Керамические флюсы для сварки углеродистых сталей

Приоритет разработки керамических флюсов принадлежит Советскому Союзу. Впервые керамические флюсы для дуговой сварки предложил К. К- Хренов.

Каждое зерно керамического флюса состоит из прочно соединенных мелких частичек и содержит все компоненты флюса в определенном соотношении. Зерна флюса имеют одинаковый химический состав, плотность и строение. Благодаря этому исключена возможность разделения составляющих частей керамического флюса при его использовании. Отсутствие операции плавления при изготовлении флюсов этого типа позволяет вводить в их состав минералы, руды, ферросплавы, металлы, углеродистые вещества и другие материалы независимо от их взаимной растворимости, что значительно эффективнее влияет на состав и структуру металла шва.

При сварке под плавлеными высококремнистыми марганцевыми флюсами металл шва легируется только кремнием и марганцем. С помощью керамических флюсов металл шва можно легировать и другими элементами, причем в большом количестве.

Для сварки углеродистых конструкционных сталей в Советском Союзе нашли достаточно широкое применение лишь керамические флюсы на основе марганцевой руды и песка. Состав шихты для изготовления флюсов этой группы подобен составу шихты таких плавленых флюсов, как ОСЦ-45, АН-348-А и др. В качестве примера рассмотрим флюсы К-И и КВС-19 (табл. 7-36).

Зерна флюсов К-И и КВС-19 черного цвета. Эти флюсы обладают хорошими технологическими свойствами. Они обеспечивают нормальное формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки с поверхности шва и достаточно высокую стойкость швов против образования кристаллизационных трещин.

Механические свойства сварных швов и соединении, выполненных под флюсами К-П и КВС-19 на углеродистой стали, несколько уступают таковым, сваренным под плавлеными флюсами АН-348-А и ОСЦ-45, вследствие повышенного содержания в них фосфора. Вместе с тем флюсы К-П и КВС-19 значительно превосходят плавленые флюсы АН-348-А и ОСЦ-45 по стойкости швов против образования пор. Им равноценен в этом отношении только плавленый пемзовидный флюс АН-60.

Плавленые флюсы с примесью ферросплавов. К плавленым флюсам ферросплавы можно примешивать механически в виде измельченных частиц, вводить в жидкий флюс в процессе его плавки или же примешивать к плавленому флюсу в составе керамического флюса. При автоматической сварке в Советском Союзе ранее широко применяли механические смеси шлакового флюса АШ с измельченным ферромарганцем (АШМА) и с плавиковым шпатом (АШПАТ). При сварке под этими смесями обеспечивалось получение плотных и хорошо сформированных швов на низколегированной стали. Недостатком таких смесей является разделение их составляющих по плотности, форме и величине зерен. Во время подачи, транспортировки и других операций более тяжелые частички ферросплава перемещаются вниз, что приводит к повышению содержания ферросплава в одних объемах флюса и снижению в других. Вследствие различия формы и величины зерен происходит отделение частиц плавикового шпата от флюса. Результатом возникающей неоднородности состава флюса является непостоянство химического состава и качества сварных швов. В связи с этим механические смеси плавленых флюсов с ферросплавами и минералами не применяют.

Ферросплавы могут быть введены во флюс в процессе его плавки. Чтобы уменьшить возможность оседания ферросплавов на дно печи, их вводят в измельченном виде перед выпуском флюса из печи при перемешивании расплава. Недостатком такого способа введения является неравномерность распределения ферросплавов в массе флюса вследствие различия плотности расплавленного флюса и ферросплавов.

Кроме того, при наличии в составе флюса таких окислов, как FeO, MnO, Si02 и других флюс интенсивно реагирует с входящими в состав ферросплавов элементами. Поскольку для различных плавок флюса время от загрузки ферросплава до грануляции флюса может быть разным, окончательный состав находящегося во флюсе ферросплава может значительно отличаться. Этим вызвано непостоянство легирующего действия и технологических свойств такого флюса.

Из плавленых и керамических флюсов можно изготовлять флюсы-смеси. Входящие в состав керамического флюса ферросплавы вместе с ним равномерно распределяются между зернами плавленого флюса. Для уменьшения возможности разделения составляющих смеси необходимо, чтобы объемная масса и форма частиц смешиваемых плавленого и керамического флюсов были по возможности близкими. Лучшие результаты достигаются в том случае, если плавленый флюс имеет пемзовидное строение.