Что такое шлак при сварке

Сварочный шлак как предпосылка возникновения шлаковых включений

Главный побочный эффект от дуговой сварки – это сварочный шлак. Он представляет собой побочный материал неметаллического происхождения, который состоит либо из расплавленного электронного покрытия плавящегося электрода (при ручной дуговой сварке, в том числе при сварке инвертором) либо из расплавленного сварочного флюса (автоматическая сварка под флюсом).

Этот материал является побочным, потому что после непосредственного соединения он подлежит удалению. В случае, когда по каким-то причинам он начинает контактировать с затвердевающей деталью и становится уже частью полученного шва – это является серьезным дефектом. Такой результат называется шлаковыми включениями. Они визуально видны на поверхности изделия. Удалить шлаковые включения, когда они уже полностью находятся в затвердевшей детали можно только путем сверления, чтобы потом сварить его заново.

Главная причина возникновения шлаковых включений – это ситуация, когда небольшой объем металла слишком быстро застывает, в результате чего весь шлак не успевает «выйти» за пределы области сварочной ванны. При наличии этого дефекта эксплуатация соединения по назначению будет невозможна.

Шлаковые включения могут быть макроскопические и микроскопические. Первые появляются в случае плохой зачистки кромок либо вообще её отсутствия. Они представляют собой сферический материал, с удлиненными хвостами. Избежать их появление можно путем тщательного очищения кромок соединяемых деталей. Микроскопические включения могут возникнуть в процессе возникновения химических реакций в процессе сварки, когда металл кристаллизуется.

Полное устранение такого производственного брака невозможно, при незначительных шлаковых включениях соединение может быть признано качественным. Существуют определенные условия и признаки, при которых устанавливается допустимое значение наличия такого вида брака на изделии. Такие допустимости устанавливаются в зависимости от количества, расположения и размера дефектного шва; от процентного соотношения площади всего брака к площади наплавленного металла на изделии; от удельного веса наплавленного металла.

Причины, по которым дефект необходимо удалять после работы

1. При удалении шлака изделие визуальным выглядит лучше.
2. Когда производится много слоёв.
3. Часто изделие необходимо покрывать сверху, например, краской.
4. Чтобы проверить насколько качественно выполнен шов.

Основные причины появления шлаковых включений.

1. Быстрое застывание металла небольших объемов, в результате чего шлак не успевает выйти за границы сварочной ванны.
2. Применение электродов и флюса большого удельного веса и/или из тугоплавких материалов.
3. Малые показатели раскисления металла. Раскисление подразумевает процесс исключения из уже мягкого металла молекул кислорода. Кислород для него является вредной составляющей, которая ухудшает качество.
4. Высокие показатели силы поверхностного натяжения шлака. При этом, он не всплывает на поверхность.
5. Плохо зачищены кромки деталей или валики шва.
6. Низкое качество электрода, а точнее его покрытия, плавление которого осуществляется неравномерно, его частицы попадают в сварочную ванну.
7. Не соблюдение правил и техники и режимов соединения деталей (выбор неподходящей скорости, угла наклона электрода), изменение длины дуги без причины.
8. Непрофессионализм сварщика. Если вам нужно качественное изделие, лучше привлечь к этому нелегкому делу специалиста в этой области. Если вы хотите сделать все сами, то прежде чем браться за ответственную сложную работу, нужно наработать практику с несложными соединениями.

Так выглядит сварочный шлак после удаления со шва

Профессиональные сварщики умеют сразу же отличить шлак от металла при сварке и «выгонять» его в процессе работы, однако, у каждого свои советы, как это сделать. Некоторые утверждают, что лучше использовать новые электроды, в которых покрытие более темное, а металл красного оттенка (это не касается рутиловых электродов), другие говорят, что металл более жидкий, а шлак вязкий. На его вязкость влияет температура.

Чтобы шлак не закрывал сварочную ванну, необходимо регулировать положение электрода. Положение должно быть таким, чтобы направление газа от испарения покрытия электрода выдувало данный дефект на поверхность шва. Сварщику ни в коем случае нельзя оставлять его в сварочной ванне. Сварочный шлак должен оперативно поддаться процессу кристаллизации и без особых усилий удаляться.

Попадание шлака в готовое соединение бывает неизбежно, такой дефект если не невозможно устранить, то зачастую очень сложно. Именно поэтому существуют допустимые нормы наличия «лишних» включений в уже сваренном изделии. Например, в межгосударственном стандарте касательно строительных стальных конструкций (введен в действие в 2001 году). В приложении к этому документу предусмотрены требования к качеству сварных соединений, допустимые дефекты. Требования в части шлаковых включений указаны в таблице ниже.

Длинные дефекты	He допускаются
Короткие дефекты:
h ≤ 0,2 S	h ≤ 0,25 S	h ≤ 0,3 S
угловой шов	h ≤ 0,2 K	h ≤ 0,25 K	h ≤ 0,3 K
Максимальный размер включения	2 мм	3 мм	4 мм

Таким образом, чтобы обеспечить правильное появление шлака на поверхности сварочного шва, необходимо знать, как его отличить от металла. В случае, если заметно, что шлак остается в сварочной ванне и не выходит наверх, нужно изменить угол наклона электрода. Перед процессом соединения необходимо позаботиться о надлежащем состоянии кромок, а также о правильном выборе режимов и параметров. Электроды нужно выбирать высокого качества, тогда и сварной шов будет качественный. Если соблюсти все условия, тогда шлак будет не вязкий, низкого удельного веса, с малым поверхностным натяжением. Только в этом случае, шлаковые соединения будут взаимодействовать с деталью, увеличивая его показатели раскисления, удаляя кислород. И только тогда сварочный шлак будет легко выходить на поверхность шва. Здесь не обойтись без профессионализма сварщика, выполняющего работу. Он должен уметь отличить шлак от металла при сварке, знать, почему вообще он появляется. Только опытный специалист сумеет сделать качественное и прочное соединение.

Все о сварочном шлаке

В процессе выполнения сварки рабочая область стыка двух металлических деталей подвергается контакту с элементами окружающей среды: кислородом, смесью защитных газов, а также расплавом шлака. Такое контактное взаимодействие происходит при высоких температурных режимах плавления металла. В некоторых случаях подобное взаимодействие может оказаться положительным для металла, но в большей мере газы, кислород и шлаки изменяют химический состав металла и его физические свойства. По этой причине все процессы подобного взаимодействия во время проведения сварочных работ необходимо принимать во внимание и целенаправленно регулировать процесс, направляя его в нужное русло.

Что это такое и как появляется?

В процессе выполнения сварочных работ в области стыка двух металлических деталей образуется много побочных продуктов, называемых шлаком. Сварочный шлак выглядит как черная корка рыхлой плотности и неоднородной структуры. Причина его появления естественна, так как шлак является побочным продуктом сварки, появляющимся на сварочном шве. Состав отхода включает в себя оплавленные элементы флюса или компонентов обмазки сварочных электродов, а также оксиды металлов. Побочный продукт сварочного процесса, образующийся во время стыковки металлических деталей и в процессе оплавления электрода, заполняет собой плавильную ванну шва.

Побочный продукт появляется при любом виде сварочных работ, и его наиболее важные функции таковы:

• обеспечивает формирование прочного сварного шва и гарантирует последовательность процесса сварки;
• предотвращает окислительное влияние кислорода на области проведения сварных работ;
• создает постоянство химического состава сплава металлов в области шва;
• обеспечивает необходимые технологические условия для соединительного сварного соединения металла;
• предупреждает возникновение дефектов шва в процессе сварки.

В составе сварочного побочного продукта не содержится металла в чистом виде, напротив, шлак состоит из его оксидов, образующихся в процессе плавки металла и флюса. Обычный набор элементов сварочного побочного продукта состоит из оксида железа, оксидов марганца и титана, окислов кремния и кальция. Кроме того, к этому набору добавляются элементы обмазки электрода, которые несильно изменяют имеющуюся картину.

Как отличить от металла при сварке?

За процессом образования шлака необходимо постоянно наблюдать в процессе выполнения сварочных работ. Это нужно, чтобы не пропустить момент подтекания шлака и забивания им сварочного шва. Чтобы контролировать процесс, нужно знать, как различить между собой раскаленный при сварке металл и шлак. Характерные отличия заключаются в следующем:

• нагретый металл светлее, чем шлак, который обладает более насыщенным и темным оттенком;
• шлак обладает низкой текучестью, тогда как расплавленный металл более текучий и подвижный;
• плотность металла гораздо выше, чем плотность сварочного шлака;
• расплавленный металл застывает намного раньше, чем расплавленный шлак;
• металл имеет больший вес, если сравнивать его со шлаком.

Отличия существующие между расплавленными металлом и побочным продуктом сварочных работ основываются на плотности и текучести металлов. Металл и шлак имеют разную скорость нагрева. Когда начинается сварочный процесс, металл нагревается, плавится и при этом приобретает ярко-красный цвет. После того как процесс сварки завершается, шов постепенно остывает и приобретает темный оттенок, при этом шлак поднимается на поверхность шва. Сначала шлак имеет темный цвет, но когда он остывает, то становится светлее, чем металл.

Если зачистить шов, постучав по нему молотком и обработав напильником, можно легко отличить ярко выраженный блеск металла и темные матовые вкрапления шлака.

Зачем и как удалять?

Сразу после окончания процесса сварки оксиды металлов защищают сварочный шов от чрезмерно быстрого остывания. Для прочности шва важно, чтобы металл остывал медленно и равномерно. Но после того как шов остынет, шлаки необходимо убирать. Это выполняется не только с целью проверки прочности шва на наличие дефектов, проявляющихся в виде так называемых волчков и вкраплений неметаллической структуры, но и для обеспечения ровного и красивого стыка.

После выполнения сварочных работ готовый шов требуется зачищать, особенно важно делать это, когда соединяют детали, имеющих большую толщину, и для надежности стыка выполняют несколько сварочных швов, поверх предыдущих. Если не убрать побочные продукты сварки, то выполнить следующий шов будет невозможно, так как шлак будет погашать дугу сварки. В случае когда сварочный шлак обладает повышенной вязкостью, его необходимо удалить, иначе шов будет формироваться непоследовательно и хаотично, образуя корку и дефекты. У такого шва температура при удалении шлака после сварки падает равномерно, и это дает возможность для формирования ровного стыка. Если замедлить понижение температуры готового шва, то побочный продукт сварки будет выходить на поверхность стыка и легко отделяться. Чтобы обеспечить такую возможность, детали из легированной стали прогревают перед процессом сварки до температуры от 200° до 400°.

Сварочный шлак имеет пористое строение и образует с металлом слабые связи, его удаляют путем механической обработки поверхности готового шва. Отходы сварки в расплавленном виде являются причиной того, что шов будет непрочен и быстро разрушится. Избавиться от шлака и его попадания внутрь шва можно, если изменить режим процесса сварки, а также при правильной позиции электрода относительно положения стыкуемых деталей. Шлак удаляют сразу после того, как металлический шов остынет и приобретет черный цвет.

После того как с поверхности сварочного шва шлак удален, он уже не препятствует дальнейшей обработке стыка и становится ненужным побочным продуктом сварочного процесса, подлежащим утилизации. Отходы, получаемые в процессе сварки, относятся к 4 классу опасности. Из этого следует, что такие отходы подлежат контролю за их утилизацией и на них оформляется специальный паспорт. Утилизация либо вторичная переработка сварочных отходов является довольно простой – электроды и побочные продукты сварки отправляют в переплавку, но прежде их подвергают сортировке исходя из состава их примесей. Благодаря переплавке сварочных отходов можно получать готовую легированную сталь с заданным химическим составом компонентов.

Кроме добавления шлака в сплавы, их в небольшом количестве можно включать и в состав флюсов.

Все о сварочном шлаке смотрите в следующем видео.

Сварочный шлак

Содержание:

Соединение металлических деталей в цельные конструкции часто осуществляется с помощью дуговой сварки. Это довольно эффективная и простая технология сваривания, но основным побочным эффектом ее является сварочный шлак.

Что такое шлаковые включения

Сварочный шлак — это побочный стеклообразный материал, образующийся из расплавленного покрытия электрода или сварочного флюса. Наличие шлаковых включений считается весьма серьезным дефектом, который способен понизить качество сварного соединения и всей конструкции.

Все возникающие в процессе сварке на металлической поверхности шлаковые включения разделяют на два вида:

• макроскопические. Образуются при недостаточной зачистке свариваемых кромок или же при их отсутствии;
• микроскопические. Как правило возникают вследствие возникающих при сваривании и кристаллизации металла химических реакций.

Негативное воздействие на механические характеристики металлического изделия оказывают обе разновидности включений.

Причины, по которым шлаковые включения образуются

Довольно часто только осваивающие сварочные технологии специалисты задаются вопросом почему много шлака при сварке образуется на соединительных стыках. Появление таких включений обусловлено разными факторами:

• металл быстрее обычного остывает и шлак попросту не успевает выйти за пределы сварочной ванны;
• низкое качество электродов, используемых при сварке. При этом неравномерно происходит плавление и в сварочную ванну попадают частички электрода;
• при низких значениях раскисления металла образуется много шлака при сварке. Это процесс, при котором из уже мягкого металла устраняются молекул кислорода. Они ухудшают механические свойства металла и разрушают его структуру;
• некачественная подготовка и зачистка от грязи, ржавчины и масел свариваемых кромок;
• высокие значения поверхностного натяжения шлака препятствуют всплытию его на поверхность;
• применение флюса или электродов из тугоплавких металлов и с большим удельным весом;
• не соблюдении режимов и технологии сварки, например, неправильно подобранный угол наклона или же неподходящая скорость перемещение электрода.

Чтобы осуществлялась сварка без шлака или же с минимальным его количеством, желательно обратиться за помощью к опытным сварщикам. Если вы хотите самостоятельно сваривать, то следует научиться сваривать самые простые элементы и только потом приступать к более сложным.

Как шлак отличить от металла

С разными проблемами и вопросами при создании металлоизделий посредством сваривания сталкиваются сварщики, особенно новички. Например, многие затрудняются как отличить шлак от металла при сварке.

В действительности отличить металл и шлаковые включения несложно. Для этого следует обратить внимание на следующие факторы:

• цвет. Под воздействием высокой температуры металл при сваривании расплавляется, приобретая при этом красноватый оттенок. При остывании цвет покрасневшего металла темнеет. Совершенно иначе ведет себя шлак. Он непосредственно в процессе сваривания имеет темный цвет, а при остывании становится светлее;
• скорость остывания. Металл в отличии от шлака застывает намного быстрее;
• структура остывшего металлического сплава более плотная, а шлаковые включения являют собой рыхлую корочку;
• текучесть. Металл при расплавлении более жидкий, что способствует большей его подвижности. В процессе сваривания несложно увидеть, как он закипает. Шлак более тягучий и хуже прогревается.

Отличить шлак от металла при сварке можно непосредственно в момент, когда он появляется в сварочной ванне. Если проследить как расплавляется металл, то можно увидеть возникновение яркого света под кончиком электрода, а за его очертаниями видны четкие контуры стыкового соединения и самой сварочной ванны. Металл определяется по светлому оттенку, шлак — по темному.

Почему шлак нужно удалять

Шлаковые включения в основном состоят из оксидов за счет пористой структуры существенно понижают прочностные свойства металла. При эксплуатации сварной конструкции оксиды из шлака способны вступать с железом в химическую реакцию, что приводит к ее разрушению. Поэтому сразу после остывания, когда шлак становится черным его необходимо удалять.

На начальном этапе сварки образовавшийся над ванной шлак с окислами защищает металл от быстрого охлаждения. Поскольку намного медленнее понижается температура металла, при удалении шлака после сварки швы получаются более ровными и однородными.

Есть и другие причины, по которым рекомендовано удалять после сваривания деталей образовавшийся на стыках шлак:

• намного легче проверить качество сварного соединения, когда на нем отсутствуют шлаковые включения;
• нередко на готовые изделия наносят лакокрасочные покрытия, а наличие шлаковых вкраплений существенно ухудшает внешний вид конструкций;
• при необходимости выполнить шок в несколько слоев сперва необходимо удалить шлак и только после этого создавать следующий слой.

Обратите внимание! Если не удалить сварочный шлак, применение готового изделия может быть невозможным из-за присутствующих дефектов в виде волчков и неметаллических включений. Особенно важно это для конструкций, которые при эксплуатации будут подвергаться высоким внешним нагрузкам.

Как минимизировать шлаковые включения при сваривании металлов

Многих начинающих мастеров беспокоят вопросы «почему много шлака при сварке инвертором». Как правило такие проблемы наблюдаются при сварке, когда элементы находятся в нижнем положении. В случаях, когда деталь расположена под уклоном, то шлак стекает намного быстрее чем жидкая металлическая смесь из сварочной ванны. В связи с тем, что шлак не успел выйти наружу, он остается в сварочном шве.

Также шлаковые образования появляются при чрезмерно больших зазорах или при недостаточном токе в отношении к толщине металла. Намного реже проблемы со шлаком возникают при создании вертикальных швов, при этом шов остается сверху, а шлак стекает вниз.

Некоторые профессиональные сварщики советуют ставить заготовку под уклоном и варить сверху вниз, другие предлагают использовать для сварки электроды без шлака с темным покрытием.

Чтобы внутрь сварочной ванны не попадали частички шлаков, следует координировать направление электрода. Располагать его нужно таким образом, чтобы при испарении электродного покрытия поток газа такой дефект «выдувало» на внешнюю поверхность соединительного стыка. Оставлять шлак в сварочной ванне нельзя. Он быстро должен кристаллизироваться, что позволит удалить его без особых усилий.

Как избавиться от шлака

Чтобы при сваривании избавиться от шлака, можно попытаться увеличить дугу. Это предотвратит затекание шлаковых образований под сварочную ванну.

Изменением полярности тока при сварке инвертором и движением от минуса к плюсу электродом можно предотвратить накопление шлака в шве. Нельзя на одном месте слишком долго задерживаться, перемещать дугу необходимо быстро и равномерно.

Если габариты изделия позволяют, можно попытаться обратно «загнать» шлак, меняя угол наклона детали. Меньше шлака дает инверторная сварка на обратных токах. Такой аппарат лучше всего использовать начинающим сварщикам, поскольку они предотвращают залипание электрода и в разы упрощают сварочный процесс.

Интересное видео

И шлака вам побольше: все об электрошлаковой сварке

Это тоже сварка. Тоже металлов. Тоже через нагревание соединяемых деталей. Вот только тепло для этого нагревания формируется от тока, который проходит через оплавленный шлак. Зачем такие трудности, когда можно нагреть детали без лишней возни?

А вот зачем: это классный способ для сварки в самых проблематичных для сварщиков плоскостях – вертикальных. Или для работы с металлическими кромками большой толщины, которые также являются весьма непростыми объектами для мастеров.

Подробнее о способе сварки

Теперь официально: электрошлаковая сварка ЭШС – способ, основанный на выделении тепла в результате прохождения тока через специальный расплавленный шлак. Этот шлак плавится в ванне – пространстве между краями соединяемых металлических деталей. В ванну погружается электрод из металлического стержня, чтобы ток шел между электродом и металлом детали.

Температура в шлаковой ванне должна быть очень высокой, вплоть до 1600 – 1700°С, во всяком случае она должна превышать уровень температур плавления электрода и основного металла. Когда проволока электрода расплавляется, дуга гаснет, и дальнейший процесс идет за счет тепла, получаемого от тока в шлаке. Дальше плавка является уже бездуговой.

Немного физики и шлака

Схема электрошлаковой сварки в принципе несложная: когда в шлаке плавится электрод и кромка заготовки, расплавленный металл оседает на дно, формируя новую – металлическую ванну. Эта ванна твердеет и формирует в итоге сварочный шов. Электрод в таком процессе всегда подается сверху вниз.

Это технология принудительного образования сварочной ванны, которая отлично подходит при вертикальных осях швов. Суть этой технологии – искусственное охлаждение той самой «новой» металлической ванны.

Причем здесь шлак? Главная его функция – превращение энергии электрической в тепловую. Поэтому сам шлак должен быть электропроводным. Проводимость шлака – величина, к сожалению, не постоянная. Она резко повышается с ростом температуры, особенно в состоянии плавления. А при понижении температуры шлак вовсе перестает проводить ток.

Этот фактор никак не облегчает рабочий процесс. Главное условие стабильности сварки – это постоянная температура в шлаковой ванне.

Конечно, проводимость зависит и от состава шлака. Если в нем присутствует, к примеру, титан, шлак является неплохим проводником даже в твердом состоянии при обычной температуре. Это называется электронной проводимостью. Что же касается привычной проводимости, появляющейся в жидком расплавленном шлаке, она называется ионной.

Фтористый кальций также является весьма желанной составной частью шлака: электропроводность с ним просто отличная, она помогает сэкономить и время, и энергию, которые нужна для трансформации дугового этапа плавления в электрошлаковому.

Классификация типов электрошлаковой сварки

Электрошлаковая сварка может подразделяться по самым разным критериям.

По типу формирования сварочной ванны:

• свободное формирование ванны;
• принудительное формирование ванны.

Если принять во внимание тип электродов и способ их погружения в сварочную ванну, ЭШС делится на три вида:

ЭШС с проволокой

По данной технологии электродная проволока подается в сварочную шлаковую ванну постепенно, по ходу их расплавления. Электроды передвигаются в горизонтальной плоскости медленно и ровно – их движение поступательное.

В результате обеспечивается ровное нагревание толщины кромок свариваемых металлических заготовок. Немаловажный фактор: для реализации данного способа нужен практический опыт сварщика, новичкам здесь будет непросто.

ЭШС с пластинами

Это метод с использованием электродов в виде пластин и с большим диаметром, который нужен для того, чтобы максимально перекрыть зазор между соединяемыми заготовками. Пластинки электродов фиксируются, чтобы подаваться в ванну через короткие промежутки времени – в зависимости от того, хватает ли расплавленного металла в ванне для заполнения зазора между поверхностями.

Следует ответить, что конструкция аппаратов для ЭШС пластинами или электродами с большим диаметром проще в использовании, чем при ЭШС с помощью проволоки.

Электроды с большим диаметром бывают разной формы: их сечения могут быть прямоугольными или круглыми, если нужно работать с заготовками цилиндрической формы. Они бывают даже полые внутри, заполненные металлической крупкой.

ЭШС плавящимся мундштуком

По своей сути это комбинация двух первых технологий. Пластина из электрода также фиксируется в зазоре, в который подается проволока с помощью направляющих трубок. В процессе сварки пластины неподвижны, потому что расплавленного металла в ванне вполне достаточно за счет подающейся проволоки.

В аппарат для ЭШС с мундштуком входит специальный переносной механизм для подачи проволоки. Все детали и мелкие конструктивные элементы в ЭШС описаны в ГОСТе 15164.

Какие выводы можно сделать? Для сварки металлических деталей с краями большой толщины нужно использовать либо специальные колебательные движения электродов для постепенности прогревания, либо электроды с пластинами или большого диаметра. А самым лучшим вариантом будет сочетание этих способов.

В промышленности чрезвычайно популярна сварка проволокой. Это швы самой разной формы с любой длиной, края деталей любой толщины: от 20-ти до 600 миллиметров. Если применяются пластины, варить можно швы тоже любой толщины, но с ограниченной длиной до 1,5 метров. Пластинчатая ЭШС возможна с чугунными электродами, ведь из чугуна практически невозможно сделать проволоку.

Особенности и отличия ЭШС, плюсы и минусы

Для начала определимся с особенностями ЭШС в сравнении с дуговой технологией – как ручной, так и автоматической.

Экономия ресурсов

При ЭШС ток проходит через шлак, поэтому в процессе нет никакого разбрызгивания, которое обычно имеет место в дуговой сварке из-за массивного выделения газов. Шлак не разбрызгивается вообще. Благодаря этому факту сварочная шлаковая ванна может оставаться открытой.

Шлак подается в нее очень понемногу: его количество должно быть таким же, как в шлаковой корке толщиной 1,5 мм на поверхности сварочного шва. Такие малые дозы делают возможной высокую производительность и экономию электроэнергии, она полностью расходуется на плавку металла и электрода.

Кроме этого, плавление краев металлических заготовок проводится на значительно большем расстоянии от электрода. Такое практически невозможно при дуговой сварке.

Любая толщина металла по плечу

Электрошлаковая сварка – истинная любимица в тяжелом машиностроении благодаря огромным возможностям в сварке массивным металлических деталей с кромками большой толщины. На один электрод можно осуществить сварку одним проходом краев с толщиной от 150-ти до 200 мм.

А если электродов несколько, то толщина кромок практически не ограничена. Эти свойства делают технологию ЭШС весьма перспективной в промышленности.

Оборудование для ЭШС

Технология электрошлаковой сварки относится к особым методам. Оборудование и расходные материалы для нее тоже особые. Это касается, прежде всего, химического состава многочисленных вариантов флюсов, предлагаемых на рынке для ЭШС.

• Марганцевые флюсы с высокими долями кремния и железа. Отлично подходят для работы со сталями низколегированных типов.
• Низкокремниевые марганцевые флюсы также предназначены для сталей теплоустойчивого типа перлитного класса, а также для низко- и среднелегированных сплавов стали.
• Безмарганцевые низкокремнистые смеси подходят для бронированных металлов.
• Фторидные флюсы выбирают для сварки деталей из нержавейки или чугуна.

Пара слов о сварочном шве высокого качества.

Качество сварочного шва – самый главный в итоге критерий эффективности всех технологий работы по металлу. Особенность ЭШС в виде минимального и очень постепенного пополнения шлаковой ванны новыми дозами флюса выливается в постоянный химических состав металла сварочного шва. А это напрямую влияет на его высокое качество.

Мы уже писали выше, что электрошлаковая сварка проводится при вертикальном положении оси шва. Благодаря этому факту газовые пузыри и частицы шлака всплывают и удаляются легче и быстрее, чем при горизонтальном положении. Вследствие этого пустоты шва заполняются металлом намного лучше.

При ЭШС практически не образуются поры и никакие другие участки низкой плотности, по крайней мере, эти дефекты наблюдаются намного реже и в меньшем количестве, чем при дуговой сварке в нижнем расположении.

Следующее преимущество – отличные температурные условия для рабочей зоны. Нагревание краев металлических деталей стартует на поверхностном уровне шлаковой ванны, а расплавление этих краев начинается лишь в самой близости от вновь образованной металлической ванны.

Между этими процессами – началом подогрева краев свариваемых металлических заготовок и их расплавлением проходит совсем небольшое время – всего 2 – 3 минуты. Но их вполне хватает, чтобы скорость нагрева и скорость следующего за ним охлаждения были ниже, чем при других способах сварки. Это называется стабильностью, что напрямую работает по высокое качество шва.

Перед сваркой по технологии ЭШС кромки металлических деталей разделывать не нужно. Их складывают с зазором, который по идее заменяет эту разделку. Такой подход позволяет снизить ресурсные затраты при подготовке кромок к процессу сварки.

Электрошлаковая сварка предполагает симметричное расположение электродов. Поэтому при ее использовании нет никаких угловых изменений в виде деформации. Если толщина свариваемых металлов небольшая, например, в пределах 40 – 50 мм, ресурсные затраты на ЭШС выше, чем при дуговой сварке по флюсовой технологии, так что тонкие детали лучше варить без шлака.

А вот если толщина кромок большая, выше, например, 100 мм, то применять лучше ЭШС, которая намного производительнее и экономичнее дуговой.

Конечно, есть и кое-какие недостатки. Ориентация шва должна быть только вертикальной, иногда это не очень удобно. Процесс сварки должен быть непрерывным в обязательном порядке, в противном случае могут образоваться дефекты, в результате чего придется делать повторную сварку. Шов при ЭШС отличается своеобразной структурой – она особая, крупнозернистая.

Где и зачем нужна ЭШС

Экономия металлов, их долговечность и надежность, снижение металлоёмкости конструкций с одновременным повышением их прочности – только часть задач постоянного характера, которые стоят в отраслях, связанных с современным машиностроением.

Давно высчитано, что при производстве сварных металлических конструкций затраты на промежуточные ресурсы и расходные материалы составляют больше половины общих расходов. Особенно это актуально для отраслей, касающихся массивного крупногабаритного оборудования разного толка, но больше всего газовой, нефтяной и энергетической.

Если с самого начала электрошлаковая технология была изобретена исключительно для сварки в вертикальном положении, то в последующем обнаружились серьезные преимущества этого способа с точки зрения экономии ресурсов.

Важно знать перед работой

Есть ряд нюансов, о которых нужно помнить всегда:

• Обязательное требование – тщательнейшая очистка поверхностей в месте сварки от грязи и любых следов окисления. Если этого не сделать, внутри шлаковой ванны потеряется одно из самых главных достоинств: стабильность плавления.
• Еще одно обязательное условие – соблюдение одной и той же температуры нагрева металла и плавления, это должна быть наибольшая приближенность.

Электросварка – практические рекомендации

Что такое сварочный шов

Сварочные швы по металлу представляют собой неразъёмное соединение, которое делается при помощи сварки под воздействием высоких температур.

Сварные соединения имеют несколько зон соединения, которые образуются во время самого процесса сварки:

1. Сварной шов – этот участок сварного соединения образуется вследствие кристаллизации или в результате какой-либо деформации, которые произошли при сварке. Чаще всего имеют место и кристаллизация, и деформация в месте сварки.
2. Металл шва – образуется в результате плавления основного металла. Как правило, расплавленную или оплавленную часть конструкции соединяют с нужным элементом посредством «прилипания». После остывания металла шва, скрепление полностью завершается.
3. Основной металл – это та основная часть, которая подвергается плавлению или сварке.
4. Зона сплавления – эта зона обычно находится на границе или между основным или металлом шва.
5. Зона термического влияния – это участок основного металла, который не подвергается расплавлению, но структура и свойства которого изменяются в результате нагрева при сварке или наплавке.

Так, сварные швы могут делиться на несколько типов:

Стыковые – этот тип соединения состоит из двух элементов, которые примыкают к друг другу торцевыми поверхностями. Данный тип сварных швов очень лёгкий в техническом построении и используется довольно часто.

Нахлёстанное – это тот тип, в котором все сварные элементы располагаются параллельно друг к другу. Чаще всего они должны дополнительно частично перекрывать друг друга.

Угловое – в этом типе сварного соединения все элементы свариваются между собой под определённым углом.

Тавровое – данный тип соединения схож с угловым, но здесь требуется приваривать исключительно к боковой поверхности.

Торцовое – здесь вам нужно будет приваривать боковые поверхности материала друг к другу.

Основы электросварки

Разобравшись с видами и типа соединений сварных швов, можно переходить к основам электросварки. Если вы планируете обучаться самостоятельно, то вам необходимо будет запастись всеми необходимыми материалами. Так как с первого раза практики вас, скорее всего, ожидает небольшой провал, то лучше запастись большим количеством материала.

Также важно знать некоторые термины и обозначения перед началом работ:

1. Сварная дуга – это раскалённый до невероятно высоких температур (порядка 5-7 тысяч) газ, так что обращаться со сваркой нужно предельно аккуратно, иначе вы рискуете нанести себе или окружающим серьёзные ожоги.
2. Дуговая сварка – этот вид сварки делается при помощи электрической дуги, которая нагревает газ до невероятно высоких температур. При соприкосновении с поверхностью металлического изделия, металл начинает плавиться вследствие чего образуется так называемая – «сварочная ванна». После остывания металла появляется сварной шов.
3. Аргонодуговая сварка – практически, как дуговой вид сварки, только в качестве разогреваемого газа здесь необходимо использовать аргон. Данный вид сварки очень хорошо подходит для различных прутьев арматуры толщиной не более 5 миллиметров.

Подготовительные работы

По причинам, которые были описаны выше, все сварочные работы лучше всего проводить в помещении, где нечему гореть, в противном случае вы рискуете устроить пожар. Найдя пожаро-безопасное помещение, необходимо подготовить все нужные для работ материалы. Прежде всего подумайте о своей защите, приобретите специальную сварочную маску, перчатки для сварки, а также желательно дополнительно приобрести специальный костюм, который сделан из огнеупорного материала.

Когда вы уверены, что обезопасили себя от случайной искры или ожога, вам нужно приобрести все необходимые инструменты для работ. В их число входят:

1. Вам в обязательном порядке понадобится сам сварочный аппарат.
2. Также нужен будет небольшой комплект электродов, которые будет проводить достаточное количество электричества для нагрева газа до нужной температуры.
3. Специальный небольшой молоточек, который понадобится для того, чтобы оббивать ненужный шлак.
4. А также щётка с жёсткими ворсинками для удаления различного рода мусора.
5. Трансформатор. Благодаря ему обычный переменный электрический ток, который проходит через наши розетки, будет преобразован в постоянный. Большинство сварок на мировом рынке работают только с помощью постоянного тока.

Как правильно варить электросваркой

Когда всё готово для начала сварочного процесса обязательно тщательно проверьте поверхность тех элементов, которые собираетесь сваривать между собой, на наличие на них ржавчины или любых других дефектов. При обнаружении таковых, рекомендуется попытаться их устранить или заменить дефектные элементы на более качественные.

Теперь, когда всё готово к работе можно приступать:

1. Сначала требуется прикрепить специальный зажим массы к своей рабочей заготовке и вставить электрод в держатель на сварке. Затем нужно попытаться поджечь дугу. Электрод необходимо устанавливать под углом около 70 градусов относительно заготовке. Для поджигания дуги, необходимо провести по заготовке электродом со скоростью примерно 7-10 см в секунду. Со стороны это будет выглядеть так, как будто вы поджигаете спичку. При появлении характерного треска и искр загорится сама газовая дуга. Если всё это произошло, то значит у вас всё получилось.
2. Затем, устанавливаем электрод примерно под таким же углом. После установки вам будет необходимо соприкоснуться с рабочей заготовкой, и тут же немного поднять электрод так, чтобы в итоге получился небольшой зазор в 3-5 миллиметров между поверхностью металла и электродом. После соприкосновения с металлом дуга начинает гореть. Однако будет плавиться не только металл заготовки, но и самой дуги. Старайтесь поддерживать размеры зазора и одновременно перемещать электрод по горизонтали или вертикали (зависит от того в какую сторону вам нужно).
3. Также во время процесса сварки, если вы приблизились слишком близко (также это может быть связано с малым напряжением) к поверхности металла, то ваш электрод может прилипнуть. Для того чтобы он отлип, поводите им из стороны в сторону. Затем обратно зажгите дугу.
4. Старайтесь как можно лучше настроить трансформатор. Ведь если тока будет слишком много, то металл расплавится, как масло, а если тока слишком мало, то дуга попросту погаснет.

Как правильно варить шов

Немного разобравшись с работой дуги и самой сварки приступаем к выполнению швов. Швы в нашем случае делятся только на горизонтальные и вертикальные.

Ниже расположена небольшая инструкция для каждого из этих типов:

1. Горизонтальный шов

Делать такой шов проще простого. Достаточно всего лишь постепенно вести дугу по горизонтали, соблюдая зазор в 3-5 миллиметров. Также желательно как можно лучше закрепить материал, на который вам нужно сделать шов.

При сварке нужно вести дугу не сильно быстро, но и не сильно медленно – это нужно для того, чтобы зазор между металлическими материалами постепенно залился оплавившимся металлом и при этом успел остыть.

2. Вертикальный шов

Процесс сварки вертикальных швов довольно сильно схож с процессом сварки горизонтальных швов, только в этом случае вам нужно сваривать под другим углом. Самый главный принцип в сварке вертикальных швов – это соблюдать определённое правило – никогда не вести дугу слишком быстро или слишком медленно. Так как в этом случае если металл будет подвергаться большому нагреву (дуга идёт слишком медленно) он будет понемногу стекать вниз, а при условии, что дуга идёт слишком быстро у вас может получиться некачественный шов.

Ваша задача должна состоять в том, чтобы слить обе кромки, плавя их сварочной дугой, одновременно направляя туда же капли металла из раскаленного до состояния жидкости конца электрода.

Как правильно варить трубы

Процесс сварки труб с помощью электросварки довольно трудоёмок и требует определённого уровня мастерства и аккуратности. Если вы желаете самостоятельно учится сваривать трубы, то лучше всего дня начала попробовать трубы на толстом металле.

Небольшая инструкция:

1. Раскладываем все трубы на специальном столе или стенде, на которых вам будет удобно с ними работать.
2. В этом способе вам нужно будет сваривать трубу в два шага. Первый шаг свариваем первое полукольцо в одну сторону, затем второе в другую. Здесь следует использовать методику ведения «сверху вниз», используя 4-миллиметровый электрод с органическим напылением.
3. Если вы свариваете трубы с маленьким диаметром, старайтесь их сваривать непрерывной дугой, если же диаметр трубы крупный, то сваривайте её с помощью способа, приведённого во 2-м пункте.

Как удалить шлак

Во время проведения работ у вас может образоваться различного рода дефекты в местах сплава – шлак. Перед тем как приступить к уборке шлака, необходимо дать шву остыть. Когда вы убедились, что шов остыл, постучите по нему небольшим молотком (лучше всего приобретите специальный для удаления шлака).

После постукивания шлак основной слой шлака отлетит сам, оставшиеся слои можно убрать при помощи наждачки.