ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке и наплавке изделий.

Известен сварочный флюс по патенту SU N 1759229, кл. В 23 К 35/362, 1992, содержащий окислы кремния, марганца П, кальция, магния, алюминия, железа, фторид кальция, а также оксиды натрия, калия, марганца III и марганца IV. Однако он не обеспечивает полного отделения шлаковой корки при наплавке в узкую разделку. Недостатками являются невысокие технологические свойства флюса и низкое качество наплавленного металла.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс А-348В (ГОСТ 9087-81), содержащий, мас.

SiO₂ 40-44
MnO 30-34
CaF₂ 4-6
TiO₂ 2-6
CaF₂ <10
MgO <7
Al₂O₃ <8
Fe₂O₃ <2
Недостатками являются низкие технологические свойства флюса (плохая отделяемость шлаковой корки при повышенной температуре и при наплавке в канавку по месту дефекта), а также низкое качество наплавленного металла и сварного шва.

Цель изобретения улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавленного металла.

Цель достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид железа и оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.

MnO 23-29
СаF₂ 6,5-9
Al₂O₃ 6,5-8
CaO 7-10,5
MgO 0,5-3,5
Fe₂O₃ 1,0-1,8
SiO₂ Остальное.

Известно, что марганцевая руда имеет высокое содержание серы и фосфора. В предложенном флюсе уменьшено содержание оксида марганца, что способствует повышению чистоты флюса по сере и фосфору, поскольку уменьшается содержание марганцевой руды в шахте флюса. Вредное влияние серы и фосфора на пластичность металла шва общепризнано. Однако необходимо определенное содержание оксида марганца в шихте флюса для связывания серы в шлаке.

Повышенная концентрация CaF₂ наряду с высоким содержанием SiO₂ в составе предложенного флюса делает его невосприимчивым к образованию пор при сварке металла даже по ржавчине. Это связано с тем, что при сварке под указанным флюсом наблюдается значительная концентрация газа SiF₄, предотвращающего растворение в сварочной ванне водорода. Кроме того, CaF₂ способствует удалению серы из зоны плавления при сварке с образованием летучего соединения SF₆. Повышенное содержание CaF₂ во флюсе понижает его температуру плавления, что благоприятно сказывается на технологичности сварочного флюса. Часто при ремонте и восстановлении деталей металлургического оборудования (роликов, валов и т.д.) необходимо производить токарную обработку изношенной части и подготовленное место под наплавку имеет форму канавки с углами наклона боковой стенки определяемые конструкцией данной детали. При наплавке цапфы или шейки ролика (вала) эти углы очень малы и при наплавке под стандартным флюсом в углу канавки шлаковая корка удаляется плохо и образуются зашлаковки (что особенно усугубляется сопутствующим подогревом), которые приводят к преждевременному выходу детали из строя. При наплавке под заявляемым флюсом зашлаковок не обнаружено.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов нового флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем устранения зашлаковок и улучшения отделяемости шлаковой корки флюса при повышенной температуре, а также повысить ударную вязкость наплавленного металла и снизить его склонность к образованию горячих трещин.

На чертеже изображена схема пластины для испытания сварочного флюса на образование зашлаковок по углу канавки, где 1 пластина, 2 наплавленные слои.

Пример 1. В лабораторных условиях проводилось изготовление плавленного флюса по известной в металлургии технологии. В табл.1 представлены химические составы изготовленных флюсов.

Пример 2. В лабораторных условиях производилась многослойная (8-10 слоев) наплавка на пластины из стали 3 размером 250х150х30 мм проволокой Св-18ХГС (диаметр 4 мм) под флюсами, составы которых приведены в табл. 1 и под флюсом-прототипом. Режимы наплавки: ток 400 А; напряжение 34 В; скорость наплавки 30 м/ч. После наплавки пластина помещалась в печь, где выдерживалась в течение 1 ч при температуре 400^oC, затем охлаждалась вместе с печью. Из верхних наплавленных слоев вырезались образцы на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Исследования влияния состава флюса на отделяемость шлаковой корки при повышенных температурах производилась на указанных выше режимах при температуре пластин 300, 350, 400, 450^oC. Результаты приведены в табл. 3.

Исследование влияния состава флюса на склонность к образованию горячих трещин при сварке производилось с использованием проб Пеллини. Наплавка осуществлялась на образцы из стали 40Х проволокой Нn 30ХГСА на автомате А-384МК на режимах, указанных выше.

Критерием оценки склонности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отношение суммарной площади трещин в поперечном сечении швов к суммарной площади швов (табл. 4).

Исследования на образование зашлаковок при наплавке в канавку в зависимости от угла наклона боковой стенки проводились на образцах, схема которых представлена на чертеже. Режимы те же, проволока Св-18ХГС, пластина - Сталь 3, наплавка без подогрева. Глубина канавки поддерживалась постоянной - 30 мм. После полного заполнения канавки пластины разрезались и исследовались на наличие зашлаковок по углу канавки. Результаты представлены в табл. 5.

Преимущества предложенного флюса состоят в том, что улучшаются технологические свойства флюса при одновременном повышении качества наплавленного металла. Повышается стойкость восстановленных деталей, улучшаются условия работы и техника безопасности наплавщиков, т.к. не требуется отбивать шлаковую корку при наплавке с подогревом.

Использование: сварка, может быть использовано при сварке и наплавке под флюсом деталей. Сущность изобретения: флюс содержит мас.%: оксид марганца 23-29; фторид кальция 6,5-9; оксид алюминия 6,5-8; оксид кальция 7-10,5; оксид магния 0,5-3,5; оксид железа 1,0-1,8; оксид кремния - остальное. Флюс позволяет повысить качество наплавленного металла за счет устранения зашлаковок. 5 табл., 1 ил.

Флюс для сварки и наплавки, содержащий оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид железа и оксид кремния, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Оксид марганца 23 29
Фторид кальция 6,5 9,0
Оксид алюминия 6,5 8,0
Оксид кальция 7,0 10,5
Оксид магния 0,5 3,5
Оксид железа 1,0 1,8
Оксид кремния Остальное.