Автоматичне зварювання та наплавлення під шаром флюсу
В останні роки на заводах з ремонту дорожніх машин та тракторів знайшла широке застосування автоматичне зварювання та наплавлення деталей під шаром флюсу. Це пояснюється великою продуктивністю в порівнянні з ручним дуговим зварюванням (в 2-5 разів) і більш високою якістю наплавленого шва. Застосування автоматичного наплавлення створює можливість відновлювати деталі.індустріальним способом великими партіями.
При зварюванні та наплавленні під шаром флюсу дуга горить не на відкритому повітрі, а в закритій порожнині, захищеній від дії атмосфери еластичною кіркою розплавленого шлаку (рис. 137). У цьому випадку флюс виконує роль електродного покриття, надійно закриваючи місце зварювання та запобігаючи можливості розбризкування рідкого металу. Електродний дріт при зварюванні під флюсом застосовується без обмазування. Цей спосіб зварювання усуває цілий ряд недоліків електродугового зварювання, внаслідок чого якість зварного шва виходить значно вищою, оскільки метал більш однорідний за хімічним складом, а щільність шва збільшується.
Мал. 137. Зварювання під шаром флюсу: а — схема процесу зварювання; б - поздовжній розріз зони зварювання; 1 і 4 - трубки; 2 - бункер; 3-касета з електродним дротом; 5 - механізм, що подає; 6 - шлакова кірка; 7 - деталь; 8 - електродний дріт; 9 - газовий міхур; 10 - розплавлений метал; 11 - сипучий флюс
Дуга горить між зварюваною деталлю і електродним дротом, діаметр якого приймається 2, 6 і 8 мм. У міру розплавлення зварювального дроту вона поступово подається з котушки (бухти) до зони зварювання механізмом зварювального апарату (головкою, трактором, напівавтоматом тощо). Флюс надходить у зону шва з бункера, при цьому кілька його плавиться разом з дротом і кромками деталі. У міру вилученнядуги рідкий метал твердне, утворюючи зварювальний шов, а розплавлений флюс утворює шлакову кірку, що легко видаляється. Частина невикористаного флюсу відсмоктується у бункер і може бути використана повторно.
При збільшенні зварювального струму зростають об'єм рідкої ванни і глибина провару основного металу, а ширина провару залишається практично незмінною.
При збільшенні перерізу електрода при постійному струмі збільшується ширина і зменшується глибина провару. Зменшення діаметра електрода при постійному струмі підвищує глибину провару.
Досвід показує, що зі збільшенням швидкості зварювання більше 40 м/год глибина і ширина провару помітно зменшуються, а висота валика збільшується. Висока продуктивність при зварюванні під флюсом досягається завдяки застосуванню великих струмів (високих щільностей струму - 70-150 а/мм2) та використанню тонкого дроту.
Значних успіхів у галузі розробки технології механізованого зварювання та наплавлення під шаром флюсу, конструкції зварювального обладнання та складів спеціальних флюсів досягнуто інститутом електрозварювання ім. Е. О. Патона АН УРСР.
Флюси, що застосовуються для автоматичного та напівавтоматичного зварювання та наплавлення, спільно з відповідним електродним дротом повинні забезпечувати стійке горіння дуги, необхідний хімічний склад і механічні властивості металу шва, відсутність пір і тріщин у шві, а також легке видалення шлакової кірки з поверхні шва.
За способом виготовлення флюси діляться на плавлені, одержувані шляхом сплавлення компонентів шихти в печах, та неплавлені, або керамічні. Наявність різних феросплавів у складі керамічного флюсу при наплавленні сприяє одержанню легованого наплавленого металу, у той час як при використанні плавлених флюсів легуючідомішки вводяться лише через легований електродний дріт.
Найбільш широко при ремонті деталей дорожніх машин застосовуються плавлені флюси АН-348Ш та АН-348А, які використовуються спільно з електродним дротом марок Св-08А, Св-08ГА, Св-ЗОХГСА, Св-20ХГСА та Св-13ГДХ.
Хімічний склад флюсу АН-348А,%: Si02 - 41,0-43,5; МПО - 34,5-37,5; CaF2 - 3,5-5,5; А1203 - до 3; MgO - 5,5-7,5; S-до 0,15; Р - до 0,75. При застосуванні м'якого дроту практикується добавка до флюсу АН-348 75%-ного феромарганцю в кількості 3,5-4,0% і графіту 1% за вагою, що дозволяє збільшити зносостійкість і твердість наплавленого металу з НВ 200-240 до НВ 420. Однак твердість наплавленого металу виходить по всій неоднорідної поверхні.
Останнім часом випробуваний і застосовується флюс марки ДН-ЮЛ8, склад якого наступний, %: Si02-20-23; А1203 - 19-21; МПО - 29,5-33,5; СаО - 3-7; MgO - до 1,2; К20 та Na20 - 0,4-0,6; Fe-до 1,2; CaF2-18-24; S-до 0,15 і Р - до 0,2.
До флюсу АН-10 додається у кількості 6-8% за вагою спеціальна порошкоподібна лігатура з А1 (85%) та Fe (15%).
Твердість металу, наплавленого маловуглецевим дротом під флюсом АН-10Л8, становить НВ 340-400 і виходить рівномірною. Зазначений флюс використовується при наплавленні верхніх і нижніх котків, натяжних коліс та ланок гусениць, ножів бульдозерів та автогрейдерів, а також для інших деталей, де потрібна висока поверхнева твердість.
Флюс ОСЦ-45 призначений для автоматичного зварювання сталі марок МСт.1, МСт.2, МСт.З та МСт.4, електродним дротом марок Св-08; Св-08А, СВ-08Г та Св-08ГА.
Хімічний склад флюсу ОСЦ-45%: Si02 - 43-45; МПО - 38-45; CaF - 6-8; СаО - до 5; MgO - до 1; А1 - до 2,5; F203 - до 1,5; S - до 0,15; Р - до 0,15.
При флюсі ОСЦ-45якісні шви виходять на маловуглецевих сталях; у швах, зварених по помірно корозійному металу, відсутня пористість та механічні властивості шва високі. До недоліків розглянутого флюсу відносяться виділення порівняно великої кількості шкідливих фтористих газів і недостатня стійкість дуги при живленні джерела змінного струму з напругою холостого ходу 65-70 ст.
Обладнання для механізованого наплавлення під шаром флюсу повинно забезпечити подачу електрода, регулювання та переміщення дуги вздовж шва, що зварюється.
Регулювання дуги зводиться підтримки постійності довжини дугового проміжку. Надійне збудження дуги виходить за відносно високих щільності струму.
Гасіння дуги для закінчення зварювання проводиться припиненням подачі електродного дроту. Підведення зварювального струму до електрода проводиться мундштуком, розташованим на невеликій відстані від деталі.
При автоматичному зварюванні подача електрода та пересування Дуги вздовж шва механізовані. При напівавтоматичному зварюванні механізовано лише подачу електрода, а просування дуги вздовж шва здійснюється зварником вручну.
На ремонтних підприємствах для відновлення деталей тракторів та дорожніх машин (котків та натяжних коліс гусениць, валів, осей та ін.) застосовується наплавний апарат типу А-409 конструкції інституту електрозварювання ім. Е. О. Патона АН УРСР, призначений для автоматичного наплавлення тонким електродним дротом під шаром флюсу деталей, що мають поверхні тіл обертання діаметром від 40 до 700 мм.
Наплавлення апаратом А-409 проводиться на спеціальному або токарному верстаті, непридатному для експлуатації за прямим призначенням. Апарат встановлюють і закріплюють на супорті верстата, а деталь, що наплавляється — в патроні абоцентрах. Підкладками під передню та задню бабки підвищують висоту центрів верстата до 300-350 мм.
Мал. 138. Установка для наплавлення циліндричних деталей апаратом А-409: 1 — редуктор, що уповільнює; 2 - деталь, що наплавляється; 3 - бункер; 4 - наплавний апарат А-409; 5 - піддон для шлакової кірки; 6 - токарний верстат; 7 - апаратний ящик; 8 - зварювальний перетворювач ПС-300
Для отримання малих окружних швидкостей деталі при наплавленні зі швидкістю 12-40 м / год: число оборотів шпинделя верстата необхідно знизити за рахунок додаткового редуктора в межах 0,5; 1,5; 2; 3 та 4 об/хв. Наплавлення проводиться на постійному струмі від зварювальних агрегатів типу СУГ-2Р, ПС-300 або ПС-500.
Установка для наплавлення апаратом А-409 на токарному верстаті показано на рис. 138.
Апарат А-409 (рис. 139) складається з наступних основних вузлів: зварювальної головки, мундштука, вертикального супорта 2У бункера та пульта управління, встановлених на супорті токарного стану.
Мал. 139. Наплавний апарат А-409
Крім того, можна наплавляти деталі з високовуглецевих сталей без ризику отримання наплавленого металу гарячих тріщин.
Наплавлення циліндричних поверхонь деталей проводиться безперервно по гвинтовій лінії із заданим кроком, що забезпечує високу продуктивність роботи. Внаслідок рівномірного нагрівання деталь під час наплавлення не деформується.
Деталі, які раніше наплавлялися електродами з крейдовою обмазкою, повинні бути попередньо проточені до повного видалення металу попередньої наплавки.
Мал. 140. Схема наплавлення циліндричних деталей: 1 - зварювальний генератор; 2-подача флюсу; 3 - електрод; 4 - електрична дуга; 5-шлакова кірка; 6 - наплавлений метал; 7 - деталь
Під часнаплавлення зварювальник збиває шлак, стежить за показанням приладів і нормальним надходженням флюсу в зону горіння дуги.