ФЛЮС ДЛЯ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕДИ Российский патент 2010 года по МПК B23K35/362 B23K103/12 

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди для увеличения глубины проплавления основного металла без ухудшения качества металла шва.

Из-за высокой теплопроводности меди сварку ее приходится вести с обеспечением повышенного тепловложения (предварительный подогрев при сварке толщин больше 6 мм, высокие значения сварочного тока), что затрудняет процесс сварки и уменьшает производительность сварки.

Увеличить проплавление основного металла и производительность труда при аргонодуговой сварке изделий из меди можно за счет использования активирующих флюсов.

Известен флюс для аргонодуговой сварки изделий из алюминиевых бронз при их изготовлении и ремонте (патент №2243073), содержащий следующие компоненты (в мас.%):

Хлорид калия 37-51 Хлорид лития 25-29 Хлорид цинка 4-8 Хлорид аммония 4-6 Фторид натрия 8-10 Фторид кальция 8-10

Использование этого флюса при аргонодуговой сварке изделий из алюминиевой бронзы обеспечивает удаление пленки оксида алюминия (Al₂O₃) с поверхности сварочной ванны и тем самым улучшает качество сварного шва. Однако применение этого флюса при аргонодуговой сварке изделий из меди не оказывает существенного влияния на глубину проплавления основного металла.

Известен также флюс для сварки цветных металлов (патент Франции №2237723), содержащий следующие компоненты (в мас.%):

Фторид бария 3-7 Фторид кальция 83-92 Фторид алюминия 5-10

Применение этого флюса при сварке неплавящимся электродом изделий из меди показало, что металл шва имеет поры и недостаточно хорошее формирование.

Наиболее близким к предлагаемому флюсу по составу, принятым за прототип, является флюс по а.с. 348314, содержащий следующие компоненты (в мас.%):

Фторид алюминия 34-42 Фторид кальция 58-66

Этот флюс предназначен для сварки и электрошлакового переплава цветных металлов, в частности меди и сплавов на ее основе, с целью повышения качества литого металла, устранения пористости швов и повышения производительности сварки. Однако при аргонодуговой сварке изделий из меди применение этого флюса, хотя и обеспечивает увеличение проплавления по сравнению со сваркой без флюса, но все же несколько ниже, чем по предлагаемому варианту.

Техническим результатом изобретения является создание флюса для сварки неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди, обеспечивающего увеличение глубины проплавления основного металла без ухудшения качества металла шва.

Технический результат достигается введением во флюс хлористого калия и буры при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

Фторид алюминия 51-57 Фторид кальция 32-37 Хлорид калия 7-9 Бура 2-5

Наличие во флюсе фторида алюминия и фторида кальция приводит к контрагированию столба дуги и повышению анодного падения напряжения, что, в свою очередь, вызывает увеличение глубины проплавления основного металла. Кроме того, фторид кальция интенсивно взаимодействует с окислами и водяным паром, активно удаляет влагу из зоны сварки, благодаря чему защищает металл шва от насыщения кислородом и водородом. Введение во флюс хлорида калия повышает технологические свойства флюса, его жидкотекучесть, растекаемость и смачивающую способность. Введение во флюс буры, обладающей повышенной химической активностью и взаимодействующей при повышенных температурах с поверхностью свариваемых кромок, способствует нейтрализации вредного влияния находящихся на них окислов и предупреждает образование пор.

Количественное соотношение компонентов, входящих в состав флюса, установлено экспериментально.

Исследования по влиянию флюсов на глубину проплавления проводили путем проплавления аргонодуговым способом неплавящимся электродом пластин из меди МЗр толщиной 10 мм на установке КАТ. Линейная скорость проплавления составляла 5 м/ч, ток сварки - 250 А. Оценку качества проплавлений выполняли при внешнем осмотре.

Было исследовано 5 составов флюса, из них: 4 состава с различным содержанием компонентов предлагаемого флюса, в том числе 2 состава, соответствующие предлагаемому изобретению (№№2 и 3), 2 состава с более высоким и более низким содержанием компонентов, чем в предлагаемом флюсе (№№1 и 2), 1 состав флюса по прототипу (№5).

Результаты оценки влияния флюсов на глубину проплавления приведены в таблице.

Таблица Влияние состава флюсов на глубину проплавления основного металла Флюс № флю-
са Состав флюса, мас.% Качество проплавлений Глубина проплавления основного металла, мм AlF₃ CaF₂ KCl Na₂B₄O₇ Предлагае-
мый состав флюса 1 44 38 11 7 хорошее 3,2 2 51 37 7 5 хорошее 3,8 3 57 32 9 2 хорошее 3,8 4 65 24 5 6 удовлетворительное 3,7 Прототип 5 40 60 - - удовлетворительное 2,7

Из приведенной таблицы видно, что при проплавлении 10 стыков пластин из меди марки МЗр с флюсом по прототипу глубина проплавления основного металла составляет 2,7 мм. При сварке по предложенному варианту глубина проплавления основного металла составляет 3,8 мм, что на 40% больше, чем по прототипу.

Приведенные в таблице результаты подтверждают правильность технического решения и выбранных интервалов содержания компонентов во флюсе.

Экономический эффект от предложенного изобретения обеспечивается за счет увеличения глубины проплавления основного металла при сварке (увеличения производительности труда при сварке).

Изобретение может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди типа МЗр. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид алюминия 51-57, фторид кальция 32-37, хлорид калия 7-9, бура 2-5. Изобретение обеспечивает увеличение глубины проплавления основного металла и производительности труда без ухудшения качества металла шва. 1 табл.

Флюс для аргонодуговой сварки изделий из меди, содержащий фторид алюминия и фторид кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид калия и буру при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фторид алюминия 51-57 Фторид кальция 32-37 Хлорид калия 7-9 Бура 2-5