Оборудование для сварки под слоем флюса

2.2. Оборудование для автоматической сварки под слоем флюса

Для автоматической сварки под слоем флюса применяют три ти­па установок: подвесные автоматические сварочные головки; самоходные авто­матические головки; самоходные сварочные автоматы (тракторы).

Все типы автоматических сварочных установок предназначены для наложения прямолинейных швов в нижнем положении или с уклоном до 10 ° , а также кольцевых швов.

Подвесная подвижная головка получает движение вдоль шва от специального сварочного стана. Самоходная головка перемешается над деталью по рельсовому пути, смонтированному на сварочном посту.

Сварочный трактор (рис. 2.2) перемещается либо по изделию, либо по специальным направляющим.

Рис. 2.2. Конструктивная схема трактора TC-I7 М

На шасси трактора 1 смонтированы электродвигатель 7, приводящий в движение механизм подачи проволоки 4, и механизм пере­движения 9, сварочная головка 3 с мундштуком 2 для подвода тока к сварочной проволоке, кассета для сварочной проволоки 6 и бункер 5 для флюса.

Автоматическая головка трактора имеет корректировочный механизм 4 для смещения сварочной проволоки поперек шва и для ус­тановки мундштука и. других механизмов под углом до 45° относительно продольной оси трактора. Это позволяет выполнять угловые швы вертикальным электродом при перемещении трактора по наклонной плоскости.

Для отключения ведущих колес трактора от вала электродвига­теля с целью свободного перемещения трактора по столу имеется фрикционная муфта с маховичком 8 (маршевый ход).

Трактор имеет сдвоенный пульт управления 11 (сварочной го­ловкой) и 12 (сварочным трансформатором).

2.3. Флюсы для автоматической сварки

При автоматической сварке флюсы слу­жат для защиты металла сварочной ванны от кислорода и азота воз­духа, устранения потерь металла на разбрызгивание и обеспечение требуемого химического состава и физико-механических свойств на­плавленного металла.

При высоких температурах расплавленный металл и флюс всту­пают в химическое взаимодействие. Поэтому от активности химичес­кого взаимодействия между расплавленным металлом и компонентами, входящими в состав флюса, зависит химический состав и свойства наплавленного металл. В состав флюсов входят компоненты: стабилизирующие сварочную дугу, защитные (шлакообразующие), раскисляющие и легирующие.

Флюсы, применяемые для автоматической сварки, классифицируют по способу изготовления и по химическому составу. По способу изготовления флюсы бывают плавленые и неплавленые (керамические). Плавленые флюсы получают путем сплавления компонентов, вхо­дящих в состав шихты, в пламенных и электрических печах с после­дующей их грануляцией. Керамические флюсы получают путем смешивания порошкообразных компонентов и скрепления их жидким стеклом (натриевым или калиевым).

По химическому составу различают флюсы окислительные, слабоокислительные и безокислительные.

Окислительные флюсы содержат 40-45° SiO₂ и более 15% MnО. Высококремнистые, высокомарганцовистые флюсы марок АН – 348, АН – 348 А, ОСЦ – 45 и АН – 60 предназначены для сварки углеро­дистых и низколегированных сталей углеродистой сварочной проволокой.

Слабоокислительные и безокислительные флюсы, применяемые для сварки легированных и специальных сталей, содержат неболь­шое количество кремния и марганца. В cocтаве этих флюсов имеется около 20% СаF₂. Например, в состав слабоокислительного флюса АН – 22 входят: 18-21,5% SiO₂; 7-9% МnО₂ и 20-24% СaF₂.

Безокислительный флюс АН-30 содержит: 2-5% SiO₂; 19 -23% СaF₂; 39 – 44% Al₂O₃ и 16-20% СаO .

Керамические флюсы К-2, KBC-19 и K-11 применяют для свар­ки углеродиcтых сталей проволокой марок Св – 08 и Св – 08 А. Керамические флюсы K-1 и К-8 применимы для сварки легирован­ных и специальных сталей.

Оборудование для сварки под флюсом

В комплект оборудования, составляющего установку для автоматической сварки и наплавки под флюсом, входит целый набор машин, механизмов и приспособлений (рис. 5.4): источник сварочного тока, сварочная горелка, устройство подачи электродной проволоки и флюса в процессе сварки и их регулирования (автоматическая сварочная головка), устройство для перемещения свариваемого изделия или сварочной головки, система сбора флюса, система пропорционального отслеживания шва, видеоузел.

Источник как переменного, так и постоянного сварочного тока для сварки под флюсом должен быть рассчитан на 100 %-ную длительность сварочного цикла, поскольку сварка производится непрерывно и длительность цикла превышает 10 мин. Величина сварочного тока при сварке под флюсом наиболее часто лежит в пределах 300. 1500 А.

Бункер для флюса подсоединяется к сварочной горелке и почти всегда имеет электромагнитный клапан с ручным или автоматическим управлением. Современные сварочные установки имеют систему сбора неиспользованного (нерасплавленного) флюса и подачи его в загрузочный бункер.

В практике нашли широкое применение два вида автоматического оборудования: подвесные (неподвижные и самоходные) сварочные головки и сварочные тракторы.

Рис. 5.3. Схема автоматической дуговой сварки по слою флюса:

• 1 — электродная проволока; 2 — токоподвод; 3 — дуга; 4 — слой флюса; 5 — расплавленный шлак; 6 — сварочная ванна; 7— шов;
• 8 — затвердевший шлак

Рис. 5.4. Схема установки для сварки под флюсом

Важнейшее условие устойчивого горения дуги — ее постоянная длина. При нормальной длине дуги и ее нормальном напряжении скорость подачи электродной проволоки должна быть примерно равна скорости ее плавления. Длина дуги связана прямо пропорционально с напряжением: увеличивается длина дуги — возрастает напряжение, и наоборот. Изменение же длины дуги или ее напряжения может произойти в результате колебания напряжения сети источника тока, пробуксовки проволоки в подающем механизме, неровности свариваемой детали. Сварочная головка должна «реагировать» на эти изменения и восстанавливать заданную длину дуги. С уменьшением длины дуги скорость подачи проволоки уменьшается и с увеличением возрастает.

В основу регулирования работы сварочных головок положены два основных принципа регулирования: регулирование скорости подачи электродной проволоки и поддержание постоянной скорости подачи проволоки.

Сварочные головки с регулированием скорости подачи электродной проволоки. Сварочные головки с переменной скоростью подачи электродной проволоки имеют сложную электрическую схему и поэтому получили ограниченное применение (при низких напряжениях и малых сварочных токах).

Сварочные головки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки. Наибольшее распространение в сварочном произволстве получили установки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.

Для сварки и наплавки под флюсом установками с постоянной скоростью подачи электродной проволоки (с саморегулированием) применяются источники как переменного, так и постоянного тока с жесткой или пологопадающей внешней характеристикой.

Саморегулирование осуществляется следующим образом. Если в процессе сварки длина дуги уменьшится (например, из-за неровностей на поверхности свариваемых кромок), то напряжение на дуге понизится. Так как внешняя характеристика источника сварочного тока жесткая или пологопадающая, то даже незначительное уменьшение напряжения приведет к значительному возрастанию сварочного тока и тем самым к увеличению скорости плавления электродной проволоки (скорость плавления проволоки почти пропорциональна сварочному току).

Повышение скорости плавления проволоки при постоянной скорости ее подачи приведет к удлинению дуги, т. е. к восстановлению установленного режима сварки. Если же длина дуги возрастет, сварочный ток понизится. Следовательно, скорость плавления электродной проволоки уменьшится, что при постоянной скорости ее подачи приведет к сокращению дугового промежутка.

Технические характеристики сварочного выпрямителя ВДУ-1251сэ

Сварка под слоем флюса

Сварка под слоем флюса – способ дуговой сварки, при котором сварочная дуга между сварочной проволокой и свариваемым изделием находится под слоем флюса. Расплавленный флюс обеспечивает стабильное горение сварочной дуги, участвует в легировании металла шва и защите шва от воздействия атмосферы. Расплавленный флюс образует твердую шлаковую корку, которая снижает скорость охлаждения шва и формирует его вид. При данном способе сварки нет видимой дуги, нет искр и брызг, а также минимальное количество сварочного дыма.

Существует автоматическая и полуавтоматическая сварка под слоем флюса. Широкое распространение имеет автоматическая или механизированная сварка. В данном случае механизирована подача сварочной проволоки в зону сварки и передвижение сварочной головки вдоль шва либо перемещение свариваемой детали относительно головки. Питание дуги производится от источников постоянного или переменного тока. Сварка на постоянном токе может производиться, как прямой так и обратной полярностью. Для сварки может применяться вольтамперная характеристика, как падающая (диаметр проволоки до 2,4мм) так и пологопадающая или жесткая.

В настоящее время наиболее распространенный способ сварки под слоем флюса – сварка с использованием сварочной проволоки. Диаметр электродной проволоки в диапазоне от 1,6 мм и до 8 мм. Существует также технология сварки под слоем флюса ленточным электродом. Такая лента имеет толщину 2 мм и ширину до 40 мм. При автоматической или механизированной сварке под флюсом могут применяться одноэлектродные и двухэлектродные подвесные или самоходные сварочные головки (NA-3S, NA-4S, NA-5S), сварочные тракторы (LT-7) и специализированные механизмы.

В случае двухэлектродной сварки (сдвоенным, расщепленным электродом, TWIN ARC – технология Lincoln Electric) питание дуг осуществляется одним источником. Расстояние между электродами не более 20 мм и дуги образуют одну единую сварочную ванну.

При двух (TANDEM технология Lincoln Electric, ESAB) или многодуговой сварке каждый электрод соединен с отдельным источником питания. Сварка таким способом позволяет повысить скорость, а соответственно производительность. Также при таком способе уменьшается вероятность образования закалочных структур в металле шва.

При двух дуговом процессе сварки, первая дуга выполняет также функцию предварительного подогрева, а вторая и последующие переплавляют шов после первой дуги, а также обрабатывают шов термически. Если изменить сварочный ток каждой из дуг, тогда можно будет изменять термический цикл сварки и таким способом влиять на свойства шва.

Производительность автоматической сварки под флюсом значительно больше производительности ручной сварки. Это обусловлено высокой плотностью сварочного тока. Сварка с более высокой плотностью тока увеличивает проплавление, также позволяет сваривать изделия с большой толщиной, не производя при этом разделку кромок. В случае сварки с разделкой, способ сварки под флюсом позволяет уменьшить угол разделки и увеличить притупление кромок. Это в свою очередь означает, что потребуется меньше присадочного материала или электродной проволоки для заполнения разделки. Механизированная сварка под слоем флюса – очень производительный процесс. Так скорость сварки при однодуговом процессе изделий толщиной до 60мм может достигать 70 м/ч, а при многодуговой – 300 м/ч.

Использование флюса, а особенно правильно подобранного флюса позволяет получить сварное соединение высокого качества. Флюс обеспечивает надежную защиту сварного шва, участвует в легировании шва и также влияет на скорость охлаждения шва. Что в свою очередь позволяет получить шов без пор, с низким содержанием неметаллических примесей.

Сварку под флюсом используют для ответственных изделий таких как: резервуары, строительные конструкции, изготовление труб из различных материалов: сталей, титана, алюминия, меди, никелевых сплавов.

Cварка под флюсом: принцип работы и особенности оборудования

Сварка под слоем флюса – одна из наиболее производительных промышленных технологий сборки металлоконструкций. Ее используют для получения неразъемных соединений деталей из углеродистых и легированных сталей, а также цветных металлов. Современное технологическое оборудование для сварки под флюсом позволяет добиться высокой степени автоматизации процессов. Поэтому целесообразность применения метода определяется длиной шва и толщиной свариваемых деталей.

Особенности технологии сварки под флюсом

В зависимости от материала соединяемых деталей сварка может выполняться как переменным, так и постоянным током. В качестве электрода используется проволока или лента, намотанная на бобину. Для защиты сварочной ванны от воздействия атмосферного кислорода используется флюс – гранулированный или порошкообразный материал. Как правило, его основу составляют силикаты. Возбуждение, прерывание дуги и подача электрода выполняются автоматически, а флюс засыпается из бункера через воронку под собственным весом. В процессе сварки перемещение головки вдоль шва может выполняться оператором при помощи механических средств или приводом используемого оборудования.

Расплавление электрода и флюса происходит под воздействием температуры электрической дуги. Образующиеся пузыри газа являются защитной атмосферой для ванны. Сварочный шлак оказывается легче металла и всегда остается на поверхности шва, а после остывания механически удаляется. Слой флюса и газы создают избыточное давление, достаточное для того, чтобы предотвратить разбрызгивание металла. Поэтому полученный шов оказывается значительно чище, чем при аргонодуговой или ручной сварке штучными электродами. Оставшийся флюс может быть использован повторно. Технология широко применяется в промышленном производстве и восстановлении деталей.

Сферы применения сварки под флюсом

• Производство труб большого диаметра. Сварка под флюсом позволяет получать кольцевые, прямолинейные и спиральные швы. Оборудование дает возможность полностью автоматизировать процесс.
• Изготовление емкостей и резервуаров. Метод сварки под флюсом позволяет получить шов практически без пор и шлаковых вкраплений. Резервуары подходят для хранения и транспортировки жидкостей и газообразных веществ, а также используются в аппаратах, работающих под давлением.
• Производство металлоконструкций. Сварка под флюсом позволяет значительно снизить себестоимость монтажа.
• Производство и восстановление деталей. Технология сварки дает возможность наносить слой металла на всю поверхность изделия. Метод наплавки используется для восстановления поверхностей деталей и нанесения износостойких покрытий.

Виды оборудования для сварки под флюсом

Современное оборудование для сварки под флюсом сделано так, чтобы оператор мог выбрать положение аппарата и настроить режим. Остальные операции выполняются автоматически. Производителями разработано множество серийных и уникальных конструкций для сварки под флюсом, позволяющих решать широкий спектр задач в производственных и полевых условиях. Наибольшее распространение получили следующие виды оборудования.

• Тракторы. Эти мобильные аппараты для сварки под флюсом имеют сравнительно небольшие габариты и массу. При настройке они перемещаются вручную, а при прохождении шва – автоматически. Также существуют аппараты с механическим приводом: в режиме сварки оператор регулирует скорость перемещения тележки вручную, а подача флюса и проволоки выполняется приводом. В зависимости от конструкции тележка может перемещаться по рельсам либо по самой детали.
  Решение для промышленной сварки под флюсом: STTNF-II + ASAW 1000
• Мобильные сварочные установки. Такие аппараты применяются как в производственных цехах, так и в полевых условиях (например, при прокладке трубопроводов). Чаше всего они имеют модульную конструкцию и состоят из консоли, на которой расположена сварочная головка, роликовых опор с приводом для установки и вращения детали, а также источника тока.
• Стационарные сварочные установки. Для серийного изготовления металлоконструкций чаще всего создается уникальный проект, учитывающий особенности производства. Однако существует ряд универсальных аппаратов для сварки под флюсом, которые можно адаптировать под любые задачи. Степень автоматизации таких устройств позволяет автоматически менять направления перемещения детали и головки во всех осях, а также изменять направление и скорость вращения. Существует возможность создания технологических линий, в состав которых входит сразу несколько таких аппаратов.

Преимущества и недостатки технологии

Среди преимуществ сварки под флюсом можно выделить следующие.

• Использование высоких токов (1000–2000 А) и проволоки позволяет добиться высокой производительности аппаратов.
• Применение флюса помогает снизить потери металла на разбрызгивание, улучшить условия защиты шва и сократить затраты электроэнергии.
• Сварка на высоких токах позволяет контролируемо увеличить глубину проплавления основного металла.
• Шлаковая корка, образующаяся в результате плавления флюса, снижает скорость остывания шва и предохраняет его от растрескивания.
• Зона сварки закрыта, что позволяет оператору работать без щитка.

У технологии также есть недостатки. К ним относят следующие.

• Высокая начальная стоимость оборудования для сварки под флюсом.
• Сложность коррекции положения дуги относительно кромок деталей.
• Невидимость зоны сварки создает повышенные требования к качеству подготовительных операций.
• Флюс является источником пыли.

Как выбрать оборудование

Наиболее важными критериями служат геометрические параметры и материал деталей, которые предстоит соединять, а также массовость и условия производства. Для сварки под флюсом применяются универсальные источники. Их выбирают в зависимости от сечения электрода по максимальной силе тока.

Чтобы оборудование для сварки под флюсом соответствовало всем рабочим параметрам, лучше всего обратиться к производителям или официальным дилерам. У них всегда есть возможность адаптации устройств под конкретные задачи.