Сварочные материалы (стр. 10 )

Неплавленые флюсы могут быть приготовлены и в виде про­стой механической смеси (флюсы – смеси). Из группы неплавле­ных флюсов наибольшее распространение получили керамиче­ские флюсы, состав которых близок к составу покрытий основ­ного типа. Легирование металла такими флюсами достигается введением в них необходимых ферросплавов. Флюсы при изго­товлении не подвергаются операции расплавления, поэтому количество и сочетание ферросплавов и других легирующих элементов может быть различным, что позволяет легко получать любой требуемый состав металла наплавки.

Эта особенность флюсов является главным их преимущест­вом. Однако при использовании таких флюсов химический состав металла шва сильно зависит от режима сварки. Изменение вели­чины сварочного тока, и особенно напряжения дуги, изменяет соотношение масс расплавленных флюса и металла, а следова­тельно, и состав металла шва, который может быть неоднородным даже по длине шва.

Керамические флюсы обладают и другим серьезным недо­статком – легко разрушаются вследствие малой механической прочности его частиц, что делает его разнородным по размерам. Эти флюсы имеют большую стоимость и при сварке обычных сталей не применяются. Основная область их использования - сварка высоколегированных специальных сталей и наплавочные работы.

Плавленые флюсы представляют собой сплавы окислов н солей металлов. Процесс изготовления их включает следующие стадии: расчет и подготовку шихты, выплавку флюса, грануля­цию, сушку после мокрой грануляции и просеивание. Предвари­тельно измельченные и взвешенные в заданной пропорции ком­поненты смешивают и загружают в дуговые или пламенные печи. После расплавления и выдержки, необходимой для завершения реакций, жидкий флюс при температуре около 1400°С выпускают из печи.

Грануляцию можно осуществлять сухим и мокрым способами. При сухом способе флюс выливают в металлические формы, после остывания отливку дробят в валках до крупки размерами 0,1-3 мм, затем просеивают. Сухую грануляцию применяют для гигроскопичных флюсов (содержащих большое количество фтористых и хлористых солей). Преимущественно это флюсы для сварки алюминиевых и титановых сплавов. При мокром спо­собе грануляции выпускаемый из печи тонкой струёй жидкий флюс направляют в бак с проточной водой. В некоторых слу­чаях струю флюса дополнительно над поверхностью воды раз­бивают сильной струёй воды.

Высушенную при температуре 250-350°С массу дробят и пропускают через два сита с 16 и 400 отверстиями на 1 см2. Остаток на втором сите представляет собой готовый флюс. Обычно это неровные зерна от светло-серого до красно-бурого или корич­невого цвета (в зависимости от состава).

Хранят и транспортируют флюсы в стальных бочках поли­этиленовых мешках и другой герметичной таре.

Принципиальное отличие плавленого флюса от керамического состоит в том, что плавленый флюс не может содержать леги­рующих элементов в чистом виде, так как в процессе выплавки они неиз­бежно окислятся. Легирование плавлеными флюсами происхо­дит путем восстановления элементов из окислов, находящихся во флюсе.

В основу классификации флюсов по химическому составу положено содержание в них окислов и солей металлов. Разли­чают окислительные флюсы, содержащие в основном окислы МnО и SiO2. Для получения необходимых свойств флюса в него вводят и другие составляющие, например плавиковый шпат а также весьма прочные окислы CaO, MgO, Al203, которые в сварочных условиях практически не реагируют с металлом.

Чем больше содержится во флюсе МnО и SiO2, тем сильнее флюс может легировать металл кремнием и марганцем, но и одновременно тем сильнее он окисляет металл. Чем сложнее легирована сталь, тем меньше должно содержаться во флюсе МnО и Si02 в противном случае недопустимо возрастает окисле­ние легирующих элементов в стали; нежелательным может быть и дополнительное легирование металла кремнием и марганцем. Поэтому окислительные флюсы преимущественно применяют при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Безокислительные флюсы практически не содержат окислов кремния и мар­ганца или содержат их в небольших количествах. В них входят фториды СаF2 и прочные окислы металлов. Их преимущественно используют для сварки высоколегированных сталей.

Бескислородные флюсы целиком состоят из фторидных и хлоридных солей металлов, а также других составляющих, не содер­жащих кислород. Их используют для сварки химически актив­ных металлов (алюминия, титана и др.).

В связи с широким применением плавленых флюсов на основ­ные. марки флюсов существует ГОСТ 9087-69 «Флюсы свароч­ные плавленые», в котором регламентирован химический состав 10 марок плавленых флюсов, указаны цвет, строение и размеры зерна и даны рекомендации по области их применения (таблица 9).

Для двух марок флюсов АН-20 и АН-26 сделано разделение не только по размеру зерна, но и в зависимости от строения зерен флюса - стекловидного или пемзовидного характера. Строение зерен флюса зависит от состава расплава флюса, степени пере­грева в момент выпуска в воду, в связи с чем флюс может полу­читься плотным, с прозрачными зернами - «стекловидный», либо пористым, рыхлым - «пемзовидным». Пемзовидиый флюс при том же составе имеет в 1,5-2 раза меньший удельный вес. Эти флюсы хуже защищают металл от действия воздуха, но обеспе­чивают лучшее формирование швов при больших силах тока и скоростях сварки.

Флюсы различают также и по размеру зерен. Так, флюсы АН-348-А; ОСЦ-45; АН-20-С; АН-26-П имеют размер зерен 0,35-3 мм; флюсы АН-348-АМ; ОСЦ-45-М; ФЦ-9; АН-20-0 25-1,6 мм; флюсы АН-8; АН-22 и АН-26С - 0,35-4 и флюс АН-26-СП - 0,25-4 мм. Стекловидные флюсы с размером зерен не более 1,6 мм предназначены для сварки электродной проволокой (диаметром не свыше 3 мм).

В обозначении марки флюса буквы означают: М – мелкий, С – стекловидный, П – пемзовидный, СП – смешанный. Пример условного обозначения флюса по стандарту: флюс АН-348-АМ - ГОСТ 9087-69.

Так как химический состав металла шва тесно связан с хими­ческой активностью флюса и составом сварочной проволоки, флюс для сварки различных марок углеродистой и низколеги­рованной стали и марку проволоки выбирают одновременно, т. е. вы­бирают систему флюс – проволока. Для предупреждения обра­зования в швах пор металл швов должен содержать не менее 0,2—0,4% кремния и марганца. Это и определяет систему выбора флюса и сварочной проволоки. В настоящее время используют три основные системы.

а) Низкоуглеродистая электродная проволока (Св-08, Св-08А и т. п.) и высокомарганцовистый (35-45% МnО) флюс с высоким содержанием кремнезема (40-45% SiO2). Легирование шва крем­нием и марганцем происходит за счет кремнемарганцевосстановительных процессов, количество восстанавливаемого из флюса в шов легирующего элемента сравнительно невелико (Si ≤ 0,4%; Mn ≤ 0,7%). При использовании керамического флюса легиро­вание металла шва марганцем и кремнием происходит путем их введения во флюс в виде ферросплавов.

Таблица 9

Флюсы сварочные плавленые (выдержки из ГОСТ 9087-69)

Марка флюса	Содержание (не более), % по массе	Назначение
SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	CaF2	K2O и Na2O	Fe2O3	S	P	C
Ан-348-А	Сильноокислительные флюсы	41-44	34-38	6.5	5-7..5	4.5	4-5.5	-	2.0	0.15	0.12	-	Сварка углеродистых и низколегированных сталей углеродистой и низколегированной проволокой диаметром более 3 мм
ОСЦ-45	38-44	38-44	6.5	2.5	5.0	6-9	-	2.0	0.15	0.15	-
АН-60	42.5-46.5	36-41	3-11	0.5-3.0	5.0	5-8	-	1.5	0.15	0.15	-
АН-348-АМ	Слабоокислительные флюсы	41-44	34-38	6.5	5-7.5	4.5	3.5-4.5	-	2.0	0.15	0.12	-	Тоже, проволокой диаметром до 3 мм
ОСЦ-45М	38-44	38-44	6.5	2.5	5.0	6-9	-	2.0	0.15	0.10	-
ФЦ-9	38-41	38-41	6.5	2.5	10-13	2-3	-	2.0	0.10	0.10	-
АН-8	33-36	21-26	4-7	5-7.5	11-15	13-19	-	1.5-3.5	0.15	0.15	-	Электрошлаковая сварка
АН-20	10-24	0.5	3-9	9-13	27-32	25-33	2-3.0	1.0	-.-8	0.05	-	Сварка легированных сталей
АН-22	18-21.5	7-9	12-15	11.5-15	19-23	20-24	1-2	1.0	0.05	0.05	-
АН-26	29.0-33.0	2.5-4.0	4-8	15-18	19-23	20-24	-	1.5	0.10	0.10	0.05	Сварка коррозионностойких и жаропрочных легированных сталей

б) Низкоуглеродистая проволока, легированная до 2% Мn (типа Св-10Г2), и высококремнистый (кислый) флюс, содержащий 40-42% SiO2, и не более 15% МnО. В этом случае легирование шва марганцем происходит за счет проволоки, а кремнием – за счет восстановления его из флюса.