Керамические неплавленные флюсы

Главной особенностью керамических флюсов является способ их изготовления, во многом сходный со способом изготовления качественных покрытий электродов для ручной сварки, описанным выше.

Составные части флюса тонко измельчаются, смешиваются в нужных соотношениях и замешиваются на водном растворе жидкого стекла в густую пасту, как для покрытия электродов способом опрессовки. Сырая масса гранулируется, т.е. превращается в зерна размером 1-3 мм, затем подсушивается, прокаливается 2 ч при температуре 300-400° С для удаления остатков влаги и повышения механической прочности зерен за счет реакции схватывания жидкого стекла с частицами флюса. Прокаливанием заканчивается изготовление керамического флюса, не требующего плавильных печей и больших затрат горючего или электроэнергии на процесс плавления Средний насыпной вес керамических флюсов около 1,0 г/см3. Каждое зерно керамического флюса состоит из многих тысяч мелких частиц, смешанных в надлежащих соотношениях и прочно скрепленных.

Керамические флюсы не имеют тех основных недостатков, которые присущи обычным неплавленным флюсам. Механически прочные зерна необходимого размера обеспечивают достаточную газопроницаемость слоя флюса и не выдуваются газами дуги. Прочное склеивание частиц устраняет возможность сепарации и сегрегации отдельных частиц и изменения состава флюса при подаче в зону сварки и уборке, что является одним из главных недостатков неплавленных флюсов. Тонкое измельчение составных частей обеспечивает их полное сплавление и протекание металлургических реакций, как и в электродных покрытиях.

К недостаткам керамических флюсов по сравнению с плавлеными относится меньшая механическая прочность и большая гигроскопичность зерен флюса. Керамические флюсы открыли новые возможности для автоматической дуговой сварки и значительно расширили область ее применения.

Для создания шлака в состав керамических флюсов вводятся различные минеральные вещества. Принципиальным, очень важным преимуществом керамических флюсов является возможность введения в них веществ, разлагающихся при высоких температурах с образованием газов, защищающих зону сварки. Для этой цели вводят карбонат кальция СаСО3 в форме мрамора, разлагающийся при высоких температурах с образованием двуокиси углерода. В процессе сварки особенно важно раскисление металла. Для этой цели в керамические флюсы вводят такие сильные раскислители, как металлические титан, кремний, иногда алюминий. При этом часто попутно удается удалить большую часть серы, снизив ее содержание до нескольких тысячных долей процента, для чего шлаку придается основной характер за счет повышения содержания в нем окиси... кальция... СаО.

Керамические флюсы открывают широкие возможности легирования наплавленного металла через флюс для придания наплавленному металлу особых свойств. Керамические флюсы сокращают потребление дорогой легированной сварочной проволоки; в большинстве случаев достаточно легирования через флюс с применением дешевой низкоуглеродистой проволоки Св-08. Легирование возможно осуществлять всеми элементами, в том числе углеродом, что сложно в других случаях. Керамические флюсы позволяют модифицировать наплавленный металл, т.е. улучшать его структуру. Наплавленный металл при затвердевании в процессе первичной кристаллизации часто приобретает крупнозернистую дендритную структуру, в форме длинных кристаллов, вытянутых в направлении отвода тепла при затвердевании, нормально к поверхностям охлаждения. В область встречи дендритов, растущих от противоположных сторон ванны, вытесняются загрязнения металла, в связи с чем прочность металла здесь снижается, легко образуются горячие трещины; область получила название "зона слабины" а самое явление стыка дендритов называется транскристаллизацией. Наступающая при дальнейшем охлаждении стали вторичная кристаллизация, вызываемая распадом аустенита, часто маскирует и делает малозаметной первичную дендритную структуру, которая может быть выявлена лишь специальным глубоким травлением. В неудовлетворительной первичной структуре часто кроется причина пониженных механических свойств наплавленного металла. Модификацией уничтожается дендритная структура, уже в процессе первичной кристаллизации металл затвердевает с образованием равноосных мелких зерен. Такой металл обладает высокими механическими свойствами. Для модификации пригодны мельчайшие неметаллические включения, служащие центрами кристаллизации, и поверхностно-активные вещества, меняющие поверхностное натяжение металла. Хорошим модификатором в условиях сварки является титан. Модификация осуществляется при сварке электродами с качественным покрытием и под керамическими флюсами. При сварке под плавлеными флюсами модификация обычно выражена слабо, когда модификатор, например титан, вводится в состав электродной проволоки. Интенсивная модификация металла с получением мелкозернистой равноосной структуры при первичной кристаллизации является преимуществом керамических флюсов. Необходимые элементы для раскисления, легирования и модифицирования металла обычно вводят в керамические флюсы, как и в электродные покрытия, в виде ферросплавов.

Преимуществом керамических флюсов для сварки низкоуглеродистых сталей является малая чувствительность к ржавчине и различным загрязнениям поверхности металла, что позволяет снизить требования к очистке поверхности, проводить сварку на открытом воздухе в сырую погоду; при этом получается плотный металл без пор с высокими показателями механических свойств.

Для сварки низко - и среднелегированных конструкционных сталей высокой прочности разработана серия специальных керамических флюсов для производства ответственных изделий. Керамические флюсы также применяются для сварки высоколегированных сталей, например для аустенитных хромоникелевых нержавеющих и жароупорных сталей. В этом случае необходима уже легированная аустенитная проволока. Керамический флюс производит лишь необходимое дополнительное легирование. При сварке нержавеющих сталей достигается высокая стойкость зоны сварки против межкристалической коррозии.

Известно успешное применение керамических флюсов для сварки меди, никеля и их сплавов, для наплавочных работ автоматическая и полуавтоматическая наплавка производится низкоуглеродистой сварочной проволокой с применением легирующих керамических флюсов, содержащих повышенное количество ферросплавов

Функциональная схема процесса ультразвуковой сварки

При этом способе сварки электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема сварки под флюсом

Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

3. Автоматы АДС

В этом автомате непрерывного действия скорость подачи электродной проволоки плавно изменяется в зависимости от напряжения дуги. Автомат обычно применяется для сварки под флюсом дугой переменного тока. Питание дуги производится от сварочного трансформатора ТС через дроссельный регулятор PC, приводного электродвигателя автомата ДГ постоянного тока от вспомогательного управляющего агрегата, состоящего из электродвигателя трехфазного тока ДА и непосредственно соединенных с ним генераторов постоянного тока ГГ и ГК. Генератор ГГ питает электродвигатель автомата ДГ, а генератор ГК - электродвигатель каретки ДК, служащий для перемещения дуги вдоль шва. Для питания постоянным током обмоток возбуждения генераторов и электродвигателей постоянного тока служат два статических двухполупериодных выпрямителя ВДВ и ВНВ.

Двигатели ДГ и ДК имеют независимое возбуждение; их обмотки возбуждения питаются от сети переменного тока через понижающий трансформатор ТПВ и выпрямитель ВНВ. Якорь двигателя ДГ питается током от вспомогательного генератора автомата ГГ. Обмотки независимого возбуждения генератора ГГ включены дифференциально навстречу друг другу и создают результирующую магнитодвижущую силу, равную разности магнитодвижущих сил обеих обмоток. Обмотка ГГ1 питается от выпрямителя ВНВ через потенциометр РИД постоянным напряжением; ток в этой обмотке и ее магнитодвижущая сила Aw1 постоянны и не зависят от состояния сварочной цепи. Вторая обмотка возбуждения ГГ2 питается от напряжения дуги через выпрямитель ВДВ. Ток в обмотке и ее магнитодвижущая сила Аw2 пропорциональны напряжению сварочной дуги.

Результирующая магнитодвижущая сила обмотки генератора Aw равна Aw=Aw1-Aw2, причем эта разность может быть как больше, гак и меньше нуля, т.е. генератор может перемагничиваться и его электродвижущая сила может менять не только величину, но и знак.

При данной схеме число оборотов двигателя автомата ДГ пропорционально напряжению управляющего генератора, и направление его вращения меняется при изменении полярности зажимов генератора. При нормальном напряжении дуги генератор ГГ развивает напряжение, обеспечивающее подачу электродной проволоки мотором ДГ со скоростью, равной скорости ее плавления; с увеличением или уменьшением напряжения дуги соответственно увеличивается или уменьшается скорость подачи проволоки. При значительном уменьшении напряжения дуги, например при коротком замыкании, происходит реверсирование мотора ДГ и удаление конца электродной проволоки от изделия, так что зажигание дуги производится автоматически.

Кроме двух обмоток независимого возбуждения, управляющий генератор ГГ имеет еще третью, сериесную обмотку самовозбуждения ГГЗ. Третья обмотка создает Аw 3, по величине пропорциональную току генератора, а по направлению совпадающую с результирующей Aw обмоток независимого возбуждения. Наличие третьей сериесной обмотки возбуждения ГГЗ улучшает динамические свойства автомата, ускоряя изменения скорости подачи проволоки при изменениях длины сварочной дуги.

Генератор ГК питает электродвигатель перемещения дуги ДК, работающий с постоянной скоростью, регулируемой потенциометром РСК; направление перемещения меняется переключением направления тока, питающего якорь электродвигателя ДК. Обычно автомат АДС-1000-2 выполняют в виде сварочного трактора с двумя электродвигателями (рис). Электродвигатель ДГ подает проволоку, а электродвигатель ДК перемещает самоходную каретку трактора. Автомат АДС-1000-2 предназначен для сварки под флюсом токами до 1200 а проволокой диаметром 3-6 мм. Трактор без флюса и электродной проволоки весит около 60 кг.

4. Опасные и вредные явления, вызываемые физико-химическими процессами источника энергии и способа автоматической сварки под флюсом.

Автоматическая сварка под флюсом является наиболее безопасной для человека, но допустим мы хорошо защитили лицо и глаза, но почему-то во время работы ощущаете головную боль, боли в горле и общую усталость, которая не проходит даже за выходные дни. Причина в сварочных аэрозолях, которые содержат целый комплекс мельчайших частиц, способных причинить большой вред организму. Заболевание развивается скрытно - неделями, месяцами - и только по прошествии, может быть, нескольких лет становится явным и очевидным.

Правильный выбор защитных средств - это очень важно!

Уровень загрязнения зависит от способа сварки, силы тока при сварке и вентиляции на рабочем месте. Обычно в каждой стране действуют свои нормы и правила, регламентирующие проведение сварочных работ. Выбор защитных средств часто определяется соглашением между работодателем и наемным работником. Если у Вас возникают сомнения по поводу выбора средств защиты или Вам что-то неясно в отношении вредных производственных факторов, обратитесь за разъяснением к инженеру по охране труда или сторонним экспертам. Индивидуальная защита органов дыхания такие как 3М 9925 респиратор сварочный (FFP2 класс 2)