Вопрос 2 Флюсы, применяемые для сварки. Химический состав, способы изготовления.

Сварочный флюс – гранулированный порошок с размером зерен 0,2–4 мм, предназначенный для подачи в зону горения дуги при сварке. Под действием высокой температуры флюс расплавляется, при этом

• создает газовую и шлаковую защиту сварочной ванны;

• обеспечивает стабильность горения дуги и переноса электродного металла в сварочную ванну;

• обеспечивает требуемые свойства сварного соединения;

• выводит вредные примеси в шлаковую корку.

Фото. Сварочный флюс ESAB OK Flux 10.71

Сварочные флюсы классифицируются по технологии производства, химическому составу, назначению и др. характеристикам.

По способу производства сварочные флюсы делятся на плавленые и керамические (неплавленые). Рудоминеральные компоненты плавленых флюсов расплавляются в печи, а затем гранулируются, подвергаются прокалке и фракционированию. Керамические флюсы представляют собой сухие смеси компонентов, получаемые в результате смешивания минералов и ферросплавов с жидким стеклом с дальнейшей сушкой, прокалкой и фракционированием. Наиболее распространенными являются плавленые флюсы.

В зависимости от химического состава флюсы бывают оксидные, солеоксидные и солевые.

Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фторидных соединений. Они предназначены для сварки низколегированных и фтористых сталей. Оскидные флюсы по содержанию SiO₂ подразделяются на бескремнистые (содержание SiO₂ меньше 5%), низкокремнистые (6–35% SiO₂), высококремнистые (содержание SiO₂больше 35%), а по содержанию марганца – на безмарганцевые (содержание марганца меньше 1%), низкомарганцевые (меньше 10% марганца), среднемарганцевые (10–30% марганца) и высокомарганцевые (более 30% марганца).

Солеоксидные (смешанные) флюсы по сравнению с оксидными содержат меньше оксидов и большее количество солей. Количество SiO₂ в них снижено до 15–30%, MnO до 1–9%, а содержание CaF₂ увеличено до 12–30%. Солеоксидные флюсы используются для сварки легированных сталей.

Солевые флюсы не содержат оксидов и состоят из фторидов и хлоридов CaF₂, NaF, BaCl₂ и др. Они применяются для сварки активных металлов, а также для электрошлакового переплава.

Флюсы могут предназначаться для сварки высоколегированных сталей, углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и сплавов и т. п.

По строению зерен (частиц) сварочный флюс может быть стекловидным, пемзовидным или цементированным.

Химическая активность флюса – одна из его важных характеристик, определяемая по суммарной окислительной способности. Показателем активности флюса служит относительная величина А_ф со значением от 0 до 1. В зависимости от химической активности флюсы подразделяются на четыре вида:

• высокоактивные (А_ф > 0,6);

• активные (А_ф от 0,3 до 0,6);

• малоактивные (А_ф от 0,1 до 0,3);

• пассивные (А_ф < 0,1).

Флюсы для сварки низкоуглеродистых сталей

Для сварки низкоуглеродистых сталей используют оксидные флюсы. При этом возможны две комбинации систем «флюс–сварочная проволока»:

1. Высококремнистый высокомарганцевый флюс в сочетании с низкоуглеродистой нелегированной проволокой (Св08, Св08А и др.);

2. Высококремнистый низкомарганцевый или безмарганцевый флюс в сочетании с низкоуглеродистой проволокой, легированной марганцем, например, Св10Г2.

Легирование сварного шва марганцем в первой системе выполняется за счет флюса, во второй – за счет проволоки. Легирование кремнием в обеих системах осуществляется за счет флюса. Первая комбинация применяется в основном в России, вторая – за рубежом.

Наиболее распространенными отечественными флюсами для сварки низкоуглеродистых сталей являются следующие:

• высококремнистые высокомарганцевые – стекловидные АН-348, АНЦ-1, ОСЦ-45, ФЦ-3, ФЦ-6, ФЦ-9 и пемзовидный АН-60; химическая активность А_ф – от 0,75 до 0,9–0,95;

• высококремнистые среднемарганцевые стекловидные АН-1, АН-65, ФЦ-7; химическая активность А_ф – от 0,75 до 0,9;

• высококремнистый низкомарганцевый флюс ФВТ-4 (стекловидный); химическая активность А_ф = 0,6; 

Флюсы для сварки низколегированных сталей

При сварке низколегированных сталей используются флюсы с более низкой химической активностью (А_ф от 0,3 до 0,6), чем при сварке низкоуглеродистых сталей. В них содержится меньшее количество оксидов SiO₂ и MnO и большее количество CaF₂ и СаО. За счет меньшей активности сварочного флюса снижается окисление легирующих элементов в стали и улучшается пластичность шва, однако при этом несколько ухудшается формирование шва, повышается вероятность порообразования.

Наиболее распространенные отечественные флюсы для сварки низколегированных сталей:

• низкокремнистые низкомарганцевые – ФЦ-11, ФЦ-15, ФЦ-16, ФЦ-22, ФВТ-1, АН-43;

• низкокремнистые средне-марганцевые – АН-42, АН-47.

Флюсы для сварки средне- и высоколегированных сталей

При сварке средне- и высоколегированных сталей обычно используются малоактивные флюсы (А_ф от 0,1 до 0,3). В них содержится еще меньшее количество SiO₂, практически отсутствует MnO, содержание CaO – до 20%, CaF₂ – от 10–20 до 60% (для более легированных сталей содержание CaF₂ во флюсе повышается).

Известные отечественные флюсы для сварки средне- и высоколегированных сталей:

• малоактивные – АН-15, АН-17, АН-18, АН-20, АН-45, АВ-5, ФЦ-17, ФЦ-19, НФ-18, ОФ-6;

• активный сварочный флюс АН-26 (А_ф составляет около 0,5).

Флюсы для сварки активных металлов

Для сварки активных металлов, например, титана, применяются полностью солевые флюсы. В них не добавляются оксиды, поскольку это приводит к загрязнению швов кислородом и резкому снижению их пластичности. Флюсы производят на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, например, с таким составом: 85–95% CaF₂, 0–19% BaCl, 1–6% NaCl, 0-4% CaCl.

Таблица. Химический состав некоторых флюсов, применяемых при дуговой сварке

Таблица. Области применения флюсов

Производство флюса

Технология производства плавленого сварочного флюса представлена на рисунке ниже.

Рисунок. Технология производства плавленого флюса

Основные этапы технологии производства:

1. Подготовка шихты

2. Выплавка флюса

3. Грануляция

4. Обработка

5. Контроль качества произведенного флюса

6. Упаковка

Компоненты флюса должны храниться раздельно по партиям согласно нормативно-технической документации. При подготовке шихты выполняются крупное, среднее и мелкое дробление кусковых компонентов, их мойка и сушка. Далее производятся их взвешивание, дозировка согласно рецепту и смешивание.

Выплавка флюса осуществляется в электродуговых или газопламенных печах. Сварочный флюс после выплавки в газопламенной печи всегда гранулируется мокрым способом и получается стекловидным, а флюс, выплавленный в электродуговой печи может гранулироваться сухим способом и быть пемзовидным.

Грануляция флюса может выполняться мокрым и сухим способом. При мокрой грануляции расплав выливается в наполненный водой бассейн и при соприкосновении с холодной водой делится на мелкие частицы. При сухом способе грануляции расплав сливают в металлический поддон или изложницу с последующим дроблением слитка.

При обработке флюса выполняются его сушка, дробление и просеивание. По окончании просеивания мелкую и крупную фракции, не соответствующие ТУ, возвращают на переплав.

При контроле качества флюса проверяются размер зерен, удельный вес, химический состав, влажность и другие характеристики.

Упаковка флюса может осуществляться в полиэтиленовые мешки, пятислойные бумажные мешки, металлические барабаны или ящики.

Источник: http://www.osvarke.com/flux.html