Керамические флюсы для сварки легированных сталей

В сочетании с керамическими флюсами для сварки легированных сталей используют как низкоуглеродистую, так и легированную и высоколегированную сварочную проволоку. В первом случае введение в металл шва всех необходимых легирующих элементов обеспечивается за счет керамического флюса и основного металла. Во втором случае с керамическим флюсом в металл шва добавочно вводят только элементы, отсутствующие или почти отсутствующие в составе сварочной проволоки и основного металла. В зависимости от того, для сварки какой стали и в сочетании с какой проволокой применяется керамический флюс, подбирают состав его металлических составляющих.

По составу шлакообразующих веществ керамические флюсы для сварки легированных сталей преимущественно являются высокоосновными. Благодаря этому сводится к минимуму окисление легирующих элементов свариваемого металла, проволоки и самого флюса в процессе сварки.

В зависимости от шлакообразующих компонентов различают керамические флюсы для сварки легированных сталей на основе:

1) мрамора, содержащие флюорит и прочные окислы (ТЮ2, MgO); 2) магнезита (MgO), глинозема и флюорита, содержащие небольшие количества карбонатов и других веществ окислителей; 3) фторидов и глинозема (типа ФЦК).

Флюсы первой группы выделяют большое количество газов в процессе сварки и обеспечивают недостаточно хорошее формирование сварных швов. Наличие большого количества мрамора в их составе ведет к интенсивному выделению углекислого газа. В качестве вяжущего вещества при их изготовлении используют жидкое стекло, содержащее Si02. Углекислый газ и двуокись кремния окисляют металл сварочной ванны, в особенности легко окисляемые элементы (алюминий, титан и др.). В связи с этим в состав флюсов приходится вводить относительно большие количества легирующих компонентов и раскислителей.

Керамические флюсы второй группы отличаются хорошими технологическими свойствами в широком диапазоне режимов сварки и обеспечивают высокую хладостойкость швов при сварке низколегированных сталей.

Шлакообразующей основой керамических флюсов типа ФЦК являются фториды и хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, а также глинозем. Последний вводят для улучшения качества формирования швов. Флюсы типа ФЦК изготовляют спеканием смесей порошкообразных материалов при высоких температурах без введения в их состав жидкого стекла. В связи с особенностями состава и технологии изготовления эти флюсы практически полностью пассивны по отношению к легкоокисляе-мым элементам.

Флюсы для сварки цветных металлов и сплавов. Дуговая сварка под флюсом и электрошлаковая сварка находят все большее применение при получении неразъемных соединений цветных металлов и сплавов. Во многих случаях эти способы сварки имеют преимущество перед дуговой сваркой в среде защитных газов. Рассмотрим отдельно флюсы для сварки алюминия, титана и меди.

Флюсы для сварки алюминия и его сплавов. К флюсам для сварки алюминия и его сплавов предъявляют следующие требования: химическая нейтральность или небольшая химическая активность по отношению к жидкому металлу сварочной ванны и к металлу шва; легкоплавкость, так как температуры плавления алюминия и его спл1вов очень низкие (для алюминия она равна 600° С); малая плотность, так как плотность алюминия в 3 раза меньше плотности стали. Этим требованиям удовлетворяют флюсы, состоящие из фторидов и хлоридов щелочных и других металлов. Ввиду высокой склонности швов на алюминии и его сплавах к образованию пор сварка под флюсом этих металлов не нашла практического применения.

В небольшом объеме используют сварку по флюсу. При этом способе металл сварочной ванны защищают от действия воздуха пары флюса, образующиеся при нагревании жидкого флюса теплотой дуги. Для сварки по флюсу алюминия и его сплавов, не содержащих магния, применяют флюс АН-А1. Состав флюса: 50% хлористого калия, 30% криолита и 20% хлористого натрия. Количества КС1 может колебаться во флюсеот 40 до 50%, a NaCl от 15 до 30% без вреда для устойчивости процесса сварки и качества металла шва. Флюс АН-А1 изготовляют сплавлением входящих в его состав солей или механическим их смешиванием.

Для сварки алюминиевомагниевых сплавов флюс АН-А1 непригоден, потому что натрий из флюса частично восстанавливается и поступает в шов. Это повышает пористость швов и значительно уменьшает пластичность металла шва. Для сварки алю-миниево-магниевых сплавов применяют флюс АН-А4, не содержащий солей натрия.

Для электрошлаковой сйаркй алКшййия и efo сгглавов разработано несколько специальных флюсов, содержащих 20— 60% КС1, 10—40% LiCl, 5—30% ВаС12 и 2—20% LiF.

Флюсы для сварки титана и его сплавов. Титан и его сплавы обычно сваривают под флюсом или в среде защитного газа. Флюс для сварки титана и его сплавов должен защищать зону сварки от доступа воздуха, а при взаимодействии с титаном не загрязнять его вредными примесями. Положительные результаты в отношении устойчивости процесса сварки, формирования швов, их плотности и химического состава получены при применении бескислородных флюсов, состоящих из наиболее тугоплавких фторидов щелочных и щелочноземельных металлов.

Весьма важной металлургической особенностью сварки титана и его сплавов под флюсом является взаимодействие флюса с металлом, в результате чего возможно восстановление титаном натрия из фтористого натрия, чем, по-видимому, и объясняется измельчение структуры металла шва при сварке под флюсами с фтористым натрием. Фтористый натрий и фтористый кальций могут реагировать с окислами титана. Кроме того, фтористые соединения могут растворять окислы титана.

С точки зрения наиболее полного металлургического взаимодействия флюса с титаном и его окислами, з состав флюса желательно вводить больше фтористых соединений и меньше хлористых. Из фторидов в качестве компонентов флюса наиболее подходят те, которые вместе с высокой температурой плавления способны лучше реагировать с окислами титана. Однако флюс, состоящий только из фтористых соединений, не обладает необходимыми технологическими свойствами, поэтому часть фтористых соединений заменяют хлористыми.

Для сварки титана и его сплавов разработан ряд флюсов серии АН-Т, изготовляемых сплавлением смеси порошкообразных фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Компонентами шихты для выплавки этих флюсов служат чистые химические реактивы. По химическому составу флюсы для сварки титана и его сплавов — это двух- или трехкомпонентные солевые сплавы, главной составляющей которых является CaF2. Их следует хранить в сухом месте в герметически закрытой посуде, а перед сваркой просушивать при температуре 200—300° С. Содержание влаги во флюсе не должно превышать 0,05%.

При электрошлаковой сварке титана хорошие результаты получены при использовании однокомпонентного флюса АН-Т2. Однако чтобы предупредить загрязнение металла шва азотом, кислородом и водородом, одной шлаковой защиты недостаточно. Газы в шов могут проникнуть из воздуха через шлаковую ванну, поэтому при электрошлаковой сварке титана поверхность шлаковой ванны необходимо защищать от воздуха инертным газом.

Флюсы для сварки меди и ее сплавов. Вследствие небольшой химической активности меди и ряда ее сплавов при их сварке применяют флюсы, используемые для сварки стали (АН-26, АН-20, АН-348-А). При сварке на постоянном токе обратной полярности эти флюсы обеспечивают удовлетворительную устойчивость дугового процесса. Флюс АН-348-А и другие высококремнистые марганцевые флюсы рекомендуется применять только при сварке меди толщиной не свыше 8 мм. Для сварки более толстого металла используют флюсы АН-26 или АН-20 стекловидного строения.

Хотя интервал температур плавления перечисленных флюсов (1100—1250° С) лежит выше температуры плавления меди (1083° С) и ее сплавов (900—1050° С), при сварке под ними обеспечивается удовлетворительное формирование сварных швов. Отделимость шлака с поверхности шва вполне удовлетворительная. Шлак с поверхности швов на латуни отделяется лучше, чем с поверхности швов на меди и бронзе.

Для повышения стойкости швов против пористости при сварке меди большой толщины рекомендуется механическая смесь флюсов АН-26П (80%) и АН-60 (20%). Для электрошлаковой сварки меди разработаны флюсы на основе фтористых солей щелочноземельных металлов.