Флюс для сварки алюминия Советский патент 1991 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварке цветных металлов, а именно к флюсам для автоматической дуговой сварки алюминия, и может найти применение в различных отраслях машиностроения, судостроения, авиастроения.

Целью изобретения является снижение его электропроводности в расплав ленном состоянии для повышения стабильности процесса сварки.

Хлорид магния применен с целью упрочнения зерен флюса, хлорид,стронция применен с целью уменьшения количества неметаллических включений в

металле шва, а хлорид рубидия с целью улучшения сварочно-технологи- ческих свойств флюса.

Хлорид натрия является одним из источников хлора во флюсе, способствует снижению температуры плавления флюса, при содержании менее 3% его влияние оказывается недостаточным, при содержании более 6% увеличивается электропроводность флюса в расплавленном состоянии.

Хлорид калия совместно с хлоридом натрия снижает температуру плавления флюса, способствует удалению

О5

со ю

ю

1

окисной пленки с поверхности алюминия , При содержании хлорида калия менее 4% его влияние оказывается недостаточным, при содержании более 10% ухудшается стабильность процесса сварки (частые обрывы дуги).

Криолит растворяет в себе окись алюминия, препятствуя ее переходу в металл ива. При содержании криолита менее 32% увеличивается количество неметаллических включений в металле шва. При содержании криолита более 38% ухудшается формирование шва.

I Хлорид магния является совместно с хлоридами других металлов источником хлора в зоне сварки. Хлорид магния совместно с другими хлоридами снижает температуру плавления флюса, улучшает его растекаемость по свариваемому изделию, способствует лучшему удалению окисной пленки на поверх ности алюминия. Хлорид магния является соединением двухвалентного металла. Он при плавлении диссоциирует: 2

1

2

MgCl,

Т°С

MgCl +

СГ

Положительный ион MgCl обладает 30 молекулярш весом 60 в то время как атомный вес натрия 23, калия 39. Это обуславливает низкую подвижность иона MgCl и худшую электропроводность предлагаемого флюса по сравнению с из-35 вестным.

С окисью магния хлорид магния вступает в реакцию, образуя полимеро- подобные молекулы

40

Cl-llg-O-Mg-O-Hg-.. .-0-Mg-Cl,

45

поэтому при изготовлении флюса смесь компонентов увлажняют и подвергают грануляции с последующей сушкой, образовавшиеся полимероподобные молекулы связывают зерна флюса в прочные частицы, поэтому отпадает необходимость в применении специальной связки. Это существенно улучшает качество сварно- 50 го соединения, так как в зону сварки не попадают водород, кислород и углерод, образующиеся при термическом разложении карбоксилметилцел- люлозы. Хлорид магния вступает при нагреве флюса дугой в реакцию с гало- генидами натрия и калия, образуя сое- л нения типа

)5

КМр,Г5, NaMgCl-j,

0

5

5

0

0 5

0

5

0

5

особенно хорошо образуются соединения с тяжелым металлом - рубидием PbllgCls и PbMglj. Эти соединения имеют больший атомный вес, чем хлориды и фториды отдельных металлов,они малоподвижны, что приводит к снижению электропроводности флюса. При содержании хлорида магния менее 18% его влияние оказывается недостаточным, при содержании его более 27% дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит .

Оксид магния совместно с хлоридом магнием упрочняет зерна флюса, повышает вязкость шлака. Оксид магния - труднодиссоциируемое прочное соединение, оно резко снижает электропроводность расплавленного флюса, особенно сильно это свойство проявляется при связывании окисла магния в полимероподобные молекулы хлоридом магнием, при этом увеличивается мас- .са молекул, они становятся практически неподвижными и, кроме того, являются препятствием для движения других ионов - носителей заряда в расплаве флюса.

Таким образом удается снизить электропроводность флюса. Кроме того, оксид магния не восстанавливаете алюминием и не переходит в металл шва. Окись магния улучшает кроющую способность шлака. При содержании оксида магния менее 7% увеличивается электропроводность расплавленного флюса. При содержании окиси магния более 12% увеличивается количество неметаллических включений в металле шва.

Хлорид рубидия является источником рубидия - легкоионизируемого элемента в атмосфере дуги. Рубидий стабилизирует дугу, компенсирует уменьшенное содержание во флюсе солей натрия и калия. В то же время атомный J вес рубидия велик, значительны и размеры его атома, вме это делает ионы рубидия малоподвижным, это снижает электропроводность флюса. Таким образом, хлорид рубидия повышает электропроводность дуговой плазмы в столбе дуги и ухудшает электропроводность расплава флюса, что обеспечивает стабильность дугового процесса при сварке и предотвращает его переход в электрошлаковый процесс. Хлорид ру516

бидия при нагреве легче других элементов отдает хлор, благодаря чему t интенсифицируется процесс удаления пленки окислов с поверхности алюминия. Хлорид рубидия, вступая-в обмен ные реакции, легко образует соединения с фторидами алюминия, магния, хлоридом магния ц оксидом магния, крупные комплексные молекулы этих соединений являются малоподвижными носителями зарядов, а также служат препятствием для более подвижных ионов натрия, калия, хлора. Это также снижает электропроводность флюса. При содержании хлорида рубидия менее 1% его влияние недостаточно, при содержании более 3% дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит.

Хлорид стронция совместно с хлоридом магния ухудшает электропровод- / ность жидкого шлака, так как стронций является двухвалентным металлом, при диссоциации его в расплаве флюса образуется ион с атомным весом 123 и низкой подвижностью в расплаве. Стронций - щелочной металл, а алюминий - амфотерный, поэтому окись алюминия легко отшлаковывается соединениями стронция в легкоплавкие оксихлориды. Хлорид стронция вступает в обменную реакцию с окисью алюминия

35гС12 + А1503ТаС

3SrO + 2А1С13.

Образующаяся окись стронция обладает низкой работой выхода электрона, что обеспечивает высокую подвижность дуги по изделию и хороший прогрев ос новного металла. Все это обеспечивает хорошее удаление оксидной пленки с поверхности алюминия, препятствует образованию неметаллических включений в металле шва. При содержании хлорида стронция менее 15% его- влияние недостаточно, при содержании более 24% дальнейшего улучшения свойств .не происходит.

7126

Были изготовлены пять составов флюса для сварки алюминия.

Составы флюса приведены в табл.1.

Производят сварку под слоем флюса пластин из алюминия АДО толщиной 12 мм. Электропроводность флюсов определяют при 800,850.,900 и 950°С,

количество неметаллических включений определяют на микрошлифах металла сварного шва. Качество формирования сварнбго шва определяют визуально. Для сварки используют проволоку

5 СаА., 97 диаметром 2 мм. Режим сварки: напряжение дуги 34 В; ток дуги 230 А; скорость сварки 18 м/ч.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

0

Как следует из табл.2 предлагаемый флюс оптимального состава (составы 2-4) обладают явными преимуществами перед известным (состав 5). При

5 содержании компонентов во флюсе

больше или меньше оптимального состава свойства флюса ухудшаются.

Формула изобретения 0

Флюс для сварки алюминия, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, криолит, отличающийся тем, что, с целью снижения электро- c проводности флюса в расплавленном . состоянии для повышения стабильности процесса сварки, флюс дополнительно содержит хлорид магния, хлорид стронция, хлорид рубидия и С оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид натрия3-6

Хлорид калия4-10

Криолит32-38

5 Хлорид магния18-27

Хлорид стронция 15-24 Хлорид рубидия1-3

Оксид магния7-12

Таблица 1

Изобретение относится к сварке, а именно к флюсам для автоматической сварки алюминия. Цель изобретения снижение электропроводности флюса в расплавленном состоянии для повышения стабильности процесса. Флюс содержит компоненты в следукгдем соотношении, мас.%: хлорид натрия 3-6J хлорид калия 4-10 J криолит 32-38. Новым является введение в него (в мас.%) хлорида магния 18-27, хлорида стронция 15-24, хлорида рубидия 1-3 и окиси магния 7-12. Вновь введенные компоненты образуют длинные полимероподобные молекулы и комплексные соединения, что снижает подвиж- ность носителей заряда в расплаве шлака, упрочняет зерна флюса. Компо- / ненты флюса вступают в обменные реакции с алюминием,удаляют окисную пленку, стабилизируют дуговой разряд, препятствуют возникновению электро- пшакового процесса, улучшают равномерность прогрева дугой изделия. 2 табл. (/

Компонент

Содержание компонентов, мас.%, в составе

Состав Электропроводность флюса флюса 5P2 I§y5§E5IZЈEi 2

800 850 900

950

Таблица 2

Формирование сварного шва