Přehled technologie ponořeného oblouku

K provádění svařování pod tavidlem se používají látky, které se získávají buď tavením nebo mechanickým spojením potřebných součástí.

V některých případech, kdy jsou díly trvale spojeny svařováním, plyny kolem svařovací zóny, zejména vzduch a oxid uhelnatý, zhoršují proces a samotné spojení se ukazuje jako křehké. Snižuje se také produktivita svářečských prací. Svařování pod tavidlem pomáhá překonat tyto negativní důsledky.

Druhy a účel svařovacích tavidel

Svařovací tavidla jsou nekovové minerální látky, které při svařování řeší následující úkoly:

1. Stabilizujte hoření svařovacího oblouku (zejména u složitých konfigurací švů).
2. Zlepšit tvorbu svaru.
3. Změňte chemické složení kovu ve svarové zóně.
4. Snížení energetických ztrát a opotřebení elektrod.
5. Umožňují zvýšit produktivitu procesu, protože je možné použít automatizované zařízení pro svařování pod tavidlem – tzv. svařovací traktory.

Klasifikace těchto materiálů může být provedena podle následujících parametrů:

• Po domluvě. Existují tavidla pro svařování nelegovaných i legovaných ocelí, pro svařování neželezných kovů, tavidla pro pájení atd.
• Podle chemického složení;
• Technologie svařování;
• Technologie vaření.

Uvažované kompozice mohou být univerzální i speciálně navržené pro speciální podmínky svařování. Zejména pro automatické svařování pod tavidlem je nutné používat kompozice, které plně splňují požadavky GOST 9087. Tato norma stanoví určitý vztah mezi velikostí částic tavidla a průměrem svařovacího drátu.

K provádění svařování pod tavidlem se používají látky, které se získávají buď tavením nebo mechanickým spojením potřebných součástí s jejich následným slepením. V prvním případě se tavidla nazývají tavené, ve druhém – netavené.

Hlavní minerální složkou jakéhokoli tavidla je oxid křemičitý. Jeho množství se pohybuje od 35 do 80 % (někdy je část oxidu křemičitého nahrazena kazivecem). Zbývající obsah tavidel s nízkým obsahem křemíku je mangan a také kovy, pomocí kterých dochází k dodatečnému legování zóny svaru. Mangan má vysokou afinitu ke kyslíku, a proto při aktivní interakci s ním snižuje tvorbu oxidů ve svařovací zóně. Zároveň se snižuje pravděpodobnost průniku křehkých sloučenin síry do spárovací kompozice: jsou vázány manganem na sulfid, který je následně z povrchu hotové spáry odstraněn. Křemík nejen zjednodušuje přípravu tavidla, ale také snižuje tvorbu pórů, protože inhibuje proces oxidace uhlíku při teplotách oblouku.

Tavidla pro svařování jsou vyráběna následující technologií. Komponenty jsou rozemlety na požadovanou velikost částic (čím menší průměr svařovacího drátu, tím menší by měly být), poté důkladně promíchány a roztaveny v pecích s oxidační atmosférou. Poslední fází přípravy je granulace tavidla. Spočívá v průchodu zahřátých částic kontinuálním proudem vody, v důsledku čehož částice ztvrdnou a získají zaoblený tvar a její velikost závisí na intenzitě proudění budoucího granulátu. Po vysušení a prosévání na vibračních sítech s různými velikostmi ok se tavidlo rozdělí na frakce a považuje se za připravené k použití.

Netavená tavidla se získávají smícháním potřebných složek a jejich následným spojením s tekutým sklem. Jejich technologické vlastnosti jsou poněkud nižší než u roztavených.

Výběr značky svařovacího tavidla je tedy zcela určen podmínkami jeho použití. Technologové nedoporučují, aby se nechali unést univerzálními látkami, doporučují je používat pouze pro spojování dílů, které nejsou během provozu vystaveny významnému ohybu a vibracím.

Mechanismus působení tavidel při svařování

Před zahájením práce se spojené kovové povrchy pokryjí souvislou vrstvou tavidla o tloušťce nejméně 40-50 mm. Uvnitř je vložena svařovací elektroda, po které se zapálí svařovací oblouk. Protože teplota v zóně hoření oblouku přesahuje 5500-6000 0 C, tok uvnitř plynové bubliny se roztaví a shora pokryje taveninu kovu. Je to proto, že hustota tavidla je mnohem menší než hustota kovu. Zóna svaru je tak spolehlivě chráněna před vodními a plynovými parami a dalšími chemikáliemi, které při vysokých teplotách mohou nasytit povrchové vrstvy kovu škodlivými látkami.

Použití svařovaného tavidla také umožňuje snížit ztráty kovu v důsledku rozstřiku. To je možné díky vysokému povrchovému napětí taveniny, které dosahuje hodnot 8-10 g/cm2. Proto použití svařovacích tavidel umožňuje zvýšit obloukový proud, aniž by byla ohrožena kvalita hotového švu. Například za obvyklý režim pro svařování pod tavidlem je považováno použití proudu 1000-2000 A, zatímco při obvyklém procesu vede zvýšení proudu na 200-300 A k vážným ztrátám materiálu elektrody. Chemické složení svařovacího drátu s tavidlem proto často obsahuje nedostatečné legující složky – wolfram, chrom, kobalt atd.

Mechanismus vzniku svarového spoje při svařování pod tavidlem je následující. Protože se koncentrace tepelné energie v zóně oblouku zvyšuje působením tavidla, kov se taví rychleji. Výsledkem je, že bez ohledu na stav hran jsou všechny spáry zcela vyplněny. Změní se také materiálová bilance švu: 60-65 % tvoří kov spojovaných dílů a pouze zbytek tvoří materiál svařovacích elektrod. U automatického svařování je to doprovázeno znatelným zvýšením produktivity procesu.

Efektivní svařování některých kovů (hliník, vysoce uhlíkové a legované oceli) bez použití tavidla je obecně nemožné. Zejména tavidlo pro svařování hliníku obsahuje kromě tradičních složek také látky, které dezoxidují kov. Faktem je, že individuální vlastnost hliníku – tvorba vysoce odolného oxidového filmu – snižuje produktivitu svařování a nutí k použití vyšších svařovacích proudů.

Magnetické toky hrají při svařování zvláštní roli. Jsou klasifikovány jako neroztavené, ale navíc obsahují železný prášek. Zároveň se zvyšuje produktivita svařování. Při zvýšených procesních teplotách vytváří přítomnost drátu pro poloautomatické zařízení obsahující magnetický tok silné magnetické pole. Zkracuje vzdálenost mezi tavidlem a svařovaným kovem. Proto jsou sníženy ztráty drátu s tavidlem.

Svařovací tavidla tak přispívají ke zlepšení hospodárnosti, produktivity a kvality svařování.

Zařízení pro výrobu svařování pod tavidlem

Největší efekt ze svařovacích prací pod vrstvou tavidla poskytuje použití svařovacích poloautomatů a automatů. Podavač tavidla obsahuje:

1. Bunkr.
2. Napájecí trubice.
3. Pneumosukce.
4. Pohon vakuového čerpadla (u některých verzí svařovacích traktorů je použit průmyslový pneumatický pohon).
5. filtrační cyklon.

Flusapara funguje takto. V ejektoru, který je základem jednotky přívodu tavidla, vzniká potřebný vzduchový podtlak. Výsledkem je, že směs tavidla se vzduchem vstupuje do hadice svařovacího stroje. Výkon sacího čerpadla se volí tak, aby se v přívodním potrubí vytvořila rychlost proudění částic materiálu minimálně 20-25 m/s: v tomto případě bude tok bez ohledu na velikost částic v suspenze. Díky profilu ejektoru se zvyšuje rychlost částic na výstupu z trubice a kompozice rovnoměrně pokrývá oblast následného spojení dílů.

Během procesu svařování zůstává část tavidla nezměněna, a proto může být přiváděna zpět do násypky zařízení. Pro tento účel je vstup pneumatického sání vyroben podle profilu vyústky. V důsledku toho se rychlost pohybu použitého tavidla s přibližováním se k násypce snižuje. V důsledku toho jsou částice tavidla účinně odděleny od vzduchu. Vzduch je odváděn sítovými otvory ven a tavidlo vstupuje do cyklonu umístěného v horní části tavidla. Tam dochází ke víření proudění, při kterém dochází ke konečnému oddělení částic tavidla. Horní část cyklonu je uzavřena protiprachovým uzávěrem vybaveným látkovými filtry, což zlepšuje kvalitu odsávání tavidla do násypky.

Pro zajištění stability pohybu tavidla v násypce a zejména v přívodní trubce je během provozu svařovacího zařízení trvale udržován mírný přetlak vzduchu.

V závislosti na výrobních charakteristikách svařovacího zařízení mají tavidla následující provozní parametry:

• Jmenovitá produktivita, l / h – až 450-500;
• Maximální sací výška, m – až 3,5-4;
• Pracovní tlak stlačeného vzduchu, MPa – do 0,5-0,6.

Zařízení Flux se vyrábí stacionární nebo mobilní. Mohou být také dodávány společně s hlavním svařovacím zařízením nebo dodávány odděleně od něj.

Pozitivní vlastností svařovacích automatů je jejich provoz při konstantní rychlosti podávání drátu, protože použití tavidla poskytuje zvýšenou hustotu tepelného výkonu v zóně hoření oblouku.

K provádění svařování pod tavidlem se používají látky, které se získávají buď tavením nebo mechanickým spojením potřebných součástí.

V některých případech, kdy jsou díly trvale spojeny svařováním, plyny kolem svařovací zóny, zejména vzduch a oxid uhelnatý, zhoršují proces a samotné spojení se ukazuje jako křehké. Snižuje se také produktivita svářečských prací. Svařování pod tavidlem pomáhá překonat tyto negativní důsledky.

Druhy a účel svařovacích tavidel

Svařovací tavidla jsou nekovové minerální látky, které při svařování řeší následující úkoly:

1. Stabilizujte hoření svařovacího oblouku (zejména u složitých konfigurací svarů).
2. Zlepšit tvorbu svaru.
3. Změňte chemické složení kovu v zóně svaru.
4. Snížení energetických ztrát a opotřebení elektrod.
5. Umožňují zvýšit produktivitu procesu, protože je možné použít automatizované zařízení pro svařování pod tavidlem – tzv. svařovací traktory.

Klasifikace těchto materiálů může být provedena podle následujících parametrů:

1. Po domluvě. Existují tavidla pro svařování nelegovaných i legovaných ocelí, pro svařování neželezných kovů, tavidla pro pájení atd.
2. Chemickým složením;
3. Technologie svařování;
4. Podle technologie přípravy.

Uvažované kompozice mohou být univerzální i speciálně navržené pro speciální podmínky svařování. Zejména pro automatické svařování pod tavidlem je nutné používat kompozice, které plně splňují požadavky GOST 9087. Tato norma stanoví určitý vztah mezi velikostí částic tavidla a průměrem svařovacího drátu.

K provádění svařování pod tavidlem se používají látky, které se získávají buď tavením nebo mechanickým spojením potřebných součástí s jejich následným slepením. V prvním případě se tavidla nazývají tavené, ve druhém – netavené. Hlavní minerální složkou jakéhokoli tavidla je oxid křemičitý. Jeho množství se pohybuje od 35 do 80 % (někdy je část oxidu křemičitého nahrazena kazivecem). Zbývající obsah tavidel s nízkým obsahem křemíku je mangan a také kovy, pomocí kterých dochází k dodatečnému legování zóny svaru. Mangan má vysokou afinitu ke kyslíku, a proto při aktivní interakci s ním snižuje tvorbu oxidů ve svařovací zóně. Zároveň se snižuje pravděpodobnost průniku křehkých sloučenin síry do spárovací kompozice: jsou vázány manganem na sulfid, který je následně z povrchu hotové spáry odstraněn. Křemík nejen zjednodušuje přípravu tavidla, ale také snižuje tvorbu pórů, protože inhibuje proces oxidace uhlíku při teplotách oblouku.

Tavidla pro svařování jsou vyráběna následující technologií. Komponenty jsou rozemlety na požadovanou velikost částic (čím menší průměr svařovacího drátu, tím menší by měly být), poté důkladně promíchány a roztaveny v pecích s oxidační atmosférou. Poslední fází přípravy je granulace tavidla. Spočívá v průchodu zahřátých částic kontinuálním proudem vody, v důsledku čehož částice ztvrdnou a získají zaoblený tvar a jeho rozměry závisí na intenzitě proudění budoucího granulátu. Po vysušení a prosévání na vibračních sítech s různými velikostmi ok se tavidlo rozdělí na frakce a považuje se za připravené k použití. Netavená tavidla se získávají smícháním potřebných složek a jejich následným spojením s tekutým sklem. Jejich technologické vlastnosti jsou poněkud nižší než u roztavených.

Výběr značky svařovacího tavidla je tedy zcela určen podmínkami jeho použití. Technologové nedoporučují, aby se nechali unést univerzálními látkami, doporučují je používat pouze pro spojování dílů, které nejsou během provozu vystaveny významnému ohybu a vibracím.

Mechanismus působení tavidel při svařování

Před zahájením práce se spojené kovové povrchy pokryjí souvislou vrstvou tavidla o tloušťce nejméně 40-50 mm. Uvnitř je vložena svařovací elektroda, po které se zapálí svařovací oblouk. Protože teplota v zóně hoření oblouku přesahuje 5500-6000 0С, tok uvnitř plynové bubliny se roztaví a pokryje taveninu kovu shora. Je to proto, že hustota tavidla je mnohem menší než hustota kovu. Zóna svaru je tak spolehlivě chráněna před vodními a plynovými parami a dalšími chemikáliemi, které při vysokých teplotách mohou nasytit povrchové vrstvy kovu škodlivými látkami.

Použití svařovaného tavidla také umožňuje snížit ztráty kovu v důsledku rozstřiku. To je možné díky vysokému povrchovému napětí taveniny, které dosahuje hodnot 8-10 g/cm2. Proto použití svařovacích tavidel umožňuje zvýšit obloukový proud, aniž by byla ohrožena kvalita hotového švu. Například za obvyklý režim pro svařování pod tavidlem je považováno použití proudu 1000-2000 A, zatímco při obvyklém procesu vede zvýšení proudu na 200-300 A k vážným ztrátám materiálu elektrody. Chemické složení svařovacího drátu s tavidlem proto často obsahuje nedostatečné legující složky – wolfram, chrom, kobalt atd.

Mechanismus vzniku svarového spoje při svařování pod tavidlem je následující. Protože se koncentrace tepelné energie v zóně oblouku zvyšuje působením tavidla, kov se taví rychleji. Výsledkem je, že bez ohledu na stav hran jsou všechny spáry zcela vyplněny. Změní se také materiálová bilance švu: 60-65 % tvoří kov spojovaných dílů a pouze zbytek tvoří materiál svařovacích elektrod. U automatického svařování je to doprovázeno znatelným zvýšením produktivity procesu.

Efektivní svařování některých kovů (hliník, vysoce uhlíkové a legované oceli) bez použití tavidla je obecně nemožné. Zejména tavidlo pro svařování hliníku obsahuje kromě tradičních složek také látky, které dezoxidují kov. Faktem je, že individuální vlastnost hliníku – tvorba vysoce odolného oxidového filmu – snižuje produktivitu svařování a nutí k použití vyšších svařovacích proudů. Magnetické toky hrají při svařování zvláštní roli. Jsou klasifikovány jako neroztavené, ale navíc obsahují železný prášek. Zároveň se zvyšuje produktivita svařování. Při zvýšených procesních teplotách vytváří přítomnost drátu pro poloautomatické zařízení obsahující magnetický tok silné magnetické pole. Zkracuje vzdálenost mezi tavidlem a svařovaným kovem. Proto jsou sníženy ztráty drátu s tavidlem.

Svařovací tavidla tak přispívají ke zlepšení hospodárnosti, produktivity a kvality svařování.

Zařízení pro výrobu svařování pod tavidlem

Největší efekt ze svařovacích prací pod vrstvou tavidla poskytuje použití svařovacích poloautomatů a automatů. Podavač tavidla obsahuje:

1. Bunkr.
2. Napájecí trubice.
3. Pneumosukce.
4. Pohon vývěvy (u některých verzí svařovacích traktorů je použit pohon z průmyslové pneumatické sítě).
5. Filtrační cyklon.

Flusapara funguje takto. V ejektoru, který je základem jednotky přívodu tavidla, vzniká potřebný vzduchový podtlak. Výsledkem je, že směs tavidla se vzduchem vstupuje do hadice svařovacího stroje. Výkon sacího čerpadla se volí tak, aby se v přívodním potrubí vytvořila rychlost proudění částic materiálu minimálně 20-25 m/s: v tomto případě bude tok bez ohledu na velikost částic v suspenze. Díky profilu ejektoru se zvyšuje rychlost částic na výstupu z trubice a kompozice rovnoměrně pokrývá oblast následného spojení dílů.

Během procesu svařování zůstává část tavidla nezměněna, a proto může být přiváděna zpět do násypky zařízení. Pro tento účel je vstup pneumatického sání vyroben podle profilu vyústky. V důsledku toho se rychlost pohybu použitého tavidla s přibližováním se k násypce snižuje. V důsledku toho jsou částice tavidla účinně odděleny od vzduchu. Vzduch je odváděn sítovými otvory ven a tavidlo vstupuje do cyklonu umístěného v horní části tavidla. Tam dochází ke víření proudění, při kterém dochází ke konečnému oddělení částic tavidla. Horní část cyklonu je uzavřena protiprachovým uzávěrem vybaveným látkovými filtry, což zlepšuje kvalitu odsávání tavidla do násypky.

Pro zajištění stability pohybu tavidla v násypce a zejména v přívodní trubce je během provozu svařovacího zařízení trvale udržován mírný přetlak vzduchu.

V závislosti na výrobních charakteristikách svařovacího zařízení mají zařízení tavidla následující provozní parametry: jmenovitá kapacita, l / h – až 450-500; maximální sací výška, m – až 3,5-4; pracovní tlak stlačeného vzduchu, MPa – do 0,5-0,6.

Zařízení Flux se vyrábí stacionární nebo mobilní. Mohou být také dodávány společně s hlavním svařovacím zařízením nebo dodávány odděleně od něj.

Pozitivní vlastností svařovacích automatů je jejich provoz při konstantní rychlosti podávání drátu, protože použití tavidla poskytuje zvýšenou hustotu tepelného výkonu v zóně hoření oblouku.