СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС Российский патент 1997 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при сварке и наплавке деталей.

Известен сварочный флюс АН-60 (ГОСТ 9087-81), содержащий, мас.

SiO₂ 42,5-46,5
MnO 37,0-41,0
CaO 3,0-11,0
CaF₂ 5,0-8,0
MgO 0,5 3,0
Al₂O₃ < 5,0
Fe₂O₃ < 0,9
Недостатком известного флюса являются его низкие технологические свойства (плохая отделяемость шлаковой корки), приводящие к ухудшению качества сварного шва.

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

SiO₂ 40,0-44,0
MnO 30,0-34,0
CaF₂ 4,0-6,0
TiO₂ 2,0-6,0
CaO < 10,0
MgO < 7,0
Al₂O₃ < 8,0
Fe₂O₃ < 2,0
Недостатком известного флюса является его низкие технологические свойства (плохая отделяемость шлаковой корки при повышенной температуре, а также низкое качество наплавленного металла и сварного шва.

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

Поставленная цель достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид железа, оксид калия и (или) натрия и оксид кремния, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

MnO 23,0-29,0
CaF₂ 6,5-9,0
Al₂O₃ 6,5-8,0
CaO 7,0-10,5
MgO 0,5-3,5
Fe₂O₃ 1,0-1,8
Na₂O и/или K₂O 0,6-2,4
SiO₂ Остальное
причем соотношение содержания оксида кальция к оксиду кремния равно:

а соотношение суммарного содержания оксидов натрия и калия к фториду кальция:

Повышенная концентрация CaF₂, наряду с высоким содержанием SiO₂, делает флюс маловосприимчивым к образованию пор, т.к. при сварке под заявленным флюсом наблюдается значительная концентрация газа SiF₄, предотвращающего растворение в сварочной ванне водорода. Кроме этого, CaF₄ способствует удалению серы из зоны плавления при сварке с образованием летучего соединения SF₆. Однако при введении во флюс оксидов щелочных металлов (которые необходимы для улучшения стабильности горения дуги) пористость сварных швов увеличивается. Причем установлено, что при соблюдении соотношения между содержанием оксидов щелочных металлов и фторидом кальция, равным 0,092-0,267, пор в сварном шве не наблюдается.

Как показали исследования, при соблюдении соотношения во флюсе оксидов кальция и кремния, равным 0,127-0,293, в шлаковой корке образуется ортосиликат кальция 2CaO•SiO₂, который при охлаждении до 675^oC переходит из α-модификации в g. Причем этот процесс сопровождается уменьшением плотности и увеличением объема шлака. В результате, при остывании шлаковой корки ниже 675^oC в ней образуются трещины и происходит самопроизвольное отслоение шлаковой корки.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов заявленного флюса и установленное соотношение его отдельных компонентов позволяет улучшить технологическое свойства флюса путем повышения устойчивости горения дуги, улучшения отделяемости шлаковой корки при повышенной температуре, а также повысить ударную вязкость наплавленного металла за счет уменьшения пористости.

Ниже приведены конкретные примеры использования заявленного флюса.

Пример 1. В лабораторных условиях производилось 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 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 пластины помещались в печь, где выдерживались 1 ч при температуре 400^oC, затем охлаждались вместе с печью. Из верхних направленных слоев вырезались образцы на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78. Наличие пор в металле шва определяли рентгеновским способом (учитывались поры диаметром более 1 мм). Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Отделимость шлаковой корки определяли при температурах 300, 350, 400 и 450^oC и оценивали по трехбалльной шкале:
хорошая отделимость шлаковая корка самопроизвольно отделяется без применения механических усилий;
удовлетворительная отделимость шлаковая корка полностью отделяется при постукивании молотком по образцу после сварки;
неудовлетворительная отделимость шлаковая корка прочно сцепляется с металлом шва и ее можно удалить только с помощью зубила и молотка.

Результаты экспериментов представлены в табл. 3.

Заявленный флюс при соблюдении рекомендуемых соотношений обладает хорошей отделимостью шлаковой корки при повышенной температуре, что особенно важно при наплавке деталей, требующих предварительного и сопутствующего подогрева до 300 400^oC. При этом в металле шва отсутствует пористость и повышается ударная вязкость наплавленного металла.

Использование: изобретение относится к области сварки и может быть использовано при сварке и наплавке деталей, требующих предварительного и сопутствующего подогрева. Сущность изобретения: флюс содержит: оксид марганца 23,0-29,0%; 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 калия и/или натрия 0,5-2,4%; оксид кремния - остальное. Соотношение содержания оксида кальция к оксиду кремния составляет 0,127-0,293. Соотношение оксидов натрия и/или калия к фториду кальция 0,092 - 0,267. При наплавке деталей под заявленным флюсом улучшается отделимость шлаковой корки, уменьшается пористость сварного шва, повышается ударная вязкость наплавленного металла. 3 табл.

Сварочный флюс, содержащий оксид марганца, фторид кальция, оксиды алюминия, кальция, магния, железа, калия и/или натрия и 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 калия и/или натрия 0,6 2,4
Оксид кремния Остальное
причем отношение оксидов кальция и кремния составляет 0,127 0,293, а отношение суммарного содержания оксидов натрия и/или калия к фториду кальция составляет 0,092 0,267.