Все, что нужно знать о сварке под флюсом

До момента изобретения первых флюсовых составов, случившегося во второй половине XIX века, соединить металлические детали между собой зачастую можно было только ковкой. Ковка требовала наличия оборудованной кузницы и определенных навыков, тогда как сварка для обывателя несколько проще и при этом не отличается в сторону ухудшения надежности. При этом перед самостоятельными опытами в теорию вникнуть все-таки стоит.

Большинство металлов, взаимодействуя с атмосферным кислородом, быстро покрываются тонким слоем оксида. С одной стороны, он даже обеспечивает некоторую защитную функцию, не допуская коррозии внутренних слоев металла, но для сварки оксид представляет большую проблему, поскольку не дает получить доступ к металлическому изделию напрямую.

Оксидный слой образуется заново довольно быстро, потому варить металл без какой-либо защиты поверхности от доступа кислорода непродуктивно. Тот или иной состав, которым покрывается рабочая поверхность, называется сварочным флюсом – он может состоять из различных компонентов, нередко умеет разрушать уже образовавшийся оксид.

Известно не менее полусотни видов флюсов, однако, такое разнообразие не значит, что можно брать любой из них – у каждого есть специфические особенности. Ко всем существующим маркам выдвигаются четкие требования, прописанные в ГОСТе 9087-81. Сущность сварки под флюсом как процесса заключается в том, что электрическая дуга горит под флюсовой смесью, а не только там, где мы ее видим. Горение дуги возможно благодаря подаче на электродную проволоку высокого напряжения. Вокруг дуги образуется облако газов, образовавшихся при плавке как флюса, так и самого металла.

Сварка не во всех случаях обязательно должна происходить с защитой рабочей поверхности флюсом, и в некоторых случаях использование флюсовых смесей игнорируется. Тем не менее в профессиональной сварке флюсы чаще все-таки используются, потому что у такого метода масса преимуществ:

• электрическая дуга приобретает особую стойкость и стабильность;
• меньше энергии тратится на нагревание металлов и разбрызгивание, потому коэффициент полезного действия возрастает, как и экономия электричества;
• сварка с флюсом на токах высокой интенсивности позволяет плавить металл значительно быстрее, благодаря чему возрастает и эффективность;
• металл в процессе сварки не угорает, потому шов получается более качественным и аккуратным;
• сварщик пребывает в условиях повышенной безопасности, так как пламя дуги по большей мере «спрятано» с обратной стороны флюсового слоя.

Если бы сварка под флюсом была абсолютно безупречным методом, она давно стала бы безальтернативным решением. Тем не менее во многих случаях сварщики до сих пор обходятся без флюсовых составов, а это значит, что у методики есть и определенные минусы. Их всего два, но иногда они могут сыграть определяющую роль:

• шов скрыт флюсом до тех пор, пока вы полностью не закончите работу, а значит, в процессе выполнения нет никакой возможности оценить то, что получается;
• и сами флюсовые смеси, и другие расходники, используемые при этом способе сварки, провоцируют существенное удорожание работы.

Флюсы применяются как для ручной, так и для автоматической дуговой сварки, чтобы защитить обрабатываемую поверхность от ненужного образования оксида, угара металла и повысить качество получаемого шва. При этом специфика применения флюса для разных нужд несколько отличается.

При ручной сварке варимую деталь обычно покрывают слоем флюсового порошка толщиной ориентировочно в полсантиметра. Экономить на расходнике, хоть он и недешевый, неразумно – тонкий слой флюса может привести к низкокачественной проварке и последующему образованию трещин. Досыпать флюс следует по мере перемещения электрода по заготовке.

Промышленный метод немного отличается: если вы варите полуавтоматическим или автоматическим способом, то и флюс к месту варения будет подаваться по особой трубке. Перестараться с количеством флюсового порошка в такой ситуации сложно, потому что в составе агрегата предусмотрен пневматический отсос лишнего порошка.

Сварка под флюсом покажет себя с лучшей стороны только в том случае, если максимально правильно подобрать для нее все необходимое. Это утверждение касается как оборудования, так и флюсовых составов.

В промышленности чаще всего используется специальный автоматический стенд сборочного типа, позволяющий не только варить любые конструкции, но и надежно фиксировать их в том положении, в каком они должны будут пребывать постоянно после завершения работы. Подобное оборудование отличается повышенными показателями надежности крепления элементов – это позволяет гарантировать отсутствие отклонений по швам или форме будущего изделия, тем более что мастер в процессе работы сам шов не видит.

Такой агрегат удобен для выполнения стыковых и угловых швов, работает быстро, обеспечивает высокое качество и надежность соединений. Конструкция управляет собой сама, потому стоит дорого – в качестве альтернативы на стенд иногда устанавливают мобильные головки.

Полуавтомат стоит ощутимо дешевле, но требует от оператора куда большей вовлеченности в процесс. Направление проволоки и контроль вылета электрода целиком и полностью перекладываются на плечи сварщика, хотя подача проволоки все же производится автоматически. Мощность напряжения, скорость перемещения по шву и угол наклона электрода – это те параметры режима сварки, которые мастер должен выбрать самостоятельно в зависимости от специфики обрабатываемой детали.

Ручное оборудование чаще применяется в небольших мастерских или любителями, хотя есть и специфические сферы применения, где это наиболее удобный вариант для выполнения поставленной задачи. Так, ручная сварка возможна даже в труднодоступных местах и в любых положениях.

Сварочные флюсы бывают различных видов, их маркировка строго привязана к действующему ГОСТу. Классификация таких составов возможна по разным признакам, мы рассмотрим лишь некоторые из них. В первую очередь все флюсы делятся на классы в зависимости от материала, для сварки которого они годятся. Для высоколегированной стали нужен один класс составов, для углеродистой или легированной – другой. Третий, отдельный класс флюсов, выпускается производителями специально для цветных металлов и сплавов – меди, бронзы и так далее.

По способу производства флюсы делятся на керамические и плавленые. Керамические хороши тем, что обеспечивают повышенные качества шва и обладают легирующими свойствами. Производится масса путем экструзии сыпучих керамических компонентов с последующим добавлением жидкого стекла. Плавленые флюсы отличаются структурой, напоминающей пемзу или стекло, производятся они плавлением и спеканием ингредиентов с дальнейшим образованием гранул.

Существует также классификация флюсов по их химическому составу. Выделяют следующие классы.

• Солевые составы состоят из хлоридов и фторидов. Типичная сфера их применения – варение активных металлов и шлакового переплава.
• Оксидные смеси представляют собой металлические окислы с некоторой примесью соединений фтора. Это оптимальный выбор для сварки фтористых и низколегированных сталей.
• Смешанные флюсы, как следует из названия, представляют собой комбинацию солевых и оксидных. Лучше всего такое вещество подходит для варки легированных сталей.

Классифицируют флюсовые смеси также и по тому, в каком виде они продаются. Гранулы и порошок являются наиболее характерными формами флюса, но только в том случае, если сварка будет электрической. Состав может приобретать форму пасты или даже газа, но тогда он предназначен для более редкой газовой сварки. Некоторые начинающие сварщики по привычке стремятся определить еще и лучшего производителя флюсов, по традиции отдавая предпочтение составам импортных марок.

Выбор режима сварки зависит от различных показателей, например, способа разделки кромок, их толщины, планируемого количества проходов по будущему шву и метода удерживания сварочной ванны. Сила и напряжение тока, диаметр сечения проволоки, скорость сварки, положение самого изделия и вылет электрода тоже оказывают влияние на выбор тактики обработки заготовки. Расчет параметров для каждой заготовки всегда производится индивидуально.

Например, для наиболее ходовой сварки стыковых швов хватит одного одностороннего прохода под флюсом при условии, что толщина заготовки не превышает 3 см. Если детали толще, шов варят с двух сторон и могут добавлять дополнительные проходы. Одностороннее варение актуально лишь в тех случаях, если материал не боится перегрева, а швы не должны дать сварочные трещины.

Если свариваемые листы совсем тонкие (не толще 6 мм), разделка кромок как этап подготовки к дальнейшей обработке не выполняется, при этом соединяемые детали прикладывают друг к другу как можно ближе, стараясь минимизировать зазор до предела. При толщине заготовок порядка 1-1,2 см зазор, наоборот, оставляют – это поможет добиться повышенного качества шва и заодно уменьшить избыток расплавившегося металла. В любом из описанных случаев фиксация деталей требуется особая – либо подкладкой, либо подварочным швом, либо предварительной сборкой «в замок».

Подкладка является наиболее ходовым решением для варения металлических листов толщиной не более 1 см. Как правило, она стальная, толщиной 3-6 мм при ширине 3-5 см. Сварку «в замок» используют для соединения важных деталей, где прожог материала недопустим. Кроме того, это лучший метод соединения больших и тяжелых конструкций. Что же касается подварочного шва, то это сравнительно редкий режим сварки, который уместен лишь в том случае, если перекантовка изделия не представляется реальной.

Для начала надо подготовить сварные кромки – дуговая сварка под флюсом не выдвигает каких-либо требований по способу их подготовки, это может быть как механическая обработка, так и термическая резка. Сама кромка и участки непосредственно около нее подлежат обязательной очистке от пленок оксида или масла, ржавчины и иных загрязнений. Ширина зоны зачистки обычно колеблется в пределах 3-4 см от края, подлежащего свариванию.

Перед тем как начинать варить шов, будущую конструкцию собирают на специальном стеллаже так, чтобы ее фрагменты находились в правильном положении по отношению друг к другу. Фиксация деталей осуществляется прихватками и технологическими планками.

Для всех случаев используется проволока толщиной от 3 до 5 мм. Точная технология сварки очень зависима от того, как выглядят детали по отдельности и как они должны быть соединены между собой. На специфику процедуры влияют также и многочисленные другие показатели, среди которых конфигурация и протяженность швов, химический состав металла и его толщина, а также используемое оборудование.

Даже несмотря на строгое следование инструкциям, новичок может столкнуться с некоторыми проблемами, причина возникновения которых ему неизвестна. Наиболее яркий пример – появление пор на шве, свидетельствующих о том, что под флюсом оказался газ, которого там не должно было быть. В большинстве случаев пористость вызвана присутствием водорода либо углекислого газа, реже корень зла – азот. Азотистые поры возможны только при работе с микролегированной сталью, если материал имеет нитридное упрочнение.

Такая же проблема встречается, если заготовку резали плазменным резаком. Углекислый газ попадает под флюс в том случае, если в сварочной ванне недостаточно раскислителей. Для препятствования образованию пор в жидкую ванну добавляют хотя бы 0,2% кремния. Также реакция раскисления происходит при снижении температуры, и наоборот – углекислого газа будет больше при ее повышении. Наиболее частой первопричиной пор является водород, источником для него часто становится недостаточная чистка кромок от загрязнений или ржавчины.

В следующем видео вас ждет автоматическая сварка под флюсом двутавровой балки на заводе.