Деталь; 2 – слой флюса; 3 – газовое пространство; 4 – бункер с флюсом; 5 – мундштук; 6 – проволока; 7 - электрическая дуга; 8 – шлаковая корка; 9- наплавленный слой.

С варка (наплавка)под слоем флюса представляет собой разновидность электродуговой сварки, при которой дуга горит под слоем сварочного флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от воздуха. Наряду с защитными функциями флюс стабилизирует горение дуги, обеспечивает раскисление, легирование и рафинирование расплавленного сплава сварочной ванны.

К достоинствам сварки (наплавки) подслоем флюса относится: высокая производительность процесса, благодаря применению больших токов, большой глубины проплавления, а также почти полного отсутствия потерь металла на угар и разбрызгивание; возможность автоматизации процесса; высокое качество наплавленного металла в результате надежной защиты флюсом сварочной ванны; улучшение условий труда сварщика.

Достоинства: экономичность и доступность; возможность получения слоя наплавленного металла большой толщины (1, 5…5, 0 мм); равномерность слоя и небольшие припуски; возможность получения наплавки за счет легирования металла с необходимыми механическими свойствами; низкая требовательность к квалификации исполнителя; высокая безопасность труда

При сварке под слоем флюса производительность процесса по машинному времени повышается в 6 — 12 раз по сравнению с ручной дуговой сваркой. Это достигается за счет использования больших плотностей тока в электродной проволоке (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Сила и плотность тока на электроде при ручной дуговой сварке и сварке под слоен флюса

Недостатки: высокий нагрев детали при наплавке; невозможность наплавки детали диаметром менее 40 мм; необходимость удаления шлаковой корки; необходимость термообработки наплавленного металла для повышения его износостойкости

Восстанавливаемая деталь вращается в процессе наплавки с определенной скоростью. Электродная проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга горит между концом электрода и восстанавливаемой поверхностью изделия под слоем флюса, который непрерывно подается из бункера. Под действием теплоты, выделяемой сварочной дугой, плавятся электродная проволока и основной металл, а также часть флюса, попавшего в зону горения дуги. В зоне горения дуги образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Их давление поддерживает флюсовый свод, образующийся над сварочной ванной. Под влиянием давления дуги жидкий металл оттесняется в сторону, противоположную направлению сварки, образуя сварочную ванну. Расплавленный флюс в результате значительно меньшей плотности всплывает на поверхность расплавленного металла шва и покрывает его плотным слоем. Оболочка из расплавленного флюса предохраняет металл наплавки и околошовной зоны от кислорода и азота воздуха и, кроме того, препятствует разбрызгиванию жидкого металла. Благодаря тому, что расплавленный флюс обладает низкой теплопроводностью, замедляется процесс охлаждения наплавленного металла. Это облегчает всплытие на поверхность ванны шлаковых включений и растворенных в металле газов, что резко повышает качество наплавленного слоя сплава.

Сварочные флюсы и электродные проволоки. Сварочным флюсом (ГОСТ 9087 — 81) называется неметаллический материал, расплав которого необходим для сварки и улучшения качества шва.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъявляют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формирования металла;

получение швов без трещин и с минимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности наплавленного металла.

Решение этих задач связано с составом свариваемого материала и используемой электродной проволоки. Поэтому используемые для наплавки флюсы весьма разнообразны.

Химический состав наплавленного металла формируется в результате расплавления основного и электродного материалов, а также зависит от степени защиты от воздуха. Степень защиты от воздуха определяется как образующимся в результате горения дуги шлаковым куполом над реакционной зоной, так и высотой слоя твердых частиц флюса над этой зоной. Высота слоя насыпаемого на место сварки флюса с определенным гранулометрическим составом частиц зависит от режимов сварки. Для наиболее распространенных флюсов, применяемых при сварке (наплавке) конструкционных малоуглеродистых и малолегированных сталей, которые широко используются в автомобильном производстве, рекомендации по количеству флюса, насыпаемого на место сварки, приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах

Флюсы классифицируют по следующим основным признакам.

1. Назначению: флюсы общего назначения применяют для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей;

флюсы специального назначения применяют для специальных способов сварки, таких как электрошлаковая сварка, сварка легированных сталей и т. д.

2. Способу изготовления:

плавленые, т. е. получаемые сплавлением шихты в электрических или пламенных печах

неплавленые — т. е. изготовленные без расплавления шихты.

К неплавленым относятся флюсы, изготовленные измельчением и смешиванием отдельных компонентов, а также керамические флюсы, которые получают смешиванием порошкообразных шлакообразующих, легирующих, раскисляющих и других компонентов.

1. Химическому составу: оксидные флюсы, состоящие из окислов металлов и фтористых соединений, применяемые для сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей;

солевые флюсы, состоящие из фтористых и хлористых солей, применяемые для сварки активных металлов;

солеоксидные флюсы, применяемые при сварке и наплавке высоколегированных сталей.

4. Химическому составу шлакообразующей части:

кислые флюсы, содержащие кислые окислы SiO₂ и TiO₂;

нейтральные флюсы, содержащие в основном фториды и хлориды;

основные флюсы, содержащие окислы основного характера, такие как СаО, МgО и FеО.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки предъявляют ряд следующих требований:

обеспечение стабильности горения дуги в процессе сварки;

получение заданного химического состава наплавленного металла;

обеспечение требуемого формирования металла;

получение швов без трещин и с минимальным (допустимым) числом шлаковых включений и пористостью;

обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности наплавленного металла.

Электродная проволока для сварки под флюсом выпускается по Государственному стандарту, который распространяется на горячекатаную и холоднокатаную проволоку из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. В ГОСТе указывается диаметр проволоки, химический состав, размеры мотков и другие данные. Примерный химический состав материала проволоки можно определить по буквам и цифрам, входящим в обозначение марки проволоки. Сварочная проволока имеет индекс " СЬ", а наплавочная " Нп". Цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Марку проволоки выбирают в соответствии с химическим составом свариваемой стали. Например, для сварки малоуглеродистых сталей используют низкоуглеродистые проволоки СЬ-08, СЬ-08А, СЬ-08ГА и др. Легирующие элементы, входящие в состав проволоки, имеют те же обозначения, что и при маркировке стали. Буква " А" указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. Проволока, изготовленная из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумно-дуговым способом или же в вакуумно-индукционных печах, обозначается буквами Ш, БД и ВИ,

Наплавочную проволоку разделяют на три группы: из углеродистой стал и типа Нп-30, Нп-40, Нп-80 и другие, всего 8 марок; из легированной стали, например Нп-ЗОХ5, Нп-ЗОХГСА, всего 11 марок; из высоколегированной стали, например Нп-4X13, Нп-45Х4ВЗФ, Нп-45Х2В8Т, всего 9 марок.

Для наплавки под слоем флюса используют также и порошковые проволоки марки ПП-ЗХ2В8, ПП-10ХВ14.

Для повышения производительности процесса наплавки под флюсом последнее время в.качестве наплавочного электродного материала используют сплошные или порошковые ленты толщиной 0, 3— 1 мм и шириной 20 — 100 мм. Однако для использования данных материалов для наплавки автомобильных деталей требуется проведение дополнительных исследований.

Таблица 1.3. Высота слоя флюса и грануляции частиц для сварки на различных режимах

Режимы наплавки

123 4