Обилие шлака в сварном шве и наличие раковин часто связано с неправильными условиями сварки, такими как недостаточная температура, неподходящий тип электрода или защита от окружающей среды. Также важно учитывать качество используемых материалов и их подготовку перед сваркой, так как загрязнения и ржавчина могут способствовать образованию шлака.
Кроме того, неправильная техника сварщика, включая скорость и угол ведения электрода, может привести к образованию пор и раковин. Для уменьшения этих дефектов важно соблюдать технологические параметры, использовать качественные материалы и следить за процессом сварки на каждом этапе.
Шлак при сварке: виды и причины появления
Что это такое? Шлак при сварке – это побочный продукт процесса нагрева металла и его взаимодействия с электродом. Данное включение негативно влияет на качество шва и требует удаления. На что обратить внимание? Полностью избежать появления шлака невозможно.
Однако существуют способы, позволяющие сильно сократить его количество, нужно лишь соблюдать несложные правила. Если же так вышло, что включения присутствуют на изделии, то их легко удалить.
- Суть сварочного шлака
- Причины появления шлака при сварке
- Свойства сварочного шлака
- Отличия шлака от металла
- Способы удаления сварочного шлака
Суть сварочного шлака
Сварочный шлак представляет собой побочный продукт, он напоминает стекло и образуется из расплавленного покрытия электрода или сварочного флюса. Включения шлака являются дефектом, снижающим качество сварного шва и всей детали в целом.
Образующиеся во время проведения сварочных работ на металле шлаковые включения бывают нескольких видов:
- Макроскопические. Данный дефект появляется, если соединяемые кромки были плохо зачищены.
- Микроскопические. Такие включения образуются в результате химических реакций, протекающих во время сваривания и кристаллизации.
Как макроскопические, так и микроскопические включения ухудшают механические параметры изделия из металла.
Причины появления шлака при сварке
Если сварочное соединение слишком быстро охлаждается, шлак не успевает выходить наружу, включения застывают в металле. Происходит это по следующим причинам:
- недостаточное напряжение;
- шлак при сварке затекает с ванны перед электродом;
- выбран неподходящий диаметр электрода;
- металлическая заготовка с коррозией, на ней имеются загрязнения;
- электрод перемещается неравномерно при проведении работ.
При покупке электродов следует внимательно изучить упаковку, на ней есть информация о рабочем напряжении. Допускается небольшое превышение данной характеристики. В этом случае кипящий металл в ванне начнет выбрасывать шлак. Поэтому важно правильно выбрать положение соединяемых деталей, приподнять заготовку со стороны завершения сварного шва. Держать электрод нужно не под прямым углом, а на 10-15 градусов наклонив в свою сторону.
Важно, чтобы металл в области сварки был блестящим. Для этого его очищают от бытовых и промышленных отходов, смазки, окалины. Из-за посторонних включений контакт электродуги со сталью будет недостаточным, ухудшится нагрев и расплавление материала в ванне.
Для замедления остывания сварочного соединения и обеспечения выхода шлака крупные заготовки, а также легированные стали следует нагреть до 200-400 градусов Цельсия. Данный шаг необходим для того, чтобы снять напряжение и соединить высокоуглеродистую сталь, в которой содержатся легирующие вещества.
Свойства сварочного шлака
Химические характеристики шлака при сварке зависят от степени кислотности, а также такой величины, как степень основности включений. Степень кислотности (n) – это отношение сумм молекулярных процентов кислотных и основных оксидов определенного шлака. Кислотные оксиды сварочных шлаков – SiO2, TiO2, P2O5. Основные оксиды – FeO, MnO, NiO, CaO, BaO, MgO, Na2O, Cu2O, K2O.
Кроме того, в шлаках бывают амфотерные оксиды. Эти вещества ведут себя с сильными кислотами как основные оксиды, с сильными основаниями – как кислотные оксиды (Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, V2O5). Когда степень кислотности превышает 1, шлак после сварки будет являться кислым, когда данный параметр меньше единицы, шлак считается основным.
Необходимо понимать, в какой форме находятся в образуемом при сварке шлаке всевозможные оксиды. Они могут быть в виде комплексных соединений, а В свободном или диссоциированном состоянии.
Химическая реакция для жидкого шлака выглядит следующим образом: (МеО)основной + (МеО)кислый = (МеО)основной*(МеО)кислый.
Чем ниже температура, тем больше возрастает константа Кр равновесия, усиленно протекает процесс образования комплексных соединений, снижается концентрация свободных оксидов в шлаке. Процессы комплексообразования протекают в шлаке при сварке одновременно для всех оксидов. Однако активность таких реакций выше во время взаимодействия между сильными основными и кислотными оксидами.
К моменту, когда шлак начинает затвердевать, его компоненты будут иметь форму двойных, а также более сложных комплексных соединений и находиться во взаимных растворах.
Основные параметры физических свойств шлаков:
Выявить с высокой точностью температуру плавления шлаков практически невозможно, так же как и определить критические точки превращения, которые могут отсутствовать или быть выражены нечетко. Шлаки обладают определенным интервалом плавления, он находится между температурами начала размягчения шлака и его перехода в жидкое состояние (полное плавление). Интервал плавления у кислых шлаков превышает данный параметр основных шлаков. Длинные шлаки представляют собой кислые, силикатные шлаки.
С увеличением содержания SiO2 в шлаке повышается его вязкость. Тем не менее вязкость силикатов, которые входят в состав шлаков, отличается. Чаще всего в шлаке при сварке можно обнаружить следующие силикаты: FeO*SiO2, MnO*SiO2, Fe2O3*SiO2, MgO*SiO2, CaO*SiO2, Al2O3* SiO2 (в списке они расположены по возрастанию их вязкости). Длинные и густые шлаки, которые медленно затвердевают, менее активны по отношению к металлу, их формирующие свойства хуже.
То, насколько шлаки будут газопроницаемыми, определяется их вязкостью. Когда способность пропускать выделяющиеся из металла газы низкая, на поверхности металла образуется высокое давление газов, они не будут нормально улетучиваться. В результате сварное соединение получится пористым, на его поверхности образуются ямки, шероховатости.
Густые шлаки практически не пропускают газы, у маловязких подвижных шлаков газопроницаемость высокая. Жидкотекучие шлаки выделяют газы с высокой скоростью, это приводит к тому, что происходит захват шлаковых включений, в результате сварной шов получается очищенным.
Отличия шлака от металла
Многие мастера, не имеющие большого опыта в выполнении сварочных работ, не способны обнаружить отличия между шлаком и металлом. Из-за этого могут появиться дефекты на соединяемых заготовках.
На самом деле шлак после сварки существенно отличается от металла. Чтобы не совершить ошибку во время сваривания деталей, учитывайте следующие нюансы:
- Оттенок. В результате высокотемпературного воздействия происходит расплавление металлической заготовки, она становится красного цвета. Во время остывания оттенок красного металла будет темнее. Что касается шлака, то во время сварки он будет темным, после остывания светлеет.
- Скорость остывания. Застывание металла происходит намного быстрее, чем шлака.
- Структура. После остывания металлический сплав обладает большой плотностью, шлак, напротив, будет иметь рыхлую поверхность.
- Текучесть. Металл после расплавления будет жидким и подвижным. Во время проведения сварочных работ мастер может увидеть закипание металла. Шлак будет тягучим, он труднее прогревается.
Чтобы определить, что перед вам шлак, а не металл, важно не пропустить момент появления шлаковых включений в сварочной ванне. Проследите за тем, как плавится металл: вы увидите яркий свет под концом электрода, за его очертаниями просматриваются четкие контуры стыкового соединения и непосредственно сварочной ванны. При этом металл будет светлого цвета, а шлаковые включения – темного оттенка.
Способы удаления сварочного шлака
По завершении сварочного процесса оксиды металлов будут защищать сварное соединение от резкого снижения температуры. Чтобы шов получится прочным, остывание металла должно происходить медленно и равномерно. Когда температура соединения понизится достаточно, следует удалить шлаки. Данный шаг нужен для того, чтобы проверить, насколько шов прочный, а также обнаружить дефекты (волчки, вкрапления неметаллической структуры). Также после удаления шлаков место стыка будет идеально ровным и эстетичным.
Когда сварщик завершит свою работу, соединение зачищается. Это необходимо сделать, когда сваривают достаточно толстые элементы. В данной ситуации требуется выполнить множество сварных швов поверх предыдущих, чтобы стык получится прочным. Если не убрать шлак, невозможно сделать последующий шов правильно, поскольку побочные продукты погасят сварочную дугу. Если вязкость шлака большая, важно убрать его, в противном случае соединение сформируется непоследовательно, хаотично, появятся корка и дефекты.
Падение температуры при удалении шлака у такого шва происходит равномерно, поэтому получится сделать ровный стык. При замедлении снижения температуры сварного соединения шлак начнет выходить на поверхность шва, мастер сможет быстро отделить его. Для этого заготовки из легированной стали нужно прогреть перед проведением сварочных работ до высокой температуры – 200-400 градусов Цельсия.
Сварочный шлак пористый, между ним и металлом образуются слабые связи, поэтому удалить данный дефект получится механическим способом. Если не убрать расплавленные отходы сварки, соединение получится непрочным, сразу же разрушится. Чтобы удалить шлак и исключить его попадание внутрь шва, следует поменять режим сварки и выбрать оптимальное расположение электрода относительно свариваемых заготовок.
Обратите внимание! Убирать шлак нужно, как только металлическое соединение остынет и станет темного оттенка.
Когда сварочное соединение будет очищено от шлака, можно беспрепятственно обрабатывать стык. Посторонние включения являются побочным продуктом сварки, поэтому шлак просто выбрасывают. Необходимо помнить о том, что шлак – это отходы четвертого класса опасности. Это значит, что нужно контролировать процесс утилизации этого вещества. Также потребуется оформить специальный паспорт.
Сварочный шлак можно утилизировать либо переработать. Эта процедура достаточно простая: электроды, а также отходы переплавляют, заранее рассортировав, учитывая состав их примесей. Шлаки могут быть добавлены в сплавы, В малом количестве их включают в состав флюсов. Переплавляя сварочные отходы, получают готовую легированную сталь с требуемым химическим составом.
Сегодня дуговая электрическая сварка применяется наиболее часто. Чтобы выполнить такую работу, потребуется простое оборудование и недорогие электроды. Главная особенность данного вида сварки – образование шлака. Этот побочный сварочный продукт появляется в результате плавления металлической заготовки. Несмотря на то что шлак является отходом, его можно применять с пользой при проведении сварочных работ.
Шлак при сварке
Оцените, пожалуйста, статью
Чем вызвано появления сварочного шлака и как этого можно избежать
Многие сварщики, особенно начинающие, задаются вопросом: почему, когда варишь электродами много шлака. В основном, появление шлаков является результатом высокой скорости затвердевания раскаленного сварочного шва, также может указывать на низкий профессионализм сварщика или на низкое качество электродов. В этой статье мастер сварщик подробно разберет каждую из причин более подробно.
Как отличить шлак от металла
При сварке над местом соединения металла (швом) образуется черная рыхлая корка — шлак сварочный. Он состоит из расплавленного флюса или обмазки электродов, окисленного металла. В процессе плавления и соединения свариваемых материалов и электрода он закрывает плавильную ванну. Благодаря шлаку шов остывает медленно, без доступа кислорода, и не окисляется.
Попав непосредственно в шов, расплавленные отходы становятся причиной быстрого разрушения металла. Исключить попадание окислов в шов можно изменением режимов сварки и положения детали.
Чтобы не допустить подтекания и засорения шва, необходимо знать, как отличается шлак от металла при сварке. Как правило, это разные по плотности и вязкости материалы, которые нагреваются с разной скоростью. В начале сварки металл начинает плавиться и становится красным. После завершения сварки он быстрее остывает и темнеет. Шлак выдувается из ванны на поверхность.
В начале работы он темный, плохо прогретый. Остывает медленнее и становится светлее металла.
Зачистив шов и постучав по немку молотком, легко распознать металлический блеск чистой стали и черные матовые включения.
В шлаках нет чистого железа, он состоит из окислов, которые образуются при плавлении металла и флюса. Состав незначительно изменяется в зависимости от обмазки стержня, но в основном состоит из одних и тех же веществ. В таблице приведены данные по 3 видам электродов, используемым наиболее часто:
Состав зависит от материала самого стержня, обмазки. Частично оксид железа получается в результате контакта материала с воздухом при большой температуре.
Сварочный шлак как предпосылка возникновения сварочных включений
На начальном этапе окислы защищают горячий металл от быстрого охлаждения, закрывают шов сверху, перекрывая доступ воздуха. Затем их надо убирать, чтобы проверить качество соединения, наличие дефектов в виде неметаллических включений, волчков.
При сварке деталей большой толщины последовательно накладывается несколько швов. Неочищенный шлак будет препятствовать нормальному контакту, гасить дугу. Он останется в виде неметаллических включений — дефектов.
Причины, по которым дефект необходимо удалять после работы
Шлаковые включения имеют пористую структуру и состоят из оксидов. Они снижают прочность металла. Сразу после охлаждения, когда он становится черным, сварочный шлак следует удалять. Он пористый, хрупкий без прочных связей.
Флюс и пары шлака над ванной предотвращают окисление металла при сварке, способствуют созданию однородной структуры. После отхода его от детали в процессе остывания он становится ненужным, препятствует дальнейшей обработке детали. В процессе эксплуатации изделия оксиды из шлака могут вступить в химическую реакцию с железом. Куски, отвалившись, поломают механизм.
Основные причины появления шлаковых включений
Когда происходит быстрое охлаждение сварочного шва, шлак не успевает выйти наружу и застывает в металле. Причинами служат:
- Малое напряжение;
- Затекание шлака с ванны перед электродом;
- Неправильно подобранный диаметр;
- Ржавый и грязный металл;
- Неравномерное перемещение инструмента.
На упаковке с электродами указано рабочее напряжение. Его можно немного превысить, тогда кипящий металл в ванной будет выбрасывать шлак. Необходимо подбирать правильное положение свариваемого металла, приподнять его со стороны завершения шва. Электрод держать не строго перпендикулярно, а на 10–15 ⁰ наклонить в сторону себя.
Металл в месте сварки должен быть блестящим. Его надо очистить от бытовых и промышленных отходов, окалины, масла. Они мешают контакту электрической дуги со сталью, ухудшают нагрев и расплавление материала в ванной.
Почему когда варишь электродами образуется много шлака
В процессе сварки растворяется обмазка электродов или флюс. Выгорает часть железа, серы и фосфора из свариваемого материала. Электрическая проводимость шлака меньше, чем у металла, поэтому он хуже прогревается, гасит дугу. Повышенное напряжение и неправильно выбранные параметры работы, электроды способствуют выгоранию металла, окислению железа и других элементов стали.
Причина того, почему много шлака, кроется в его структуре. Все вещества, образующиеся в результате плавления металла от электрической дуги, легче стали, не имеют между собой прочных связей и всплывают на поверхность.
Сварка инвертором для начинающих, как варить без шлаковых включений
Инвертор превращает переменный ток в постоянный и позволяет менять полярность. Сварка на обратных токах обычно дает меньше шлака.
Преимущества инвертора перед обычным сварочным аппаратом в его малых размерах и работе от тока с бытовым напряжением 220Вт и частотой 50 Гц. Для новичков важно иметь возможность плавно менять силу тока.
Инверторные аппараты имеют дополнительные функции дуги:
- Облегченное зажигание;
- Аварийное отключение при залипании;
- Форсажное зажигание.
Все они упрощают работу неопытного сварщика и предотвращают залипание электрода.
Избавиться от шлака при сварке инвертором можно изменением полярности тока и движением электрода от минуса к плюсу. При работе с тонким металлом необходимо учитывать его быстрое охлаждение и нельзя давать высокое напряжение, лист может прогореть. Нельзя задерживаться долго на одном месте, нужно равномерно и быстро перемещать дугу. На тонкий лист крепится клемма от «–», на электрод подается «+». Толстый лист греется и остывает дольше, чтобы шлак успел выйти, на свариваемый металл подается минус, на электрод плюс.
В сюжете — Как отличить металл от шлака
В сюжете — Как бороться со шлаком во время сварки
В сюжете — Почему при сварке шлак оказывается по середине шва, а металл по краям
В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как заварить трубу с течью