4.3. Флюсы
Основное назначение флюсовдля автоматической и полуавтоматической сварки сталей это:
защита зоны расплавленного и нArретого металла
обеспечение стабильного горения дуги и процесса сварки;
получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;
обеспечение хорошего формирования металла шва;
получение швов без дефектов (трещин, шлаковых включений, пор);
легкая отделяемость шлаковой корки от поверхности швов.
Флюсы классифицируются способу получения, назначению и химическому составу. Флюсы изготавливают по двум технологиям:
получение плавленых флюсов – плавление шихты состоящей из окислов и солей металлов в дуговой печи. Грануляция путем выпуска расплава в воду. Сушка при температуре 250 – 350 оС. Дробление и просеивание;
получение керамических флюсов – из смеси сухой шихты приготавливается замес, который продавливается через сито, в результате образуются мягкие гранулы определенных размеров, после обжига они приобретают прочность. Легирование сварного шва может производится путем введения в замес шихты порошков металлов и лигатур.
Все флюсы, применяемые для сварки конструкционных сталей, в основном содержат SiO2 иMnOи другие составляющие, которые вводятся для получения тех или иных свойств. К ним относятся:
C
aF2– уменьшает парциальное давление
водорода в атмосфере закрытой дуги;Al2O3;
CaO;
MgO;
При сварке легированных и высоколегированных сталей присутствие некоторых окислов может привести к замене легирующих элементов, что может стать вредным для металла шва – потеря свойств.
Таблица 4.7. Некоторые флюсы, применяемые при сварке малоуглеродистых и некоторых конструкционных малолегированных сталей
|
Марка флюса |
Техническая документация |
Химический состав флюса, % (вес) | |||||||
|
SiO2 |
МпО |
CaF2 |
CaO |
MgO |
А1203 |
Мп2О» |
TiO2 | ||
|
ОСЦ 45 |
ГОСТ 9087 |
38,0 - 44,0 |
38,0 - 47,0 |
6,0 - 9,0 |
6,5 |
£2,5 |
£5,0 |
— |
— |
|
АН 348А |
ГОСТ 9087 |
41,0 - 44,0 |
34,0 - 38,0 |
4,0 - 5,5 |
£6,5 |
5,5 - 7,5 |
£4,5 |
0,1 - 0,3 |
— |
|
АН 348АМ |
ГОСТ 9087 |
41,0 - 44,0 |
34,0 - 38,0 |
3,5 - 4,5 |
£6,5 |
5,0 - 7,5 |
£4,5 |
0,1 - 0,3 |
— |
|
ОСЦ 45М |
ГОСТ 9087 |
38,0 - 44,0 |
38,0 - 47,0 |
6,0 - 9,0 |
£6,5 |
£2,5 |
£5,0 |
— |
— |
|
ФЦ 9 |
По ТУ |
37,0 - 42,0 |
36,0 - 41,0 |
2,0 - 3,0 |
£5,0 |
£2,0 |
9,0 - 13,0 |
— |
— |
|
АН 51 |
По ТУ |
31,0 - 33,0 |
5,0 - 6,5 |
7,0 - 8,5 |
12,0 -15,0 |
14,0 - 17,0 |
21,0 - 23,0 |
— |
1,5 - 2,5 |
Таблица 4.8. Некоторые флюсы для сварки меди, сплавов на ее основе в весовых частях
|
Составляющие |
ГОСТ или ТУ |
Условные номера флюсов | ||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | ||
|
Бура техническая |
8429 |
50 |
60 -70 |
— |
— |
68 |
|
Борная кислота |
2629 |
35 |
20 - 10 |
50 |
— |
— |
|
Кислый фосфорнокислый натрий |
— |
15 |
— |
— |
— |
15 |
|
Борный ангидрид |
ТУ завода-изготовителя |
— |
— |
— |
35 |
— |
|
Фторборат калия |
— |
— |
— |
— |
23 |
— |
|
Кислота кремниевая водная |
4214 |
— |
— |
— |
— |
15 |
|
Натрий хлористый |
4233 |
— |
30 - 20 |
— |
— |
— |
|
Калий фтористый |
4522 |
— |
— |
50 |
42 |
— |
|
Древесный уголь |
— |
— |
— |
— |
— |
2 |
Таблица 4.9. Флюсы для сварки алюминия, магния и их сплавов
|
Составляющие |
ГОСТ или ТУ |
Условные номера флюсов | ||||||
|
для алюминиевых сплавов |
для мArниевых сплавов | |||||||
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 | ||
|
Натрий хлористый |
4233 |
28 |
19 |
45 |
30 |
30 |
14 |
— |
|
Калий хлористый |
4568 |
50 |
29 |
30 |
45 |
43 |
30 |
— |
|
Литий хлористый |
— |
14 |
— |
11 |
15 |
— |
8 |
— |
|
Барий хлористый |
— |
— |
48 |
— |
— |
— |
40 |
— |
|
Цинк хлористый |
— |
— |
— |
— |
— |
12 |
— |
— |
|
Натрий фтористый |
4463 |
8 |
— |
— |
3,5 |
15 |
8 |
— |
|
Калий фтористый |
4522 |
— |
— |
14 |
— |
— |
— |
— |
|
Литий фтористый |
ТУ изго-товителя |
— |
— |
— |
3,5 |
— |
— |
11 |
|
Барий фтористый |
7168 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
39 |
|
Кальций фтористый |
7167 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
26 |
|
МArний фтористый |
ТУ изгото-вителя |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
22 |
|
Окись мArния |
4526 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
2 |
Защитные газы
Защитные газы используют для защиты расплавленного металла при высоких температурах от взаимодействия с кислородом, водородом и азотом.
Они делятся на активные и пассивные.
Активные газы. Наиболее распространенным является углекислый газ СО2. Для сварки применяют углекислоту по ГОСТ 8050-76, для которой нормируется содержание паров воды:
0,178 г/м3 – 1 сорт;
0,515 г/м3 – 2 сорт.
Углекислоту транспортируют и хранят в жидком состоянии в баллонах окрашенных в черный цвет с надписью желтого цвета. Баллоны емкостью 40 л содержит по 25 кг СО2, что соответствует 12,5 м3 углекислого газа при нормальном атмосферном давлении. В ряде случает, на заводах используются цистернах большой емкости, которые подключаются к рампе для снабжения сварочных постов.
При сварке с использованием СО2 необходимо учитывать, что в результате диссоциации СО2 СО + О, высвободившийся кислород образует с легирующими элементами окислы. Наиболее сродство к кислороду таких элементов как Si и Mn,. Для компенсации необходимо выбирать проволоку, содержащую в своем составе компенсирующие элементы.
Инертные газы. К инертным газам, применяемым при сварке, относятся аргон, гелий и их смеси. Эти газы не вступают в реакцию с любым из расплавленных металлов и практически не растворяются в них. Основные характеристики этих газов приведены в табл. 4.10.
Таблица 4.10. основные характеристики аргона и гелия для проведения сварки
|
Характеристика |
Аргон (ГОСТ 10157-79) |
Гелий (ГОСТ 20461-75) |
|
Плотность, кг/м3 |
1,78 |
0,178 |
|
Теплопроводность, Вт/см·К |
0,046 |
0,1386 |
|
Температура кипения, оС |
- 185,5 |
|
|
Марки /сорт: Высший сорт Первый сорт |
99,99% 99,98% |
99,993% 99,990% |
Аргон хранят и транспортируют в баллонах (……цвета с …. Надписью) емкостью 40 л под давлением 150·105Па, а также в сосудах т Дьюара. Существуют автомобильные установки большой емкости -1,4 м3 и больше и железнодорожные емкости-цистерны объем последней 34 м3, в нее входит 32 т газа.
Гелий хранят и транспортируют в стальных баллонах емкостью 40 л при давлении 150·105Па. Цвет баллона коричневый, надпись белого цвета. Как и аргон, может поставляться в сжиженном виде. В связи с тем, что гелий легче аргона в 10 раз, его расход при сварке увеличивается в 1,5-3 раза. Гелий дороже аргона из-за большей сложности его получения.
Аргон и гелий обладает различными теплофизическими свойствами, поэтому условия провара и формирование шва при сварке отличаются. Ширина шва при сварке с использованием гелия больше, чем с аргоном. При аргонодуговой сварке глубина проплавления больше (рис. 4.4).
При сварке в среде защитных газов применяют смеси аргона – гелия и аргона – углекислого газа в различных пропорциях. Использование смесей газов позволяет:
изменять форму сварного шва;
регулировать параметры проплавления и формирования шва;
повысить производительность и качество сварных соединений;
уменьшить разбрызгивание;
отказаться от зачистки перед покраской.
Примеры применения универсальных газовых смесей при сварке различных конструкционных материалов представлены в табл.4.11. Выбор состава защитных газов для сварки различных металлов и сплавов представлен в табл. 4.12.
Таблица 4.11. Универсальные газовые смеси, применяемые при сварке.
|
Марка |
Состав смеси, % |
Область применения | |||
|
Ar |
Не |
СО2 |
O2 | ||
|
К-2 |
82 |
– |
18 |
– |
Сварка конструкционных сталей плавящимся электродом |
|
К-3 |
92 |
– |
6 |
2 |
Сварка листового материала. Стабильное горение дуги. Низкое разбрызгивание. Получение небольшого усиления шва с гладким профилем и глубоким проваром. |
|
НП-1 |
13,5 |
85 |
1,5 |
– |
Сварка тонких материалов. Сварка на высоких скоростях с обеспечением низких деформаций. Сварка с гладкой поверхностью шва. Окисление практически отсутствует. |
|
НП-3 |
60 |
38 |
2 |
– |
Сварка толщин более 10 мм. Высокая стабильность дуги. Низкий уровень разбрызгивания. |
|
НП-2 |
43% |
55% |
2 |
– |
Сварка материала любой толщины |
Таблица 4.12 Состав защитных газов для сварки различных металлов сплавов
|
Свариваемый металл |
Толщина мм |
Защитный газ при сварке | |
|
вольфрамовым электродом |
плавящимся электродом | ||
|
Низкоуглеродистая сталь |
£2,0 |
Комбинированная защита (Ar; С02) |
Ar + 10% С02 Ar (сорт Г) |
|
Низко- и среднелегированные стали |
£3,0 |
Комбинированная защита (Ar; С02) Ar (сорт В) |
Ar + 10% С02 Ar (сорт Г) |
|
£3,0 |
— |
Ar (сорт Г) | |
|
Нержавеющие хромоникелевые высоколегированные стали |
£3,0 |
Ar (сорт В); Не Комбинированная защита (Ar; С02) |
Ar (сорт В, Г); Не; Ar + 10% СО2 |
|
£3,0 |
— |
Ar (сорт В, Г); Не | |
|
Жаропрочные хромоникелевые сплавы |
Любая |
Ar (сорт Б) Не |
Ar (сорт Б) Не |
|
Алюминий и алюминиевые сплавы |
£10,0 |
Ar (сорт Б) |
Ar (сорт А, Б) |
|
>10,0 |
Ar (сорт Б) |
Ar (сорт Б); Ar + 60% Не | |
|
МArниевые сплавы |
Любая |
Ar (сорт Б); Не |
Ar (сорт А, Б) |
|
Титан и его сплавы |
Ar (сорт А) |
Ar (сорт А) | |
|
Цирконий, молибден, ниобий и другие химически активные металлы | |||
|
Медь и сплавы на ее основе |
Любая |
Ar (сорт В);He; Комбинированная защита (Ar; N2.) |
Аr (сорт В); Не; N2; Ar + (20—30)% N2 |