Почему шлакуется сварочный шов

Сварочный шлак

Содержание:

  1. Что такое шлаковые включения
  2. Причины, по которым шлаковые включения образуются
  3. Как шлак отличить от металла
  4. Почему шлак нужно удалять
  5. Как минимизировать шлаковые включения при сваривании металлов
  6. Как избавиться от шлака
  7. 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

Причины появления большого количества сварочного шлака

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.

Сварочный шлак

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.

Читайте также  Как заточить пильный диск по дереву

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

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.

Удаление шлака

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.

Чтобы замедлить остывание сварочного шва и дать возможность шлаку свободно выйти, крупногабаритные детали и легированные металлы предварительно подогревают до 200–400⁰. Это снимает напряжение и позволяет варить сталь с высоким содержанием углерода и легирующих веществ.

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.

Процесс сварки

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.

Как избавиться

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.

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.

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:

  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.
Читайте также  Типы сварочных аппаратов их достоинства и недостатки

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:

  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

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.

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.

Читайте также  Промышленные сварочные аппараты 380 вольт

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.

Чем вызвано появления сварочного шлака и как этого можно избежать

Сварщики-новички сталкиваются с множеством проблем и вопросов, возникающих в процессе. В этой статье мастер сантехник расскажет, чем вызвано появления сварочного шлака и как этого можно избежать.

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.
Чтобы замедлить остывание сварочного шва и дать возможность шлаку свободно выйти, крупногабаритные детали и легированные металлы предварительно подогревают до 200–400⁰. Это снимает напряжение и позволяет варить сталь с высоким содержанием углерода и легирующих веществ.
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.
Как избавиться

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.
Видео
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