Сварка под флюсом SAW

Этот метод предполагает горение электрической дуги между электродом и свариваемым предметом в пространстве, изолированном от воздуха слоем флюса. Сварной шов при этом изготавливается из ступенчатой ​​электродной проволоки и глубоко проплавленного основного материала.

Параметры процесса

Во время сварки сварочная дуга не видна, поскольку она светится в камере, наполненной газами и парами металла, под слоем флюса. Однако флюс, в отличие от электродного покрытия, не может выделять слишком много газов, поскольку слой флюса будет пробит и воздух попадет в жидкий металл. Так как ток подается на проволоку на небольшом расстоянии (выход электрода = 30-60мм), то можно использовать высокие сварочные токи.

Параметры сварки можно изменять в следующих пределах:

• ток: J = 200-1000 [А];
• напряжение дуги: U = 25-45 [В];
• скорость сварки: v - до 200м/ч ( обычно 30-60м/ч);
• диаметр электрода: d - 2-6 [мм].

Максимальное значение используемого тока ограничено термической стойкостью флюса; не каждый флюс подходит для сварки большими токами. Также при сварке на высоких скоростях необходим специальный флюс с высокой скоростью плавления. Напряжение дуги обычно выбирают пропорционально току.

Особенности метода сварки под под флюсом

Сварка под флюсом имеет ряд преимуществ:

• высокая эффективность процесса (затрачиваемая энергия на создание шва при сварке покрытыми электродами: 10%, а при сварке под флюсом 45%);
• высокая эффективность сварки (мощность дуги колеблется в пределах 20-150кВт).. Эффективность сварки в 3-6 раз выше, чем при сварке покрытыми электродами;
• хорошее качество сварного шва за счет эффективной защиты жидкого металла от кислорода и азота воздуха и высокой однородности химического состава сварочного материала;
• меньший расход электродного материала и электроэнергии (большая доля самородного материала в шве, малые углы скоса);
• улучшение условий труда (невидимая дуга, малое количество выделяемых газов).

Этот метод применяется для:

• выполнения стыковых и угловых швов в горизонтальном, боковом, а иногда и пристенном положении;
• соединения толстых материалов: 3-100 мм (и более);
• сварки малоуглеродистых сталей, низколегированных сталей повышенной прочности, низколегированных сталей для энергетики и высоколегированных сталей;
• цветные металлы (медь, алюминий, титан и сплавы этих металлов) также можно сваривать с использованием специальных флюсов;
• помимо сварки поверхностей, часто этот метод используют для приварки шпилек.

Процесс дуговой сварки под флюсом

При сварке под флюсом форма и размеры сварных швов зависят не только от основных параметров сварки (U, J, V), но и от различных технологических факторов, таких как:

• диаметр электрода;
• род тока;
• полярность;
• наклон электрода относительно шва;
• наклон шва относительно горизонтали;
• форма скошенных кромок и т. д.

Форма шва наиболее благоприятна, когда выступ поверхности шва не слишком высокий и переход от сварного шва к основному материалу гладкий. Соответствующая ширина сварного шва облегчает дегазацию, а коэффициент проплавления снижает склонность к растрескиванию сварных швов.

Размеры стыка зависит практически от всех факторов. Вид тока также играет важную роль.

При сварке постоянным током  положительной полярности достигается более глубокое проваривание в основной материал, что часто используют при укладке наплавленного слоя.

При сварке постоянным током отрицательная полярность обеспечивает большую эффективность плавления электрода. Используется для наплавки и укладки присадочных слоев в сварную канавку.

При сварке переменным током получаются промежуточные значения.

Для сварки на более высоких скоростях и достижения более высокого КПД при односторонней сварке применяют специальные технологические накладки. Их задача — исключить утечки металла шва из кромки и сформировать ровный и правильный корень. Накладки необходимы при сварке под флюсом, поскольку используется гораздо более высокая энергия дуги (больший объем жидкого металла), чем при сварке покрытыми электродами.

Эффективность сварки под флюсом можно увеличить за счет применения многодуговой сварки (обычно 2-3 дуги). Двухдуговая сварка может выполняться отдельными ваннами жидкого металла (система-тандем) или сплавлением двух электродов в одну ванну. Тандемная сварка – первая дуга создает слой расплавления сварного шва, а вторая дуга плавит затвердевший валик и создает лицевой слой. Это приводит к улучшению пластических свойств сварных соединений за счет снижения скорости охлаждения шва и зоны термического влияния. Используемые в этом случае скорости составляют 60-80 м/ч.

Сварка двумя электродами, расплавленными в одной ванне, позволяет добиться более высокой эффективности сварки (скорость до 150 м/ч для стыковых швов и до 20 м/ч для угловых швов).

Многодуговая сварка характеризуется высокими энергиями, поэтому достижение пластических свойств сварных швов достигается соответствующим подбором проволоки и флюсов (агломерированных флюсов).

Виды флюсов для сварки

Флюс – это порошок, обычно с размером зерна 0,3-2,5 мм, который должен обеспечивать:

• непрерывное накаливание дуги;
• получение необходимого химического состава по механическим свойствам (в том числе и у проволоки);
• правильную форму поверхности шва;
• образование шва без трещин и пузырей;
• легкое удаление шлака с поверхности шва;
• минимальное газовыделение при сварке.

Выполнение этих требований зависит от химического состава флюса и условий сварки. 

1. В зависимости от способа производства флюсы подразделяют на:

• - плавленые,
• - неплавленные (керамические - агломерированные и спеченные и смешанные флюсы).

По классификации Международного института сварки флюсы подразделяются на: F — плавленые, B — керамические, М — смешанные.

Плавленые флюсы — наиболее часто используемые, их выплавляют в дуговых печах из минерального сырья. После обжига расплавленную массу выливают в воду, измельчают, просеивают и сушат.

Керамические флюсы получаются путем спекания предварительно измельченного и порошкообразного сырья при высоких температурах (1100°С).

После спекания прессованные брикеты измельчают и просеивают.

2. По металлургическому признаку флюсы делятся на кислые, нейтральные и основные.

Кислотные флюсы – применяют в основном для сварки низкоуглеродистых сталей. Эти потоки выдерживают более высокие токи (U, V) и с меньшей вероятностью образуют пузырьки.

Основные флюсы – применяют для сварки низко- и высоколегированных сталей. Они менее устойчивы к использованию повышенных параметров сварки, более склонны к образованию пузырей в сварных швах, но позволяют получать соединения с лучшими пластическими свойствами.

Нейтральные флюсы, содержащие оксиды, применяют для сварки низколегированных сталей, а нейтральные, содержащие хлориды и фториды  - для сварки цветных металлов.