Флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки. Характеристика, классификация

Для чего нужен флюс при сварке

Использование флюсов обеспечивает следующие преимущества при сварке.

• Как при электродуговой, так и при газовой сварке флюс сварочный обеспечивает более интенсивное расплавление металла — (соответственно при больших токах или высокой концентрации кислорода). Благодаря этому нет необходимости заблаговременно разделывать кромки будущего сварного шва.
• В зоне шва и на прилегающих к нему поверхностях удается избежать угара металла — его потерь на окисление и испарение.
• Горение дуги имеет более высокую стабильность, что особенно важно при сложных конфигурациях шва
• Снижаются потери энергии источника тока на нагрев металла, соответственно увеличивается его КПД.
• Оптимизируется расход присадочного материала.
• Более удобное выполнение работ для сварщика, потому что флюс экранирует некоторую часть пламени дуги.

Виды сварки под слоем флюса

С применением флюса может выполняться как ручная, так и автоматическая сварка – принципиальная разница будет зависеть от выбранного оборудования. Электродуговая сварка выполняется в режиме саморегуляции или при поддержке автоматического контроля напряжения. Оптимально использовать инверторные установки, дополненные барабанами для подачи проволоки. Также распространена сварка с флюсом без газа, который по умолчанию выступает в качестве защитной среды от кислорода и азота. Чем же хороша техника, исключающая этот барьер перед негативными факторами воздействия? Во-первых, при условии выбора подходящего флюса он сможет выполнить весь перечень защитных и вспомогательных задач применительно к формируемому шву. Во-вторых, отсутствие газовой среды облегчает саму организацию процесса. Не нужно подготавливать баллон с аргонно-углекислотная смесью, а также защищать зону сварки от избыточного термического воздействия при использовании горелки.

Условия использования сварочных флюсов

Задача флюса — стабилизация металлургических процессов при сохранении необходимой производительности электродов. Для этого в процессе сварки следует соблюдать определенные условия.

• Флюс не должен вступать в химическую реакцию с металлом стержня и основным металлом.
• Зона сварной ванны должна оставаться изолированной на протяжении всего сварочного процесса.

Остатки флюса, связанные со шлаковой коркой в результате сварки, по завершении работ должны легко удаляться. При этом до 80% материла после очистки можно использовать заново.

При ковке

Самый древний вид сварки – это ковка. Называть этот процесс сваркой можно с натяжкой. Тем не менее, термин «кузнечная сварка» подразумевает именно соединение двух металлов ковкой. Выполняют ее вручную или с помощью оборудования. Ковке обычно подвергают виды стальных сплавов с низким содержанием углерода.

Флюс для кузнечной сварки практически всегда в качестве основы содержит железосинеродистый калий. Массовая доля его различна, варьируется от 1 весовой части до 27 весовых частей.

Остальными компонентами могут быть бура, борная кислота, хлорид натрия. Смесь перед ковкой насыпают на металлическую заготовку, доведенную до температуры 1000 °C.

Флюс вместе с окалиной превращается в жидкую массу шлака, обволакивает рабочую зону, предохраняет ее от дальнейшего окисления.

Грамотный выбор флюса, режима проведения сварки гарантирует образование качественного сварочного шва.

Как работают флюсы

• Перед сваркой на места соединений наносится толстый (40-60 мм) слой флюса.
• Электрод вводится в зону сварки, происходит поджиг дуги.
• Под воздействием высоких температур (до 6000 °C) флюс с его низкой плотностью быстро плавится в газовом пузыре, изолируя сверху сварную ванну, перекрывая к ней доступ газовых, водяных паров и других химических веществ.
• Имея высокое поверхностное натяжение, таким же образом расплав флюса предотвращает интенсивное разбрызгивание металла.
• Это позволяет значительно увеличить ток дуги (до 1000-2000 Ампер) без серьезных потер материала электрода и с сохранением хорошего качества шва.
• Под воздействием флюса в зоне дуги происходит концентрация тепловой мощности — в результате плавление металла происходит быстрее.
• При этом металлом заполняются все стыки, независимо от состояния кромок.
• Изменяется материальный баланс сварного шва — 60-65% процентов в нем составляет металл свариваемых деталей, и только остальное — это металл сварочного электрода.

Сочетание флюса с проволокой

Качественное соединение заготовок из низколегированных и углеродистых сталей получают с помощью сочетания проволоки и флюса. Свойства высококремнистых составов лучше, если в них присутствует марганец. Шов получается прочным, ровным, без трещин. Это объясняется малым количеством серы, переходящей из флюса в заготовку, выгоранием углерода в сварочной ванне. Проволока применяется низкоуглеродистая. Она дает меньшую пористость детали.

Рекомендуем к прочтению Холодная и горячая сварка линолеума своими руками

Качество шва зависит от состава проволоки, а вязкость – от флюса, содержащего низкое количество кремния. Такие защитные средства применяются при соединении низколегированных сталей.

При проведении сварочных работ металл взаимодействует с жидким шлаком. Происходит это на протяжении короткого времени до остывания места соединения, но энергично. Связано это с высокой температурой в месте контакта. Результат – обеднение или обогащение заготовок легирующими элементами. На этот процесс влияют:

• режим сварки;
• сила тока;
• напряжение дуги.

При соединении деталей автоматическими аппаратами эти показатели не меняются.

Сварочные флюсы — классификация

Классификация флюсов чрезвычайно широка. Их различают по внешнему виду и физическому состоянию, химическому составу, способу получения, назначению. Так, например, для наплавки или дуговой сварки, как правило, используются гранулированные или порошковые флюсы с определенными показателями электропроводности, а для газовой — газы, порошки, пасты.

По способу получения композитов

Различают флюсы плавленые и неплавленые.

Флюс сварочный плавленый широко используют не только при сварке, но при наплавке. Он демонстрирует высокую эффективность в случаях, когда поверхность металла сварного шва путем добавления дополнительных химических элементов должна получить более высокие технические характеристики — например, повышенную стойкость к коррозии или очень ровный и гладкий шов.

Наплавка под флюсом

Получают плавленые флюсы следующим способом: компоненты размалывают, смешивают, затем расплавляют в пламенных или электропечах при полном отсутствии кислорода. Далее нагретые частицы пропускаются через непрерывный поток воды, затвердевая и превращаясь таким образом в гранулят. Размер частиц различен — чем тоньше сварочный пруток, тем меньше должны быть и гранулы.

Неплавленые флюсы (керамические) для сварки изготавливаются путем перемешивания измельченных частиц шихты из ферросплавов, минералов, шлакообразующих без последующего плавления. Частицы смешиваются со стеклом и далее спекаются.

В ряду их преимуществ:

• низкий расход,
• возможность многократного использования,
• высокое качество получаемого шва.

Пример — керамический сварочный флюс марки UF (UF-01, UF-02, UF-03) который используется в энергетике и гражданском строительстве для сварки металлоконструкций из низколегированных сталей повышенной прочности.

Химический состав флюсов для сварки

Химический состав — важная составляющая в характеристике флюсов. Материал должен быть химически инертен в условиях очень высоких температур. Помимо этого, он должен обеспечивать эффективную диффузию отдельных элементов (например, легирующих) в металл шва.

Наибольшую массовую долю (от 35…80% от общего объема) в сварочном флюсе обычно (но не во всех) составляет диоксид кремния (кремнезём) — кислотный оксид, бесцветный прозрачный кристаллический минерал. Кремний препятствует процессу образования углерода, тем самым снижая риски появления трещин и пор в металле шва.

Значительную часть составляет марганец. Как активный раскислитель, этот компонент флюсов для сварки снижает образование окислов в зоне сварочной ванны, вступая в реакцию вначале с кислородом в окислах железа, затем и с оксидом кремния. Результат сложной реакции — оксид марганца, нерастворяемый в стали и впоследствии легко удаляемый. Кроме того, марганец реагирует с вредной для металла шва серой — он связывается с ней в сульфид, который затем также удаляется с поверхности шва.

Также в ряду химических элементов флюсов — легирующие добавки — помимо кремния и марганца это молибден, хром, титан, вольфрам, ванадий и другие. Из задача — восстановить первичный химический состав металла, а в ряде случаев — путем легирования восполнить собой выгоревшие основные примеси стали и обеспечить металлу шва дополнительные специальные свойства. Обычно во флюсе они представлены соединениями с железом — ферросплавами (феррохром и т. д.).

Классификация

Классификация сварочных флюсов имеет четыре критерия, которые разделяют присадочное средство. Заключаются они в следующих пунктах:

• назначение флюса;
• способ его изготовления;
• структура и физические параметры;
• химический состав.

Назначение

В зависимости от состава и свойств гранулированного средства, оно может быть применено для обеспечения сварочных процессов в работе с углеродистыми, легированными и цветными металлами. Его используют для электродуговой, газовой и электрошлаковой сварки, а также работах с неплавящимися электродами. Некоторые классы флюсов взаимозаменяемы. Так, флюс для сварки алюминия, может быть использован и для создания соединений на легированных сталях. В его состав входят натрий, калий и литий, которые будут положительно сказываться и на других металлах. «Алюминиевый» флюс хорошо подойдет для сварки угольными электродами. Другие гранулированные смеси узко специализированны и не пригодны для широкого применения.

Способ изготовления

В промышленности имеются три способа производства флюса:

• Плавленные. Для этого применяют электрические или угольные печи. Компоненты шихты разогревают до жидкого состояния и, сплавляясь, образуют полезную смесь. Брикеты и комки материала разбиваются до мелких частей. В готовом виде такие порошки имеют мелкодисперсную структуру серого цвета.
• Механические смеси. Это соединение нескольких видов флюса в один состав путем физического перемешивания гранул между собой. Технология применяется для конкретных видом металлов. Постоянного состава не существует, а изготовление производится на заказ. Имеет существенный недостаток в виде разности веса и размера частиц, что приводит к их разделению при транспортировке и подаче из бункера.
• Керамические. Соединение образовывается за счет скрепления порошкообразных веществ клеем, в роли которого выступает жидкое стекло. Альтернативным методом является спекание без сплавления. Компоненты шихты разогреваются до слипания в комки. После остывания они проходят процедуру измельчения. Благодаря недопущению сплавления сохраняются легирующие вещества.

Структура и параметры

Внешний вид и физическое строение порошкообразных средств для сварки может отличаться. Наиболее распространенными являются стекловидные зерна. Они имеют прозрачный цвет и круглую структуру. Отличаются более высокой насыпной массой, поэтому плотно укрывают соединение, защищая его от внешней среды.

Вторая категория флюсов создается в виде пемзообразного вещества. Это пенистые гранулы овальной или круглой формы. Цвет может варьировать от белого до коричневого. Порошок, из-за легкого веса, требует более высокого слоя присыпания соединения.

Химический состав

Из компонентов, входящих в состав порошкообразного вещества для присыпки сварного соединения, выделяются низкокремнистые смеси, где оксида последнего содержится меньше 35%. При этом участие марганца граничит на уровне 1%. Вторая группа — это флюсы с высоким содержанием оксида кремния, которое начинается от 35%. Третья категория называется бескислородной.

Отличаются флюсы и по степени взаимодействия с основным и присадочным металлами. Пассивные смеси только создают газовое облако, но никак не воздействуют на химический состав стали. Слаболегирующие порошки — это категория флюсов, производимая путем плавления, которые снабжают свариваемые материалы небольшим количеством кремния, марганца, и других полезных включений. Это придает шву большую прочность и ударную вязкость. Легирующие гранулированные составы обогащают металл в значительной степени, улучшая его физические и химические свойства. Швы после такой сварки лучше сопротивляются коррозии.

Виды флюсов для сварки по назначению

От назначения сварочных флюсов напрямую зависит их выбор по химическому составу.

• Для сварки низкоуглеродистых сталей применяются флюсы с большим содержанием кремния и марганца в сочетании с проволокой из низкоуглеродистой стали без легирующих добавок. Второй вариант — малая доля марганца (или вообще его отсутствие) во флюсе, но легирующие добавки присутствуют в стали сварочного прутка.
• Для сварки низколегированных сталей используются флюсы с высокой химической инертностью, — выше, чем для низкоуглеродистых сталей. Благодаря этому получают более пластичный сварной шов. Пример — флюс для сварки стали АН-46.
• Для сварки высоколегированных металлов применяются флюсы с минимальной химической активностью. Кремний, как и марганец, практически не используется — его заменяет флюорит (плавиковый шпат), благодаря которому образуются легко отделяемые легкоплавкие шлаки. Также в таких флюсах обычно содержатся оксид алюминия, негашеная известь.
• Для сварки активных металлов (таких, как титан) используют солевые флюсы — как правило, это хлоридные и фторидные соли щелочных металлов. Примесь кислорода в них полностью отсутствует, поскольку она снижает пластичность шва.

Флюс и его назначение

Обезопасить зону шва от шлаков и окисления можно, используя непрерывную подачу химически инертных и легкоплавких компонентов. Их функции выполняет защитный флюс для сварки стали. Разные его марки состоят из оксидов и солей, предназначаются для черных и цветных металлов, а также для различных сплавов.

Оксидные составы включают в себя 1-30% марганца и кремния – 5-35%. Для заготовок из активных сплавов защитное вещество включает в себя фториды и хлориды кальция, бария, натрия и других элементов.

Для высоколегированных сталей применяют защиту с содержанием оксидов с солями. В них до 15% кремнезема, 1-9% оксида марганца и фторида кальция – около 30%.

Для начала реакции окисления металлов достаточно кислорода, содержащегося в воздухе. Оксидная пленка быстро появляется на алюминиевых деталях. Наличие слоя флюса предотвращает ее образование и обеспечивает:

• активное расплавление металла;
• избежание потерь свариваемого материала вследствие испарения;
• стабильное горение дуги;
• экранирование части пламени;
• правильный расход присадок;
• исключение возможности образования трещин и пор;
• уменьшение разбрызгивания искр.

Таковы положительные свойства средств защиты шва.

Назначение сварочного флюса — примеры

Как действует состав

Для проведения ручной сварки порошок или гранулы насыпаются на поверхность свариваемого металла толстым слоем. При недостаточном объеме происходит непровар заготовок, образование раковин и трещин. Такой результат нежелателен, поэтому используются защитные флюсы разных марок. Для углеродистых и низколегированных сталей – АН-348 с буквами А, АМ, В, ВМ или ОСЦ-45, ФЦ-9. Автоматическая сварка ведется с использованием флюсов АН-15 или 20.

Рекомендуем к прочтению Как пользоваться сварочным карандашом

После засыпания слоя включается дуга или зажигается горелка и начинается процесс соединения деталей. Флюс постепенно добавляется в зону сварки из специального бункера по трубке. Под ним не происходит разбрызгивания жидкого металла, повышается производительность и снижается расход проволоки. Остатки защитного средства собираются обратно в бункер, застывшая корка шлака удаляется с заготовок.

Флюсы для газовой сварки

Для сварки алюминия и других цветных металлов, чугуна, инструментальных сталей, отдельных марок тонколистовой стали используется защитная газовая атмосфера. Ее обеспечивают газообразные, пастообразные, а также порошковые флюсы. Они могут наносится:

• на кромки соединяемых деталей;
• напрямую в сварную ванну;
• на присадочный пруток.

В зависимости от физического состояния материала флюсы для сварки подают в рабочую зону по-разному. Некоторую сложность вызывают порошкообразные композиты — их необходимо равномерно и точно вносить в расплав, не позволяя потоку газа раздувать порошок. Составы в виде паст подают на участок соединения. Для подачи газообразных флюсов используют расходомеры — с их помощью газ дозированно подается в рабочую зону.

Электромагнитный расходомер

Важный момент: для газовой сварки флюс по составу подбирают в зависимости от образующихся в ходе сварки оксидов. Если они кислые, флюсы должны быть щелочными (основными), напротив, если щелочные оксиды — выбирают кислые флюсы.

Флюсы, применяемые при газовой сварке наиболее широко:

• медь, латунь, бронза — для их сварки используют кислые флюсы с включением борсодержащих соединений (борная кислота и т. д.) — например, такие марки, как МБ-2 или БМ-1;
• чугун — для его сварки обычно используются флюсы с включением различных соединений щелочных металлов — натрия и калия;
• алюминий — здесь используются составы с содержанием фторидов калия, лития и натрия, а также хлориды. В этом случае наиболее широко применяется сварочный флюс марки АФ-4А.

Флюсы для газовой сварки не используются для соединения деталей из низкоуглеродистых сталей, поскольку на поверхности расплавленного металла интенсивно скапливаются легкоплавкие оксиды железа.

Определение и предназначение

Сварочный флюс — это гранулированное средство, подаваемое в зону сварки, непосредственно перед проходом через данный участок плавящегося электрода и зажженной электрической дуги. Вещество похоже на крупнозернистый порошок, бывающий прозрачного, белого, желтого, зеленого или коричневого цвета.

Это средство используется для защиты сварочной ванны от взаимодействия с атмосферой, и препятствия вытеснению углерода из состава основного металла. Некоторые марки флюсов дополнительно обогащают шов укрепляющими связками в виде легирующих элементов.

Используется гранулированное вещество в:

• электродуговой сварке плавящимся электродом, где последним выступает проволока, подающейся с катушки в горелку;
• электрическом методе сваривания покрытыми электродами как дополнительное средство;
• полуавтоматической сварке в среде инертного газа, где порошок находится во внутренней части трубчатой проволоки;
• газовой сварке пропан-кислородным пламенем на легированных сталях и цветных металлах;
• электрической сварке угольными электродами.

Флюсы для автоматической сварки

Автоматическая и полуавтоматическая сварка наиболее широко применяется при работе с большими конструкциями. Благодаря высоким токам и флюсу возможно сваривание деталей значительной толщины, при этом — без предварительной разделки кромки. Области использования — сваривание труб, изготовление резервуаров, судостроение.

Для такого способа сварки характерно автоматическое поддержание стабильно горящей электродуги, необходимого количества флюса (с отсосом нерасплавившегося), а также непрерывное обновление расплавленного электрода. Чтобы поддерживать в сварочной зоне защитное газовое облако нужного состава, толщина слоя флюса должна быть 40-80 мм, ширина 50-100 мм. Марка флюса для автоматической сварки, как и для классической дуговой, также зависит от характеристик свариваемого металла. Сварка осуществляется в нижнем пространственном положении.

Выгодно купить флюс для сварки различных типов и марок вы можете в .

Товары этой категории

Флюс керамический UF-03 мешки ТУ 5929-053-00186654-2013 Флюс керамический UF-N мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс керамический UF-K мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс АН 348 А мешки ГОСТ 9087-81 Флюс АН 47 мешки ГОСТ 9087-81 Флюс керамический UF-01 мешки ТУ 5929-051-00186654-2013 Флюс керамический UF-02 мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс керамический UF-03 мешки ТУ 5929-053-00186654-2013 Флюс керамический UF-N мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс керамический UF-K мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс АН 348 А мешки ГОСТ 9087-81 Флюс АН 47 мешки ГОСТ 9087-81 Флюс керамический UF-01 мешки ТУ 5929-051-00186654-2013

Флюсы для автоматики

Начинающие рабочие интересуются, что такое автоматическое оборудование. Оно помогает человеку сваривать многие виды металлов. Для аккуратного выполнения заданий необходимо правильно подобрать электроды и флюсы.

Защитную смесь размещают на поверхности заготовки слоем около 80 мм толщиной и 100 мм шириной. Лишнее удаляется для повторного применения. Флюс включает в себя оксиды алюминия, кальция и магния. Часто используется марка АН-348А, КВС или К. Состав стабилизирует работу дуги и снижает выделение газов с токсичными свойствами. Применяется при изготовлении резервуаров, сваривании труб, в области кораблестроения для сварки толстых слоев металла.

Сварочные флюсы оптимизируют труд и дают положительные результаты, перекрывающие недостатки. Грамотный выбор защитного вещества гарантирует получение качественного шва.