Виды и функции сварочных флюсов

Сварочные флюсы

Содержание:

  1. Для чего нужен
  2. Условия использования
  3. Область применения
  4. Принцип работы
  5. Классификация
  6. Интересное видео

Флюс — что это такое для сварки? Такой вопрос могут задать или неопытные сварщики или те из них, которые никогда не прибегали к помощи этого замечательного вещества, облегчающего процесс сварки и улучшающего полученный результат. Тем не менее, на вопрос «что такое флюс в сварке», можно дать только положительный ответ. Однако, необходим его правильный выбор среди существующего многообразия.

Для чего нужен

Химическая активность зоны, где осуществляется соединение деталей, значительно увеличивается во время сварочного процесса при появлении высоких температур. Под воздействием воздуха в металл начинают попадать шлаки и окислы, что приводит к ухудшению качества шва.

Сварочные флюсы создают защитную среду, которая изолирует от негативного влияния воздуха зону сварки. Флюс в сварке — это компоненты неметаллического характера, участвующие в процессе соединения изделий, и оказывающие на этот процесс положительное влияние.

Флюс в сварке добавляет этому процессу дополнительные преимущества:

  • делает расплавление металла более интенсивным;
  • отсутствует необходимость предварительной обработки кромок изделий;
  • уменьшаются потери металла на испарение;
  • горение дуги приобретает стабильность;
  • уменьшается разбрызгиваемость металла и образование искр;
  • увеличивается КПД нагрева металла за счет снижения расхода электроэнергии на этот процесс;
  • расход присадочного материала уменьшается до оптимального значения.

Флюс для сварки экранирует часть пламени дуги, что для сварщика является элементом безопасности осуществляемой им работы. Таким образом, сварочный флюс — это вещество, осуществляющее защиту сварочной ванны от взаимодействия с окружающим воздухом и не дающее вытесняться из основного материала углероду.

Существуют определенные разновидности флюсов, которые обогащают металл шва соединения легирующими элементами, что приводит к его укреплению, и делает его более надежным и долговечным.

Условия использования

Флюсовая сварка должна происходить при соблюдении некоторых условий. С металлом деталей, подлежащих соединению, и металлом внутреннего стержня электрода или присадочной проволоки флюс не должен вступать в химическую реакцию.

На протяжении всего времени процесса сварки зона сварной ванны должна быть изолированной от окружающегося воздуха. Оставшиеся в шлаковой корке остатки флюса должны легко удаляться.

Область применения

Флюс сварка применяется при дуговом методе с помощью плавящихся электродов в виде проволоки, при сваривании покрытыми электродами электрическим методом. Во время сварки полуавтоматическим методом в среде инертного газа флюс располагается внутри трубочной проволоки. Также флюс находит применение при сварке угольными электродами и во время газовой сварки цветных металлов и легированных сталей.

Использование при всех видах сварки возможно, если существует необходимость создания изоляции от окисления, улучшения токопроводимости и стабильности горения дуги, исключения попадания примесей, вызывающих появление нежелательных дефектов. Необходимо осуществлять тщательный выбор флюсов в зависимости от вида конкретных работ.

Принцип работы

Что такое сварочный флюс можно понять, разобравшись, как происходит сварка с его участием.

  1. Перед началом сварочного процесса на место будущего соединения наносится толстый слой флюса.
  2. В зону сварки вводят электрод, и происходит розжиг дуги.
  3. Флюс, имеющий пониженную плотность, начинает быстро расплавляться, изолируя сварную ванну от доступа воздуха.
  4. Вследствие высокого значения поверхностного натяжения флюса происходит предотвращение сильного разбрызгивания металла, что позволяет увеличить силу тока.
  5. В зоне дуги под воздействием действия флюса увеличивается значение теплоты, в результате чего процесс сварки начинает осуществляться быстрее.
  6. Все стыки заполняются расплавленным металлом.

Значительная часть оставшегося флюса после его очистки может вновь использоваться.

Процесс сварки с флюсом происходит по-разному в зависимости от типа сварки. При ручной сварке флюс в виде порошка насыпают на поверхность изделия слоем до 60 миллиметров. Ширина находится в диапазоне 50-100 миллиметров.

Недостаточная толщина может привести к появлению дефектов — непровару, трещинам и раковинам. При перемещении во время сварки электрода следующий слой флюса подсыпается по ходу его движения. В зависимости от гранулирования находятся необходимая высота слоя присыпки флюсом, и выбирается сила тока.

При автоматической и полуавтоматической сварке флюс поступает по специальной трубке из бункера аппарата. Затем подключается подача сварной проволоки, обладающей функцией электрода. Неиспользованная часть флюса вместе с внедренными в него шлаками, поступает в предназначенную для этого емкость. Охлажденная корка убирается с поверхности механическим способом. Для работы с автоматическим оборудованием наиболее часто применяются флюсы из категории АН, а также керамические.

Классификация

Флюс для сварки стали может различаться друг от друга по внешнему виду, химическому составу, физическому состоянию, областью применения и назначению. Использование флюсов регламентируется соответствующими нормативными стандартами. Так, например, в ГОСТе 8713-89 обозначены требования к электросварке железных изделий, никеля, металлоизделий из различных видов стали.

По назначению флюсы можно разделить на те, которые предназначены для сварки низкоуглеродистых сталей, низколегированных, с высокой степенью легированности, для соединения активных металлов. Для низкоуглеродистых сталей используются флюсы с большим содержанием кремния и марганца. Имеются различные варианты, касающиеся количества их содержания. Недостаток содержания марганца во флюсе может быть компенсировано использованием сварочной проволоки, которая обладает большим количеством марганца.

Для соединения сталей с низкой степени легированности используются флюсы, обладающие высокой степенью химической инертности, относящиеся к оксидному виду. В зависимости от марки в них содержится 5-35 процентов оксида кремния. Для сварки высоколегированных сталей используются флюсы, обладающие невысокой химической активностью. Могут применяться флюсы смешанного типа, в состав которых входят оксиды и соли в разных пропорциях. Для таких активных металлов, как титан, применяются солевые флюсы, состоящие из смеси галогенидов.

Активность — это важная составляющая характеристик флюсов, которая обозначается в условных единицах в диапазоне от единицы до десяти. Чем больше значение, тем большую активность проявляет эта марка флюса.

По методу получения флюсы подразделяются на полученные методом сплавления, склеиванием, механическим перемешиванием, дроблением зерен. Флюсы, полученные методом склеивания, называются керамическими. Керамические флюсы можно применять для сварки поверхностей с остатками ржавчины и окислов на поверхности изделий, наличия на ней следов влаги. Керамическую смесь можно добавлять к стекловидной.

При газовой сварке и пайке рекомендуется применять флюсы, имеющие вид мелкого порошка, газа и пасты. Физическое состояние определяет то, как выглядит флюс. Он может выглядеть, как мелкий порошок, стекловидные гранулы, пемзообразные, газообразные, в виде пасты. Они могут быть прозрачными и пористыми.

Состав флюса определяется его химическими составляющими. Эти показатели являются важной характеристикой. Основной показатель — химическая инертность в условиях температур, имеющих большое значение. Кроме этого материал, из которого состоит флюс, должен гарантировать диффузию некоторых элементов в металл шва.

Во многих видах флюсов наибольшую долю составляет кремнезем, препятствующий образование углерода, что снижает появление в шве трещин и пор. В ходящий в состав флюса марганец, являющийся активным раскислителем, способствует снижению образования окислов в месте, где расположена сварочная ванна. Марганец также входит в реакцию с серой, что облегчает удаление после окончания сварки.

Задача таких добавок во флюс, как молибден, вольфрам, хром, титан, заключается в восстановлении первоначального состава основного металла, а также придания ему дополнительных полезных свойств.

Интересное видео

Сварочные флюсы

Чтобы качественно выполнить соединение электродуговой сваркой, необходима сила тока достаточной величины, присадочный материал для заполнения шва, и газовая среда для защиты расплавленного металла от воздействия кислорода из окружающего воздуха. Для реализации последнего условия используют сварочный флюс. Что это такое? Каков функционал этого вещества, и как он классифицируется? Где применяются флюсы для сварки?

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.

Функционал гранулированного средства

Сварочные флюсы играют большую роль в обеспечении процесса соединения металлов. Их функции, в зависимости от состава вещества и свариваемого материала, могут заключаться в поддержании четырех действий.

Изоляция

Главной целью флюсов является создание непроницаемого газового облака, позволяющего основному и присадочному металлам беспрепятственно сплавляться в сварочной ванне. Чтобы порошок выполнял эту функцию необходима правильная дозировка вещества на линии соединения. Хорошими изоляционными газовыми свойствами обладают мелкие гранулы плотной структуры. Но возрастающая плотность укладки фракций на поверхности соединения отрицательно сказывается на формировании поверхности шва.

На изолирующую способность оказывает влияние не только размер посыпаемых частиц, но и их насыпная масса. Применяя специальные таблицы с данными можно устанавливать точную подачу стекловидного средства в сварочную зону.

Стабилизация

Кроме защитных свойств порошка, позволяющих вести сварочные работы без внешних газовых включений, флюсы создают благоприятную среду для горения электрической дуги, которая проявляется в разряде электрического тока между концом электрода и изделием. Расстояние между сторонами полюсов составляет около 5 мм. Для стабилизации горения дуги в состав гранул добавляют специальные вещества, позволяющие более устойчиво проходить электрическому разряду. Это дает возможность работать не только на постоянном, но и на переменном токе, и применять разнообразные режимы сварки.

Легирование

Благодаря воздействию высоких температур и взаимодействию основного и присадочного металлов, создается сварочный шов. Его химический состав зависит от используемых материалов. Из-за электрической дуги некоторые полезные элементы могут выгорать или передаваться с металла шва в шлаковые массы. Чтобы этого не произошло, в некоторые флюсы добавляют легирующие вещества, обогащающие шовный металл, и препятствующие насыщению шлака кремнием и марганцем. Для большего легирования используют соответствующую присадочную проволоку.

Формирование поверхности

Когда кристаллическая решетка в расплавленном металле только начинает образовываться, все, что соприкасается с ней, оказывает влияние на вид будущего шва. Флюсы, благодаря различной степени вязкости и межфазного натяжения, имеют сильные формирующие способности, благоприятно сказывающиеся на сварочном соединении.

Например, при работе на большой силе тока и толстых материалах, более практичны флюсы с долгим вязким состоянием. Такие порошки называют «длинными». Это позволяет глубоко прогретому сплаву постепенно кристаллизоваться и остыть, образуя гладкочешуйчатую структуру. Для сварки на малых токах, сильная жидкотекучесть будет мешать видеть сварочную ванну и качественно выполнять процесс, поэтому здесь применяются «короткие» флюсы, у которых вязкость быстро переходит в твердое состояние при снижении температуры.

Читайте также  Как лучше всего сварить теплицу

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.

Обозначения

Флюс, используемый в ручной дуговой сварке, должен не мешать формированию шва, обеспечивать стабильное горение электрической дуги, и предотвращать образование дефектов в виде трещин и пор в застывающей структуре соединения. Во время плавления нижнего слоя порошка требуется минимальное выделение вредных веществ, угрожающих дыхательной системе сварщика. После окончания горения дуги, корка над швом должна легко отделяться, а гранулированное средство иметь низкую стоимость ввиду больших объемов выполняемых сварочных работ.

Все это нашло отображение в таблице обозначений типов флюса, чтобы пользователи могли легко ориентироваться и приобретать необходимое вещество для конкретного вида работ.

Нормативы по применению

В зависимости от выполняемых сварочных работ определяется количество и иные факторы задействования флюса. Это происходит по следующей таблице:

Сила тока, А Высота слоя присыпки, мм Грануляция частиц, мм
200-400 25-35 0,25-1,2
600-800 35-40 0,4-1,6
1000-1200 45-60 0,8-2,5

В зону сварки флюс подается предварительной ручной присыпкой, либо автоматически из специального бункера. Недостатком метода считается возможность вести сварочные работы только в нижнем положении. Но для сварки труб решение нашлось в прокручивании изделия, а не головки горелки. При использовании трубчатой порошковой проволоки сварку можно проводить в любом пространственном положении.

Применение этого относительно недорогого гранулированного вещества значительно улучшает качество сварки, защищая процесс горения дуги, и содействуя образованию прочного соединения.

Виды и функции сварочных флюсов

При проведении термической и механической сварки качественное соединение металлов часто обеспечивают сварочными флюсами. Применяют их издавна.

Состав, внешний вид, возможности постоянно совершенствуются по мере появления новой научно-технической информации. Существует много разновидностей материалов для флюсовой сварки. Имея представление обо всех, можно грамотно выбрать состав для конкретной ситуации.

Классификация

Флюсы – большая группа многофункциональных смесей. Они отличаются по ряду признаков, которые положены в основу классификации. Классы носят условный характер.

По методу получения композиции подразделяют на смеси, полученные сплавлением, механическим перемешиванием и склеиванием. Последние составы называют керамическими.

Сварочные флюсы бывают прозрачными, похожими на стекло, и пористыми непрозрачными, похожими не пемзу. По вполне понятным причинам плотность пористого состава меньше, чем стекловидного. Плавление проводят в печах при температуре, достигающей 1500 °C.

Сплавлению подвергают неорганические вещества и их смеси. Чаще других используют:

  • оксиды кремния (кремнеземы);
  • образцы марганцевых руд;
  • флюорита (плавикового шпата);
  • карбоната магния (каустического магнезита).

Расплавы выливают в раствор. После застывания такой сварочный флюс образует гранулы. Гидрофильные вещества, склонные поглощать воду, гранулируют по отдельной технологической схеме сухими.

Склеенные сварочные флюсы, подобные керамике, используются широко, гораздо чаще, чем механические порошки. Керамика не реагирует на остатки ржавчины, окалины в рабочей зоне, присутствие там следов воды. Если керамическую смесь добавить к стекловидной, можно получить идеальный шов даже на неочищенном металле.

Флюсы имеют различную химическую природу. Они состоят из оксидов, солей, смеси оксидов с солями.

Предназначение для различных металлов и сплавов

Флюс для сварки стали низкой степени легирования относится к оксидным. В зависимости от марки он содержит от 5 % до 35 % оксида кремния (кремнезема).

Второй компонент с фиксированной массовой долей – оксида марганца. Его содержание варьируется от 1 % до 30 %. На практике используют разные комбинации.

Если в сварочном флюсе содержание оксида марганца невелико, то берут сварочную проволоку с большим содержанием марганца. При большом содержании оксида марганца во флюсе, используют проволоку без легирующих компонентов.

Флюс для активных металлов состоит из смеси галогенидов: фторидов, хлоридов кальция, натрия, бария, других щелочных и щелочноземельных элементов.

Для сталей высокой степени легирования применяют сварочные флюсы смешанного типа. В их состав входят соли и оксиды. Массовая доля кремнезема может составлять 15 %, оксида марганца – от 1 % до 9 %, а фторида кальция – до 30 %.

Активность

Важной характеристикой флюсовых композитов является условная единица Аф – активность сварочного флюса. Ее значения укладываются в диапазон от 1 до 10. Чем выше цифра, тем большую активность проявляет добавка. Флюсы с высокой активностью характеризуются величиной показателя от 0,6 до 1.

При взаимодействии компонентов флюса со шлаком происходит химическое вытеснение одних элементов другими, механическое перемешивание либо два процесса одновременно.

Интенсивность внедрения флюса в сварочную зону зависит от режима сварки и активности флюса. При умелом сочетании параметров, правильном подборе всех материалов выполняется поставленная задача.

Функции флюсовых добавок

Большинство металлов обладают высокой активностью, поэтому покрыты сверху слоем оксидов. Содержания в воздухе кислорода (21 %) вполне хватает для реакции окисления.

При работе с металлами в место контакта неизбежно попадает оксидная пленка. Даже если накануне вы ее сняли каким-либо методом, то она очень быстро образуется заново.

Особенно легко окислительные реакции происходят на алюминиевых поверхностях. Сваривать их обычными методами практически невозможно. Нужно обязательно использовать флюсы, инертную газовую среду.

Оксиды, попадая в сварочную ванну, нарушают процесс формирования шва. Компоненты флюса могут предотвратить контакт металла с кислородом, убрать слой продуктов окисления. Образующееся облако газов уменьшает расход электрода, предотвращает разбрызгивание сварочной массы.

Для качественной сварки нужна постоянная дуга. Газы, образующиеся из флюсов, стабилизируют процесс горения дуги.

Сварочный шов формируется в нормальных условиях без дефектов. Компоненты флюсов взаимодействуют с расплавом металлов, улучшая свойства и внешнюю поверхность соединения.

Выбор флюса обусловлен составом металла, условиями сварки в каждой производственной ситуации.

Для газовой сварки

Некоторые марки тонколистовой стали, инструментальные стальные сплавы, цветные металлы сваривают в атмосфере газов. Сварочные флюсы в виде паст, порошков или газа при этом процессе вносят:

  • непосредственно в сварную ванну;
  • на привариваемый пруток;
  • на кромки металла.

Газообразные флюсы для газовой сварки (например БМ-1) подают в рабочую зону определенными порциями с помощью расходомера. Пастообразные добавки наносят на место соединения. Порошки в окружении газов использовать сложнее. Их равномерно вносят в расплав, не допуская раздувания потоком газа.

Для автоматической сварки

С помощь автоматического оборудования сваривают множество металлов. Подбирают соответствующие электроды, выставляют режим, выбирают сварочные флюсы и припой.

Флюсовую добавку размещают на рабочей поверхности слоем толщиной до 80 мм, шириной до 100 мм. Расплавленная масса состоит наполовину из металла, а остальная часть представлена флюсом. Лишний флюс автоматически отсасывается и затем используется повторно. Обычно используют силикатную добавку в смеси с оксидами кальция, магния, алюминия.

Хорошо зарекомендовал себя флюс сварочный с маркировкой АН 348а. Он способствует стабилизации дуги и уменьшению выделения токсичных газообразных продуктов.

Флюсы серии АН имеют высокие показатели электропроводности, благодаря присутствию в них окисла титана. Аббревиатура АН говорит о том, что состав был разработан в институте Академии наук. Существует маркировка, основанная химическом составе флюсов, но на практике ее используют редко.

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.

Читайте также  Труба техническая пнд диаметр 160

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.

Что такое флюс для сварки

Для снижения активности разогретых сталей и цветмета во время высокотемпературного воздействия применяется флюс сварочный. Выпускается композиционный материал в порошковой, гранулированной или пастообразной модификации. Цвет зависит от химсостава: белый, грязно-зеленый или оттенков коричневого. Некоторые изолирующие компоненты реагируют со сплавами, легируют диффузионный слой.

Используются многокомпонентные флюсы при всех способах сварки, если необходимо:

  • создание изоляции, уберегающей от окисления, насыщения содержимого ванны водородом, азотом (возрастает риск охрупчивания);
  • стабильное горение дуги (улучшается токопроводимость);
  • исключить нежелательные сварочные примеси, увеличивающие риск образования трещин, других дефектов, ухудшающих прочностные характеристики металлоизделий;
  • уменьшить разбрызгивание, образование искр.

Подача неметаллических композиций, улучшающих качество соединений, оберегающих от контакта с воздухом в процессе нагрева, дозированная. предусмотрена в область, прошиваемую электродугой. Некоторые марки содержат элементы, легирующие шов.

Принцип работы сварочных флюсов

Композиционные защиты при нагреве электродугой вступают во взаимодействие с расплавленными металлами с образованием характерной шлаковой пленки или газового пузыря – так называют образуемое скопление выделяемых паров. Увеличивают временной интервал кристаллизации, шов получается качественнее, кристаллизуется без внутренних дефектов.

Флюс для сварки – это неметаллические минеральные вещества, увеличивающие концентрацию тепла в месте дуги при дуговой электросварке, при газовой выполняют аналогичную функцию. Выпускаются в гранулированном, пастообразном или порошковом состоянии. Важная характеристика – активность, измеряется в долях единицы. Группируют пассивные, малоактивные, активные и высокоактивные композиции, подбирают их в зависимости от марки ферросплава, условий сварочного процесса, для каждой производственной ситуации индивидуально, учитывается толщина свариваемых частей.

Как достигается функциональность:

  • Изоляция создается разложением составляющих:

с выделением газообразных химэлементов, формируется облако-пузырь;

с созданием рыхлой структуры, покрывающим зеркало ванны.

По специальным таблицам определяют вес расходников, физическая форма значения не имеет.

  • Стабилизация сварочной дуги объясняется увеличением электропроводности промежутка между электродом и заготовкой. Усиливается плотность прогревающего разряда, скорость термодинамики увеличивается.
  • Воздействие легирующих присадок основано на способности Si и Mn при высокой температуре обогащать ферросталь, благодаря этому усиливается сопротивляемость шовного валика, возрастает прочность на разрыв.
  • Флюсы влияют на степень пластичности шва, регулируют межфазное натяжение. Формируется равномерная кристаллическая решетка. Различают расходники:

«длинные», сохраняющие вязкость длительное время, защищают детали от остывания;

«короткие, которые быстро остывают, переходят в твердую фазу.

Остатки легко удаляются с заготовки, могут использоваться без ограничений, сохраняют свои свойства, если не подвергались термовоздействию.

Классификация

Сварочные флюсы группируют по нескольким признакам, оценивается фазовая структура, химсостав и другие важные свойства химсоединений. Виды объединяют в группы, предназначенные для какого-то одного состава металла, маркируют соответствующим образом. Главный критерий маркировки – базовая основа.

Технологии с использованием флюсов соответствуют нормам стандарта. Например, ГОСТ 8713-89 регламентирует электросварку:

  • железоникелевых деталей;
  • заготовок на никелевой основе;
  • металлоизделий и металлоконструкций из сталей.

Основные критерии группировки сварочных защитных смесей стоит рассмотреть подробнее.

По физическому состоянию

Получаемый порошок для удобства формируют в форме:

  • цементированных или стекловидных зерен (для дуговой сварки чаще используют стеклогранулы, обладающие большой насыпной массой);
  • пемзообразные – легкие, пористые, овальной или округлой формы, насыпаются плотным слоем;
  • газообразные состоят из фтористых и хлористых солей, моментально распадающихся при нагревании с выделением газа;
  • пасты формируются на основе органических или водных растворов, сделаны для удобства пользования, когда нужно наносить равномерный слой на вертикальные, наклонные поверхности.

При выборе химсостава учитывают условия работы, факторы риска, которые минимизируются применением защитных смесей.

По химическому составу

Классификация сварочных порошков схожа с группировкой плавящихся электродов. Неплавящийся сварочный флюс востребован при соединении цветнины.

Порошки градируются по содержанию двуокиси кремния или заменителя – плавикового шпата:

  • В низкокремнистых много марганца, связывающего кислород в рабочей зоне. Кремний снижает риск пористости, угнетает процесс окисления.
  • В кремнистых концентрация основного компонента колеблется от 35 до 80%.
  • Бескислородные – солевые, универсальные.

Источники Mn, Mg – марганцевые руды, каустический магнезит.

Теперь о взаимодействии флюсов со сплавами:

  • Пассивные не влияют на диффузный слой и шовный валик.
  • Слаболегирующие насыщают марганцем, кремнием, другими упрочняющими молекулами повышающими показатель ударной вязкости.

Солевые флюсы содержат хлор, фтор, кальций, натрий, барий. Оксидные – металлические окислы и галогениды. Технологи предупреждают, что увлекаться универсальными флюсами чревато. Швы не приобретут устойчивость к изгибающим и вибрационным нагрузкам.

По способу изготовления

Флюсы в больших объемах производят несколькими способами:

  • Плавленые получают в электропечах. Компоненты расплавляют до аморфного состояния, затем остужают. Полученные листы или комки измельчают, просеивают через фракционные сетки. Мелкодисперсные обычно серого цвета.
  • Неплавленные представляют собой механически перемешанные вещества. Минус – фракционное и химическое деление пороков при транспортировке и подаче.
  • Керамические скрепляются жидким стеклом или спекаются без расплавления. Сформированные комки дополнительно разбиваются до нужного размера после остывания. Особенность – сохранность легирующих элементов в несвязанном виде.

Нередко при производстве гранул смешивают различные виды сварных флюсов.

По назначению

Для низкоуглеродистых сталей применяют оксидные смеси с содержанием:

  • кремниевых компонентов от 5 до 35%;
  • марганцовистых от 1 до 30%.

При выборе сварочного флюса учитывают химический состав используемой присадочной проволоки. Чем больше Mg в сухих сварочных защитах, тем меньше должно быть легирующих металлических примесей в проволоке.

Для активных низколегированных сталей нужны флюсы с содержанием галогенов щелочных и щелочноземельных металлов. Должны присутствовать хлориды, фториды элементов I и II групп периодической таблицы Менделеева.

Для высоколегированных сталей пользуются оксидами и солями. Суммарно рекомендованная доля компонентов для сварочного флюса:

  • с двуокисью кремния – до 15%;
  • марганцем – от 1 до 9%;
  • фтором – до 30%.

Флюсы, создающие облако, применяют для:

  • тонколистовой стали;
  • алюминия;
  • другого цветмета;
  • литья из пористого чугуна;
  • инструментальных ферроплавов с высоким порогом текучести.

Насыпают флюсовые композиции в соответствии со сварочной технологией, регламентированной стандартом для данного вида сварки. Возможные варианты расположения флюса:

  • закрывают только свариваемые кромки;
  • защищают сварочную ванну полностью, пока идет разогрев;
  • присыпают подаваемую присадочную проволоку.

Некоторые группы взаимозаменяемые, другие – узкоспециальные.

Флюсы для газовой сварки

Порошки в рабочую зону подаются дозаторами или расходомерами. Желательно следить, чтобы защищающий слой не раздувался горелкой. Пасты намазывают вручную, закрывают кромочную область, зону термического влияния.

  • медных сплавов (меди, латуни, различных бронз) применяют кислые флюсы, содержащие борную кислоту или другие соединяя с бором;
  • алюминиевых сплавов – с фторидами щелочных металлов;
  • чугуна – смеси с Na, К.

При соединении углеродистых заготовок флюсы не нужны.

Флюсы для автоматической сварки

Чаще для автоматов применяют:

  • окисляющие, слабоокислительные, безокислительные флюсы категории АН (разработка Академии наук);
  • керамические класса К или KBC.

Грануляты применяют по типу сплавов, расход указывается в технологических картах. Сухие защиты при сварке в нижнем пространственном положении наносят на поверхность металла. Рекомендованная толщина слоя – от 40 до 80 мм, ширина от 50 до 100 мм. Сварка осуществляется в нижнем пространственном положении.

Какой флюс используется для сварки, основные виды флюсовых смесей

Выполнение работ, связанных с использованием газовой или электродуговой сварки, всегда сопряжено с увеличением химической активности высокотемпературной зоны, в которой формируется сварной шов. Вследствие химических реакций происходит окисление металла с образованием характерной пленки, испарение присадки, а также общее снижение скорости и качества металлургического процесса. Все это негативно сказывается на качестве и эффективности работы в целом. Увеличение времени формирования шва приводит к скоплению шлаков в сварочной ванне. Решение проблемы заключается в изолировании зоны от атмосферного воздуха.

Для создания защитных условий используют специальные средства, защищающие околошовную зону от кислорода и препятствующие вытеснению углерода из расплавленного металла. Такие средства называются флюсами. Они дополнительно могут укреплять материал легирующими элементами. Выглядит сварочный флюс, как мелкие гранулы, подающиеся в зону плавления. Подача флюса должна осуществляться именно в тот момент, когда через участок проходит зажженная электрическая дуга. Различные гранулы отличаются по цвету. Можно встретить крупнозернистый порошок желтого, черного, белого или прозрачного цвета.

Как работает

Вне зависимости от материалов при ведении дуговой сварки можно выделить основные элементы рабочей зоны, в которой формируется шов. В верхнем слое аккумулируется шлак, так как он легче расплавленного металла. Сам металл находится в нижнем слое в жидком состоянии. Температура внутри электрической дуги достигает 5000°C градусов. Наконец, в результате испарения материалов образуется газовый пузырь.

При ведении сварки в полуавтоматическом режиме картина несколько изменяется за счет наличия проволоки, однако основные элементы остаются неизменными. Негатив в весь процесс вносит шлаковая корка и процесс окисления. В результате образуются трещины, поры и примеси в металле, что ухудшает показатели прочности соединения. Чтобы исключить химическую активность материала, необходимо использовать вещества, дающие защиту в виде слоя инертного газа. Для облегчения работы флюс изготавливают из элементов, имеющих относительно невысокие температуры плавления.

Флюсы, помимо защиты от воздуха, обеспечивают изоляцию сварной ванны от пыли и инородных частиц, служат расходным материалом при проведении наплавки. К веществам предъявляются некоторые требования. Прежде всего, флюс не должен осложнять сварочный процесс. Его изоляционные свойства не могут проявляться частично. Если обеспечивается защита от атмосферного кислорода, то она должна быть надежной. Остатки флюса должны с легкостью удаляться с застывшего металла.

Выполнять все требования достаточно сложно, поэтому и существует много разных марок флюсов, в которых наиболее выражены те или иные свойства.

Принцип работы сварочного флюса достаточно прост. Порошок насыпается на поверхности деталей. Под действием температуры электрической дуги он плавится, в результате чего образуется газ. Этот газ и защищает поверхность ванны от проникновения кислорода.

Функции флюсовых смесей

Гранулированная флюсовая смесь может быть использована в ручной дуговой сварке. В режиме MMA сварка ведется плавящимися покрытыми электродами. Флюс выступает в качестве дополнительного расходного материала. При ведении работ в режиме MIG/MAG флюс подается в зону контакта проволоки и металла, а также может содержаться в проволоке в виде порошка. Защита применяется и при газовой сварке, когда происходит соединение цветных металлов или легированных сталей в пропан-кислородном пламени.

  • Стабилизация дуги. Подобрав правильную для конкретной задачи флюсовую смесь, можно в значительной степени упростить процедуру сварки. Порошок благоприятно воздействует на электрическую дугу, повышая ее стабильность. Дуга образуется между электродом и свариваемой поверхностью. Примерный зазор между электродами составляет около 5 мм. Скачки тока и сложности при удержании электрода приводят к нарушению стабильного горения дуги, в результате чего внутри шва образуются дефекты. Наличие флюса делает дугу менее чувствительной к указанным внешним факторам. Это не только облегчает работу новичкам, но и позволяет вести сварку переменным током, а также увеличивает возможности ведения работ в других режимах.
  • Защитная функция. От проникновения атмосферного кислорода в зону формирования шва должно защищать газовое облако, образующееся при плавлении флюса. Оно представляет собой непроницаемую оболочку, иначе очень быстро будет образовываться оксидная пленка, ведь металлы начинают активно взаимодействовать с кислородом. От сварщика требуется правильно рассчитать дозировку и состав порошка, чтобы последний успешно справился с поставленной задачей. Здесь важно руководствоваться двумя принципами. Первый заключается в том, что более мелкая структура позволяет создать более надежную защиту, но, в то же время, чрезмерно высокая плотность порошка негативно влияет на качество шва. Чтобы рассчитать массу порошка, необходимо воспользоваться специальными таблицами. Они приведены в различных справочниках и отражают количественный состав порошка, в зависимости от видов проводимых работ.
  • Легирование. Процесс формирования сварного шва начинается после плавления основного металла и присадки. Происходит физическое взаимодействие веществ, в результате которых после кристаллизации образуется шов и околошовная зона. Химический состав этой зоны зависит от материала присадки. При высокой температуре некоторые химические элементы выгорают или осаждаются в шлаке. Без этих элементов металл уже не может обладать теми свойствами, которые учитывались при планировании работ. Восстановить эти свойства возможно внесением веществ извне. В флюсовые порошки добавляют легирующие элементы. В процессе сварки происходит обогащение металла. Легирующие добавки препятствуют оседанию в шлаковых массах марганца и кремния. В тех случаях, когда легирование носит целенаправленный характер, параллельно используется специальная присадочная проволока.
  • Формирование поверхности. При кристаллизации металла начинает формироваться кристаллическая решетка. Ее структура влияет на прочность материала, а также на внешний вид. Любые воздействия на кристалл могут негативно отразиться на форме сварного шва. Вот почему после проведения сварочных работ зачастую не приходится говорить об эстетике. Применяя флюсы, можно существенным образом повысить качество поверхности. Некоторые элементы флюса обладают формирующими способностями. В качестве примера можно привести использование «длинных» порошков. Они применяются при соединении деталей большой толщины с помощью электродуговой сварки на большом токе. Порошок обладает высокой вязкостью, вследствие чего процесс застывания несколько затягивается, позволяя равномерно проплавить кромки. Образуется кристаллическая решетка с характерной структурой, которая внешне выглядит аккуратно и эстетично. Если вязкость не нужна, то применяются «короткие» порошки. Они застывают практически моментально.
Читайте также  Фитинги аксиальной системы запрессовки

Разнообразные флюсовые порошки подлежат распределению по группам. Все, что касается сварочных работ с использованием флюсовых порошков, регламентировано ГОСТ 8713-89. Этот документ является своеобразной «настольной книгой» для профессионального сварщика. Чтобы усвоить общий принцип классификации флюсов, необходимо знать, по каким критериям идет разделение.

Классификация по типу гранул

Внешний вид гранул дает возможность выделить несколько типов флюсов, в зависимости от размеров зерен и их внешнего вида. Структура и консистенция флюсового порошка подразумевает следующие типы:

  • зернистые;
  • газообразные;
  • порошки;
  • пасты.

Гранулы и порошки чаще всего используются в наплавке или при ведении дуговой сварки. Для газовой сварке больше подходят пасты или газовые флюсы. В зависимости от внешнего вида гранул флюсы делятся на стекловидные, пемзовидные и цементированные.

По составу

Химический состав флюса важен при определении его инертности в условиях высоких температур. Помимо этого не стоит забывать о функции легирования, когда происходит диффузия отдельных элементов в основной металл. При всей богатой альтернативе различных флюсовых составов можно выделить два обязательных составляющих элемента, это марганец и кремнезем. Остальные элементы являются добавками и легирующими элементами. От доли и разнообразия добавок зависит принадлежность флюса к одной из трех групп.

Группа оксидных флюсов применяется при сварке низколегированных фтористых сплавов. В составе порошка присутствуют оксиды металлов, а также соединения фтора. В бескремнистых флюсах доля кремния не превышает 5%. Существуют еще низкокремнистые порошки, содержащие 6-35% кремнезема, и высококремнистые. Определена градация и по содержанию марганца. Безмарганцевыми флюсами считаются порошки, содержащие менее 1% марганца. Высокомарганцевые флюсы содержат от 10% до 30% марганца.

В составе смешанных флюсов не так много оксидов. Их место занимают соли. Обычно доля кремнезема и марганца не так высока, но зато такие порошки содержат соединения фтора, что способствует работе с легированными сталями.

В солевых флюсах оксиды отсутствуют полностью. Зато содержание солей хлора, фтора, кальция, натрия и бария доведено до максимума. Подобные флюсы применяются в работе с химически активными металлами. Считается, что солевые флюсы являются универсальными, так как их можно использовать при сварке цветных металлов, высокоуглеродистых и легированных сталей.

Важным показателем в классификации считается химическая активность флюса (Аф). Этот показатель напрямую зависит от окислительных способностей составных элементов. Активными флюсами являются вещества с Аф, превышающими значение 0,6. Если Аф ниже 0,1, то такой флюс считается пассивным.

По способу действия и назначению

По данному критерию флюсы различаются так же, как и электроды. Они делятся на плавящиеся и неплавящиеся порошки. Плавящиеся флюсы используют в тех случаях, когда необходима диффузия дополнительных элементов. Примером может служить формирование поверхности шва или повышение антикоррозийных качеств. Неплавящимися флюсами пользуются при сварке цветных металлов. Известно о капризности и трудоемкости данного процесса. Флюс здесь предназначен для формирования тех или иных механических свойств шва.

Данный вид классификации (по назначению) выглядит наиболее естественно, так как использование флюсовых порошков продиктовано определенными целями. Некоторые вещества специально предназначены для легирования. Существуют и универсальные флюсы, сочетающие в себе все функции. Тем не менее, актуально разделение порошков для конкретных металлов. Хорошо известен, к примеру, алюминиевый флюс, изготовленный на основе натрия, калия и лития.

Что такое флюс для сварки

Принцип работы флюсов для сварки

Флюс для сварки выполняет функцию, аналогичную той, которую выполняет обмазка на электродах для ручной дуговой сварки. При поднятии высоких температур сварочной зоны флюс плавится, частично перекрывая доступ кислорода в зону сварки, и растворяя оксиды, которые образуются на кромках свариваемых деталей. Таким образом, улучшаются условия горения сварочной дуги.

Каждому виду соединяемых металлов подбирают свой, предназначенный специально для них флюс. Поэтому существует множество их видов и составов. Наиболее часто используемые элементы в их составе, это фториды, оксиды и другие соединения.

Классификация флюсов для сварки

Для удобства подбора флюсов при различных технологиях сварки их классифицируют. Существуют различные системы классификации, но, в основном, общепринятыми считаются классификации по составу химических элементов, способу, которым они были изготовлены, их назначением и физическим свойствам.

По составу химических элементов, делят на:

  • Марганце-силикатные;
  • Кальций-силикатные;
  • Алюминатно-основные;
  • Флюоритно-основные;
  • Алюминатно-рутиловые;
  • Другие типы.

Отличаются флюсы и по активности взаимодействия с основным и присадочным металлами. Пассивные флюсы только создают газовое облако, но никак не воздействуют на химический состав стали. Слаболегирующие флюсы — это категория флюсов, производимая путем плавления, которые легируют свариваемые материалы небольшим количеством кремния, марганца, и другими элементами. Это придает шву большую прочность и ударную вязкость. Легирующие гранулированные составы обогащают металл в значительной степени, улучшая его физические и химические свойства.

По физическому состоянию

По физическому состоянию флюсы классифицируются следующим образом:

  • порошкообразные;
  • стекловидные;
  • кристаллические.

Порошкообразные сварочный флюс представляет собой гранулы белого или светло-коричневого цвета. Встречаются гранулы круглой или овальной формы. При использовании такого флюса необходимо учитывать их малую плотность и насыпать более толстым слоем. Объемная масса таких флюсов находится в пределах от 0,6 до 1 кг/дм 3.

Стекловидными назвали флюсы за прозрачность, что напоминает стеклянные шарики. Они бывают совершенно бесцветными или окрашенными в цвета от синего до черного. Имеют высокую плотность и качественно укрывают место сварки. Их объёмная масса 1,4 – 1,8 кг, дм 3 .

Несколько иначе выглядят кристаллические виды. Их окраска во многом повторяет цвета пемзовидного флюса, но зерна имеют кристаллическое строение.

По способу изготовления

По типу производства различают несколько видов флюсов:

  • Плавленные. Такие флюса изготавливают из минеральных руд путем плавления в пламенных или электропечах с последующим гранулированием, фракционированием и прокаливанием.
  • 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. Первые получают путем смешивания сухих компонентов. Далее подготовленную смесь минералов и ферросплавов замешивают на жидком стекле, сушат, прокаливают и фракционируют. Преимущества такого вида флюса: низкий расход, возможность повторного использования (в системах рециркуляции), высокое качество получаемого шва.

По назначению

Флюсы классифицируются в зависимости от того, какие металлы свариваются с их помощью:

  • низкоуглеродистые стали;
  • низколегированные стали;
  • высоколегированные стали;
  • цветные металлы и сплавы.

Также, они классифицируются по виду сварки: электродуговой, газовой, электрошлаковой, неплавящимися электродами. Существует большая группа флюсов, которые можно применять для нескольких видов металлов.

Флюсы для дуговой сварки

Технология сварки под флюсом предполагает применение материалов, которые должны обладать следующими качествами:

  • иметь температуру плавления ниже, чем у свариваемых металлов;
  • хорошо растекаться и не выделять ядовитых веществ;
  • образовывать легкоотделимые шлаки;
  • быть легкодоступными и не дорогими.

Работы с применением электродуговой сварки ведутся при использовании флюсов в виде гранул размером 0,2 – 0,4 мм. По мере расплавления гранулы создают защиту сварочной ванны в виде газов и шлаков. Это способствует лучшему переносу металла электрода и высокую стабильность дуги. При этом количество оксидов резко уменьшается, а те, которые образовываются, выводятся в шлаковую зону.

За длительное время применения электродуговой сварки разработано множество материалов для предотвращения попадания кислорода в зону образования шва. Такое разнообразие позволяет обеспечить качественное соединение огромного количества вариантов металлических деталей. В настоящее время этот способ соединения металлов практически полностью вытеснил все остальные виды и продолжает развиваться в сторону упрощения и удешевления процессов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: