Автоматическая сварка под флюсом

Ручная дуговая сварка имеет ряд существенных недостатков: низкая производительность, в ряде случаев неоднородное качество шва по его длине и большая трудоемкость процесса.

Производительность автоматической сварки в 5 — 10 раз выше по сравнению с ручной. Коэффициент полезного использования тепла дуги для плавления электродного и основного металла при сварке под флюсом составляет 90 — 95%, а при ручной сварке не превышает 80%.

При автоматической сварке повышается качество сварного соединения, а состав металла шва более стабилен. Кроме того, технико-экономические показатели процесса автоматической сварки значительно выше, чем ручной.

Автоматическую сварку под флюсом широко применяют в котлостроении, паровозостроении,  вагоностроении, судостроении, автомобилестроении, производстве сварных труб и в других областях машиностроения и строительства.Схема процесса автоматической сварки под флюсом представлена на рис. 195, а. Сварка производится электродной проволокой 4, которая подается головкой 2, перемещающейся вдоль шва. Впереди дуги насыпается из бункера 3 флюс 1, который в процессе сварки покрывает ванну и шов шлаковой коркой 6. Флюс отсасывается в бункер шлангом 5. Дуга под флюсом горит в условиях полной изоляции от атмосферы.

Рис. 195. Автоматическая сварка: а — схема процесса автоматической сварки под флюсом; б — общий вид автомата АДС-1000; в — принципиальная схема головки с постоянной скоростью подачи проволоки; 1 — проволока; 2 — изделие.

Установки для автоматической сварки состоят из следующих основных частей:

1. Автоматической головки, служащей для подачи электродной проволоки в дугу.
2. Механизма перемещения головки или перемещения изделия.
3. Источников тока.

Автоматические головки разделяются на два типа: с плавящимся электродом и с неплавящимся электродом (угольный, вольфрамовый).

Автоматические установки с плавящимся электродом делятся по принципу подачи проволоки в зону сварки на два вида:

• с регулируемой скоростью подачи, зависящей от напряжения на дуге;
• с постоянной скоростью подачи и саморегулированием длины дуги и ее напряжения.

Установки с регулируемым напряжением на дуге применяется для сварки открытой  дугой и для сварки под флюсом, а с саморегулированием применяются только для сварки под флюсом на больших плотностях тока.Установки с регулируемой скоростью подачи осуществляют зажигание дуги, подачу электродной  проволоки, поддержа определенной длины дуги и ее выключение.

Из этой группы наиболее известна установка АДС-1000, состоящая из головки и тележки в комплекте со сварочным трансформатором и распределительным  устройством.

Автомат-трактор АДС-1000 (рис. 195, б) имеет следующие основные узлы: самоходная тележка 1, колонка 2, пульт управления 3, кассета для электродной проволоки 4, коромысло 5, бункер для флюса 6, сварочная головка 7 с токоподводящим мундштуком 8 и указателем 9. Источником питания дуги служит трансформат СТН-1000.

Устойчивое горение дуги в автоматических установках с постоянной скоростью подачи проволоки возможно при равенстве скоростей подачи и плавления проволоки. В случае изменения длины дуги, например ее увеличения, уменьшается скорость плавления проволоки и наоборот. В результате первоначальная длина дуги восстанавливается.Принципиальная схема автомата с саморегулированием подачи проволоки представлена на рис. 195, в. Электродвигатель головки ДГ через редуктор Р вращает ролик Пр, подающий проволоку в дугу.

Электродвигатель головки работает таким образом, что при зажигании дуги после соприкосновения проволоки с изделием она подается вверх (в момент включения сварочного тока), а затем вниз после возбуждения дуги. Источником питания дуги может быть трансформатор или генератор.

Флюсы для автоматической сварки должны обеспечивать: устойчивое горение дуги, требуемый  химический состав и механические свойства шва, хорошее формирование шва, отсутствие пор и трещин в шве, легкую отделяемость шлаковой корки от поверхности шва.

По способу изготовления флюсы разделяются на плавленые и керамические, а по характеру шлака — на кислые и основные. В зависимости от количества во флюсе соединений марганца и кремния различают соответственно высоко- и низкомарганцовистые флюсы или высоко- и низкокремнистые.

Плавленые флюсы получают сплавлением шихты в пламенных или электрических печах с последующей грануляцией.

В производстве применяют три разновидности флюсов: для сварки малоуглеродистой стали используется безмарганцовистый флюс (1,8 — 3,2% МnО) с высокомарганцовистой проволокой, среднемарганцовистый (до 30% МnО) и с среднемарганцовистой проволокой и высокомарганцовистый (до 45% МnО) в сочетании с обычнойI проволокой.

Наибольшее применение нашли плавленные высокомарганцовистые флюсы (ОСЦ-45 и АН-348).
В состав флюсов ОСЦ-45 и АН-348 входят: МnО соответственно 38,0 ÷ 43,0 и 31,5 ÷ 35,5%; SiО₂ примерно 42 ÷ 45%; CaF₂ 6 ÷ 8%; CaO 15,0 ÷ 9,5%; Аl₂О₅ до 2,5% и прочие примеси в количестве 3,5 ÷ 4%.

Технология изготовления керамических флюсов такая же, как и покрытий качественных электродов. Полученная паста после замеса гранулируется и превращается в зерна размером 1 — 3 мм, которые затем сушатся и прокаливаются.

Достоинство керамических флюсов заключается в том, что они позволяют легировать металл шва практически всеми элементами, не исключая углерода. Это позволяет существенно сократить потребление дорогой легированной сварочной проволоки.

В связи с тем, что глубина проплавления при автоматической сварке больше, чем при ручной, характер разделки кромок изменимся. При толщине металла до 20 мм скос кромок при сварке в стык можно не делать. При больших толщинах сварка выполняется с односторонним скосом одной или двух кромок, Х-образной разделкой, с криволинейным скосом и т. п. То же относится и к тавровым соединениям.

Особенно высокие требования предъявляются к подготовке и сборке кромок под сварку. Неровности кромок и колебания в размерах зазоров при сборке изделия не допускаются.
Стыковые швы выполняют с двух сторон на весу (рис. 196, а), на медной подкладке (рис 196, б) или на стальной остающейся подкладке (рис. 196, в), с ручной подваркой (рис. 196, г) и на флюсовой подушке (рис. 196, д).

Валиковые швы сваривают «в лодочку» (рис. 196, е и ж).

Рис. 196. Способы автоматической сварки стыковых швов.