Автоматическая сварка под флюсом: сущность, виды и особенности технологии

 Сварка является древним технологическим процессом, при помощи которого можно произвести соединение разных изделий из металлической основы.

С течением времени технология претерпела много изменений, улучшилась и перешла на новый уровень. Существуют разные виды сварочных техник, но мы поговорим о процессе, который производится в автоматическом режиме.

Автоматическая сварка - это высшая степень механизации электродуговой сварки. Во время нее происходит самостоятельное образование и поддержание дуги. Система управления контролирует дозировку и скорость подачи расходных материалов, а также направление скорости движения дуги.

Что такое автоматическая сварка

Автоматическая сварка под флюсом осуществляется с использованием полного контроля всех важных процессов. Именно благодаря этому она получило широкое распространение на производствах, разных предприятиях, на которых выполняется массовое изготовление разнообразных конструкций из металла. Это позволяет за небольшой период времени создать огромные изделия особой важности.

Так что это такое сварка под флюсом? По своей сути это процесс, во время которого осуществляется сочетание электромеханического оборудование с электронным управлением, при этом главной деталью является сварочная головка. С ее помощью осуществляются многие важные процессы:

• подаются расходные материалы в область соединения;
• осуществляется дуговая сварка;
• резка;
• напыление;
• производится контроль над сварочным процессом и своевременностью его остановки.

На заметку! По конструкции головки для сварки разделяют на два типа - подвесные и самоходные. Отличие первых состоит в том, что в них отсутствует устройство для самоходного перемещения. По этой причине движение дуги осуществляется за счет передвижения соединяемых элементов. Самоходная головка способна самостоятельно перемещаться на область сварки, это происходит благодаря наличию специальных приводов.

Из всего этого можно понять, что такое дуговая сварка под флюсом и как она производится, но все же стоит знать ее отличие от полуавтоматического процесса. Разница между этими технологиями не особо существенная. Автомат от полуавтомата различается по степени механизации процесса.

Полуавтоматические устройства в отличие от автоматов обладают простым использованием. Они оборудованы автоматическим устройством подачи сварочной проволоки на электронный держатель через гибкий рукав. Сварщик самостоятельно регулирует движение дуги, он направляет ее в требуемую сторону.

Сущность сварочного процесса

Перед тем как приступать к работам стоит рассмотреть сущность автоматической сварки под флюсом. В международной системе эта технология имеет обозначение SAW. В ее основе лежит горение электрической дуги, которая расплавляет структуру металлических кромок. Для этого в область сварки подается проволока, между концом которой и самим изделием происходит возбуждение дуги.

Совместно с этим процессом сварочный трактор в область сваривания передает флюс, он покрывает расплавленную область, защищая от влияния внешних газовых смесей. Кроме этого он положительно влияет на вплавляемость легирующих компонентов в область шва, снижает разбрызгивание расплавленного металла.

Из истории! Кто разработал сварку под флюсом? Эту технологию разработал Н. Славянов. А вот первый автоматизированный сварочный аппарат для осуществления сварочного процесса в автоматическом режиме и практические основы выполнения были созданы уже в 1927 году Д. Дульчевским.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом должна выполняться в соответствии с технологией и с соблюдением определенных правил. Во время этого процесса плавящийся конец присадочной проволоки удерживает головка сварочного автомата, при этом обязательно должно сохраняться некоторое расстояние от детали.

Технология сварки под флюсом требует контролирования со стороны человека. Также необходимо корректирование режимов, периодическое оценивание качества полученных результатов. Во время сварочного процесса применяются автоматические тракторы, которые передвигаются на собственных шасси по линии соединения. Все главные узлы данных аппаратов передвигаются вместе с ними.

В соответствии с ГОСТом 8713-79 сварочный станок, который используется при автоматическом сварочном процессе, может производить следующие разновидности работ:

1. Сваривание металлических заготовок на весу, без поддерживания для обратной стороны шва.
2. Они могут выполнять сварку на специальных медных прокладках, которые защищают от протекания и наплывания.
3. Могут осуществлять сварку на подушке из порошка.
4. Способны производить сварочный процесс на медном ползуне, сопровождающем движение головки аппарата.

Положительные и отрицательные качества

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса является востребованной технологией, которую активно применяют на производствах, предприятиях. При проведении этой технологии можно хорошо сэкономить на материале, при этом качество изделия никак не пострадает. Это осуществляется благодаря специальной эффективной конструкции, которая обеспечивает отличную тягу даже для компонентов с повышенной твердостью.

Автоматическая сварка под слоем флюса обладает целым рядом преимуществ:

1. Данный вид сварки обладает повышенной степенью производительности. Она означает показатель метража шва, который производится за час работы дуги. Использование флюса повышает степень производительности сварки почти в 10 раз.
2. За счет того во время сварочного процесса соблюдается стабильность и постоянная скорость прохода линии соединение имеет хорошее качество и высокую прочность.
3. Закрытая дуга обладает высокой мощностью. Именно это способствует расплавлению металла на большую глубину в процессе сварочного процесса. Именно это избавляет от необходимости проводить разделку кромок под сварку. Но стоит учитывать, что открытая дуга не такая мощная, она требует предварительного разделывания кромок. Без этого условия невозможно получить хорошее сварное соединение.
4. Главное преимущество данной технологии состоит в том, что весь процесс производится в автоматизированном режиме. Сварщик не обязательно должен уметь варить, ему достаточно знания того, как проводится настройка используемого оборудования.
5. При выполнении автоматического сварочного процесса электрод применяется почти полностью, его потери составляют всего 2 %.
6. Во время сварки не образуются брызги от расплавленного металла. Это приводит к экономии самого металла, что положительно отражается на стоимости и производительности сварочного процесса.
7. Область сваривания отлично защищена от отрицательного воздействия воздуха и окружающей среды.
8. За счет того, что во время автоматического сваривания применяются флюсы, происходит минимальное образование оксидов.
9. На протяжении всего процесса наблюдается ровное пламя дуги. Именно за счет этого выходит прекрасная мелкочешуйчатая структура и сохраняется отличный эстетический вид сварного шва.
10. От вредных внешних воздействий сварную область отлично защищает флюс. Во время сварки не требуется дополнительно применять специальные защитные устройства.
11. Усиленное охлаждение металла после сварочного процесса приводит к образованию прочного и стойкого сварного шва.
12. Этот метод обладает простым исполнением, для него не требуется иметь большой опыт, навыки.

Наличие большого количества плюсов делает сварку под слоем флюса востребованной технологией. Действительно этот метод пользуется широкой популярностью во многих областях производства, благодаря ему можно получить качественное и прочное соединение, которое способно прослужить длительное время. Кроме этого этот метод прекрасно подходит для сваривания трубных конструкций разного диаметра.

Но все не стоит забывать про то, что автоматическая дуговая сварка имеет негативные качества, среди которых можно выделить:

• сварка под флюсом, которая осуществляется в автоматическом режиме, является дорогим методом сваривания. Его может позволить далеко не каждый;
• во время процесса достаточно тяжело определить верное расположение материала для фиксации. Это связано с техническими характеристиками технологии;
• сварка может оказывать вредное воздействие на человека, который контролирует и выполняет весь рабочий процесс;
• для проведения процесса требуется дорогостоящее и редкое оборудование, которое имеется только на промышленных предприятиях. По этой причине данный вид сварки редко используется в бытовых условиях;
• перед проведением сварки требуется тщательная подготовка металла;
• не получится провести сваривание металл на весу. Деталь необходимо зафиксировать в горизонтальном положении и предварительно проварить корень сварного соединения.

Важно! При проведении автоматического сваривания сварочный трактор расплавляет часть порошка электрической дугой от проволоки, в результате этого появляется корка на поверхности шва. А другая часть порошка так и остается в виде гранул. После полного завершения процесса требуется очистить весь шлак.

Где применяется автоматическая сварка

Автоматическая наплавка под слоем флюса является универсальным и эффективным методом, который высоко ценится в производстве. По этой причине он нашел широкое применение в разных областях - от домашних мастерских до крупных промышленных предприятий, включая сваривание труб с разным размером диаметра.

Автоматическая наплавка под флюсом может использоваться в следующих разновидностях работ:

• при проведении монтажа конструкций со сложным строением;
• при соединении металлов, которые имеют большую площадь поверхности для сцепки;
• соединение любых видов металлов и сплавов вплоть для сваривания разнородных по составу деталей.

Именно использование флюсов сделало этот вид сварочного процесса востребованным и уникальным. Дело в том, что порошок способен обеспечить высокую защиту от негативных внешних воздействий, он оказывает положительное воздействие на качество сварного соединения, повышает его прочность.

Для справки! Изначально флюсы использовались при работе с низкоуглеродистой сталью. В настоящее время их применяют в соединении сложных и капризных металлов, к примеру, тугоплавких металлических основ, различных стальных сплавов.

По этой причине технология автоматической сварки стала популярной, ее сейчас широко применяют в следующих случаях:

• сваривание вертикальных соединений с принудительным или свободным формированием шва;
• монтаж труб с разным калибром, включая изделия с большим диаметром;
• соединение кольцевых швов со сложным рабочим процессом по удержанию сварочной ванны и растеканию металла, с ручным подвариванием, на станках ЧПУ.

Виды автоматических аппаратов

Технология автоматической сварки под флюсом предполагает наличие подходящего оборудования, которое производит сваривание. Оно должно обладать требуемыми параметрами и возможностями осуществления всех работ в автоматическом режиме.

Для автоматического сваривания обычно применяется оборудование следующих типов:

1. Тракторного вида. Аппараты того типа предназначены для работ под слоем флюса или в среде защитных газов.
2. Подвесной сварочный автомат. Для работы в среде защитных газов.
3. Многодуговой аппарат. Данное оборудование способно совмещать модификации тракторного и подвесного исполнения.

Особенности тракторного оборудования

Часто механизированная сварка под флюсом осуществляется при помощи оборудования тракторного типа - автоматические сварочные тракторы. Первый вид данных аппаратов был разработан и выпущен еще в СССР. Требования к конструкции регламентированы ГОСТом 8213-69. Широко применяются в тяжелой промышленности.

Чтобы понять, что это за оборудование, стоит рассмотреть в качестве примера популярный аппарат - устройство одномоторного трактора типа ТС-17-Р. Именно при помощи этого оборудования часто производится автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.

Итак, этот аппарат имеет в устройстве только один двигатель, именно это становится понятно, исходя из названия оборудования. Он специально разработан для проведения наплавки под слоем флюса при проведении сварочных работ различных стыковых швов. Во время этого процесса минимальный радиус кольцевых швов должен составлять 60 см.

При помощи двигателя приводится в движение ходовой механизм, а также устройство подачи присадочной проволоки (электрода). Все три компонента имеют общую корпусную основу, которая является несущей конструкцией трактора.

Также корпус обеспечивает опору для других важных компонентов тракторного аппарата:

• разгрузочному бункеру для флюса;
• барабану с проволокой;
• управляющему блоку.

Электрод находится рядом с вертикальной осью, которая проходит через центр тяжести. Именно это особенность позволяет производить сварочные работы внутри емкостей - низкое расположение центра тяжести обеспечивает высокую устойчивость.

Подвесной сварочный аппарат

Дуговая сварка под флюсом может осуществляться при помощи подвесного сварочного аппарата. Данное оборудование состоит из следующих основных элементов:

• подающее устройство;
• приводной суппорт;
• механизм вертикального передвижения;
• флюсовый бункер;
• проволочный барабан;
• блок управления.

Подвесное оборудование разделяется на два типа - стационарное и самоходное.

Приборы стационарного вида отличают тем, что их до начала сварочных работ устанавливают на определенное место и не перемещают до окончания рабочего процесса. Основная сфера использования - соединение труб. Аппараты самоходного вида оснащены тележкой для перемещения по рабочей площадке. Их отличие состоит в способности создания неразъемных соединений со значительной длиной.

Виды

Техника автоматической сварки под флюсом имеет несколько разновидностей. Каждый вид обладает отличительные особенности, которые оказывают влияние на производительность, скорость, вид сварного соединения и другие важные качества. Перед тем как приступать к процессу стоит рассмотреть основные способы сварки под флюсом и их важные характеристики.

В среде аргона

Автоматическая технология сваривания может осуществляться в среде аргона, она также называется аргонодуговой сваркой. Во время нее используется неплавящийся электрод, наиболее подходящим считается вольфрамовый стержень с добавлением примесей.

Между стержнем и свариваемой деталью происходит возбуждение электрической дуги. Аргоновый состав газовой смеси, который подается через сопло головки оборудования, предотвращает проникновение углерода на поверхность шва. Именно за счет этого удается получить крепкий и ровный сварной шов.

Сварочный процесс с использованием защитного газа может осуществляться при помощи головки устройства, которая стационарно закрепляется на одном месте. Именно под этим элементом изделия проворачивается, что позволяет получить ровный и качественный шов. Также сваривание может выполняться движущейся частью по области соединения. Аргонодуговая сварка активно применяется при сваривании труб и емкостей из нержавейки.

С использованием порошковой проволоки

Автоматическая наплавка под флюсом может осуществляться при помощи порошковой проволоки. Во время нее оборудование по роликам подает плавящийся стержень в область сваривания. Подаваемое напряжение на конце проволоки приводит к образованию дуги.

Для защиты расплавленной области металла применяется флюс, а именно порошок, который находятся в составе проволоки. После проведения сварки под слоем флюса, требуется тщательная зачистка швов от шлака. Если этого не сделать, то может ухудшиться качество сварных соединений.

Плазменная сварка

Автоматическая плазменная сварка была специально разработана для быстрого сваривания изделий из легированной стали.

К главным особенностям этого вида автоматической сварочной технологии относятся:

1. В устройствах, которые используются для плазменной сварки, дуга разгорается в области между двух электродов, находящихся в головке горелки.
2. Во время сварки производится подача газовых смесей с гелием или аргоном, они находятся под сильным давлением. Они обеспечивают ионизацию пламени дуги и усиливают температурные показатели.
3. Оборудование, применяемое для плазменной сварки, устанавливается на кронштейны, которые способны вращаться вокруг оси.
4. Расстояние от центральной области до головки может изменяться, именно это позволяет применять оборудование для создания круговых соединений в днищах емкостей.
5. В соответствии с толщиной металла и требуемой высотой шва сварочное оборудование может дополняться блоком для подачи присадочного материала.

Режимы

Чтобы проведение автоматической сварки под флюсом было правильным и точным, необходимо знать какие бывают режимы сварки, и какими особенностями они обладают. При их выборе стоит учитывать множество факторов, соблюдение которых позволит получить качественное сварное соединение.

Итак, режимы сварки под флюсом подбираются в соответствии со следующими факторами:

• показателями толщины сварочных кромок;
• размерами будущего сварного соединения;
• геометрической формой соединения;
• глубиной плавления металла в сварной области.

Чтобы правильно подобрать режимы автоматической сварки под флюсом стоит рассмотреть таблицу ниже, которая предоставлена на изображении ниже.

Данная таблица поможет выполнить правильный расчет режимов сварки под флюсом с учетом всех важных характеристики и качеств. В результате это обеспечит правильное проведение процесса, который сможет соединить металлические изделия и создать прочную конструкцию.

Для каждого вида изделия режимы сварки должны указываться в техническом задании и в правилах сварки автоматом под флюсом. При этом нужно следовать некоторым важным рекомендациям:

1. Автоматическая дуговая или ручная сварка под флюсом может проводиться при условии, если стабильно поддерживается дуга. При этом должно наблюдаться оптимальное соотношение между силой тока и скоростью подачи проволоки.
2. Схема автоматической дуговой сварки под флюсом рекомендует выполнять повышение скоростных показателей выполнения работ при увеличении вылета электродной проволоки.
3. Если используются проволоки из легированной основы, то стоит использовать режимы с высокой скоростью подачи.
4. На размеры и формы сварного соединения оказывает влияние показатель напряжения и сила тока. Сила тока, при которой производится автоматический дуговой сварочный процесс, изменяет глубину проваривания, а увеличение напряжения вызывает изменение ширины шва.

Все эти факторы помогут провести правильный выбор и расчет режимов автоматической сварки под флюсом. Кроме этого стоит учитывать правила, которые указываются в регламентирующей технологии этой сварочной технологии.

Виды флюсов

Сваривание и восстановление деталей автоматической наплавкой под слоем флюса выполняется строго по технологии, которая предполагает провести предварительную подготовку требуемых защитных материалов. Для того чтобы в структуру сваривания не попал кислород, который может снизить прочность шва, применяется специальный порошок или флюс.

Флюсы для газовой, ручной, автоматической сварки выполняют важные задачи:

• изолируют сварочную ванну от кислорода;
• стабилизируют дуговой разряд;
• способствуют нормальному химическому реагированию с расплавленными металлами;
• легируют или улучшают качества соединения;
• формируют сварочный шов.

Технология применения флюсов рекомендует использовать данные изделия для любых видов стали. Но стоит учитывать, что для сваривания низколегированных, легированных, высоколегированных сталей должны применяться разные виды флюсов. В зависимости от состава данные элементы бывают:

• из высококремнистой основы;
• с содержанием марганца;
• с низким содержанием кремния;
• безмарганцевые.

К особой группе относятся бескислородные флюсы.

В соответствии со степенью легирования флюсы могут быть следующих типов:

• нейтрального;
• слабо-легирующего или плавленого типа;
• легирующего или керамического типа.

В соответствии с химическим строением флюсы делят на:

1. Солевые. Они имеют в основе фториды и хлориды металлов. Они используются для сваривания цветных металлов.
2. Оксидные. В составе имеется высокий уровень оксидов металлов и небольшое содержание фторидов. Применяют для соединения деталей из низколегированной стали.
3. Смешанные. Это смесь из оксидных и солевых флюсов. Их применяют для сварки элементов из высоколегированной стали.

Технология выполнения работ

Чтобы понять, что такое сварка под флюсом стоит рассмотреть технологию ее проведения. Первым делом стоит подготовить сварочное оборудование, для этого вида сварки подходят разные автоматические аппараты - трактор и подвесной сварочный прибор.

Главным элементом конструкции автоматического аппарата является сварочная головка, которая состоит из следующих компонентов:

• устройства подачи и перемещения;
• токопроводные элементы;
• самодвижущаяся тележка;
• блок управления.

Для работы потребуется специальный флюс и проволока для сварки под флюсом или прочие электродные материалы. Ее подает сварочная головка, а уже после она осуществляет подачу электрического тока.

Обязательно для этого вида сварки требуется токопроводящий механизм, который называется горелкой или мундштуком. Встречаются разные варианты исполнения, но все они имеют общее принципиальное устройство - направляющую трубку с вкрученным токопроводящим элементом.

Трубка при помощи сапожковой вилки на шарнире соединяется с прижимным механизмом. Для увеличения срока службы вилка имеет вставку из высокопрочной основы. Прижимной механизм состоит из винта и пружины.

Для автоматической импульсной сварки под слоем флюса рекомендуется применять источники энергии с пологопадающими качествами. Если выполняются работы в газовой среде, то предпочтение стоит отдавать источникам с жесткими характеристиками.

Стоит отметить! При проведении орбитальных сварочных работ рекомендуется применять оборудование с асинхронными двигателями с постоянной частотой. За счет того, что реализуется принцип саморегуляции, скорость подачи электродов будет оставаться неизменной.

Особенности технологии

Чтобы понять, как производится автоматический сварочный процесс, стоит рассмотреть его важные особенности:

1. Флюс автоматически подается на область соединяемых элементов из предварительно заполненного бункера. При этом высота слоя зависит от толщины металлической основы.
2. Электродная проволока, которая используется для автоматической сварочной технологии, сматывается в бухты или на кассеты. Она подается в рабочую зону при помощи специального механизма.
3. Электрод, который создает дугу, перемещается вдоль шва со скоростью, зависящей от видов используемых режимов.
4. При сварочном процессе на поверхности образуется флюсовый свод, он защищает сварочную ванну и предотвращает разбрызгивание металла.
5. Расплавленный флюс не оказывает негативного воздействие на качество сварочного шва, поскольку он имеет низкую плотность, поэтому он всплывает на поверхность. При остывании на поверхности образуется шлак, который обязательно требуется полностью счистить с поверхности изделия.
6. Флюс, который не был израсходован, необходимо собрать в емкость. Его можно будет использовать повторно.

Автоматическая технология сваривания считается одной из лучших техник, которые активно применяются в разных областях промышленности. Но чтобы она было проведена правильно, требуется учитывать множество важных нюансов - виды флюсов, типы автоматического оборудования, расчет режимов наплавки под слоем флюса, принцип работы и многое другое. Поэтому перед тем как приступать к данному процессу стоит заранее рассмотреть его важные особенности.