Сварка под флюсом

Кусочки шлака от сварки под флюсом, имеющие стекловидную поверхность из-за кремнезема (SiO ₂ ).

Дуговая сварка под флюсом ( SAW ) — это распространенный процесс дуговой сварки . Первый патент на SAW был получен в 1935 году. Этот процесс требует непрерывной подачи расходуемого твердого или трубчатого электрода (с металлическим сердечником). ^[1] Расплавленный шов и зона дуги защищены от атмосферных загрязнений, будучи «погруженными» под слой гранулированного плавкого флюса, состоящего из извести , кремнезема , оксида марганца , фторида кальция и других соединений. При расплавлении флюс становится проводящим и обеспечивает путь тока между электродом и изделием. Этот толстый слой флюса полностью покрывает расплавленный металл, предотвращая тем самым разбрызгивание и искры, а также подавляя интенсивное ультрафиолетовое излучение и дым, которые являются частью процесса дуговой сварки защитным металлом (SMAW). ^[2]

ПАВ обычно работает в автоматическом или механизированном режиме, однако доступны полуавтоматические (ручные) пистолеты ПАВ с подачей флюса под давлением или под действием силы тяжести. Обычно процесс ограничивается положением плоской или горизонтальной угловой сварки. ^[2] (хотя сварные швы с горизонтальными канавками выполнялись с использованием специального приспособления для поддержки флюса). Сообщалось, что скорость наплавки приближается к 45 кг/ч (100 фунтов/ч) — для сравнения это ~ 5 кг/ч (10 фунтов/ч) (макс.) для дуговой сварки защитным металлом . Хотя токи в диапазоне от 300 до 2000 А, обычно используются ^[3] применялись также токи до 5000 А (многодуговые дуги).

Существуют варианты этого процесса с одним или несколькими (от 2 до 5) электродными проволоками. Для ленточной наплавки SAW используется плоский ленточный электрод (например, шириной 60 мм и толщиной 0,5 мм). Можно использовать постоянный или переменный ток, а комбинации постоянного и переменного тока в многоэлектродных системах часто используются постоянного напряжения сварочные источники . Чаще всего используются ; однако доступны системы постоянного тока в сочетании с устройством подачи проволоки, чувствительным к напряжению.

Функции

Сварочная головка

Он подает флюс и присадочный металл к сварному соединению. Здесь на электрод (присадочный металл) подается напряжение.

Флюсовый бункер

Он накапливает флюс и контролирует скорость нанесения флюса на сварное соединение.

Поток

Гранулированный флюс защищает расплавленный сварной шов от атмосферных загрязнений. ^[2] Флюс очищает металл сварного шва, а также может изменять его химический состав. Флюс гранулируется до определенного размера. Он может быть сплавленным, клеевым или механически смешанным. Флюс может состоять фторидов кальция марганца и оксидов кальция и , магния , кремния , алюминия . соединений из ^{[ нужна ссылка ]} При необходимости могут быть добавлены легирующие элементы. Вещества, содержащие большое количество газа при сварке, никогда не смешиваются с флюсом. Флюс с мелкими и крупными частицами рекомендуется использовать для сварки большей и меньшей толщины соответственно.

Электрод

Присадочный материал SAW обычно представляет собой стандартную проволоку, а также проволоку других специальных форм. Обычно эта проволока имеет толщину от 1,6 до 6 мм (от 1/16 до 1/4 дюйма). В определенных обстоятельствах можно использовать витую проволоку, чтобы придать дуге колебательное движение. Это помогает приварить кончик сварного шва к основному металлу. ^[4] Состав электрода зависит от свариваемого материала. В электроды могут быть добавлены легирующие элементы. Электроды доступны для сварки мягких сталей , высокоуглеродистых сталей , низколегированных и специальных сталей , нержавеющей стали и некоторых цветных металлов, меди и никеля . Электроды обычно покрываются медью для предотвращения ржавления и повышения их электропроводности. Электроды доступны в прямых длинах и катушках. Их диаметры могут составлять 1,6, 2,0, 2,4, 3, 4,0, 4,8 и 6,4 мм. Ориентировочные значения токов для сварки электродами диаметром 1,6, 3,2 и 6,4 мм составляют 150–350, 250–800 и 650–1350 ампер соответственно.

Сварочные операции

Флюс начинает откладываться на свариваемом соединении. Поскольку флюс не является электропроводным в холодном состоянии, дугу можно зажечь либо при прикосновении электрода к заготовке, либо при помещении стальной ваты между электродом и изделием перед включением сварочного тока, либо при использовании высокочастотного устройства. Во всех случаях дуга зажигается под слоем флюса. В противном случае флюс является изолятором, но как только он плавится из-за тепла дуги, он становится высокопроводящим, и, следовательно, между электродом и заготовкой поддерживается ток через расплавленный флюс. Верхняя часть флюса, контактирующая с атмосферой, которая видна, остается гранулированной (неизменной) и может быть использована повторно. Нижний расплавленный флюс превращается в шлак , который является отходом и должен быть удален после сварки.

Электрод непрерывно подается к свариваемому соединению с заданной скоростью. В полуавтоматических сварочных установках сварочная головка перемещается вдоль стыка вручную. При автоматической сварке отдельный привод перемещает либо сварочную головку над неподвижной сварочной головкой, либо деталь перемещается/вращается под неподвижной сварочной головкой.

Длина дуги поддерживается постоянной благодаря использованию принципа саморегулирующейся дуги. Если длина дуги уменьшается, напряжение дуги увеличивается, ток дуги и, следовательно, скорость горения увеличиваются, что приводит к удлинению дуги. Обратное происходит, если длина дуги увеличивается больше, чем обычно. ^[5]

Опорная пластина из стали или меди может использоваться для контроля проникновения и удержания большого количества расплавленного металла, образующегося в процессе.

Ключевые переменные процесса SAW ^[6]

Скорость подачи проволоки (основной фактор регулирования сварочного тока)
Напряжение дуги
Скорость движения
Вылет электрода (ESO) или рабочий контактный наконечник (CTTW)
Полярность и тип тока (переменный или постоянный) и переменный ток переменного баланса

Применение материалов

Углеродистые стали (конструкционные и судостроение)
Низколегированные стали
Нержавеющие стали
Сплавы на основе никеля
Наплавка (износостойкая, наплавленная и коррозионностойкая наплавка сталей)

Преимущества

Сообщалось о высоких скоростях осаждения (более 45 кг/ч (100 фунтов/ч)).
Высокие эксплуатационные коэффициенты в механизированных приложениях.
Глубокий провар сварного шва.
Прочные сварные швы выполняются легко (при хорошем проектировании процесса и контроле).
Возможна высокоскоростная сварка тонколистовых сталей со скоростью до 5 м/мин (16 футов/мин).
Выделяется минимальное количество сварочного дыма или света дуги. ^[2]
Практически не требуется подготовка кромок в зависимости от конфигурации шва и требуемого проникновения.
Процесс подходит как для внутренних, так и для наружных работ.
Полученные сварные швы прочные, однородные, пластичные, устойчивы к коррозии и имеют хорошую ударную вязкость.
Однопроходные сварные швы на толстых листах можно выполнять на обычном оборудовании.
Дуга всегда покрыта слоем флюса, поэтому вероятность разбрызгивания сварного шва исключена.
От 50% до 90% флюса можно восстановить, переработать и использовать повторно. ^[7]

Ограничения

Ограничено черными металлами (сталь или нержавеющая сталь) и некоторыми сплавами на основе никеля.
Обычно ограничивается позициями 1F, 1G и 2F.
Обычно ограничивается длинными прямыми швами или повернутыми трубами или сосудами.
Требуются относительно сложные системы обработки флюса.
Остатки флюса и шлака могут представлять угрозу для здоровья и безопасности.
Требуется удаление шлака между проходами и после сварки.
Требуются подкладочные полосы для правильного проникновения корней.
Ограничено материалами большой толщины. ^[2]

Ссылки

^ США 2043960 , Джонс, Ллойд Теодор; Кеннеди, Гарри Эдвард и Ротермунд, Мейнард Артур, «Электросварка», опубликовано 9 октября 1935 г., выпущено 9 июня 1936 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кедзи, Ока (2019). Оценка стоимости и жизненного цикла толстых листов с использованием SAW и GMAW (PDF) . Лаппеенранта – технологический университет Лахти. стр. 20–21.
^ Калпакджян, Серопе и Стивен Шмид. Производственная инженерия и технология . «5-е изд.». Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл, 2006.
^ Джеффус, Ларри. Сварка: принципы и применение . Флоренция, Кентукки: Thomson Delmar Learning, 2002.
^ «Оборудование для дуговой сварки под флюсом» . МастерВелд . Проверено 29 октября 2021 г.
^ Тойвиайнен, Алекси; Йоэнсуу, Яакко (2014). Сравнение глубины проплавления при дуговой сварке под флюсом с использованием постоянного тока и постоянного напряжения (PDF) (на финском языке). Технологический университет Лаппеенранты. стр. 25–26.
^ «Калькулятор восстановленных ресурсов» . Компания «Велд Инжиниринг » Проверено 5 марта 2015 г.

Дальнейшее чтение

Американское общество сварщиков, Справочник по сварке , Том 2 (9-е изд.)

Внешние ссылки

Брошюра по сварке под флюсом

[1] США 2043960 , Джонс, Ллойд Теодор; Кеннеди, Гарри Эдвард и Ротермунд, Мейнард Артур, «Электросварка», опубликовано 9 октября 1935 г., выпущено 9 июня 1936 г.

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кедзи, Ока (2019). Оценка стоимости и жизненного цикла толстых листов с использованием SAW и GMAW (PDF) . Лаппеенранта – технологический университет Лахти. стр. 20–21.

[manufacturing-3] Калпакджян, Серопе и Стивен Шмид. Производственная инженерия и технология . «5-е изд.». Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл, 2006.

[welding-4] Джеффус, Ларри. Сварка: принципы и применение . Флоренция, Кентукки: Thomson Delmar Learning, 2002.

[5] «Оборудование для дуговой сварки под флюсом» . МастерВелд . Проверено 29 октября 2021 г.

[6] Тойвиайнен, Алекси; Йоэнсуу, Яакко (2014). Сравнение глубины проплавления при дуговой сварке под флюсом с использованием постоянного тока и постоянного напряжения (PDF) (на финском языке). Технологический университет Лаппеенранты. стр. 25–26.

[7] «Калькулятор восстановленных ресурсов» . Компания «Велд Инжиниринг » Проверено 5 марта 2015 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]