Сварка и наплавка под слоем флюса

Сущность процесса сварки и наплавки. Сварка(наплавка)под слоем флюса представляет собой разновидность электродуговой сварки, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от воздуха. Наряду •с защитными функциями флюс стабилизирует горение дуги, обеспечивает раскисление, легирование и рафинирование расплавленного сплава сварочной ванны.

Схема процесса наплавки под сло­ем флюса приведена на рис. 8.5. Восстанавливаемая деталь вращается в процессе наплавки с определенной скоростью. Электродная проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга горит между концом электрода и восстанавливаемой поверхностью изделия под слоем флюса, который непрерывно подается из бункера. Под действием теплоты, выделяемой сварочной дугой, плавятся электродная проволока и основной металл, а также часть флюса, попавшего в зону горения дуги. В зоне горения дуги образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Их давление поддерживает флюсовый свод, образующийся над сварочной ванной. Под влиянием давления дуги жидкий металл оттесняется в сторону, противоположную направлению сварки, образуя сварочную ванну. Расплавленный флюс в результате значительно меньшей плотности всплывает на поверхность расплавленного металла шва и покрывает его плотным слоем.

Оболочка из расплавленного флю­са предохраняет металл наплавки и околошовной зоны от кислорода и азота воздуха и, кроме того, препятствует разбрызгиванию жидкого металла. Благодаря тому, что расплавленный флюс обладает низкой теплопроводностью, замедляется процесс охлаждения наплавленного металла. Это облегчает всплытие на поверхность ванны шлаковых включений и растворенных в металле газов, что резко повышает качество наплавлен­ного слоя сплава.

К, достоинствам сварки (наплавки) подслоем флюса относится: высокая производительность процесса, благо­даря применению больших токов, большой глубины проплавления, а также почти полного отсутствия потерь металла на угар и разбрызгивание; возможность автоматизации процесса; высокое качество наплавленного металла в результате надежной защиты флюсом сварочной ванны; улучшение условий труда сварщика. К недостаткам этого процесса сварки следует отнести: значительный нагрев детали; невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм по причине стекания расплавленных наплавляемого металла и флюса с поверхности восстанавливаемой детали; необходимость в отдельных случаях повторной термической обработки детали.

Наплавку цилиндрических поверхностей деталей выполняют, как правило, по винтовой линии с перекрытием предыдущего валика последующим на 1/2 — 1/З ширины. Для пред­отвращения стекания расплавленных флюса и металла с восстанавливаемой поверхности наплавку ведут со смещением А электрода с зенита в сторону, обратную направлению вращения детали (см. рис. 8.5). Смещение электродной проволоки зависит в основном от диаметра наплавляемой детали и определяется опытным путем. Для деталей диаметром 50— 150 мм смешение электрода лежит в пределах 3 — 8 мм.

Рис. 8.5. Схема наплавки под слоем флюса: а — поперечный разрез; б — продольный разрез; 1—ванна расплавленного металла; 2— расплавленный флюс; 3 - электродная проволока; 4 — наплавленный слой металла; 5 — деталь; 6 — шлако­вая корка; А — смешение электродной проволоки с зенита

При сварке под слоем флюса про­изводительность процесса по машин­ному времени повышается в 6 — 12 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой. Это достигается за счет ис­пользования больших плотностей то­ка в электродной проволоке (табл..2). Такое повышение абсолютного значения тока и его плотности в элек­троде возможно благодаря наличию

Таблица 8.2. Сила и плотность тока я электроде при ручной дуговой сварке и сварке под слоен флюса

плотного слоя флюса вокруг зоны сварки, что предотвращает выдува­ние жидкого металла шва из сварочной ванны и сводит потери на угар и разбрызгивание до 1—3 %. Коэффициент наплавки при сварке под флюсом составляет 14—18 г/А*ч против 8— 12г/А-ч при сварке электродами.

Производительность сварки опре­деляется массой металла, наплавля­емого в единицу времени в граммах в час

Q=k_HI_СВ

где k_H — коэффициент наплавки, г/А*ч; I_СВ — сила сварочного тока, А.

Производительность наплавки под флюсом одним электродом составля­ет 9 — 15 кг/ч, а лентой 5 — 30 кг/ч.

Сварочные флюсы и электродные проволоки. Сварочным флюсом (ГОСТ 9087 — 81) называется неме­таллический материал, расплав ко­торого необходим для сварки и улуч­шения качества шва.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъ­являют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формиро­вания металла;

получение швов без трещин и с ми­нимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности на­плавленного металла.

Решение этих задач связано с со­ставом свариваемого материала и ис­пользуемой электродной проволоки. Поэтому используемые для наплавки флюсы весьма разнообразны.

Химический состав наплавленного металла формируется в результате расплавления основного и электрод­ного материалов, а также зависит от степени защиты от воздуха. Степень защиты от воздуха определяется как образующимся в результате горения дуги шлаковым куполом над реакци­онной зоной, так и высотой слоя твер­дых частиц флюса над этой зоной. Вы­сота слоя насыпаемого на место свар­ки флюса с определенным грануло­метрическим составом частиц зави­сит от режимов сварки. Для наиболее распространенных флюсов, применя­емых при сварке (наплавке) конст­рукционных малоуглеродистых и ма­лолегированных сталей, которые ши­роко используются в автомобильном производстве, рекомендации по коли­честву флюса, насыпаемого на место сварки, приведены в табл. 8.3.

Таблица 8, 3. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах

Флюсы классифицируют по следу­ющим основным признакам.

1. Назначению:

флюсы общего назначения приме­няют для сварки и наплавки углеро­дистых и низколегированных сталей; флюсы специального назначения применяют для специальных спосо­бов сварки, таких как электрошлако­вая сварка, сварка легированных сталей и т. д.

2. Способу изготовления:

плавленые, т. е. получаемые сплавлением шихты в электрических или пламенных печах, и неплавленые — т. е. изготовленные без расплавления шихты. К неплавленым относятся флюсы, изготовленные измельчением и смешиванием отдельных компонен­тов, а также керамические флюсы, которые получают смешиванием по­рошкообразных шлакообразующих, легирующих, раскисляющих и других компонентов.

3. Химическому составу: оксидные флюсы, состоящие из окислов металлов и фтористых соединений, применяемые для сварки и на­плавки углеродистых и низколегиро­ванных сталей; солевые флюсы, со­стоящие из фтористых и хлористых солей, применяемые для сварки ак­тивных металлов; солеоксидные флюсы, применяемые при сварке и наплавке высоколегированных ста­лей.

4. Химическому составу шлакообразующей части:

кислые флюсы, содержащие кис­лые окислы SiO₂ и TiO₂; нейтральные флюсы, содержащие в основном фто­риды и хлориды; основные флюсы, со­держащие окислы основного харак­тера, такие как СаО, МgО и FеО.