Флюс для сварки меди и ее сплавов Советский патент 1976 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварке, и частности к составу плавленного флюса для дуговой сварки меди и низколегированных медных сплавов.

Для дуговой автоматической сварки изделий и полуфабрикатов из меди и низколегированных медных сплавов используют плавленные флюсы 1, разработанные для сварки углеродистых и легированных сталей. Недостатком этих флюсов является пониженная стойкость швов против пористости, особенно при сварке металла больших толщин. Высокое содержание окиси кремния и окиси марганца во флюсах марки АН-348 А, АН-60, ОСЦ-45 приводит к значительному переходу кремния и марганца в металл сварочной ванны, что существенно снижает электропроводность металла швов на меди по сравнению с основным металлом. Это ограничивает использование данных флюсов для сварки изделий из меди для электротехнической промышленности.

Известен также флюс марки АН-26 2. Обладая лучшими по сравнению с другими флюсами формирующими свойствами и обеспечивая практически равноценную с основным металлом электропроводность металла швов, этот флюс нашел преимущественное применение при сварке медных изделий и полуфабрикатов.

Флюс АН-26

имеет следующий состав, вес. %:

29-33

Окись кремния Окись алюминия

19-23

2,5-4 Окись марганца

15-18

Окись магния

4-8 Окись кальция Фтористый кальций

20-24 Однако получить беспористые швы под флюсом АН-26, например, на хромовой бронзе (0,4-0,8% Сг, остальное Си) толщиной 30 мм затруднительно. Сварка металла толщиной 30-40 мм и более является важным вопросом при изготовлении изложниц кристаллизаторов печей вакуумнодугового и электрошлакового переплава.

С целью повышения стойкости сварных щвов против пористости при сохранении равнозначной с основным металлом электропроводности металла швов флюс дополнительно содержит двуокись марганца при следующем соотношении компонентов, вес. %:

32-36

Окись кремния 8-12 Окись алюминия

0,2-1 Двуокись марганца 15-18

Окись магния 0,5-6 Окись кальция Остальное, Фтористый кальций Флюс дополнительно содержит двуокись

титана 0,7-1,5%, который повышает сварочно-технологические свойства. Основной причиной образования пор нри сварке меди и ее сплавов является водород, поступающий в зону сварки из окружающей атмосферы, и за счет влаги, содержащейся в иебольщих количествах в сварочных материалах.

Поры в щвах на меди возникают вследствие значительного перепада растворимости водорода при ее затвердеваиии, а также взаимодействия растворенного водорода с содержащимся в металле сварочной ванны кислородом с образованием паров воды. Кроме того, в зоне горения дуги водород диффундирует в основной металл нод оплавленные поверхности и, вступая в реакцию с включениями закиси меди, образует поры на месте этих включений, что приводит к возникновению у линии сплавления упомянутых выше рыхлых прослоек.

Следовательно, связывание водорода в атмосфере дуги и снижение тем самым его парциального давления является важнейщим фактором обеспечения условий повышения стойкости сварных соединений против пористости.

При использовании предложеииого флюса увеличение парциального давления кислорода достигается за счет реакции

2Мп2Оз 4М.пО + О2.

Таким образом, выделяющийся кислород связывает свободный водород в гидроксил, что приводит к повышению стойкости сварных соединений против пористости.

Опытами установлено, что при содержании во флюсе Мп2Оз в количестве 0,2% и более стойкость сварных щвов против пористости возрастает в два раза по сравнению с флюсом АН-26. При этом увеличение содержаиия Мп2Оз свыше 1 % уже приводит к заметному окислению металла шва.

При промышленном изготовлении плавленных флюсов сырьевым материалом для вводи в их состав МпО является марганцевая руда, представляющая собой MnOg.

В процессе плавки Мп02 разлагается до

М.П2Оз и затем до МпО. Установлено, что, используя простые приемы плавки, заключающиеся в порядке засыпки компонентов в печь,, содержание Мп2Оз в пределах 0,2-1% обеспечивается при введении соответствующего

количества марганцевой руды с получением во флюсе 8-12% Мп2Оз.

Такая степень окисленности флюса (более 0,2% Мп2Оз), несмотря на повышенное по сравнению с флюсом АН-26 содержание МпО,

нренятствует заметному переходу Мп, а также Si из расплавленного щлака в металл шва, чем обеспечивается одинаковая с основным металлом его электропроводность при сварке электротехнической меди. Однако при

увеличении содержания МпО свыше 12% переход Мп в металл щва увеличивается.

Более высокая температура плавления флюса АН-26 по сравнению с медью (1150° и 1083°С соответственно) ухудшает его общие

сварочно-технологические свойства, так как

при этом ухудшаются условия формирования

и дегазации кристаллизующегося металл шва.

С целью снижения температуры плавления

и вязкости флюса нри температуре кристаллизации меди и тем самым улучшения его сварочно-технологических свойств в состав флюса введено дополнительно 0,7-1,5% TiO2, при этом температура плавления флюса составляет 1000-1020°С.

Предложенный флюс содержит в качестве примесей не более 1% Ре2Оз, 0,1% Р, 0,1% S.

Эти примеси вносятся шихтовыми материалами и в указанных количествах не влияют

на качество сварки.

Состав флюса различных плавок приведен в таблице.

Таблица

Предложенный флюс обеспечивает получение плотных швов при сварке толстолистового металла и позволяет практически устранить микропористость сварных соединений из кислородсодержащей меди.

Формула изобретения

алюминия, окись марганца, окись магния, окись кальция, фтористый кальций, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости сварных швов цротив пористости при сохранении равнозначной с основным металлом электропроводности металла швов, флюс дополнительно содержит двуокись марганца при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Окись кремния32-36

Окись алюминия8-12

Окись марганца8-12

Двуокись марганца0,2-1

Окись магния15-18

Окись кальция0,5-б

Фтористый кальций Остальное. 2. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения сварочно-технологических свойств флюса, он дополнительно содержит двуокись титана 0,7-1,5%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2. В. В. Подгаецкий и др. «Электроплавленные флюсы, 1968, флюс марки АН-26, (прототип).