Все о сварочном шлаке. Что такое шлак в сварке.

Шлак не содержит чистого железа, а состоит из оксидов, образовавшихся при плавлении металла и жидкости. Его состав немного варьируется в зависимости от футеровки стержня, но в основном он состоит из одних и тех же веществ. В таблице ниже приведены 3 наиболее часто используемых типа электродов.

Все о сварочном шлаке

Во время сварки рабочая зона соединения двух металлических деталей контактирует с элементами окружающей среды: Кислородом, смесью защитных газов и расплавленным шлаком. Это контактное взаимодействие происходит при высоких температурах плавления. В некоторых случаях это взаимодействие может оказывать положительное влияние на металл, но в большинстве случаев газы, кислород и шлак изменяют химический состав металла и его физические свойства. По этой причине все эти взаимодействия необходимо учитывать при сварке и тщательно контролировать, чтобы направить процесс в нужное русло.

Что это такое и как появляется?

При сварке в месте соединения двух кусков металла образуются многочисленные побочные продукты, известные как шлак. Сварочный шлак представляет собой черную корку низкой плотности и неоднородной структуры. Это естественное явление, поскольку шлак является побочным продуктом процесса сварки, который накапливается в сварном шве. Он состоит из расплавленных компонентов покрытия флюса или сварочного электрода и оксидов металлов. Побочный продукт сварки, образующийся во время сцепления и плавления электрода, заполняет сварочную ванну.

Побочный продукт сварки образуется при любом виде сварки, и его основные функции заключаются в следующем:

• 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.

Сварочный побочный продукт не содержит металла в чистом виде, но шлак состоит из его оксидов, которые образуются при расплавлении металла и флюса. Обычный состав побочного продукта сварки — это оксид железа, оксиды марганца и титана, оксиды кремния и кальция. Кроме того, существуют элементы электродного покрытия, которые существенно не изменяют существующий стандарт.

Как отличить от металла при сварке?

Во время сварки необходимо постоянно контролировать образование шлака. Это необходимо для того, чтобы не пропустить момент, когда шлак выходит и закупоривает сварной шов. Для того чтобы контролировать процесс, необходимо знать, как отличить металл, который нагревается во время сварки, от шлака. Типичные 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.

Различия между расплавленным металлом и побочным продуктом сварки обусловлены плотностью и текучестью металлов. Металл и шлак имеют разную скорость нагрева. В начале процесса сварки металл нагревается, плавится и в процессе становится ярко-красным. После завершения процесса сварки сварной шов постепенно остывает и приобретает более темный цвет, а на его поверхности поднимается шлак. Шлак изначально имеет темный цвет, но по мере остывания становится светлее металла.

Если зачистить сварной шов, простучав его молотком и напильником, то можно легко отличить интенсивный блеск металла от темных, тусклых пятен шлака.

Что такое шлаковые включения

Сварочный шлак — это стеклообразный побочный продукт, который образуется из расплавленного покрытия электрода или флюса. Наличие шлаковых включений считается очень серьезным дефектом, который может повлиять на качество сварного соединения и всей конструкции.

Все шлаковые включения на поверхности металла, возникающие при сварке, можно разделить на два типа:

Читайте также.

• 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.

Оба типа включений оказывают негативное влияние на механические свойства металлического изделия.

Водородные трещины

Трещины в металле шва возникают под воздействием водорода и могут образоваться в любом типе стали, которая была закалена или отпущена во время сварки. Сталь с высоким пределом текучести содержит определенное количество закаленной микроструктуры, обычно мартенсита. Чем выше температура плавления, тем выше риск образования водородных трещин в основном металле в непосредственной близости от зоны плавления, что в сочетании со сварочным напряжением приводит к образованию трещин в металле шва.

Для сварки закаленной стали можно использовать только электроды с сухим покрытием, так как в этом случае выделяется очень мало водорода. Мокрые электроды выделяют много водорода. Другими источниками водорода являются ржавчина, масло, краска или конденсат вдоль сварного шва. Нагрев канавки, например, до 50 °C, значительно уменьшает количество водорода.

Причины, по которым шлаковые включения образуются

Новички в сварочном деле часто задаются вопросом, почему в швах скапливается много сварочного шлака. Существует несколько факторов, способствующих образованию таких включений:

• 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 сваривать с минимальным количеством шлака или вообще без него, рекомендуется обратиться за помощью к опытным сварщикам. Если вы хотите заниматься сваркой самостоятельно, то сначала научитесь сваривать самые простые детали и только потом переходите к более сложным.

Как шлак отличить от металла

Сварщики, особенно начинающие, сталкиваются со всевозможными проблемами и вопросами при изготовлении металлических изделий с помощью сварки. Например, многим трудно отличить шлак от металла при сварке.

На самом деле отличить металлические включения от шлака несложно. Для этого необходимо 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.

Шлак можно сразу отличить от металла при сварке, если он появляется в расплавленной ванне. Если следить за металлом по мере его плавления, то под краем электрода можно увидеть яркий свет, за контуром которого видны четкие очертания шва и самой сварочной ванны. Металл можно узнать по более светлому оттенку, а шлак — по более темному.

Почему шлак нужно удалять

Из-за пористой структуры шлаковые включения состоят в основном из оксидов, которые значительно снижают прочностные характеристики металла. Оксиды шлака могут вступать в химическую реакцию с железом в структуре сварного шва, что приводит к его разрушению. Поэтому шлак необходимо удалять сразу после охлаждения, когда он становится черным.

В начальной фазе сварки шлак с оксидами, образовавшийся над ванной, защищает металл от быстрого охлаждения. Поскольку температура металла снижается гораздо медленнее, сварные швы получаются более гладкими и однородными, когда шлак удаляется после сварки.

Существуют и другие причины, по которым рекомендуется удалять шлак, образующийся в сварных швах после сварки:

• 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.

Внимание! Если не удалить сварочный шлак, готовое изделие может оказаться непригодным для использования, так как оно имеет дефекты в виде волнистых и неметаллических включений. Это особенно важно для конструкций, которые в процессе эксплуатации подвергаются высоким внешним нагрузкам.

Как минимизировать шлаковые включения при сваривании металлов

Многие неопытные мастера задаются вопросом «почему при встречной сварке образуется так много шлака». Как правило, такие проблемы возникают при сварке, когда элементы находятся в нижнем положении. В случаях, когда деталь находится под наклоном, шлак вытекает из жидкой металлической смеси из сварочной ванны гораздо быстрее. Поскольку шлак не успевает выйти, он остается в сварном шве.

Шлакообразование также возникает при слишком больших зазорах или слишком низкой силе тока по отношению к толщине металла. Проблемы со шлаком гораздо реже возникают при вертикальной сварке, когда шов остается сверху, а шлак стекает вниз.

Некоторые профессиональные сварщики советуют располагать заготовку под углом и вести сварку сверху вниз, другие рекомендуют использовать электроды для сварки без шлака с темным покрытием.

Чтобы предотвратить попадание частиц шлака в сварочную ванну, следует отрегулировать направление электрода. Он должен быть расположен так, чтобы при испарении покрытия электрода поток газа «дул» в сторону наружной поверхности шва. Шлак не должен оставаться в сварочной ванне. Он должен быстро кристаллизоваться, чтобы его можно было удалить без особых усилий.

Почему много шлака при сварке

Если скапливается большое количество сварочного шлака, это влияет на качество и работу сварного шва, поскольку он плохо рассеивает ток. Причинами образования большого количества шлака могут быть:

1. Остатки грязи, ржавчины на кромках. Из них образуются крупные включения с хвостами.
2. Низкое значение раскисления металла. Поэтому в расплаве остается много растворенного кислорода, который образует оксиды.
3. Проведение сварки некачественными электродами с тонким слоем обмазки. Из-за неравномерного плавления их частицы попадают в сварочную ванну.
4. Использование флюсов с тугоплавкими компонентами. Из-за большого удельного веса их оксиды не поднимаются на поверхность.
5. Нарушения технологического процесса. При неправильном угле наклона или быстром перемещении электрода детали не успевают прогреться и быстро охлаждаются.

Зачем нужно удалять шлак

Если шлак не удалить, то входящие в его состав оксиды вступят в химическую реакцию с металлом и разрушат сварной шов. Поэтому почерневшая корка должна быть удалена, как только шов остынет. Сварной шов также очищается от шлака:

1. Провести визуальную проверку поверхности соединения на наличие дефектов.
2. Покрасить собранную конструкцию или защитить сварочные швы антикоррозийным составом. Если предварительно не убрать шлаковую корку, она из-за слабого сцепления с металлом отвалится при эксплуатации вместе с нанесенным покрытием.
3. Выполнить многослойную сварку толстостенных заготовок. Без очистки предыдущего наплавить следующий шов будет затруднительно. Из-за низкой электропроводности отхода дуга начнет гаснуть, а электрод залипать.

Как избавиться

Во время сварки не следует пытаться полностью удалить шлак, так как расплавленный металл остается незащищенным. Однако необходимо значительно уменьшить количество шлака, чтобы снизить риск затвердевания пористых частиц в сварном шве.

Читайте также: Как сварить нержавеющую сталь инвертором в домашних условиях?

Избыток отходов начинается на этапе подготовки. Свариваемые поверхности очищаются до полировки, а затем обезжириваются. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины деталей и марки для конкретной работы (резки, наплавки, сварки) с толстым слоем покрытия. Детали размещают на минимально возможном расстоянии друг от друга. Чтобы шлак стекал вниз из сварочной ванны, детали устанавливают под небольшим углом и сварку начинают сверху.

Слой шлака защищает металл от окисления и быстрого охлаждения, но не должен проникать в шов, иначе качество сварного шва ухудшится.

Если положение компонентов невозможно изменить, электрод наклоняют, чтобы обнажить сварочную ванну. Это облегчает обнаружение отходов. Однако если наклон слишком велик, расплавленный металл будет выброшен вместе со шлаком. Поэтому необходимо знать, как найти оптимальный угол наклона электрода.

Если вы свариваете высоким током или короткой дугой, частицы шлака быстрее всплывают на поверхность из-за кипения металла. Однако этот метод не подходит для тонкостенных деталей из-за риска прожечь их. Чтобы при сварке легированных марок стали весь шлак успел подняться на поверхность, необходимо увеличить время охлаждения. Для этого детали предварительно нагревают до 200 — 400 °C ⁰C.

Чистые, безшлаковые швы получаются при инверторной сварке в противотоке. Перед сваркой деталь подключается к отрицательному полюсу, а гнездо электрода — к положительному. Благодаря дополнительным функциям новички быстрее осваивают основы с помощью этого аппарата. Большинство инверторов имеют защиту от заклинивания электрода и стабилизацию тока дуги, поэтому легче научиться сваривать на стабильной скорости, не отставая ни на одном этапе.

Сварочные отходы перерабатываются как лом на промышленных предприятиях. После сортировки по составу электродная зола и шлак используются в качестве добавок при выплавке легированных марок стали. В результате получаются сплавы с нужным сочетанием химических элементов. Для уменьшения расхода можно добавить небольшое количество дробленого шлака.

Если вы не знаете, как отделить шлак от металла и как его удалить, вы не сможете получить высококачественные сварные швы. Хорошо, если у начинающего сварщика есть опытный инструктор, который подскажет ему, что и как делать. В противном случае ему придется учиться методом проб и ошибок, экспериментируя с ненужным ломом.

Почему когда варишь электродами образуется много шлака

При сварке покрытие электрода или флюс растворяются. Часть железа, серы и фосфора, содержащихся в свариваемом материале, сгорает. Электропроводность шлака ниже, чем у металла, поэтому он меньше нагревается и дуга гаснет. Повышенное напряжение и неправильно выбранные рабочие параметры, электродов способствуют выгоранию металла и окислению железа и других элементов стали.

Причина большого количества шлака кроется в его структуре. Все вещества, образующиеся при плавлении металла дугой, легче стали, не имеют прочных связей друг с другом и плавают на поверхности.

Блок: 4/5 | Количество символов: 655 Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/svarka/shlak

Как варить без шлаковых включений

Добиться этого легко, если следовать нескольким основным правилам:

1. Избегайте неправильного размещения сварных швов, особенно при выполнении нескольких проходов на толстых сечениях металла, например, необходимых для корневых проходов сварных швов или широких отверстий с V-образной канавкой. Убедитесь, что в сварном соединении достаточно места для дополнительных проходов, особенно в соединениях, требующих нескольких проходов.
2. Соблюдайте правильный угол и скорость движения. В плоском, горизонтальном и верхнем положениях угол перетаскивания должен составлять от 15 до 45 градусов. В вертикальном верхнем положении угол вашего сопротивления должен составлять от 5 до 15 градусов. Если вы испытываете включения шлака под этими углами, вам следует немного увеличить угол сопротивления. Поддерживать постоянную скорость движения: если вы двигаетесь слишком медленно, сварочная лужа опережает дугу и создает шлак.
3. Затем следует поддерживать надлежащий подвод тепла при сварке, так как слишком низкий подвод тепла также может привести к сварочному шлаку. Всегда используйте рекомендованные производителем параметры для данного диаметра проволоки. Если это не помогает, увеличивайте напряжение до тех пор, пока включения не прекратятся.

Блок: 4/5 | Количество символов: 1256 Источник: https://TehnoPanorama.ru/instrumenty/prichiny-poyavleniya-bolshogo-kolichestva-svarochnogo-shlaka-kak-izbezhat.html

Способы предупреждения

Перед сваркой:

• использовать электроды, обеспечивающие высокую жидкотекучесть металла сварочной ванны;
• не использовать электроды с тонким и особо тонким покрытиями;
• применять электроды с покрытиями обеспечивающими низкую вязкость и хорошую смачиваемость.

Во время сварки:

• перемешивать жидкий металл сварочной ванны;
• формировать шов минимальной ширины;
• использовать режимы сварки, при которых время существования сварочной ванны минимально.

Блок: 5/6 | Количество символов: 469 Источник: https://weldering.com/shlakovoe-vklyuchenie

Количество блоков: 16 | Общее количество символов: 9532 Количество используемых доноров: 5 Информация о каждом доноре:

1. https://metalloy.ru/obrabotka/svarka/shlak: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 1983 (21%)
2. https://weldering.com/shlakovoe-vklyuchenie: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 1122 (12%)
3. https://TehnoPanorama.ru/instrumenty/prichiny-poyavleniya-bolshogo-kolichestva-svarochnogo-shlaka-kak-izbezhat.html: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 1256 (13%)
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%BB%D0%B0%D0%BA_(%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B0): использовано 1 блоков из 7, кол-во символов 1189 (12%)
5. http://home.nov.ru/svarochnyj-shlak-kak-predposylka-vozniknoveniya-shlakovyx-vklyuchenij/: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 3982 (42%)

Поделиться в социальных сетях: