Автоматическая электродуговая сварка под слоем флюса, сущность процесса

1 2 3

Утверждаю

Ректор университета

_________О.Н. Федонин

«____»___________2017 г.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА

ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА

Методические указания

По выполнению лабораторной работы № 5

Для студентов очной и заочной формы обучения

Всех направлений подготовки

Издание 4-е, переработанное и дополненное

Брянск 2017

УДК 621.791.5

Технология конструкционных материалов. Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса: Методические указания по выполнению лабораторной работы № 5 для студентов очной и заочной формы обучения всех направлений подготовки - 4-е изд., перераб. и доп. - Брянск: БГТУ, 2017. -13 с.

Разработали:

А.Я. Шатов,

канд. техн. наук, доц.

Е. В. Ковалева

канд. техн. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой «Триботехническое материаловедение и технологии материалов» БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17г.)

Печатается по изданию: Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса: Методические указания по выполнению лабораторной работы № 6 для студентов 1-го курса дневной и 2-го курса вечерней форм обучения всех специальностей. - 3-е изд., перераб. и доп. - Брянск: БГТУ, 2003.

Методические указания публикуются в авторской редакции.

ВВЕДЕНИЕ.

Методическое указание основано на разработке доцента кафедры «Технология металлов и металловедение» кандидата технических наук Шатова А.Я. к лабораторной работе № 6 «Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса».

Лабораторная работа является практической частью раздела «Сварка» дисциплин «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Технология конструкционных материалов».

Продолжительность работы – 2 часа.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Настоящая работа ставит своей целью закрепить знание студентами лекционного материала по разделу "Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса" и позволяет решить следующие задачи:

- изучить физическую сущность сварки под слоем флюса;

- знать устройство сварочного автомата ТС-17М, предназначенного для сварки этим способом;

- ознакомиться с техникой автоматической сварки под флюсом;

- получить элементарные навыки в подготовке автомата к работе и осуществлении сварки.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА, СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА

Сварка –технологический процесс получения неразъемныхмонолитных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.

Схема процесса автоматической электродуговой сварки под слоем флюса показана на рис. 1.

Сварка выполняется сварочной электродной проволокой под слоем флюса. Процессы зажигания дуги, подачи в зону сварки проволоки и флюса, поддержание заданного режима сварки, перемещения аппарата или изделия в соответствующем направлении, заварка кратера при окончании процесса – механизированы.

1 – металлическая электродная проволока;

2 – подающий механизм;

3 – флюс;

4 – бункер для флюса;

5 – капли жидкого металла;

6 – электрическая дуга;

7 – газовый пузырь;

8 – жидкий шлак;

9 – сварочная ванна;

10 – шлаковая корка;

11 – сварочный шов;

12 – свариваемое изделие.

Рис. 1. Схема процесса автоматической дуговой сварки подслоем флюса.

Плавление присадочного материала, электродной металлической проволоки 1, подаваемой в зону сварки механизмом подачи 2, и флюса 3, поступающего в зону сварки из бункера 4, а также кромок свариваемого изделия 12 осуществляется за счет тепла выделяющегося в результате горения электрической дуги 6 между электродной проволокой и свариваемым изделием. Проволока расплавляется и каплями 5 переносится в сварочную ванну 9, при этом, в результате диссоциации компонентов флюса под жидким шлаком 8 образуется газовый пузырь 7. Газы защищают зону дуги, а шлак – жидкую ванну и остывающий металл от взаимодействия с газами атмосферы. По мере движения дуги вдоль соединения сварочная ванна кристаллизуется, образуя, сварной шов 11, а жидкий шлак – шлаковую корку 10. Неиспользованный флюс собирается флюсоотсосом и подается в бункер сварочного автомата, шлаковая корка сбивается с поверхности шва и идет в отход.

Флюсы (от нем. Flup – поток) [fluxes] – материалы, применяемые в металлургических процессах для образования и регулирования состава шлака в соответствии с требованиями к его физическим и химическим свойствам.

Сварочные флюсы можно разделить на отдельные группы по способу изготовления, химическому составу, по основности, химической активности, назначению, строению и размеру зерен и т. д.

Составы широко применяемых флюсов для сварки низкоуглеродистых сталей обыкновенного качества ГОСТ 380-94 сварочными проволоками Св-08, Св-08А приведены в табл.1.

Таблица 1

Флюсы, используемые при автоматической дуговой электросварке

закрытой дугой

Марка флюса	Химический состав, % по массе
SiO₂	MnO	CaF₂	CuO	S не более	P не более	Примеси
АН-348	42,5-45,5	31,5-35\|5	6,0-7,5	6,5-9,5	0,15	0,15	FeO, Na₂O, K₂O, TiO₂, MgO, Al₂O₃
ОСН-45	43,0- 45,0	38,0- 43,0	6,0-8,0	5,0	0,15	0,15	То же
АН-60	44,0-46,0	35,0-38,0	6,0-7,5	8,0-12,0	0,15	0,15	То же

Помимо химических свойств, флюсы должны иметь определенные физические свойства. К физическим свойствам флюсов предъявляется ряд требований:

- температура плавления флюсов должна быть ниже температуры плавления основного металла;

- шлаки должны иметь невысокую плотность и не растворяться в одном металле, что обеспечивает их хорошее расслоение и всплывание на поверхность сварочной ванночки;

- шлаки должны иметь невысокую вязкость, что улучшает их металлургические свойства и формирование шва;

- шлаки не должны вступать в химическую реакцию с металлом на поверхности раздела фаз и иметь большое различие в коэффициентах усадки с металлом, что обеспечивает их отделение от шва после затвердевания.

При автоматической сварке флюс выполняет следующие функции:

- защищает расплавлений металл шва от насыщения кислородом и азотом воздуха;

- раскисляет и легирует металл шва;

- стабилизирует горение дуги;

- исключает потери электродного металла на угар и разбрызгивание;

- уменьшает потери тепла в окружающую среду;

- снижает скорость охлаждения, что способствует более полному выделению из него газов и шлака.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом имеет ряд преимуществ перед ручной сваркой.

1. Высокое качество сварки обеспечивается надежной защитой металла, стабильными размерами и формой сечения шва, отсутствием перерывов в процессе сварки, вызываемых сменой электродов при ручной сварке.

2. Высокая производительность процесса (в 10-20 раз выше, чем при ручной сварке) объясняется возможностью, использовать высокие плотности тока (200 А/мм вместо 10-20 А/мм при ручной сварке). Такая возможность появляется за счет токоподвода в непосредственной близости от дуги. Нагрев конца электрода проходящим током способствует повышению коэффициента наплавки. Высокие плотности тока позволяют проплавить металл значительной толщины без разделки кромок - это и определяет высокую производительность процесса.

3. Экономия материала достигается за счет уменьшения потерь металла на разбрызгивание (1-2 % вместо 10 % при ручной сварке), из-за отсутствия огарков электродов.

4. Лучше условия труда. Дуга закрыта, поэтому нет её излучения, значительно меньше выделение газов.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом применяют для сварки в нижнем положении металла толщиной 2-100 мм. Сваривают стали различного состава, медь, титан, алюминий и сплавы на их основе. Эта сварка целесообразна для сваривания длинных теоретически прямолинейных швов, например, балки, полотнища обшивок судов и нефтехранилищ, а также кольцевых швов цилиндрических емкостей, цистерн.

Оборудование для сварки под слоем флюса в зависимости от характера выполняемых работ может использоваться как на стационарном сварочном участке, так и на монтаже в полевых условиях. Для питания сварочной дуги применяют источники постоянного или переменного тока. Параметры режима сварки регулируются с помощью блока управления. Сварочные головки базируются на: самоходных платформах (сварочные тракторы, рис. 2), на консольных или портальных установках, роботах-манипуляторах.