2.2. Окисление шлаками

Как известно на электродах для сварки имеется специальная обмазка при дуговой сварке, при ЭШС, газовой сварке и пайке применяют различные флюсы.

В результате плавления обмазки или флюса образуется расплав сложного состава. Его называют шлаком. Шлак формирует специальную (так называемую "шлаковую") защиту расплавляемого при сварке и пайке металла. Шлак используется также для металлургической обработки этого металла с целью получения высоких свойств сварного или паяного соединения. Электродные покрытия и флюсы обычно состоят из смеси нескольких компонентов. В зависимости от места применения (обмазка, флюс) их изготавливают по различным технологиям.

Наиболее простая технология - смешение мелкоизмельченных компонентов. Так обычно готовят флюс для газовой сварки. При изготовлении обмазки для электродов также предварительно перемешивают размолотые компоненты, а затем вводят в смесь связующее вещество. Таким образом, получают довольно пластичную массу, которую наносят на металлический стержень, а затем просушивают и прокаливают.

Флюсы для дуговой сварки изготавливают несколькими способами. Флюсы, изготовление методом смешивания размолотых компонентов называют керамическими (по аналогии изготовления керамики).

Наибольше количество флюсов изготавливают путем сплавления исходных компонентов в печах с последующим дроблением затвердевшей массы в порошок с необходимой зернистостью частиц. Эти флюсы называют плавлеными.

С момента начала нагрева при сварке и последующего плавления электрода проходят различные процессы как в самих покрытиях и флюсах, так и между ними и расплавленным металлом. В результате этих процессов и образуется шлак. В плавленых флюсах во время повторного плавления при сварке существенных процессов между компонентами флюса не происходит, т.к. они уже прошли при выплавке флюса. Происходит лишь испарение влаги, а также диссоциация некоторых составляющих в зоне высоких температур в дуге.

При плавлении керамических флюсов сразу же после начала нагрева начинается взаимодействие между компонентами.

2.3. Взаимодействия внутри покрытия или флюса

Если в покрытии содержится органические компоненты (например, крахмал), то происходит их разложение и сгорание. В покрытиях, содержащих достаточно много ферромарганца (электроды типа ЦМ-7), происходит взаимодействие Mn (который входит в покрытие в виде ферромарганца) с гепатитом (тоже входит в состав покрытия):

Fe₂O₃+Mn=2FeO+MnO.

Эта реакция происходит интенсивно, т.к. оба компонента в хорошо размолотом и перемещенном состоянии находятся в покрытии. Она проходит с выделением тепла (≈12% всего тепла, идущего на нагрев и плавление стержня электрода).

В электродах, содержащих много мрамора (например, УОНИ-13/55) важнейшим процессом является диссоциация мрамора CaCО₃=CaO+CO₂↑.

Двуокись углерода в момент выделения вступает во взаимодействие с ферросплавами (FeMn, FeSi, FeTi)

CО₂+Mn=CО+MnO;

2CО₂+Si=2CO+SiO₂;

2CO₂+Ti=2CO=TiO₂.

Это с одной стороны вызывает окисление ферросплавов, с другой - резко снижает содержание СО₂ в газах сварочной дуги.