Общая классификация и сварочно-технологические свойства флюсов (реферат)

Сварочные флюсы применяют при механизированной сварке под флюсом, по флюсу, с магнитным флюсом и при электрошлаковой сварке. Вследствие существенных различий между названными процессами к флюсам предъявляют различные требования.

 

Сварочные флюсы можно разделить на отдельные группы по способу изготовления, химическому составу, по основности, химической активности, назначению, строению и размеру зерен и т. д.

Классификация по способу изготовления. В зависимости от способа производства флюсы подразделяют на плавленые, керамические и плавлено-керамические.

Керамические флюсы производят в виде крупки, получаемой при смешении шихты определенного состава на связующем (жидкое стекло) с последующей грануляцией и прокалкой при соответствующих температурах. Некоторые марки керамических флюсов получают без добавок связующего за счет спекания шихты. Указанные флюсы применяют преимущественно при наплавке, поскольку они позволяют легировать наплавляемый металл в широких пределах. Для этой цели во флюсы вводят металлические порошки и ферросплавы. Керамические флюсы при сварке применяют реже. В больших объемах их используют для этой цели в зарубежной практике.

Плавленые флюсы получают сплавлением компонентов шихты в электрических или пламенных печах с последующей грануляцией расплава мокрым способом в воде, сухим дроблением застывшего шлака и распылением жидкой струи расплава воздушным потоком.

Плавлено-керамические флюсы включают два метода изготовления с целью повышения сварочно-технологических свойств флюса. В частности, использование плавленого флюса в качестве шлакообразующей основы керамического флюса позволяет улучшить технологические свойства последнего в формировании наплавленного металла, уменьшения газовыделений, стабильности горения дуги, отделимости шлаковой корки и т.п., поскольку керамические флюсы по сравнению с плавлеными обычно обладают худшими сварочно-технологическими свойствами.

Классификация по химическому составу. В зависимости от химического состава шлаковой основы сварочные флюсы подразделяют на три группы: оксидные, солевые и солеоксидные. Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10 % фтористых соединений. Их преимущественно применяют для сварки углеродистых и низколегированных сталей. флюсы солевой группы состоят из фтористых и хлористых солей металлов, а также из других, не содержащих кислород химических соединений. Их применяют для сварки активных металлов, таких, как алюминий, титан и др., а также в электрошлаковой технологии.

Флюсы солеоксидной группы состоят из фторидов и оксидов металлов. Это группа флюсов наиболее широко применяется при сварке и наплавке средне- и высоколегированных сталей и сплавов.

Оксидные флюсы построены преимущественно на базе шлаковой системы MnO - SiO₂, хотя имеются оксидные флюсы на базе других шлаковых систем. Наиболее распространено деление флюсов по содержанию в них оксидовкремния и марганца: по содержанию кремнезема - бескремнистые (количество SiO₂ в виде примеси до 5 %), низкокремнистые (6 - 35 % SiO₂) и высококремнистые (более 35 % SiO₂); по содержанию марганца - безмарганцовистые (количество МnО в виде примеси до 1 %), низкомарганцовистые (до 10 % МnО), среднемарганцовистые (15-30 % МnО) и высокомарганцовистые (более 30 % МnО).

По химическому составу, согласно рекомендации Международного института сварки (МИС), сварочные флюсы подразделяют на типы, приведенные в табл. 2.1.

 

  

Приведенная классификация флюсов может иметь большое значение, поскольку тип флюса в определенной степени определяет способность его к взаимодействию в зоне плавления с жидким металлом, т. е. способен характеризовать металлургические свойства флюса.

Классификация по основности. Химическое воздействие расплавленного флюса-шлака на металл шва в значительной степени определяется соотношением в его составе кислых, основных и амфотерных оксидов. К основным оксидам относят, например, CaO, MgO, MnO, FeO и др., к кислым SiO₂, TiO₂, ZrO₂. Оксиды алюминия (А1₂О₃) и железа (Fe₂O₃) имеют амфотерный характер. Если в составе флюса содержится много кислых оксидов, то А1₂О₃и Fe₂O₃ ведут себя как основные оксиды; если во флюсе большую часть составляют основные Оксиды - то как кислые. Фториды и хлориды обычно считают химически нейтральными соединениями.

Классификация по назначению. Современные флюсы в зависимости от их назначения и преимущественного применения разделяют на флюсы, предназначенные для дуговой механизированной сварки и наплавки, электрошлаковой сварки и пайки. Это разделение в некоторой степени условно, так как флюсы, применяемые для дуговой сварки, можно, например, использовать и при электрошлаковой сварке, а флюсы, преимущественно используемые для сварки и наплавки металлов и сплавов одной группы, могут быть с успехом использованы для сварки и наплавки металлов другой группы. Вместе с тем флюсы, предназначенные для сварки одних цветных металлов или легированных сталей, могут оказаться совершенно непригодными для сварки или наплавки других цветных металлов или   некоторых   легированных сталей.

Различают флюсы общего назначения и специальные. флюсы общего назначения предназначены для механизированной дуговой сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей низкоуглеродистой или низколегированной проволокой, специальные флюсы - для отдельных видов сварки, например электрошлаковой или сварки высоколегированных сталей.

По сложившейся в отечественной практике традиции марка флюса обычно указывает наименование разработчика и порядковый номер флюса. Примеров тому немало. Так, флюсы, разработанные ИЭС им. Е. О. Патона, имеют сериал, обозначенный буквенными индексами «АН» (АН-348-А, АН-20; АН-22 и др.), что означает — «Академия Наук». Флюсы, предложенные НПО ЦНИИТМАШ, имеют сериал «ФЦ» - «флюс ЦНИИТМАШ» и т. д. Наряду с этим были попытки ввести индексы, в какой-то степени характеризующие состав флюса, например, ОФ-6 и ОФ-10 (основной флюс), КФ-16 (кислый флюс), НФ-17 (нейтральный флюс). Однако эта практика до сих пор не получила широкого распространения среди разработчиков флюсов.

За рубежом наряду с марками для обозначения сварочных и металлургических характеристик флюсов получила распространение определенная унифицированная система символов. Первыми стоят цифры, указывающие количество сотен ампер максимально допустимого сварочного тока, при котором процесс сварки проволокой диаметром 5 мм еще идет без затруднений. Если флюс пригоден для сварки со скоростью свыше 60 м/ч, то после цифр в символе стоит латинская буква «s». В противном случае буква «s» не ставится.

Вид сварочного тока обозначается буквами «а» (флюс пригоден для сварки на постоянном и переменном токе), или «b» (только на постоянном токе). Для обозначения рекомендуемого напряжения холостого хода источника U_ХХ служат латинские буквы «x» (U_ХХ  ≤ 65 В), «y» (U_ХХ =65-80В) = 65-4-80 В) или «z» (U_ХХ  ,>80 В).

На металлургические свойства флюса указывают последние три цифры символов. Первая цифра обозначает коэффициент изменения содержания углерода, вторая — марганца и третья — кремния. Их расшифровка приведена   в   табл.   2.3.

В качестве примера можно расшифровать обозначение флюса «10 saz 467». Этот флюс пригоден для сварки на повышенной скорости (буква «s») при питании от источников постоянного и переменного токов (буква «а») с напряжением холостого хода не ниже 80 В (буква «z»). Обеспечивается достаточная устойчивость процесса сварки на токе до 1000 А (цифра 10 в начале марки). Содержание углерода (цифра 4) в металле несколько снижается, а марганца (цифра 6) и кремния (цифра 7) повышается по сравнению с рассчитанными по правилу смещения.

Определяющими при выборе флюса являются состав основного металла и принятый способ сварки.

Классификация флюсов по внешним характеристикам зерен. По строению частиц (крупки) плавленые флюсы подразделяют на стекловидные, пемзовидные и кристаллические. Стекловидный флюс представляет собой прозрачные зерна различных оттенков (коричневого, зеленого, синего, черного и белого цветов). Пемзовидный флюс имеет зерна пенистого материала, а кристаллический флюс характеризуется кристаллическим строением зерен. Окраска этих флюсов может быть также самой разнообразной.

Объемная масса пемзовидных флюсов составляет 0,6-1 кг/дм³, стекловидных и кристаллических 1,4-1,8 кг/дм³. Промежуточное положение занимают флюсы полупемзовидного строения.

Согласно ГОСТ 9087-81 флюс поставляется с размером зерен 0,25-4 мм, причем для механизированной дуговой сварки предназначен флюс с размером зерен 0,25-1,6 мм, для автоматической дуговой - с размером зерен 0,25-2,5; 0,25-4; 0,35-3 и 0,35-4 мм.

Согласно рекомендации СЭВ по стандартизации сварочных плавленых флюсов их подразделяют по размеру зерен на группы (табл. 2.4). По рекомендации МИС марка флюса должна содержать две группы символов, служащих для обозначения способа изготовления и химического состава. На способ изготовления указывает первая буква обозначения: F - плавленый, В - керамический и М - механическая смесь.

В зависимости от химического состава (шлаковой системы) в обозначение флюса входят буквы, приведенные в табл.

  

1. Конищев Б.П., Курланов С.А, Потапов Н.Н. и др.; Под. общ. ред. Потапова Н.Н.

 Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие в 2-х т. Т.1. Защитные газы и сварочные флюсы». Том 1.М.Машиностроение. 1989г.