В мире промышленной сварки, где искры разлетаются во все стороны, а сварщики используют затемнённые щитки, существует метод сварки, при котором сама дуга скрыта от глаз. Это сварка под флюсом — высокопроизводительный процесс, который является краеугольным камнем современного тяжелого машиностроения.
Что такое сварка под флюсом?
Сварка под флюсом (Submerged Arc Welding — SAW) — это процесс, при котором электрическая дуга горит под слоем сыпучего гранулированного материала — флюса.
Проволока подаётся в зону сварки автоматически, а дуга полностью погружена в слой флюса, что делает процесс невидимым для наблюдателя. Не происходит яркого свечения, разбрызгивания металла, а защита от воздуха обеспечивается не газом, а расплавленным шлаком и флюсом.
Как это работает?
Процесс сварки под слоем флюса можно описать в несколько этапов:
1. Подача проволоки и флюса. Механизм (автомат или самоходная головка) непрерывно подаёт сварочную проволоку и равномерно насыпает слой флюса (толщиной 30-50 мм) перед дугой.
2. Горение дуги под слоем флюса. Между концом проволоки и изделием зажигается дуга, которая плавит проволоку, кромки основного металла и часть флюса.
3. Формирование защиты. Расплавленный флюс образует газовый пузырь, внутри которого горит дуга, и жидкий шлак, который покрывает сварочную ванну, защищая её от окисления и азотирования.
4. Формирование шва. По мере движения горелки расплавленный металл кристаллизуется, формируя прочный сварной шов, а нерасплавленный флюс собирается системой для повторного использования.
5. Образование шлаковой корки. После остывания на поверхности шва остаётся твёрдая шлаковая корка, которая легко отделяется.
Ключевые преимущества: почему метод так популярен?
1. Высочайшая производительность. Благодаря возможности использования очень высоких сварочных токов (до 4000 А) и глубокого проплавления, скорость сварки в 5-10 раз выше, чем при ручной дуговой сварке. За один проход можно сварить металл толщиной до 20 мм.
2. Превосходное качество шва. Надёжная защита флюсом и шлаком обеспечивает металл шва чистым, плотным, без пор и включений, с отличными механическими свойствами.
3. Экономическая эффективность. Минимальные потери металла на угар и разбрызгивание (1-2%), возможность многократного использования нерасплавленного флюса и высокая скорость приводят к снижению себестоимости.
4. Глубокое проплавление. Технология позволяет добиться значительного проплавления основного металла, что идеально для соединения толстых листов.
5. Комфортные условия труда. Отсутствие дугового свечения и разбрызгивания делает процесс безопаснее для оператора и позволяет легко автоматизировать его.
Ограничения и недостатки
1. Только нижнее положение. Классическая сварка под флюсом применима только для швов в нижнем положении, так как необходим слой флюса, удерживаемый гравитацией.
2. Сложность подготовки. Требуется тщательная разделка кромок и очистка металла от загрязнений.
3. Гигроскопичность флюса. Флюс впитывает влагу из воздуха, что может привести к пористости шва. Требуется его правильное хранение и прокалка перед использованием.
4. Ограниченная мобильность. Оборудование, как правило, громоздкое и предназначено для стационарной работы или использования на крупных объектах.
Где применяется сварка под флюсом?
Эта технология — «рабочая лошадка» тяжелой промышленности. Её применяют:
· Судостроение: для сварки длинных прямолинейных швов корпусов судов.
· Производство труб большого диаметра: для магистральных газо- и нефтепроводов.
· Мостостроение: изготовление и монтаж мостовых металлоконструкций.
· Машиностроение: производство балок, колонн, рам и других элементов тяжелых станков и прессов.
· Изготовление резервуаров и котлов: сварка цилиндрических обечаек и днищ для ёмкостей высокого давления.
Рекорды и мощь
Невероятная производительность: благодаря возможности использования токов до 3000–4000 А, производительность сварки под флюсом в 5–10 раз превышает показатели ручной дуговой сварки. Это позволяет за один проход сваривать металл толщиной до 20 мм.
Экономия материалов: потери металла на угар и разбрызгивание при SAW не превышают 2–3%, в то время как при ручной сварке они могут достигать 15% и более. Кроме того, до 50–90% нерасплавленного флюса можно собрать и использовать повторно.
Советские корни технологии: промышленный способ автоматической сварки под флюсом был разработан в СССР в Институте электросварки под руководством академика Евгения Оскаровича Патона. Разработанные его коллективом технологии и составы флюсов нашли широкое применение в промышленности.