2.3 Сварочные флюсы.

Большинство металлов и сплавов при сварке взаимодействуют с окружающей атмосферой. Особенно реагирует расплавленный металл. Менее подвержен этому закристаллизовавшийся металл шва и металл в ЗТВ. В результате взаимодействия с окружающей средой происходит окисление металла, а также растворение в нем азота и водорода. Это приводит в большинстве случаев к ухудшению свойств металла шва и сварных соединений. Поэтому при сварке необходима защита металла сварочной ванны от контакта с воздухом. Применяется шлаковая, газовая и комбинированная защита.

Особенность шлаковой защиты заключается в возможности металлургической обработки расплавленного металла. Для этого применяют особые сварочные флюсы, образующие при расплавлении шлаки с определенными физико-химическими свойствами. Такие флюсы используют при автоматической и механизированной дуговой и электрошлаковой сварке и наплавке. Шлаки условно можно разделить на две группы: активные и пассивные. Активные шлаки наряду с защитой осуществляют и металлургическую обработку (раскисление, связывание серы и фосфора, легирование). Пассивные шлаки осуществляют в основном защитные функции. Кроме того шлаки должны обеспечивать хорошее формирование шва, надлежащий химический состав металла, отсутствие пор и трещин, устойчивость процесса сварки, легкую отделяемость шлаковой корки от поверхности шва. Для сварки сталей используют шлаки различных систем. В большинстве из них в качестве обязательной составляющей, оказывающей влияние на физические свойства шлака, входит фтористый кальций CaF2 . наибольшее распространение получили шлаки, содержащие MnO, FeO, CaO, MgO, Al2O3 и др.

Соотношение оксидов в шлаках для сварки различных сталей изменяются. Уменьшение концентрации активных оксидов (FeO, MnO, SiO2) повышение в них содержания прочих оксидов (CaO, MgO, Al2O3) приводят к уменьшению окислительной способности системы по отношению к большинству легирующих элементов в сварочной ванне.

По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и неплавленые. Плавленый флюс получают сплавлением его составляющих . сплавленную массу после охлаждения подвергают дроблению на зерна требуемого размера . Неплавленые флюсы представляют собой механическую смесь порошкообразных материалов, замешанном на определенном связующем, например на жидком стекле, прокаленную и гранулированною нВ зерна определенных размеров. Преимуществом плавленых флюсов являются высокие технологические свойства(защита, формирование, отделяемость шлаковой корки и др.) и малая стоимость. Преимуществом неплавленых флюсов является возможность в более широких пределах легирования металла шва через флюс.

В настоящее время в промышленности преимущественно применяются плавленые флюсы. Плавленые флюсы различают по содержанию в них оксидов кремния – высококремнистые (до 40-50% SiO2) и бескремнистые; по содержанию оксида марганца – высокомарганцевистые(более 30 % MnO), среднемарганцевистые (от 15 до 30 % MnO) и низкомарганцевистые. Низкокремнистые стали применяют в основном для сварки легированных сталей. Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют в основном высококремнистые марганцевистые флюсы в сочетании с низкоуглеродистыми сварочными проволоками. Для сварки высоколегированных сталей содержащих большое количество таких легкоокисляющихся элементов, как C, Mo, Ti, Al и др. применяют бескремнистые флюсы на основе соединений CaO, CaF2, Al2O3 и бескислородные фтористые флюсы на основе CaF2, NaF и др. для сварки алюминия, магния , титана и их сплавов, используют флюсы образующие бескислородные шлаковые системы. Для титана - на основе CaF2, с небольшим добавлением хлоридов; для алюминия – на основе хлористых NaCl, KCl, LiCl) солей с добавками фторидов (NaF, KF, LiFи др.) для магниевых сплавов – на основе фторидных соединений (KF, NaF, BaF и др.). Для сварки меди и медных сплавов применяют флюсы образующие шлаковые системы основу которых составляют бораты. В другие шлаковые системы данные соединения входят в виде добавок.

Для изготовления флюсов используют исходные материалы (руды, кварцевый песок, рутил, коалин, мрамор, фтористые и хлористые соли и другие компоненты). Компоненты должны быть недорогими и чистыми от вредных примесей (серы, фосфора и др.). особенно высокая чистота требуется для флюсов используемых при сварке титана и его сплавов, а также других активных материалов.

Флюс влияет на устойчивость дуги, формирование и химический состав металла шва; в значительной мере определяет стойкость швов против образования пор и кристаллизационных трещин; от его состава зависит сила сцепления шлаковой корки с поверхностью шва.м при плавлении флюса выделяются газы и пары. Наличии во флюсе оксидов щелочных и щелочноземельных металлов увеличивает электрическую проводимость и длину дугового промежутка, что повышает устойчивость процесса сварки; наличие соединений фтора напротив снижает эти показатели. Таким образом флюсы обладают разными стабилизирующими свойствами в зависимости от их химического состава. На форму шва оказывает существенное влияние стабилизирующие свойства флюса, его насыпная масса и гранулометрический состав. Укорачивая дугу, флюс с плохим стабилизирующим свойством приводит к формированию узких швов с большой глубиной проплавления и высоким усилением. Флюс с хорошими стабилизирующими свойствами удлиняет дугу, дает широкие швы с малым проплавлением и небольшой высотой усиления.

Появлению в швах пор способствует: наличие ржавчины или окалины на свариваемых поверхностях; чрезмерное увлажнение флюса и свариваемых поверхностей; загрязнение свариваемых поверхностей органическими веществами; недостаточная защита зоны сварки от воздуха (малый слой флюса, большие зазоры между свариваемыми кромками); плохие технологические свойства флюсов или несоответствие флюса составу основного металла и электродной проволоки.

Изменяя содержание в металле шва углерода, серы, марганца, и других элементов флюс оказывает существенное влияние на стойкость швов против образования кристаллизационных трещин. Увеличение содержания углерода и серы в шве снижает, а увеличение содержания марганца повышает стойкость сварных швов против образования кристаллизационных трещин.

В состав флюса вводят элементы-стабилизаторы, повышающие стабильность горения дуги. Введение этих элементов позволяет применять переменный ток для сварки, более широко варьировать режимы сварки.

Химический состав металла шва формируется за счет основного и электродного металлов. Однако состав флюса может привести к заметным изменениям химического состава металла шва. Эти изменения возможны, как. правило, только в пределах долей процента, Для легирования металла шва применяют керамические флюсы.

Формирующая способность флюсов определяется вязкостью шлака, характером ее зависимости от температуры, межфазным натяжением на границе металл — шлак и т. п. Формирующая способность в значительной степени зависит от мощности дуги. При сварке мощной дугой (ток свыше 1000 А) хорошее формирование обеспечивают «длинные» флюсы, вязкость которых при повышении температуры монотонно уменьшается. При сварке кольцевых швов малого диаметра для предотвращения отекания шлака следует использовать «короткие» флюсы, вязкость которых резко уменьшается с повышением температуры. Существенное влияние на формирование шва оказывает газопроницаемость флюса, которая определяется размерами частиц и насыпной массой флюса.

Для сварки данной стали выбираем сварочный флюс АН-26С (ГОСТ 9087).

Область применения: Автоматическая и полуавтоматическая сварка нержавеющих коррозионно-стойких и жаропрочных сталей соответствующей сварочной проволокой.

• Строение зерен: стекловидное

• Цвет зерен: от серого до светло зеленого всех оттенков.

• Плотность: 1,3-1,8 г/см³.

Сварочно-технологические свойства:

• устойчивость дуги- хорошая.

• разрывная длина дуги- до 10 мм.

• формирование шва- хорошее с плавным переходом к основному металлу.

• склонность к образованию пор и трещин- низкая.

• отделимость шлаковой корки- хорошая.

Металлургические свойства: Низкокремнистый среднемарганцовистый солеоксидный флюс с химической активностью Аф = 0,45-0,5. При сварке-наплавке под флюсом не слишком интенсивно протекают кремне- и марганцевосстановительные процессы. Ударная вязкость металла швов составляет 150 Дж/см2 при 20°С. Хорошо зарекомендовал при сварке конструкций, работающих до -60°C.

Данные для применения: Постоянный и переменный ток до 1200 А, Vсв max до 120 м/ч; Uхх источника питания – не ограничено; сушка при Т= 400°С, 2 ч.

Таб.5 Химический состав флюса АН-26С,%

SiO2	CaO	MnO	MgO	Al2O3	CaF2	C	Fe2O3	S	P
29-33	4-8	2,5-4,0	15-18	19-23	20-24	не более
						0,05	1,5	0,08	0,08