Автоматичне зварювання під флюсом (стр. 3 из 9)

Для початку першої плавки флюсу використовують дуговий режим. У міру збільшення об'єму флюсового розплаву дуговий переходить в режим опору (електрошлаковий). Плавку ведуть до повного розплавлення шихти і належного розкислювання розплаву. Шихту зазвичай подають в печі порціями. Режим плавки контролюється автоматично зміною глибини занурення електродів в розплав. Ступінь готовності розплаву до випуску визначається взяттям проби з печі. Проба флюсу повинна мати однорідну будову і колір. Готовий флюс виливається з печі і піддається грануляції.

Плавка флюсу в газополум'яних печах. На відміну від електричних флюсоплавильних печей виплавка флюсу в газополум'яних печах ведеться безперервно. Сучасна газополум'яна флюсоплавильна піч є регенеративною ванною піччю з поперечним напрямом полум'я і відрізняється від вживаних в скляній промисловості наступними особливостями: додаткові пилоуловлюючі камери знижують засмічення регенераторів і газоходів пилоподібними частинками шихти, що рясно виділяються при плавці флюсу;

Рис. 2. Газополум'яна флюсоплавильна піч басейн печі має прямокутну форму; забезпечується вища стійкість футерівки печі проти агресивної дії розплаву.

Газополум'яна флюсоплавильна піч опалюється природним або коксовим газом (рис. 2). Газ і повітря поступають по каналах 3 і 4 в камеру 2 пальника печі, де змішуються. Повітря спочатку проходить через регенератор, в якому нагрівається за рахунок теплоти насадки. Завдяки попередньому підігріву повітря підвищується температура полум'я. Згоряння суміші повітря з газом відбувається в пальнику і в самій печі. Піч має два пальники. З робочого простору печі гарячі димові гази поступають в другий пальник, а звідти в камеру другого регенератора. Проходячи через регенератор, димові гази нагрівають його насадку. Далі по відвідних каналах і через систему очищення вони потрапляють в димар. Через кожні півгодини автоматичним перемиканням клапанів вони міняють напрям руху пального і димових газів. При цьому повітря проходить по нагрітій камері генератора, а димові гази нагрівають насадку другого регенератора, що охолола. Піч має вікно завалення для завантаження шихти і зливну льотку 5 випуску флюсу. Стіни і звід печі зазвичай виготовляють з динасової і хромомагнезитової цегли. Як показав досвід, розплав флюсу вельми агресивний по відношенню до футерівки. Її стійкість і термін експлуатації вдалося продовжити (у 3 рази) за допомогою випарного охолоджування стінок басейну печі.

На початку роботи печі наварюється шар рідкого флюсу, який частково захищає під печі від роз'їдання і разом з тим сприяє інтенсивнішому плавленню шихти. Шихта завантажується в піч механічними завантажувачами у міру її розплавлення і випуску розплаву. У полум'яному просторі підтримується температура біля 1450 °С і відновна газова атмосфера. У міру готовності розплав випускається з печі і гранулюється.

Грануляція флюсу має на меті отримання подрібненого продукту з необхідною структурою зерен і може проводитися мокрим і сухим способом, причому перший поширеніший. Мокрий спосіб полягає в тому, що розплав виливається у воду, при цьому він охолоджується і дробиться на дрібні зерна. Суха грануляція може проводитися розпилюванням розплаву повітрям або розливанням його в металеві виливниці з подальшим механічним дробленням флюсу. Мокрий спосіб простіший і зручніший в експлуатації. З його допомогою можна отримувати флюси скловидної і пемзовидної будови. Сухий спосіб грануляції забезпечує нижчий вміст водню в металі шва, чим мокрий.

Після мокрої грануляції флюс сушиться, розсівається на фракції і проходить магнітну сепарацію. Після усереднювання і контролю якості флюс упаковують і відправляють споживачам.

Вартість виготовлення флюсу при виплавці в газополум’яних печах значно нижче, ніж в електричних. Крім того, велика хімічна однорідність флюсів при газополум’яній виплавці обумовлена надійним усереднюванням розплаву у великому об’ємі печі. Проте в технологічному відношенні електричні печі перевершують газополум’яні, оскільки в них можна виплавляти флюси практично будь-якого складу. У газополум’яних печах доцільно виплавляти лише висококременеві флюси з низьким вмістом фтору.

1.2 Схеми основних процесів зварювання з використанням флюсів

Дугове зварювання під флюсом відрізняється від інших широко застосовуваних способів дугового зварювання більш високим виробництвом і кращими гігієнічними умовами праці, високим рівнем механізації зварних робіт. Розроблені і використовуються також інші способи зварювання, в яких в якості одного з основних зварних матеріалів використовують флюси: дугове зварювання із флюсом, зварювання відкритою дугою з магнітним флюсом, електрошлакове зварювання.

Зварювальна дуга горить між виробом і кінцем зварного дроту. Під дією теплоти дуги дріт плавиться і по мірі розплавлення подається в зону зварювання. Дуга закрита шаром флюсу. Зварювальний дріт (разом з ним і дуга) переміщається в напрямку зварювання за допомогою спеціального механізму (автоматичне зварювання) або вручну (напівавтоматичне зварювання). Під впливом теплоти дуги плавиться також основний метал і флюс. Розплавлений дріт, флюс і основний метал утворюють зварну ванну. Флюс у вигляді рідкої плівки покриває зону зварювання, ізолюючи її від повітря. Розплавлений дугою метал зварювального дроту крапельно переноситься в зварну ванну, де змішується із розплавленим основним металом. По мірі віддалення дуги метал зварної ванни починає охолоджуватися, тому що доступ теплоти до нього зменшується, а потім він застигає, утворюючи шов. Розплавлений флюс (шлак) покриває поверхню метала і залишається рідким ще деякий час після того, як метал уже застигнув. Потім застигає і флюс, утворюючи на поверхні шва шлакову плівку.

Дугове зварювання по флюсу. Особливість цього процесу – значно менша товщина флюсу, ніж при зварюванні під флюсом. На металеву підкладку кладуть зварні пластини. Місце зварювання засипають тонким шаром флюсу. Дуга горить в умовах вільного доступу повітря. Розплавлений метал дроту при переході через дуговий проміжок не має шлакового захисту. Як метал зварної ванни, так і шов покриті тонким шаром шлаку. При зварюванні по флюсу метал зварної ванни значно гірше захищений від повітря, ніж при зварюванні під флюсом. Цей процес зварювання супроводжується інтенсивним тепловим і світловим випромінюванням дуги і виділенням парів і диму в навколишнє середовище.

Процес дугового зварювання з магнітним флюсом заснований на використанні магнітного поля, яке утворюється в результаті проходження зварювального струму через дріт, дугу і зварювальні вироби. Під дією електромагнітних сил до дроту притягуються частинки флюсу, які мають феромагнетичні властивості. Процес дугового зварювання з магнітним флюсом нагадує зварювання самозахисним порошковим дротом.

В розглянутих способах зварювання з використанням флюсу джерелом теплоти слугує зварна дуга. При електрошлаковому зварюванні теплота, необхідна для розплавлення електрода, основного металу, флюсу виділяється в шлаковій ванні при проходженні зварювального струму через рідкий шлак, що має в цьому стані електропровідність.

В проміжку між кромками зварних деталей і формуючими установками знаходиться ванна розплавленого шлаку (флюсу), в яку занурений металевий електрод. При електрошлаковому зварюванні метал зварювальної ванни і розплавлений електродний метал захищені від впливу повітря шаром рідкого шлаку.

1.3 Роль флюсу при зварюванні

Флюс впливає на стійкість дугового процесу, формування і хімічний склад металу шва. Флюс в значній мірі визначає стійкість швів проти утворення пор і кристалізованих тріщин, від його складу залежить відділення шлакової плівки з поверхні шва. Зварювальна дуга є одним із видів електричного розряду в газах, тому стійкість її горіння при інших рівних умовах визначається складом атмосфери дуги. При нагріванні теплотою дуги флюс виділяє гази і пари, змінюючи склад її атмосфери. Наявність у флюсі окисів лужних і лужноземельних металів збільшує електричну провідність і довжину дугового проміжку, що покращує стійкість процесу зварювання, а з’єднання фтору знижує ці показники. Таким чином, флюси мають різні стабілізуючі властивості, які виявляють їх хімічний склад.

На форму шва оказують суттєвий вплив стабілізуючі властивості флюсу, його насипна маса і гранумерований склад. Зміцнюючи довжину дуги і глибину її занурення в основний метал, ці фактори обумовлюють зміну відношення між шириною шва і глибиною проплавлення. Укорочуючи дугу, флюс з поганими стабілізуючими властивостями дає вузькі шви з великою глибиною провару і великою висотою підсилення. Флюс з добрими стабілізуючими властивостями подовжує дугу, даючи широкі шви з малим проплавленням і невеликою висотою підсилення.

Вплив насипної маси флюсу звичайно чітко проявляється при зрівнюванні швів, зварених під скловидним і пемзовидним плавлячими флюсами однакового хімічного складу. В цьому випадку різниця в насипній масі особливо велика, що викликає відповідні різноманітні витрати енергії на його плавлення.

При скловидному флюсі, що має зазвичай насипну масу 1,4–1,7 г/см³, потрібно удвічі більше енергії на його плавлення, чим при пемзовидному флюсі, що має насипну масу 0,7–0,9 г/см³. В результаті падіння напруги в дузі при зварюванні під склоподібним флюсом більше, сама дуга коротша, ніж при використанні пемзовидного флюсу.

Гранулометричний склад (розмір зерен) флюсу, впливає на форму шва таким чином. При зварюванні під дрібним флюсом шви виходять вужчі, з більшою глибиною проплавлення основного металу і з більшою висотою посилення, чим при використанні флюсу з крупними зернами. Звідси можна зробити висновок, що вплив гранулометричного складу флюсу на форму шва також пов'язаний із зміною довжини зварювальної дуги. Частково це може бути пояснене зростанням насипної маси флюсу, оскільки при додаванні дрібного флюсу до великого насипна маса суміші зростає.