Сварочный шлак как предпосылка возникновения шлаковых включений

Сварочный шлак и металл: какие существуют способы отличить их друг от друга в процессе сварки?

Существуют несколько способов, помогающих отличить металл от шлака:

Различия между металлическим изделием и шлаком можно заметить в процессе образования сварочной ванны. Наблюдая, как плавится основной материал, можно увидеть такую картину: под кончиком электрода образуется яркий свет, за его пределами появляются четкие границы сварочной ванны и контуры шва. Более светлый оттенок принадлежит металлу, а темный цвет за его пределами – шлаку.

Что собой представляют шлаковые включения

Шлаковые включения – серьезный дефект, который может навредить не только металлу, но и самой конструкции.

Существуют два вида: макроскопические и микроскопические шлаковые включения, которые можно обнаружить на поверхности металлического изделия. Дефектные включения могут возникнуть в результате окисления металла (окиси), флюса, механического засорения частицами электродных покрытий, загрязнения кромок.

Первый вариант шлаковых включений появляется в случае отсутствия или плохой зачистки кромок. Микровключения возникают, как правило, вследствие химических реакций, которые образуются в момент сварочного процесса и кристаллизации металла. Оба варианта включений негативно влияют на механические свойства металлического изделия.

Причины образования шлаковых включений

На появление шлаковых включений влияют следующие факторы:

Непрофессионализм сварщика. Зачастую новички делают ошибки при работе со сварочным аппаратом, а именно выбирают не ту скорость, беспричинно изменяют длину дуги и угол наклона электрода и флюса. Неравномерное перемещение инструмента также является причиной образования шлаковых включений.
Некачественное зачищение кромки.
Использование электрода низкого качества. При этом процесс плавления происходит неравномерно, а частицы покрытия электрода попадают в сварочную ванну.
Силы поверхностного натяжения шлака имеют высокие показатели, что создает препятствие для его выхода наружу. Это происходит за счет того, что в поверхностном слое шлака имеется повышенное содержание оксида кальция, магния и алюминия, приводящее к повышению поверхностного натяжения, при котором увеличиваются силы сцепления между поверхностными частицами шлака.
Одна из причин отсутствия возможности выхода шлака за пределы сварочной ванны является быстрое застывание металла.
Эксплуатация электродов и флюса из тугоплавких металлов и большого удельного веса.
Малые показатели раскисления металла. Раскисление – процесс удаления растворённого кислорода из металлических сплавов, содержащие железо. Как правило, кислород является разрушителем механических свойств металла.
Наличие на изделии остатков промышленных отходов, ржавчины, масел может замедлить или ухудшить процесс нагревания и плавления в сварочной ванне.

Почему шлак при сварке необходимо удалять

Оставшийся на поверхности металлического изделия шлак может препятствовать проверке качественности полученного шва. Сварочный процесс деталей большего объема предполагает накладывание нескольких слоев, поэтому наличие шлаковых включений может привести к некачественному соединению и трудоёмкому исправлению таких дефектов шва. Также шлаковые включения могут гасить дугу.

Состоящие из оксидов, шлаковые включения имеют пористость. Они способны снизить прочность металла и всей конструкции за счет наличия хрупкости и отсутствия прочных связей.

Присутствие на поверхности основного материала шлака может препятствовать дальнейшей обработке изделия. Это может быть как шлифовка, так и нанесение защитного антикоррозийного покрытия.

Оксиды шлака могут взаимодействовать с составляющими компонентами металлического изделия в процессе использования, в частности, с железом. Данный процесс предполагает полное разрушение конструкции.

Шлаковое включение

Шлаковое включение — дефект сварного шва, в виде остатков шлака в металле сварного шва оставшегося после кристаллизации металла. Различают шлаковые включения: линейные (3011); разобщенные (3012); прочие (3013).

Допустимый дефект при изготовлении неответственных конструкций.

Недопустимый дефект. При сварке конструкций работающих при малоцикловом нагружении и ответственных конструкций.

Включения являются внутренними дефектами поэтому обнаруживаются методами неразрушающего контроля.

Процесс возникновения шлаковых включений

В процессе сварки происходят металлургические реакции раскисления в результате которых образуются оксиды. Эти оксиды являются элементами шлака. Во время сварки шлак всплывает на поверхность жидкого металла. Медленное всплытие шлака приводит к его затвердеванию в шве до момента полного всплытия.

Причины возникновения

при сварке покрытыми электродами проходят сложные физико-химические процессы в сварочной ванне;
наличие грязи на кромках сварного соединения;
неправильно подобранные режимы сварки, в частности низкая сила тока или слишком большая скорость сварки.

Способы предупреждения

избежать использование электродов с тонким покрытием;
использовать электроды, дающие высокую жидкотекучесть металла сварочной ванны;
выбирать электроды с низкой вязкостью металла и хорошей смачиваемостью.

Во время сварки:

использовать технику перемешивания сварочной ванны во время сварки;
формировать сварной шов с минимальной шириной;
использовать режимы сварки при которых сварочная ванна существует как можно меньшее время.

Данный дефект устраняется методом удаления шлифовальным инструментом, после чего дефект снова заваривается.

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

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

Основные причины появления шлаковых включений.

Быстрое застывание металла небольших объемов, в результате чего шлак не успевает выйти за границы сварочной ванны.
Применение электродов и флюса большого удельного веса и/или из тугоплавких материалов.
Малые показатели раскисления металла. Раскисление подразумевает процесс исключения из уже мягкого металла молекул кислорода. Кислород для него является вредной составляющей, которая ухудшает качество.
Высокие показатели силы поверхностного натяжения шлака. При этом, он не всплывает на поверхность.
Плохо зачищены кромки деталей или валики шва.
Низкое качество электрода, а точнее его покрытия, плавление которого осуществляется неравномерно, его частицы попадают в сварочную ванну.
Не соблюдение правил и техники и режимов соединения деталей (выбор неподходящей скорости, угла наклона электрода), изменение длины дуги без причины.
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.

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.

Сварочный шлак как причина возникновения сварочных включений: разъясняем вопрос

Шлаковое включение (301; Bа) — шлак, попавший в металл сварного шва.

В зависимости от условий образования включения бывают:

линейные (3011);
разобщенные (3012);
прочие (3013)

Допустимо при сварке неответственных конструкций

Недопустимо при сварке конструкций, работающих при малоцикловом нагружении, и ответственных конструкций

Как отличить шлак от металла

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.

Как отличить металл от шлака — Территория сварки

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:

Вещество, оксид	Содержание, % УОНИ	Содержание, % ОММ-5	Содержание, % Ц-3
железа	7,9	13,2	18,5
титана	2,2	15,2	12,2
марганца	4,6	28,9	13,7
кальция	42	3,6	8,1
диоксид кремния	43,3	39,1	47,5

Читать еще: Холодная сварка для металла – применяем правильно

Состав зависит от материала самого стержня, обмазки. Частично оксид железа получается в результате контакта материала с воздухом при большой температуре.

Как увидеть сварочную ванну и отличать металл от шлака

Причины, по которым дефект необходимо удалять после работы

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

Основные причины появления шлаковых включений

Быстрое застывание металла небольших объемов, в результате чего шлак не успевает выйти за границы сварочной ванны.
Применение электродов и флюса большого удельного веса и/или из тугоплавких материалов.
Малые показатели раскисления металла. Раскисление подразумевает процесс исключения из уже мягкого металла молекул кислорода. Кислород для него является вредной составляющей, которая ухудшает качество.
Высокие показатели силы поверхностного натяжения шлака. При этом, он не всплывает на поверхность.
Плохо зачищены кромки деталей или валики шва.
Низкое качество электрода, а точнее его покрытия, плавление которого осуществляется неравномерно, его частицы попадают в сварочную ванну.
Не соблюдение правил и техники и режимов соединения деталей (выбор неподходящей скорости, угла наклона электрода), изменение длины дуги без причины.
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

Длинные дефекты
He допускаются

h ≤ 0,2 S
h ≤ 0,25 S
h ≤ 0,3 S

h ≤ 0,2 K
h ≤ 0,25 K
h ≤ 0,3 K

Максимальный размер включения
2 мм
3 мм
4 мм

Причины возникновения

сложные физико-химические процессы, протекающие в сварочной ванне при сварке покрытыми электродами;
грязь на кромках;
малый сварочный ток;
большая скорость сварки.

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.

Как варить без шлаковых включений

Добиться этого очень просто, зная нескольких основных правил:

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.
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.
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.

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.

Шлак сварочный — как не перепутать с металлом

При сварке металла, прямо над сварочным швом, образуется шлак, который представляет собой продукт окисленного металла и электродной обмазки. Шлак защищает сварочную ванну от попадания кислорода, и не даёт соединению слишком быстро остыть, что приводит к потере прочности и появлению различных дефектов сварки.

Однако, попав в ванну вместе с жидким металлом, шлак становится причиной разрушения сварочного соединения. Вот почему так важно при сварке уметь выгнать шлак из сварочной ванны, и не дать ему перемешаться с металлом. При этом новичку-сварщику очень непросто определить, в начале своей карьеры, где шлак, а где непосредственно сам металл.

Шлак сварочный — учимся отличать от металла

Не допустить попадание шлака в сварочную ванну, можно подобрав правильный режим сварки и изменив положение свариваемых деталей. Однако для этого важно разглядеть шлак и отличить его от металла. Только так получится выбрать угол наклона электрода и выгнать шлак, тем самым, с места соединения металлов.

Сварочный шлак и металл имеют различную степень плотности, а также у них разная вязкость. В результате этого, шлак и металл имеют отличные температуры нагрева — металл нагревается быстрее, но и остывает, также, быстрее в отличие от шлака. После остывания, шлак становится намного светлее металла.

В начале нагревания, шлак темнее раскалённого металла, который имеет красный цвет. Поэтому отличить шлак от металла можно по цвету: в начале нагрева он темней металла, а по мере остывания становится светлей. Таким образом, можно видеть, где раскалённый металл, а где шлак.

На первых порах начинающему сварщику может показаться, что особых различий нет, но все приходит с опытом. Со временем, когда вы будете более спокойно относиться к сварочному процессу, результат не заставит себя долго ждать.

Из-за чего появляются шлаковые включения в металле

Очень частой проблемой у начинающих сварщиков, является застывание шлака прямо в металле. В результате этого сварочный шов имеет непрезентабельный внешний вид и множество различных дефектов: крупные поры, дыры и т. д. Как правило, связано это с тем, что шлак не успел вовремя выйти из жидкого металла до остывания.

Причинами этому может быть:

Слишком низкое напряжение;
Неправильно подобранный диаметр;
Ошибки при выборе режима сварки (шлак затекает перед электродом со сварочной ванны);
Неравномерное движение электродом;
Свариваемый металл плохо подготовлен: имеет ржавчину или слишком грязный.

Если при сварке ток слишком занижен, то образование шлака в соединении будет слишком заметным. Рекомендуется увеличить значения сварочного тока, чтобы металл смог выбрасывать шлак наружу из ванны. Также, необходимо подобрать правильное положение электрода во время сварки. Это позволит не допустить попадание шлака в сварочную ванну.

Не стоит держать электрод строго под прямым углом к свариваемой заготовке. Угол наклона должен составлять приблизительно 10-15 градусов (на себя). В месте соединения сваркой, металл необходимо очистить от ржавчины и грязи. Только так можно будет получить качественный контакт между электродом и заготовкой, что будет являться залогом прочного и надёжного соединения.

Все о сварочном шлаке

Что это такое и как появляется?
Как отличить от металла при сварке?
Зачем и как удалять?

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.

Читать еще: Как выбрать сварочный полуавтомат инверторного типа?

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:

Что такое шлаковые включения
Причины, по которым шлаковые включения образуются
Как шлак отличить от металла
Почему шлак нужно удалять
Как минимизировать шлаковые включения при сваривании металлов
Как избавиться от шлака
Интересное видео

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

Что такое сварочный шлак и как отличить от металла

Из всех видов сварки первое место по распространенности занимает дуговая электросварка. Для ее выполнения не требуется сложное оборудование и дорогостоящие материалы. Отличительной чертой технологии считают побочный продукт ― шлак сварочный, который образуется при плавлении металла. В зависимости от количества и места расположения он может быть полезным или вредным отходом.

Что такое и причины появления

Сварочный шлак ― это пористая корка черного цвета, которая образуется на поверхности шва. После остывания легко отбивается молотком. В состав отхода входят оксиды материала заготовок и электродов, марганца, кремния и других элементов. Содержание расплавленных компонентов флюса или обмазки электродов незначительно и существенно не влияет на структуру отхода. По технологии слой шлака должен защищать расплавленное железо от окисления кислородом воздуха и быстрого остывания, предотвращая тем самым образование трещин. Однако если его частицы после остывания остаются внутри сварочного шва, прочность соединения значительно снижается. Это может стать причиной разрушения конструкции во время эксплуатации, если она подвергается механическим нагрузкам.

Читать еще: Производство двутавровой сварной балки, изготовление двутавра

Внутренние шлаковые включения появляются, если:

сварка проводится на заниженном токе;
неправильно выбран диаметр электрода;
шов быстро охлаждается, поэтому сварочный шлак не успевает всплыть на поверхность;
недобросовестно выполнена подготовка кромок деталей;
у расплавленного отхода большое поверхностное натяжение, которое удерживает его внутри сварочной ванны;
неравномерно перемещать электрод вдоль стыка.

Как отличить шлак от металла

Для предотвращения засорения соединения нужно уметь отличать шлак от металла при сварке. Их различают по характерным признакам:

цвет расплавленного железа более светлый;
плотность сварочного шлака меньше;
за счет большей текучести жидкий металл более подвижен;
время застывания шлака больше.

Отследить появление отхода можно в процессе расплавления металла. В свете дуги хорошо видны границы стыка и сварочной ванны. Все что светлое ― металл, темное ― шлак. Распознать различия между ними будет проще, если вести сварку углом назад.

Почему много шлака при сварке

Когда образуется много шлаков при сварке, они мешают следить за качеством формируемого шва и выполнять операцию, так как плохо проводят ток. Причинами появления большого количества отходов могут стать:

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

Зачем нужно удалять шлак

Если отход не удалить, оксиды, из которых он состоит, вступают в химическую реакцию с металлом и разрушают шов. Поэтому, как только соединение остынет, почерневшую корку удаляют. Кроме этого сварочный шов очищают от шлака, чтобы:

Провести визуальную проверку поверхности соединения на наличие дефектов.
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.
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

Не стоит стремиться полностью избавляться от шлака во время сварки, так как расплавленный металл останется без защиты. Но значительно уменьшить его количество необходимо, чтобы снизить риск застывания пористых частиц внутри соединения.

Борьбу с лишними отходами начинают на этапе подготовки. Свариваемые поверхности зачищают до блеска, затем обезжиривают. Диаметр электродов выбирают в соответствии с толщиной деталей, а марку для выполнения конкретной операции (резка, наплавка, сварка) с толстым слоем обмазки. Детали размещают с минимально допустимым зазором между ними. Чтобы шлак из сварочной ванны стекал вниз, заготовки устанавливают с небольшим уклоном, сварку начинают сверху.

Не нужно избавляться от шлака полностью, нужно уменьшить его количество — слой шлака защищает металл от окисления и быстрого остывания, но он не должен попасть внутрь шва, иначе снижается качество сварного соединения.

Если положение деталей изменить нельзя, для очистки сварочной ванны от отходов электрод ведут с наклоном. При этом будет легче выявить места его образования. Однако при большом наклоне вместе со шлаком начнет выдуваться расплавленный металл. Поэтому надо уметь находить оптимальный угол положения электрода.

Если варить большим током или короткой дугой, частицы сварочного шлака будут быстрее всплывать на поверхность за счет вскипания металла. Но такой способ не годится для работы с тонкостенными деталями, так как высока вероятность прожига заготовок. Для того, чтобы весь шлак успел подняться на поверхность при сварке легированных марок стали, увеличивают время охлаждения. Для этого заготовки предварительно нагревают до 200 — 400⁰C.

Чистые швы без шлаковых примесей получаются при сварке инвертором методом обратного тока. Перед началом операции заготовки соединяют с минусовой клеммой, держатель с электродом подключают к плюсовой. За счет дополнительных функций на таком аппарате новички быстрее осваивают основы сварочного дела. У большинства инверторов есть защита от залипания электродов и стабилизация тока дуги, поэтому проще научиться вести сварку с равномерной скоростью без задержек на одном месте.

На промышленных предприятиях отходы сварочного производства сдают на металлолом. После сортировки по составу огарки электродов и шлак используют как добавки при выплавке легированных марок стали. В результате получают сплавы с нужным набором химических элементов. Для экономии флюса в него можно добавлять небольшое количество дробленой шлаковой корки.

Без умения отличать шлак от металла и освоения способов его удаления создавать качественные швы не получится. Хорошо если у начинающего сварщика есть опытный наставник, который подскажет что и как делать. В противном случае учиться придется методом проб и ошибок, экспериментируя на ненужных металлических обрезках.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Образование — шлаковое включение

Образование шлаковых включений в значительной степени зависит от скорости затвердевания жидкой ванны. При высокой скорости затвердевания ( при сварке электродами с тонкой обмазкой) количество шлаковых включений очень велико. При сварке качественными электродами, дающими много шлака, расплавленный металл дольше находится в жидком состоянии и неметаллические включения имеют время всплыть на поверхность металла. При сварке качественными электродами наплавленный металл мало засорен шлаковыми включениями. [1]

Вероятность образования шлаковых включений в значительной мере определяется маркой сварочного электрода. При сварке электродами с тонкой обмазкой вероятность образования шлаковых включений очень велика. При сварке качественными электродами, дающими много шлака, расплавленный металл дольше находится в жидком состоянии, и неметаллические включения успевают всплыть на его поверхность, в результате чего шов засоряется незначительно. Шлаковые включения можно разделить на макро — и микроскопические. Макроскопические включения имеют сферическую и продолговатую форму в виде вытянутых хвостов. Эти включения образуются в шве из-за плохой очистки свариваемых кромок от окалины и других загрязнений и чаще всего из-за внутренних подрезов и плохой зачистки от шлака поверхности первых слоев многослойных швов перед заваркой последующих. Микроскопические шлаковые включения возникают в результате образования в процессе плавления некоторых химических соединений, остающихся в шве при кристаллизации. [2]

Вероятность образования шлаковых включений в значительной мере определяется маркой сварочного электрода. При сварке электродами с тонким покрытием вероятность образования шлаковых включений очень велика. При сварке высококачественными электродами, дающими много шлака, расплавленный металл дольше находится в жидком состоянии и неметаллические включения успевают всплыть на его поверхность, в результате чего шов засоряется шлаковыми включениями незначительно. [4]

Зигзаги должны быть непрерывными, нельзя допускать прерывистого движения — это ведет к окислению и образованию шлаковых включений . [7]

Этот флюс, обладая меньшим удельным весом, чем припой, предохраняет паяный шов от пористости и образования шлаковых включений . [8]

Жидкотекучесть сталей низкая, и, кроме того, они склоны к образованию на поверхности отливок оксидных пленок, что усложняет борьбу с пригаром и способствует образованию шлаковых включений . Стали склонны к газонасыщению, что обусловливает появление газовых раковин в отливках. Литейные свойства улучшаются по мере роста содержания углерода. [10]

Швы, выполненные током прямой полярности, имеют более благоприятную форму ( рис. 38, а, б): несколько увеличенная ширина нижней части уменьшает влияние смещения электрода относительно оси шва и снижает вероятность образования шлаковых включений . Чаще всего последние возникают между корневым и первым заполняющим слоями шва. При этом в случае сложной разделки шлак остается обычно в той зоне шва, где сопрягаются поверхности кромки, расположенные под разными углами, что соответствует примерно середине толщины стенки трубы. На этом уровне шов, выполненный током прямой полярности, примерно в 1 5 раза шире шва, выполненного током обратной полярности. Это означает, что если шов при токе прямой полярности будет иметь ту же глубину проплавления, что и при токе обратной полярности, шлак в углах разделки будет расплавлен и удален даже при небольшом ( 1 — 2 мм) смещении электрода — от оси шва. [12]

Малое поперечное сечение первого слоя наплавленного металла при малой силе тока приводит к тому, что наплавленный металл успеет затвердеть раньше, чем произойдет полное разделение металла и сварочного шлака. В этом случае образование шлаковых включений неизбежно. В первом слое шлаковые включения более опасны для работы шва, чем в другом месте валика. Шлаковые включения в первом слое, где концентрируются местные напряжения, нередко приводят к образованию микро-трещин, служащих причиной разрушения всего соединения. [13]

0 0 голоса

Рейтинг статьи