Особенности процесса сварки под флюсом

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет «ДАЛЬРЫБВТУЗ»

ДОКЛАД

На тему: «Сварочные работы.

Особенности процесса сварки под флюсом»

Введение

Сварка металла представляет собой технологический процесс получения неразъемного соединения за счет установления межатомных или межмолекулярных связей или диффузии. Применяют ее для соединения однородных и разнородных металлов и их сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, стеклом и др.), а также пластмасс. сварка металл флюс механизированный

Сварку широко применяют практически во всех отраслях машиностроения и строительной промышленности. Сварку как один из основных технологических процессов используют в судостроении при изготовлении цельносварных корпусов судов, при строительстве домн, резервуаров для хранения жидкости и газов, нефте- и газопроводов; в транспортном машиностроении при изготовлении цистерн, цельнометаллических вагонов; в энергомашиностроении при производстве котлов, паровых и гидравлических турбин и многих других машин и конструкций.

1. Классификация сварки

Процесс сварки делят на три класса (ГОСТ 19521-74): термический, термомеханический и механический. Термический класс объединяет виды сварки, осуществляемые плавлением металла. Термомеханический класс включает виды сварки, осуществляемые давлением с использованием тепловой энергии. К механическому классу относятся виды сварки, выполняемые давлением с дополнительной механической энергией.

К термическому классу относят все виды дуговой, газовой, электрошлаковой, плазменной, электроннолучевой, лазерной, термитной и световой сварки.

К термомеханическому классу относят все виды контактной, диффузионной, высокочастотной и кузнечной сварки.

К механическому классу относят холодную, ультразвуковую, магнитно-импульсную сварку и сварку трением и взрывом.

Многие из указанных видов сварки в свою очередь подразделяются по различным техническим и технологическим признакам. Например, дуговая сварка по техническим признакам подразделяется в зависимости от способа защиты металла в зоне сварки, от степени механизации видов дуговой сварки, от непрерывности процесса и т.п.; по технологическим признакам - в зависимости от формы сварного соединения, рода и полярности сварочного тока, вида плавящегося или неплавящегося электрода, характера воздействия дуги на металл и т.п. Аналогично подразделяются по указанным признакам контактная, газовая и электрошлаковая сварка. Такое подразделение процесса сварки предусмотрено ГОСТ 2601-84 и др.

Специальные виды сварки применяют для выполнения специфических сварочных работ. К их числу относятся электронно-лучевая и разрезная виды сварки.

2. Механизированная сварка под флюсом

При этом способе сварку ведут непокрытой электродной проволокой, дугу и сварочную ванну защищают флюсом, подача и перемещение электродной проволоки механизированы.

Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварка кратера в конце шва. Указанные особенности автоматической сварки обеспечивают значительное повышение ее производительности и более высокое качество сварных соединений по сравнению с ручной сваркой.

Дуга 10 горит между электродной проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30 - 50 мм. Часть флюса, окружающего дугу, расплавляется, образуя на поверхности расплавленного металла ванну жидкого шлака 4. Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Действие мощной дуги и быстрое движение электрода вдоль заготовки обусловливают оттеснение расплавленного металла в сторону, противоположную направлению сварки. По мере поступательного движения электрода происходит затвердевание металлической и шлаковой ванн с образованием сварного шва 7, покрытого твердой шлаковой коркой 6. Электродную проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва механизированным способом с помощью механизмов подачи 2 и перемещения. Ток к электроду поступает через токоподвод 1.

Основные преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной дуговой сваркой состоят в повышении до 15 - 20 раз производительности процесса сварки, качества сварных соединений и уменьшении себестоимости 1 м сварного шва.

Повышение производительности достигается за счет использования больших сварочных токов (до 2000 А) и непрерывности процесса сварки. Применение голой проволоки позволяет приблизить токопровод на минимально возможное расстояние от дуги и тем самым устранить опасный разогрев электрода при большой силе тока. Плотная флюсовая защита сварочной ванны предотвращает разбрызгивание и угар расплавленного металла в условиях действия мощной дуги. Увеличение тока сопровождается увеличением глубины проплавления, что позволяет сваривать металл большой толщины (до 20 мм) за один проход без разделки кромок.

Качество сварных швов обеспечивается повышением механических свойств наплавленного металла благодаря надежной защите сварочной ванны флюсом, интенсивного раскисления и легирования вследствие увеличения объема жидкого шлака и сравнительно медленного охлаждения шва под флюсом и твердой шлаковой коркой; улучшением формы и поверхности сварного шва и постоянством его размеров по всей длине вследствие регулирования режима сварки, механизированной подачи и перемещения электродной проволоки.

Важным достоинством сварки под флюсом также является и экономия электродного металла за счет снижения потерь на угар, разбрызгивание и огарки. Такие потери при ручной дуговой сварке составляют 20-30%, при сварке под флюсом - 3-5%. В целом затраты электроэнергии на 30-40% при сварке под флюсом ниже.

Кроме того, условия труда сварщика при сварке под флюсом лучше, чем при ручной сварке, за счет отсутствия излучения дуги, нет необходимости защиты лица сварщика, меньшего выделения газов.

3. Сварочные материалы

Сварочные материалы включают в себя сварочную проволоку и сварочный флюс.

Сварочный флюс - один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. От состава флюса зависят составы жидкого шлака и газовой атмосферы. Взаимодействие шлака с металлом обусловливает определенный химический состав металла шва. От состава металла шва зависят его структура, стойкость против образования трещин. Состав газовой атмосферы обусловливает устойчивость горения дуги, стойкость против появления пор и количество выделяемых при сварке вредных газов.

Флюсы выполняют следующие функции: физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла шва, формирование поверхности шва.

Лучшая изолирующая способность - у флюсов с плотным строением частиц мелкой грануляции. Однако при плотной укладке частиц флюса ухудшается формирование поверхности шва. Достаточно эффективная защита сварочной ванны от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

Флюсы для автоматической сварки классифицируют по способу изготовления, химическому составу и назначению. По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и неплавленые. Неплавленые флюсы подразделяют на керамические и спеченные. Плавленые флюсы приготовляют путем сплавления исходных компонентов в электропечах. После получения стекловидной массы производят ее грануляцию на частицы диаметром 1 - 3 мм. Керамические флюсы приготовляют из порошкообразных компонентов путем замеса их на жидком стекле, гранулирования и последующего прокаливания, спеченые - путем спекания компонентов без их расплавления.

Исходными материалами плавленых флюсов для сварки сталей (ГОСТ 9087-81) являются марганцевая руда, кремнезем, полевой и плавиковый шпаты и другие компоненты. Большинство плавленых флюсов (марганцевые, высококремнистые) дают жидкие шлаки, содержащие большое количество окислов марганца и кремния (MnO и SiO₂). Эти шлаки имеют кислый характер. При сварке в их присутствии происходят процессы окисления углерода, железа и легирующих элементов. Образующаяся FeO связывается в кислом шлаке в нерастворимый силикат и, следовательно, удаляется из металлической ванны. В свою очередь, ванна обогащается кремнием и марганцем.

Флюсы для механизированной сварки должны обеспечивать устойчивое протекание процесса сварки, отсутствие кристаллизационных трещин и пор в металле шва, требуемые механические свойства металла шва и сварного соединения в целом, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки, минимальное выделение токсичных газов при сварке, а также иметь низкую стоимость и возможность массового промышленного изготовления.

Во избежание образования пор в швах влажность сварочных флюсов не должна превышать установленных норм. Для большинства плавленых флюсов эта норма составляет не более 0,1%. Флюсы повышенной влажности просушивают в печах при 100-110⁰С (стекловидные флюсы) и 290-310⁰С (пемзовидные), фторидные флюсы прокаливают при 500-900⁰С.

При повторном использовании флюсов размеры частиц уменьшаются. Поэтому следует периодически просеивать флюс через сито и использовать его для работ на меньших сварочных токах.

Правильный выбор марки электродной проволоки для сварки - один из главных элементов разработки технологии механизированной сварки под флюсом. Химический состав электродной проволоки определяет состав металла шва и, следовательно, его механические свойства.

Для сварки сталей предназначена проволока по ГОСТ 2246--70 Проволока стальная сварочная». В соответствии с этим ГОСТом выпускают низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную проволоку диаметром 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм.

Транспортировать и хранить проволоку следует в условиях, исключающих ее ржавление, загрязнение и механическое повреждение. Если же поверхность проволоки загрязнена или покрыта ржавчиной, то перед употреблением ее необходимо очистить. Проволоку очищают при намотке ее на кассеты в специальных станках, используя наждачные круги. Для удаления масел используют керосин, уайт-спирит, бензин и др. Для устранения влаги применяют термическую обработку: прокалку при температуре 100 - 150 °С. Рекомендуется обрабатывать проволоку в 20%-ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой при температуре 250 °С 2 - 2,5 ч. Необходимость в обработке электродной проволоки перед сваркой отпадает, если использовать омедненную проволоку. Для механизированной сварки под флюсом и по флюсу алюминия и его сплавов используют сварочную проволоку, выпускаемую по ГОСТ 7871-75 «Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов». ГОСТ 16130-72 «Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе сварочные» предъявляет требования к проволоке для сварки меди и ее сплавов. Подготовка этих проволок к сварке во многом определяет качество сварного соединения.

4. Техника автоматической сварки под флюсом

Перед началом автоматической сварки под флюсом следует проверить чистоту кромок и правильность их сборки и направления электрода по оси шва. Металл повышенной толщины сваривают многопроходными швами с необходимым смещением электрода с оси шва. Перед наложением последующего шва поверхность предыдущего тщательно зачищают от шлака и осматривают с целью выявления наличия в нем наружных дефектов. В начале автоматической сварки под флюсом, когда основной металл еще не прогрелся, глубина его проплавления уменьшена, в связи с чем эту часть шва обычно выводят на входную планку. По окончании сварки в месте кратера образуется ослабленный шов, поэтому процесс сварки заканчивают на выводной планке. Входную и выводную планки шириной до 150 мм и длиной (в зависимости от режима и толщины металла) до 250 мм закрепляют на прихватках до начала сварки. После сварки под флюсом планки удаляют.

При автоматической сварке стыковых соединений под флюсом на весу, практически сложно получить шов с проваром по всей длине стыка из-за вытекания в зазор между кромками расплавленного металла и флюса и, как результат, -- образования прожогов. Для предупреждения этого применяют различные приемы, способствующие формированию корня шва. Сварку односторонних швов можно выполнять по предварительной ручной подварке, если невозможна автоматическая сварка.

5. Техника безопасности при сварке

При выполнении работ по сварке, на человека воздействуют вредные газы и испарения, облучение сварочной дугой, опасность поражения электрическим током.

При работе с электрической дугой возникают летучие соединения (сварочная пыль). В состав такой пыли входят оксиды марганца, кремния, железа, хрома, фтористых соединений. Первое место среди них по вредному воздействию занимают хром и марганец. Кроме всего перечисленного воздух при сварке загрязняется оксидами азота, углерода, фтористым водородом. Наряду с кратковременным отравлением, которое проявляется в виде головокружения, головной боли, тошноты, рвоты, слабости, отравляющие вещества могут откладываться в тканях организма человека вызывать хронические заболевания.

Вредное воздействие сварочной дуги заключается в том, что она является источником светового, инфракрасного и ультрафиолетового излучений.

Инфракрасное излучение при длительном действии вызывает помутнение хрусталиков глаз (катаракту), что может привести к ослаблению и потере зрения, тепловое действие этих лучей вызывает ожоги кожи.

Защита органов зрения и кожи лица при сварке обеспечивается с помощью щитков, масок или специальных шлемов со светофильтрами.

Для того, чтобы защитить тело, необходимо работать в одежде из плотного брезента или аналогичного материала.

Чтобы избежать опасности поражения электрическим током необходимо соблюдать ряд условий. В общем и целом безопасность обеспечивается:

1. Надежной изоляцией, применением защитных ограждений, автоблокировками, заземлением электрооборудования и его элементов, ограничением напряжения холостого хода источников питания (генераторов постоянного тока -- до 80 В, трансформаторов -- до 90 В);

2. Индивидуальными средствами защиты (работа в сухой спецодежде и рукавицах, в ботинках без металлических шпилек и гвоздей);

3. Соблюдением условий труда (прекращение работы при дожде и сильном снегопаде, если отсутствуют укрытия; использование резинового коврика, резинового шлема и галош при работе внутри сосудов и т.п.).

Заключение

В настоящее время сварочные работы проводятся с самыми разнообразными материалами различной толщины, применяя различные виды сварки.

Сварочные работы проводятся как в микроэлектронике с материалами от нескольких микрон, так и в тяжёлом машиностроении с материалами толщиной до нескольких метров. При сварочных работах могут свариваться и конструкционные стали, и сплавы на основе титана, циркония молибдена, ниобия и др., а также разнородные материалы.

Сварка является экономически выгодным, высокопроизводительным и в значительной степени механизированным технологическим процессом.

Автоматическая сварка под флюсом представляет собой один из наиболее часто используемых в наши дни методов осуществления сварочных мероприятий в строительстве и промышленности.

Так как сварка под флюсом является высокопроизводительным методом сварки, она применяется, прежде всего, в механизированных или автоматизированных системах. Благодаря более короткому времени сварки в сочетании с более высокой относительной длительностью включения источников питания можно беспрерывно сваривать длинные швы. В результате сокращается вспомогательное время и, в итоге, снижается стоимость сварки.

Список использованной литературы

1. Герасименко А.И. Основы электрогазосварки: учебное пособие/ А.И. Герасименко. - Изд.7-е - Ростов н/Д: Феникс, 2008

2. Справочник по сварке. Том 4 Под ред. А.И. Акулова. М.: Машиностроение, 1971

3. http://www.autowelding.ru

4. http://metallicheckiy-portal.ru/articles/svarka

5. http://www.svarkomplekt.ru

Размещено на Allbest.ru