Флюс для электродуговой сварки и наплавки Советский патент 1990 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых для сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей.

Целью изобретения является обеспечение экологической чистоты при использовании флюса за счет исключения выделений в процессе сварки токсичных соединений фтора при сохранении стойкости против порообразования и хорошей отделимости шлаковой корки.

Снижение в составе флюса содержания оксида кальция и исключение фторида кальция снижает склонность сварочных флюсов к гидратации. Кроме того, исключение фторида кальция позволяет избежать выделения токсичного газа SiF в процессе сварки. Однако, при этом ухудшается отделимость

шлаковой корки с поверхности металла и снижается стойкость против порообразования швов. Для обеспечения требуемого уровня стойкости металла шва против образования пор необходимо получить такое соотношение между катионами, образующими с кислородом ионную связь (Са, Мд, Fe, Мп), и катионами, образующими с кислородом смешанную связь (Si, А1), чтобы с одной стороны флюс обладал достаточной окислительной способностью для связывания водорода в зоне сварки, а с другой стороны окислительная способность флюса не должна повышать интенсивность окисления углерода в хвостовой части сварочной ванны. Кроме того, н еобходимо придать флюсу такое значение температурного интервала плавкости, который бы обеспечивал свободО

о

с

fO

ю VJ

ное удаление газов в процессе кристаллизации металла сварного шва. Отношение Ti02 к МдО должно лежать в пределах 1,1-1,4, что позволяет получить в процессе сварки, шлаковую корочку, обладающую значительным коэффициентом термического расширения, что приводит к самопроизвольному отделению шлаковой корочки с поверхности металла и ее частичной дезинтеграции. Невыполнение этих условий для предлагаемого состава флюса приводит к понижению химической активности флюса, повышению температуры плавления и сокращению температурного интервала плавкости, что ведет к насыщению металла шва газами, образованию пор и ухудшению формирования шва. Кроме этого, если соотношение Ti02 к МдО превышает 1,4, то на поверхности металла сварного шва образуются шпиндели, что затрудняет удаление шлаковой корочки и ухудшает внешний вид шва. Приведенные соотношения окислов (ингредиентов) при указанном количестве и содержании обеспечивают получение бездефектных швов при исключении выделений токсичных соединений фтора, сохраняя минимальную склонность флюса к гидратации и самопроизвольное отделение шлаковой корочки с поверхности металла шва.

Для исследования свойств предлагаемого флюса были выплавлены опытные партии флюсов. При этом применяли следующие сырьевые материалы; песок марки С-0702: глинозем марки 7-0; магнезит каустический СМ-2: концентрат марганцевый; рутиловый концентрат; флюорит, марка ФФС-97А; мрамор марки М-97Б. Указанные сырьевые материалы переплавлялись в дуговой печи до получения гомогенного расплава, который затем гранулировали в воздушной камере. При этом образовывались однородные частицы стекловидного строения, темного цвета. Полученные зерна измельчали до 0,25-1,8 мм.

Для оценки сварочно-технологических свойств выплавленных флюсов сваривали пластины толщиной 6 мм без разделки кромок из стали ВСт Зсп за один проход с полным проплавлением сварочной проволокой Св 08а диаметром 3 мм аппаратом ТС-17МУ на переменном токе, источник питания ТДФ-1001. Режим сварки: напряжение дуги 31-33 В; сварочный ток 400-420 А; скорость сварки 32 м/ч.

В таблице приведены результаты испытаний флюсов разного состава.

Под каждым из исследуемых флюсов выполняли сварку трех образцов. Сварные швы просвечивали на установке РУП-200, и

по рентгеновским снимкам оценивали наличие или отсутствие пор. Внешний вид и формирование сварных швов определяли по трехбалльной системе: хорошее формирование - гладкая блестящая поверхность шва с плавными переходами от шва к основному металлу; удовлетворительное формирование - шов матовый, имеет ярко выраженный чешуйчатый характер, поверхность шва

ровная; неудовлетворительное формирование - шов имеет подрезы, наплывы, поверхность шва не ровная, имеет побито- сти.

Отделимость шлаковой корки также

оценивали по трехбальной системе: хорошая отделимость - шлаковая корочка самопроизвольно ртделяется без применения механических усилий; удовлетворительная отделимость- шлаковая корочка полностью

отделяется при постукивании молотком по образцу после сварки; неудовлетворительная отделимость - шлаковая корочка прочно сцепляется с металлом шва, и ее можно удалить только с помощью зубила и молотка.

Флюс Nk 1. Флюс предлагаемого состава с максимальным содержанием SI02, МдО, TI02, минимальным содержанием А120з, FeO, СаО, МпО и оптимальным значением соотношений.

Флюс 2. Флюс предлагемого состава с максимальным содержанием А120з, FeO, МпО, минимальным содержанием Si02, MgO, Ti02 и оптимальным значением соотношений.

Флюс 3. Флюс предлагаемого состава с максимальным содержанием СаО и минимальным значением отношения ТЮ2 к МдО. Флюс 4. Флюс предлагаемого состава с оптимальным содержанием окислов и максимальным значением отношения ТЮ2 к МдО.

Флюс 5. Флюс предлагаемого состава с оптимальным содержанием окидлов и оптимальным значением соотношений.

Флюс 6. Флюс с пониженным значением соотношения Ti02 к МдО, с нарушением условия по сумме окислов, что приводит к неудовлетворительной отделимости шлаковой корочки, а также наличию пористости.

Флюс 7. Флюс с повышенным значением суммы окислов А120з + МдО, что приводит к образованию пористости в сварных швах.

Флюс 8. Флюс с повышенным значение м отношения Ti02 к МдО, что вызывает неудовлетворительное формирование сварного шва и неудовлетворительную отделимость шлаковой корочки.

Флюс 9. Флюс с повышеннным содержанием Si02, MgO, TI02 с пониженным содержанием А120з, СаО, МпО. что приводит к неудовлетворительной отделимости шлаковой корочки.

Флюс 10. Флюс с повышенным содержанием А120з, FeO и пониженным содержанием Si02, MgO, Ti02, что приводит к неудовлетворительному формированию сварного mtea и неудовлетворительной от- делимости шлаковой корочки.

Флюс 11. Флюс с повышенным содержанием СаО и пониженным содержанием FeO, что вызывает неудовлетворительную отделимость шлаковой корочки.

Предлагаемый флюс обладает экологической чистотой при высокой стойкости швов к порообразованию, хорошей отделимостью шлаковой корочки и низкой склонностью к гидратации, что позволяет использовать его для сварки и наплавки широкого класса низко и среднелегиро- ванных сталей.

Формула изобретения

Флюс для злектродуговой сварки и наплавки, содержащий диоксиды кремния и титана, оксиды алюминия, железа, кальция, магния, марганца, отличающийся тем, что, с целью исключения выделений в процессе сварки токсичных соединений фтора при сохранении стойкости к порообразованию и хорошей отделимости шлаковой корки, флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мае.%:

Диоксид кремния20-30

Оксид алюминия15-20

Оксид железа.з-6

Оксид кальция2-6

Оксид магния15-20

Монооксид марганца5-15

Диоксид титана20-25

при этом сумма оксидов кремния, железа, кальция и марганца превышает сумму оксидов алюминия и магния, а отношение оксидов титана и магния составляет 1,1-1,5.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых для сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей. Цель изобретения - исключение выделений токсичных соединений фтора при сохранении стойкости наплавленного металла к порообразованию в процессе сварки и хорошей отделимости шлаковой корочки. Флюс имеет минимальную склонность к гидротации на воздухе. Флюс содержит, мас.%: SIO₂ 20-30

AL₂O₃ 15-20

FEO 3-6

CAO 2-6

MGO 15-20

MNO 5-15

TIO₂ 20-25. При этом сумма оксидов SIO₂, FEO, CAO, MNO превышает сумму оксидов AL₂O₃, MGO, а отношение оксидов TIO₂ к MGO составляет 1,1-1,5. 1 табл.