Флюс для сварки алюминиевых сплавов Советский патент 1987 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к созданию флюсов для Дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов, преимущественно литых деталей из сплавов системы алюминий - кремний (силуминов).

Литейные сплавы системы алюминий кремний характеризуются высокой , склонностью к формированию газовой и газоусадочной пористости, повышенным по сравнению с конструкционными деформируемьоти алюминиевыми сплавами содержанием железа и неблагоприятной структурой. Б связи с этим при сварке плавлением литых деталей из сплавов системы алюминий - кремний необходимо более эффективное (чем при сварке деформированных полуфабрикатов конструкционных сплавов) рафинирование сварочной ванны, нейт- реализациявредного действия железа, измельчение зерна и обеспечение устойчивого эффекта модифицирования эвтектики (А1 - Si), не исчезающего при подварках сварных швов.

Цель изобретения - создание флюса, обеспечивающего повышенную рафи30 водный CeCl или . Тетрафторид не отщепляет фтора даже при нагреве в вакууме до 400°С и восстанавливае ся до СеГз только при нагревании до

в токе водорода , По своим свой

300°С

нированную и устойчивую модифицирующую способность, нейтрализацию вредного действия железа, высокую пластичность металла в области темпера- - турного интервала хрупкости и,вследствие этого, отсутствие окисных плен, -js ствам тетрафторид церия значительно снижение газовой и газоусадочной по- отличается.от фторида церия (CeF), ристости металла шва, повьшгение пластичности металла шва, что позволит повысить качество сварных соединений и их эксплуатационную надежность

Это связано с тем, что церий, единственный из всех ла.нтанидов, может быть четырехвалентным, причем ион

40 теряет признаки, характерные для всех остальньгх лантанидов, Анализ диаграммы плавкости солевой сис темы CeF-CeF j показывает, что в то время как фторид церия CeF, имеет

Введение в состав флюса гексафто- роалюмината цезия (белой, кристаллической, трудно растворимой в воде соли с температурой плавления 800°С) позволяет легко регулировать температуру плавления флюсовой композиции за счет определенного соотношения меяаду основньми компонентами флюса. Использование фторида цезия CsF в составе флюса вместо CSjAlFg не дает положительного эффекта, так как в отличие от гексафторо- алюмината церия, фторид церия легко растворим в воде и является гигроскопичным соединением, что недопустимо для флюса, используемого при АрДЭС. Введение является целесообразным не только с точки зре

499382

ния обеспечения необходимой для сплавов системы алюминий - кремний температуры плавления флюсовой композиции, но и в связи с особенностями )

свариваемых сплавов. Цезий является единственным действенным модификатором сплавов системы алюминий - кремний, так как цезий (в отличие

1(3 от кальция и бария) не растворим в кремнии. Развитие обменных реакций на многочисленных границах раздела . мельчайших частиц расплавленного флюса с жидким металлом сварочной

15 ванны по реакции

Cs,Alb;s 3(Gs) (Cs)

3

+ (AlF) if

3

(AlF.) + 2F

20 позволяет более эффективно, чем в случае введения цезия через присадочную проволоку,- осуществить измельчение .зерна и модифицирование (А.-Si) -эвтектики.

25 Установлена целесообразность введения в состав флюса тетрафторида церия СеРц (бесцветной, нерастворимой в воде соли, получаемой при воздействии элементарным фтором на без30 водный CeCl или . Тетрафторид не отщепляет фтора даже при нагреве в вакууме до 400°С и восстанавливается до СеГз только при нагревании до

в токе водорода , По своим свой300°С

-js ствам тетрафторид церия значительно отличается.от фторида церия (CeF),

ствам тетрафторид церия значительно отличается.от фторида церия (CeF),

Это связано с тем, что церий, единственный из всех ла.нтанидов, может быть четырехвалентным, причем ион

теряет признаки, характерные для всех остальньгх лантанидов, Анализ диаграммы плавкости солевой системы CeF-CeF j показывает, что в то время как фторид церия CeF, имеет

очень высокую температуру плавления (1 450-1460 с), температура плавления тетрафторида церия CeF значительно ниже (830 С). Использование тетрафторида церия в составе флюса позволяет обеспечить не только флюсовзто (шлаковую) защиту и рафинирование металла сварочной ванны, но и газовую защиту (вследствие сильной летучести и разложения тетрафторида церия при температурах вьппе , что ниже, чем для A1F,)., Поскольку температура металла сварочной ванны при АрДЭС (W) алюминиевых сплавов 700 - , тетрафторид 1:зрия переходит

в газообразную форму и позволяет луше рафи}1ировать сварочную ванну за счет инициированной парами Сер4 дегзации металла.

Обменные реакции между расплавле ньм и газообразным CeF. и сварочной ванной приводят к переходу церия в расплав и микролегированию в сего объема сварочной ванны. Образование интерметаллидов церия (СеЛ, СеА CeSij, CeBj, причем фаза CeAl. находится в равновесии с присутствующей в фазовом составе сплавов ), являющихся готовыми центрами кристаллизации, позволяет видоизменить механизм кристаллизации спла-ва и воздействовать на его завершающую стадию, обеспечивая более высокую пластичность металла в области температурного интервала хрупкости. Кроме того, микролегирование церием позволяет дополнительно измельчать зерно а также способствует нейтрализации вредного действия железа за счет видоизменения формы тройных фаз FeSiA .(иглы), Fe SiAlg (иероглифы) на более округлые на основе интерметаллидов CeFe (773°С), ()

Совместное введение фтороалюмина

та цезия, тетрафторида церия в предлагаемом соотношении позволяет за счет образования целой группы комплексных ионов (AlF) , (AlF.) (BF) и простых ионов (Cs), (Се) значительно повысить активность флюса.

Введение порошка молибдена в состав флюса позволяет эффективно влиять на форму вьоделений железосодержащих фаз: при введении молибдена вместо игл фазы FeSiAlj. образуются компактные глобули фазы (FeSiMo) А1/,

Сравнительные (средние) результаты испытаний сварных соединений пластин из сплава АЛ9-1, выполненных методом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (без присадочной проволоки) с флюсами различного состава даны в таблице.

Толщина свариваемых пластин 6 мм Спиртовая 5%-ная суспензия флюса наносится на торцы и корневую поверх- .ность соединяемых кромок. Сварные соединения получают по режиму: ток сварочный 250-260 А,, напряжение на дуге 12-14 В, скорость сварки 20 м/ч На каяодый вариант состава флюса вы

по. 5 йвов. Свойства сварных соединений оценивают по показателям пористости (суммарный объем пор в металле шва после сварки), а также потенциального запаса газов в шве (определяемого по показателю тепловой пробы - нагрева щва до 580°С и вьщержке при этой температуре в течение 15 мин). Кроме того, оцениваются наличие окисных включений на регламентированной длине шва, размер зерна, формы выделений эвтектики (AI-SL) и железосодержащих .фаз,Для

оценки этих показателей используют гидростатическое взвешивание образцов , анализ изломов швов и шлифов сварных соединений, а также анализ рентгенограммы,

Использование изобретения позволит снизить пористость металла шва до 0,16-0,2 г и потенциальный запас газов до 0,5-0,6 см /100 г, значительно измельчить зерно, обёспечить устойчивый модифицирующий эф- фек т, нейтрализовать вредное деист- вие примесей железа. Это позволит повысить качество сварных соединений, снизить процент брака при изготовледюст)

ыхвясм, а-/ч, 35

40

Формула изобретения

Флюс для сварки алюминиевых сплавов, преимущественно сплавов системы алюминий - кремний, содержащий фто-рид лития, фторид алюминия, фторид кальция, фторцирконат калия, фтороборат калия, о тличающийся тем, что, с целью снижения пористости сварных соединений, повышения устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного влияния железа , флюс дополнительно содержит тет- g рафторид церия, гексафтороалюминат цезия и молибденовый порошок при следующем соотношении компонентов, мае,%:

Фторид кальция . 9-14

Фторид алюминия 16-20

Фторцир-.

конат калия 4-12

Фтороборат

калия4-8

Гексафтороалюминат

цезия8-16

Тетрафторид

церия. 7-9

50

55

Молибденовый порошок

2-6

U6224

169 . 8

18П8612

201412 816

221714 1018

9 I I

Редактор И.Горная

Составитель Т,Арест Техред Л.Олийнык

Заказ 5217/12Тираж 970Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д.4/5

производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фторид лития

Остальное

0,,25

0,600,1А

0,56tO,12

0,,20

0,7040,19

0,3-0,4 Молифи- Иероглифы инрован- Fe.SlAlj нзя

0,2-0,4 Глобули фазы (FeSuMo) А1,

0,2-0,4 ,2-0,4 ,.-0, 4 - -- Корректор М.Шароши

Изобретение относится к свароч-i ному производству, а именно к созданию флюсов для дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов, преимущественно линейных сплавов системы алюминий - кремний (силуминов) . Целью изобретения является снижение пористости сварных соединений, повышение устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного влияния железа. Флюс содержит фтористый литий, фтористый алюминий, фтористый кальций, фторцирко- нат калия, фтороборат калия, а также гексафтороалюминат цезия