп-45Х2В8Т и др.
Кроме проволоки сплошного сечения, для автоматической наплавки под слоем флюса применяют порошковые проволоки, позволяющие получать более высокое качество наплавленного слоя. Порошковые проволоки изготавливают как самозащитные, так и с дополнительной защитой зоны сварки флюсом. Для сварки и наплавки низкоуглеродистых сталей применяют самозащитные проволоки ПП-АН1, ПП-1ДСК, ПВС-1Л. Наплавка под слоем флюса легированных и высоколегированных сталей производится проволоками ПП-ЗХ2В8, ПП-10ХВ14, ПП-2Г13А и др. При наплавке самозащитными проволоками ПП-ЗХ13-0, ПП-ЗХ4ВЗФ-0 твердость наплавленной поверхности достигает HRC 52… 56.
Для наплавки больших поверхностей используют ленту толщиной 0,3… 1,0 мм, шириной 20… 100 мм из стали 50, 65, 65Г, 1X13, 2X13 и др. Для этих целей применяют также специально изготавливаемую порошковую ленту.
При механизированной электродуговой наплавке углеродистых и низколегированных сталей применяют плавленые флюсы ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-348А, АН-348АМ; для легированных сталей—АН-22, АН-26, АН-10, АН-20, АН-60, АН-80, Нашли применение также керамические флюсы АНК-18, АНК-19, предназначенные для наплавки низкоуглеродистой проволокой Св-08, Св-08А. В состав этих флюсов вводят газозащитные, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие, модифицирующие, связывающие элементы. С помощью керамических флюсов можно получать качественный наплавленный слой на открытом воздухе в сырую погоду. В то же время керамические флюсы имеют меньшую механическую прочность и большую гигроскопичность.
Флюсы-смеси приготавливают, как правило, из плавленых и керамических флюсов. В зависимости от получения необходимых свойств в наплавленном металле применяют смесь флюсов АН-348А и АНК-18 в различных соотношениях.
При восстановлении деталей наибольшее применение получили флюсы ОСЦ-45, АН-348А и АН-60.
Оборудование. Для сварочно-наплавочных работ под слоем флюса при восстановлении деталей применяют автомат А-580М. Его используют для наплавки цилиндрических деталей диаметром выше 50 мм проволокой диаметром от 1,6 до 4 мм. Скорость подачи проволоки 78 … 198 м/ч. При наплавке сила постоянного тока изменяется в пределах 200 … 700 А.
Для сварки и наплавочных работ под слоем флюса при восстановлении деталей могут применяться полуавтоматы ПШ-54, ПДШМ-500. Полуавтомат ПШ-54 предназначен для сварки и наплавки проволокой диаметром 1,6… 2 мм на постоянном или переменном токе до 600 А. Полуавтомат ПДШМ-500 предназначен для сварки проволокой диаметрами 1,5; 2,0; 2,5 мм на постоянном и переменном токе в пределах 180… 600 А. Автоматические и полуавтоматические сварочные головки обычно устанавливают на токарно-винторезных станках, переоборудованных применительно к определенному виду наплавки. На суппорте станка изолированно устанавливают сварочную головку и бункер для флюса.
Для достижения необходимой частоты вращения детали станок оборудуют специальным редуктором.
Источники тока при сварке и наплавке под слоем флюса —• выпрямители ВС-300, ВС-600, ВС-1000, ВС-1000-2, ИПП-300, ВДГ-1001, ВДУ-1001, ВДУ-1601 и др. Могут применяться также сварочные преобразователи типа ПС-300, ПСУ-300, ПСГ-500 ПСУ-500.
Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработаны на« плавочные станки общего назначения четырех типов: У-651 У-652, У-653, У-654. Станки У-653 и У-654 предназначены для наплавки под слоем флюса порошковой проволокой цилиндрических, конических, шлицевых, наружных и внутренних поверхностей деталей диаметром 50 … 800 мм, длиной до 1300 мм.
Станок У-652 предназначен для наплавки, в том числе и под флюсом, коренных и шатунных шеек коленчатых валов диаметром до 100 мм, длиной до 1300 мм. При этом используют сплошную проволоку диаметром 1 … 2 мм или порошковую диаметром 2,0 … 2,5 мм.
Станок У-651 применяют для наплавки открытой дугой изношенных поверхностей и шлицев деталей диаметром 20… 150 мм и длиной до 1300 мм, используя сплошную, проволоку диаметром 1 … 2 мм или порошковую диаметром 2 … 3 мм.
Режимы сварки и наплавки. При ремонте и восстановлении деталей сварку и наплавку под слоем флюса производят чаще всего для плоских и цилиндрических поверхностей.
Режимы наплавки характеризуются силой тока, напряжением, скоростью наплавки, материалом электродной проволоки и ее диаметром, скоростью подачи проволоки.
Таблица 7. Основные параметры наплавки плоских поверхностей
| 2…3 | 1,6…2 | 160…220 | 100…125 |
| 3…4 | 1,6…2 | 320…350 | 150…200 |
| 4.. .5 | 2…3 | 350…460 | 180.,.210 |
| 5…6 | 4…5 | 650…750 | 200…250 |
Напряжение на дуге меняется в пределах 30… 36 В, скорость наплавки составляет 20… 30 м/ч. Вылет электрода для проволоки диаметром 2… 3 мм обычно принимают 20… 30 мм и для проволоки диаметром 4 … 5 мм — 40 … 50 мм. При наплавке применяют в основном постоянный ток обратной полярности.
Таблица 8. Основные параметры наплавки цилиндрических поверхностей
| 50, | …60 | 120, | …160 | 1,2. | ..2,5 | 75 |
| 65, | …75 | …220 | 1.2. | ..2,5 | 85 | |
| 80 | …100 | 200. | …280 | 1,2. | ..2,5 | 105 |
| 150. | …200 | 250. | …350 | 1,2. | ..2,5 | 140 |
Наплавку плоских поверхностей производят через валик или отдельными участками с целью уменьшения коробления детали.
Скорость наплавки устанавливают в пределах 16… 32 м/ч. С увеличением диаметра наплавляемой детали скорость наплавки возрастает. Напряжение на дуге принимают равным 26… 32 В. Шаг наплавки должен быть 3 … 5 мм/об. При этом высота наплавленного слоя — 1,5 … 3,0 мм.
Вылет электрода принимают таким же, как и при наплавке плоских поверхностей, а диаметр проволоки выбирают в зависимости от диаметра детали или толщины стенки полой деталй.
При восстановлении деталей сельскохозяйственной техники обычно применяют проволоку диаметром 1,2… 3,0 мм. Смещение электрода относительно зенита в сторону, противоположную вращению детали, принимают 5… 15 мм. При этом расплавленный флюс и металл удерживаются на поверхности детали, не растекаясь.
Наплавка цилиндрических поверхностей, как правило, производится по винтовой линии с перекрытием предыдущего валика последующим на 1/2 … 7з ширины.
Предварительный подогрев при наплавке углеродистых и низколегированных сталей до температуры 250… 300 °С повышает содержание углерода в наплавленном слое на 0,01… 0,02% и уменьшает содержание закалочных структур в околошовной зоне.
Проковка шва в процессе наплавки значительно улучшает структуру наплавленного слоя, повышая его твердость и износостойкость.
sxteh.ru
Автоматическая сварка и наплавка под слоем флюса
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Техническое обслуживание дорожных машин
Автоматическая сварка и наплавка под слоем флюсаВ последние годы на заводах по ремонту дорожных машин и тракторов нашла широкое применение автоматическая сварка и наплавка деталей под слоем флюса. Это объясняется большой производительностью по сравнению с ручной дуговой сваркой (в 2—5 раз) и более высоким качеством наплавленного шва.Применение автоматической наплавки создает возможность восстанавливать детали.индустриальным способом большими партиями.
При сварке и наплавке под слоем флюса дуга горит не на открытом воздухе, а в закрытой полости, защищенной от действия атмосферы эластичной коркой расплавленного шлака (рис. 137). В этом случае флюс выполняет роль электродного покрытия, надежно закрывая место сварки и предотвращая возможность разбрызгивания жидкого металла. Электродная проволока при сварке под флюсом применяется без обмазки. Этот способ сварки устраняет целый ряд недостатков электродуговой сварки, вследствие чего качество сварного шва получается значительно выше, так как металл более однороден по химическому составу, а плотность шва увеличивается.
Рис. 137. Сварка под слоем флюса:а — схема процесса сварки; б — продольный разрез зоны сварки; 1 и 4 — трубки; 2 — бункер; 3—кассета с электродной проволокой; 5 — подающий механизм; 6 — шлаковая корка; 7 — деталь; 8 — электродная проволока; 9 — газовый пузырь; 10 — расплавленный металл; 11 — сыпучий флюс
Дуга горит между свариваемой деталью и электродной проволокой, диаметр которой принимается 2, 6 и 8 мм. По мере расплавления сварочной проволоки она постепенно подается из катушки (бухты) в зону сварки механизмом сварочного аппарата (головкой, трактором, полуавтоматом и т. д.). Флюс поступает в зону шва из бункера, при этом некоторое количество его плавится вместе с проволокой и кромками детали. По мере удаления дуги жидкий металл затвердевает, образуя сварочный шов, а расплавленный флюс образует легкоудаляемую шлаковую корку. Часть неиспользованного флюса отсасывается в бункер и может быть использована повторно.
При увеличении сварочного тока возрастают объем жидкой ванны и глубина провара основного металла, ширина же провара остается практически неизменной.
При увеличении сечения электрода при неизменном токе увеличивается ширина и уменьшается глубина провара. Уменьшение диаметра электрода при неизменном токе увеличивает глубину провара.
Опыт показывает, что при увеличении скорости сварки более 40 м/ч глубина и ширина провара заметно уменьшаются, а высота валика увеличивается.Высокая производительность при сварке под флюсом достигается благодаря применению больших токов (высоких плотностей тока — 70—150 а/мм2) и использованию тонкой проволоки.
Значительные успехи в области разработки технологии механизированной сварки и наплавки под слоем флюса, конструкции сварочного оборудования и составов специальных флюсов достигнуты институтом электросварки им. Е. О. Патона АН УССР.
Флюсы, применяемые для автоматической и полуавтоматической сварки и наплавки, совместно с соответствующей электродной проволокой должны обеспечивать устойчивое горение дуги, требуемый химический состав и механические свойства металла шва, отсутствие пор и трещин в шве, а также легкое удаление шлаковой корки с поверхности шва.
По способу изготовления флюсы делятся на плавленые, получаемые путем сплавления компонентов шихты в печах, и неплавленые, или керамические. Наличие различных ферросплавов в составе керамического флюса при наплавке способствует получению легированного наплавленного металла, в то время как при использовании плавленых флюсов легирующие примеси вводятся только через легированную электродную проволоку.
Наиболее широко при ремонте деталей дорожных машин применяются плавленые флюсы АН-348Ш и АН-348А, используемые совместно с электродной проволокой марок Св-08А, Св-08ГА, Св-ЗОХГСА, Св-20ХГСА и Св-13ГДХ.
Химический состав флюса АН-348А, %: Si02 — 41,0—43,5; МпО — 34,5—37,5; CaF2 — 3,5—5,5; А1203 — до 3; MgO — 5,5—7,5; S —до 0,15; Р — до 0,75.При применении мягкой проволоки практикуется добавка к флюсу АН-348 75%-ного ферромарганца в количестве 3,5—4,0% и графита 1 % по весу, что позволяет увеличить износостойкость и твердость наплавленного металла с НВ 200-240 до НВ 420. Однако твердость наплавленного металла получается по всей поверхности неоднородной.
В последнее время испытан и применяется флюс марки ДН-ЮЛ8, состав которого следующий, %: Si02— 20—23; А1203 — 19—21; МпО — 29,5—33,5; СаО — 3—7; MgO — до 1,2; К20 и Na20 — 0,4—0,6; Fe —до 1,2; CaF2—18—24; S —до 0,15 и Р — до 0,2.
К флюсу АН-10 добавляется в количестве 6—8% по весу специальная порошкообразная лигатура из А1 (85%) и Fe (15%).
Твердость металла, наплавленного малоуглеродистой проволокой под флюсом АН-10Л8, составляет НВ 340—400 и получается равномерной. Указанный флюс используется при наплавке верхних и нижних катков, натяжных колес и звеньев гусениц, ножей бульдозеров и автогрейдеров, а также для других деталей, где требуется высокая поверхностная твердость.
Флюс ОСЦ-45 предназначен для автоматической сварки стали марок МСт.1, МСт.2, МСт.З и МСт.4, электродной проволокой марок Св-08; Св-08А, СВ-08Г и Св-08ГА.
Химический состав флюса ОСЦ-45, %: Si02 — 43—45; МпО — 38—45; CaF — 6—8; СаО — до 5; MgO — до 1; А1 — до 2,5; F203— до 1,5; S — до 0,15; Р — до 0,15.
При флюсе ОСЦ-45 качественные швы получаются на малоуглеродистых сталях; в швах, сваренных по умеренно коррозированному металлу, отсутствует пористость и механические свойства шва высокие. К недостаткам рассмотренного флюса относятся выделение сравнительно большого количества вредных фтористых газов и недостаточная устойчивость дуги при питании от источника переменного тока с напряжением холостого хода 65—70 в.
Оборудование для механизированной наплавки под слоем флюса должно обеспечить подачу электрода, регулирование и перемещение дуги вдоль свариваемого шва.
Регулирование дуги сводится к поддержанию постоянства длины дугового промежутка. Надежное возбуждение дуги получается при относительно высоких плотностях тока.
Гашение дуги для окончания сварки производится прекращением подачи электродной проволоки. Подвод сварочного тока к электроду производится мундштуком, расположенным на небольшом расстоянии от детали.
При автоматической сварке подача электрода и передвижение Дуги вдоль шва механизированы. При полуавтоматической сварке механизирована только подача электрода, а продвижение дуги вдоль шва производится сварщиком вручную.
На ремонтных предприятиях для восстановления деталей тракторов и дорожных машин (катков и натяжных колес гусениц, валов, осей и др.) применяется наплавочный аппарат типа А-409 конструкции института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР, предназначенный для автоматической наплавки тонкой электродной проволокой под слоем флюса деталей, имеющих поверхности тел вращения диаметром от 40 до 700 мм.
Наплавка аппаратом А-409 производится на специальном или токарном станке, непригодном для эксплуатации по прямому назначению. Аппарат устанавливают и закрепляют на суппорте станка, а наплавляемую деталь — в патроне или центрах. Подкладками под переднюю и заднюю бабки повышают высоту центров станка до 300—350 мм.
Рис. 138. Установка для наплавки цилиндрических деталей аппаратом А-409:1 — замедляющий редуктор; 2 — наплавляемая деталь; 3 — бункер; 4 — наплавочный аппарат А-409; 5 — поддон для шлаковой корки; 6 — токарный станок; 7 — аппаратный ящик; 8 — сварочный преобразователь ПС-300
Для получения малых окружных скоростей детали при наплав-, ке со скоростью 12—40 м/ч:число оборотов шпинделя станка необходимо снизить за счет дополнительного редуктора в пределах 0,5; 1,5; 2; 3 и 4 об/мин. Наплавка производится на постоянном токе от сварочных агрегатов типа СУГ-2Р, ПС-300 или ПС-500.
Установка для наплавки аппаратом А-409 на токарном станке показана на рис. 138.
Аппарат А-409 (рис. 139) состоит из следующих основных узлов: сварочной головки, мундштука, вертикального суппорта 2У бункера и пульта управления, установленных на суппорте токарного стана.
Рис. 139. Наплавочный аппарат А-409
Кроме того, можно наплавлять детали из высокоуглеродистых сталей без риска получения в наплавленном металле горячих трещин.
Наплавка цилиндрических поверхностей деталей производится непрерывно по винтовой линии с заданным шагом, что обеспечивает высокую производительность работы. Вследствие равномерного нагрева деталь во время наплавки не деформируется.
Детали, ранее наплавлявшиеся электродами с меловой обмазкой, должны быть предварительно проточены до полного удаления металла прежней наплавки.
Рис. 140. Схема наплавки цилиндрических деталей: 1 — сварочный генератор; 2— подача флюса; 3 — электрод; 4 — электрическая дуга; 5 —шлаковая корка; 6 — наплавленный металл; 7 — деталь
Вовремя наплавки сварщик сбивает шлак, следит за показанием приборов и нормальным поступлением флюса в зону горения дуги.
Читать далее: Режимы наплавки аппаратом А-409
Категория: - Техническое обслуживание дорожных машин
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
