Виды и функции сварочных флюсов

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.

Какие ГОСТы регламентируют

До 2009 года кузнечная сварка регламентировалась документом ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий».

В этой версии документа кузнечная сварка определяется, как «печная сварка, при которой осадка выполняется ударами молота». ГОСТ был введен в действие от 29.02.84. В октябре 1996 года вышло переиздание с изменениями. Документ утратил силу с 01.07.2010г.

Действующие

Разновидности сварки сейчас регламентируют:

  1. ГОСТ Р ИСО 17659-2009 «Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений».
  2. ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 «Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения».

Оба ГОСТа введены в действие от 04.08.2009.

Первый документ дает определение общего раздела – сварки давлением. Это «сварка, осуществляемая приложением внешней силы и сопровождаемая пластическим деформированием сопрягаемых поверхностей, обычно без присадочного металла». В примечании уточняется, что «сопрягаемые поверхности допускается нагревать, чтобы облегчить получение соединения» (ИСО 857-1).

А вот второй ГОСТ дает описание именно кузнечной сварки в пункте 4.1.6.12. Оно звучит: «кузнечная сварка – это сварка давлением, при которой заготовки нагреваются в печи, а шов получается в результате ударов молотом или приложения другой импульсной силы, достаточной для пластической деформации сопрягаемых поверхностей».

Разновидности

Сварка ковкой предусматривает использование разных способов обработки в зависимости от формы, размера, типа изделия. Вот наиболее популярные.

  1. В обхват/внахлёст/встык. Каждый из 3 методов предусматривает соприкосновение краёв изделия — для этого их изначально делают выпуклыми. Основные отличия между ними связаны с углом и наклоном, выбираемым для ударов молотом.
  2. В расщеп. Этот способ хорош для работы с плоскими заготовками из листового металла. Заготовки оттягиваются по краям, расщепляются на некотором расстоянии от них, соединяются по надрезам, а затем подвергаются нагреву.
  3. С шашками. Метод предусматривает использование накладок, повторяющих форму концов деталей. Этот способ распространён при работе с крупноформатными изделиями.

Это основные методики. Также встречается кузнечная сварка с клёпкой, в паз, впритык — когда деталь крепится перпендикулярно основе.

Флюсы классифицируют по способу изготовления, химическому составу и назначению.

По способу изготовления — разделяют на плавленые и неплавленые.

В состав плавленых входят только шлакообразующие компоненты. Их получают сплавлением составляющих компонентов. Изготовление флюса включает следующие процессы: размола до необходимых размеров сырья ( марганцевая руда , кварцевый песок , мел и др.); смешивания их в определенных пропорциях; плавка в газопламенных или электропечах; грануляции с целью образования измельченного до определенных размеров зерна флюса.

Неплавленые — это смесь порошкообразных и зернистых материалов, которая кроме шлакообразующих содержит раскислителей и легирующих элементов. Делятся на керамические — замешены на жидком стекле и испеченные — образованные спеканием без расплавления.

Отсутствие плавки позволяет вводить в состав флюса различные ферросплавы, металлические порошки, оксиды и др.

Неплавленые флюсы изготавливают следующим образом: компоненты измельчают, дозируют, усредняют. Затем замешивают с водным раствором жидкого стекла и гранулируют. Гранулы сушат и прокалывают. Используют преимущественно плавленые, которые имеют высокие технологические свойства и низкую цену. Плавленые различают по содержанию оксидов различных элементов. В качестве основных — входят оксиды марганца и кремния.

Марганец , имея большее сродство к кислороду восстанавливает оксиды железа и способствует выведению серы образуя сульфид.

Кремний способствует снижению пористости металла шва за счет подавления процесса образования оксида углерода и является хорошим раскислителем.

По содержанию SiO 2 подразделяются на: высококремнистые (до 40 . 45% SiO 2 ), низкокремнистые (до 0,5% SiO 2 ) и безкремнистые.

По содержанию MnO делятся на: высокомарганцевые (> 30% MnO), среднемарганцевые (15-30% MnO) и низкомарганцевые.

По назначению различают флюсы для сварки: низкоуглеродистые, легированные, для спецсталей, для цветных металлов.

Для сварки углеродистых и низколегированных сталей используют высококремнистая флюсы, содержащие большое количество SiO 2 i MnO i имеют кислый характер. Для сварки легированных сталей — низкокремнистые, с повышенным содержанием СаО, MgO, CaF 2 , имеющие слабокислую характер; Для сварки высоколегированных сталей с большим содержанием легкоокисляемых элементов (Cr, Mo, ​​Ti, Al и др.) — безкремнистые, на основе CaO, CaF 2 , Al 2 O 3 и бескислородные фторидные флюсы, содержащие 60-80% CaF 2 и имеют основной или нейтральный характер.

Для сварки сталей, цветных металлов и сплавов используют неплавленые керамические флюсы, содержащие мрамор , плавиковой шпат , фториды или хлориды щелочноземельных металлов, ферросплавы сильных раскислителей (Si, Ti, Al), легирующие элементы и чистые металлы. Такие шлаки имеют основной или нейтральный характер и обеспечивают в металле шва заданный содержание легирующих элементов.

Общая информация

Кузнечная сварка (она же сварка ковкой) — метод соединения металлов, суть которого заключается в формирование сварного шва с применением кузнечных инструментов. Металл доводят до пластичного состояния и бьют по нему кузнечным ударным инструментом. До изобретения РДС такой способ сварки применялся повсеместно. Но сейчас кузнечная сварка применяется только для соединения деталей из низкоуглеродистой стали.

Чтобы получить качественный шов нужно тщательно очистить металл. Загрязнения и коррозия не должны препятствовать формированию шва во время ковки. Но нужно понимать, что кузнечная сварка — это трудоемкая и малопроизводительная работа. К тому же, шов получается не таким уж прочным, как хотелось. По этой причине сварка ковкой не применяется на производствах, а остается уделом частных мастерских. Тем не менее, с помощью такой незамысловатой технологии можно своими руками выполнить несложный ремонт в полевых условиях.

Недостатки сварки кузнечного типа

При проведении кузнечной сварки металлов возможно возникновение некоторых серьёзных дефектов. К числу наиболее распространённых из них относятся:

  • непровар (становится результатом ненадлежащего закругления приготовленных для сваривания концов, низкокачественной обработки флюсом соединяемых изделий, или возникновения вторичной окалины вследствие запоздалой очистки заготовки от шлака);
  • пережог (наиболее вероятен именно при кузнечной сварке, так как температура ковки и пережога примерно одинаковы. По этой причине необходимо не терять внимание при ковочных работах и помнить, что этот дефект исправить нельзя);
  • низкая прочность сварного шва (возникает по причине того, что увеличившиеся зёрна при подогреве заготовок могут не измельчиться при ковке. Зачастую такой дефект возникает при недостаточном наборе металла в процессе подготовке его концов к свариванию);
  • низкая прочность пришовных участков (образуется из-за того, что прогрев металла до температуры ковки проходит на большую длину, чем это требуется для сваривания. Чтобы избежать этого дефекта, необходимо прогревать до нужной температуры только концы большой толщины);
  • неточность итоговых размеров (возникает по сечению или по длине изделия. Дефект образуется ещё на стадии подготовки чертежей – правильная планировка будущей сварки и подготовка металла в нужных объёмах помогут его избежать).
Читайте также  Чпу выжигатель с нихромовой нитью цена

В итоге необходимо отметить главное – кузнечный способ сварки подходит в том случае, если обрабатываемые металлы можно соединить швом кустарного производства. В промышленности этот тип сварочных работ почти не применяется, но он всё ещё востребован среди производителей мелких сельскохозяйственных материалов и скульпторов, создающих произведения из металлических материалов. Главное преимущество кузнечной сварки – простота технологии и доступность оборудования, но этот способ ковки может привести к возникновению дефектов у обрабатываемых изделий.

Хорошенько греем

Нагревание деталей идет в печах или горнах. Количество топлива должно быть точно рассчитано – не больше и не меньше. Лучшее топливо для ковки – древесный уголь и кокс. Но на практике чаще применяется обычный каменный уголь.

Металлические детали загружаются в горн только после полного прогорания угля, чтобы из него удалилась сера, присутствие которой плохо сказывается на качестве соединения.

Температура нагревания деталей должна быть выше, чем уровень, при котором начинается ковка. Уровень температуры нагрева в цифрах зависит от процента углерода в стали: чем ниже его содержание в сплаве, тем выше нужно поднимать температуру нагрева для плавления.

Для низкоуглеродистой стали нагрев должен быть не ниже 1350 – 1370°С, отличительный признак – сияющий белый цвет металла. Если сталь содержит высокую долю углерода, достаточно нагрева около 1150°С, цвет тогда будет иметь желтый оттенок.

Флюс для кузнечной сварки добавляется для защиты. Все дело в обильном образовании окалины вследствие нагревания. Флюсовые смеси предохраняют от этого. Флюс для кузнечной сварки засыпают в точно обозначенный момент – когда уровень нагрева будет находиться между 950°С и 1050°С.

Основа смеси – мелкий чистый речной песок с добавкой 10% буры после хорошей прокалки. Бура в песке работает на хорошее образование шлака и легкую очистку металла от примесей в дальнейшем.

Толщина слоя имеет значение: если он будет слишком толстым, прогрев деталей снизит скорость и качество. Поэтому флюс для кузнечной сварки засыпают равномерным и тонким слоем. Добавка буры в флюсовую смесь особенно важна и необходима, если используется уголь низкого качества.

Таблица норм для буры.

Из флюсовой смеси формируется шлак, который может стечь с металлической заготовки, что весьма нежелательно. Для предупреждения этого на заготовки подсыпают дополнительные порции песка – осторожно и в умеренных количествах.

Отличным партнером буры выступают железные опилки мягкой консистенции или ферромарганец. Опилки способны к поглощению углерода с поверхности металла в условиях высокой температуры, тем самым значительно повышая качество процесса сварки.

Если нужно сварить детали из разных металлов или марок стали, то первым делом разогревают металл с меньшей долей углерода из-за более высокой температуры плавления. И только затем начинают работать со второй деталью, металл которой содержит более высокий процент углерода.

Общая информация

Кузнечная сварка (она же сварка ковкой) — метод соединения металлов, суть которого заключается в формирование сварного шва с применением кузнечных инструментов. Металл доводят до пластичного состояния и бьют по нему кузнечным ударным инструментом. До изобретения РДС такой способ сварки применялся повсеместно. Но сейчас кузнечная сварка применяется только для соединения деталей из низкоуглеродистой стали.

Чтобы получить качественный шов нужно тщательно очистить металл. Загрязнения и коррозия не должны препятствовать формированию шва во время ковки. Но нужно понимать, что кузнечная сварка — это трудоемкая и малопроизводительная работа. К тому же, шов получается не таким уж прочным, как хотелось. По этой причине сварка ковкой не применяется на производствах, а остается уделом частных мастерских. Тем не менее, с помощью такой незамысловатой технологии можно своими руками выполнить несложный ремонт в полевых условиях.

Достоинства и недостатки

Несмотря на то, что горновая сварка является достаточно простой в использовании и для нее не требуются какие-то дефицитные материалы, все же она начинает отходить на второй план, уступая лидерские места более современным способам сварки.

К недостаткам горновой сварки, можно отнести такие:

  • медленный нагрев металла;
  • сложность процесса осадки, что требует определенных навыков у рабочих;
  • недостаточно большая надежность получаемого соединения.

Также, другими, менее значительными, недостатками, являются возможность значительного увеличения зерна, перегревания и пережога металла, в связи с продолжительным процессом нагрева. Помимо этого, из-за небольшой производительности горновая сварка является достаточно дорогой.

Другой разновидностью горновой сварки, в ходе которой место сваривания нагревают специальными сварочными горелками, является газопрессовая сварка. После горелок расположено устройство для осадки в форме молотов, которое проковывает шов, прокатные вальцы, сварочные ролики, катящиеся по шву и осуществляющие сварку деталей.

Невзирая на то, что сейчас появилось много современных сварок, а горновая уже гораздо менее популярна, но все же в некоторых отраслях она является приоритетной, например в производстве сварных газовых труб малых диаметров, а также инструмента, материалом для которого служит поделочная и инструментальная углеродистая сталь (топоры, ломы и т.д.).

Вам необходимо произвести соединение металлических деталей? Для этого нужно воспользоваться сваркой? Купите сварочный аппарат, выберете необходимый вид электродов, и набивайте руку. Это все, что необходимо для проведения сварочных работ.

Общие понятия об устройстве кузницы дома и какие необходимых инструменты нужны для ковки. Статья позволяет трезво оценить свои возможности в этом непростом и очень затратном предприятии.