Флюс для сварки низколегированных сталей

Обновлено: 28.06.2024

При сварке низкоуглеродистых сталей (СтЗсп, сталь 20) необ­ходимо сохранить углерод - единственный упрочнитель. Для этого Применяют кислые флюсы и электродные проволоки двух систем.

В отечественной практике применяют высокомарганцовистый

флюс - силикат (MnO + Si02) в сочетании с низкоуглеродистой проволокой Св-08А или Св-08АА (по ГОСТ 2246-70). В зарубеж­ной практике применяют безмарганцевый высококремнистый флюс в сочетании с высокомарганцовистой проволокой. Общим в обеих практиках являются легирование капли и сварочной ванны кремнием за счет кремневосстановительного процесса и легирова­ние металла сворочной ванны марганцем через флюс или проволо­ку. Реакция в капле имеет вид

2 [Fe] + (Si02)^ [Si] + 2[FeO]. (10.7)

Для кипящих сталей, практически не содержащих Si, она имеет особо важное значение, так как только при содержании кремния в жидкой сварочной ванне не ниже 0,2 % можно предотвратить в сварочной ванне реакцию окисления углерода (см. пример 8.9)

Ввод кремния позволяет сохранить прочность шва и одновре­менно исключить образование пор при выделении из сварочной ванны оксида углерода СО. К повышению содержания Si приводит и реакция его восстановления марганцем. Кроме того, наличие в каплях и сварочной ванне при высоких температурах значительно­го количества FeO по реакциям (10.7) и

Fe + МпО Мп + FeO (10.9)

способствует обогащению ванны кислородом, который связывает водород и препятствует образованию других (водородных) пор в результате реакции

При отсутствии кремния углерод выгорает, причем весьма ин­тенсивно при высоких температурах, а также в конце кристаллиза­ции, когда все примеси и углерод ликвируют в последние порции жидкой фазы и его концентрация повышается. Эта реакция экзо­термическая и согласно принципу подвижного равновесия должна развиваться и при понижении температуры.

Наряду с защитой углерода и железа кислые флюсы обеспечи­вают легирование металла шва элементами Si и Мп. Кислые флю­сы способствуют рафинированию сварочной ванны с помощью Мп и МпО, связывающих серу в тугоплавкие соединения (МпО выво­дит серу в шлак).

Наибольшее распространение получили плавленные флюсы АН-348А, ОСЦ-45, ФЦ-6, ФЦ-3, ФЦ-9, АН-60, TA. St.10, а также керамические АНК-25, FB-106, SPSMn-35/ЮО. Их химический со­став приведен в табл. 10.1.

Флюсы ОСЦ-45, АН-348 применяются более 50 лет. Они

имеют высокие сварочно-технологические свойства, но сваренные

с их применением швы содержат много дисперсных силикатных

включений и имеют ограниченную ударную вязкость

Флюсы для сварки низколегированных сталей. Низколеги­рованные стали содержат в сумме не более 5 % легирующих эле­
ментов, причем содержание каждого из них не превышает 2 % (10ХСНД, 09Г2С, 16Г2АФ и др.).

Такие стали являются металлургически законченными продук­тами, т. е. в них прошли все реакции раскисления, легирования, мо­дифицирования и рафинирования. Основная задача при их сварке сводится к сохранению их механических свойств путем защиты сва­рочной ванны от влияния атмосферы и взаимодействия с флюсом. При выборе флюсов следует руководствоваться установленными предельно низкими значениями коэффициента химической активно­сти флюса в зависимости от эквивалента углерода при сохранении

высокого уровня ударной вязкости металла шва в исходном, т. е. без

термической обработки, состоянии (KCV > 100 Дж/см ).

Рис. 10.8. Диаграмма до­пустимого содержания кислорода (заштрихован­ная область) в металле шва при уровне легирова­ния электродной прово­локи С-зкв, сохраняющем KCV более 1 МДж/м2 (для металла шва в исходном состоянии при скорости охлаждения шва, не пре­вышающей 2,3 °С/с)

Из диаграммы на рис. 10.8 следует, что чем больше легирующих элементов содержит свариваемая сталь, тем ниже должны быть со­держание О2 и коэффициент химиче­ской активности флюса. Однако при этом ухудшаются сварочно-технологи­ческие свойства. Более высокие техно­логические свойства обеспечивают ак­тивные флюсы (Лф= 0,6. 0,3), которые применяются для сварки сталей средней прочности (ов< 600 МПа).

Сюда относятся плавленые флюсы на базе шлаковой системы СаО-МпО - - СаБг-АІгОз-БіОг следующих марок:

ФЦ-11, ФЦ-15, ФЦ-16, ФЦ-22, АН-15,

АН-42, АН-43, АН-47, FB-10, FB-20,

ФВТ-1, F-202 и F-302. Их температура плавления составляет 1573. 1623 К.

Применяют и керамические флюсы АНК-47, АНК-44, АНК-30, АНК-57,

FC-60, FC-40. Они обеспечивают уро-

вень ударной вязкости до 200 Дж/см при 293 К и рекомендуются для сварки конструкций, работающих в условиях Крайнего Севера.

Флюсы для сварки среднелегированных сталей. Среднеле­гированные стали содержат от 5 до 10 % легирующих элементов.

К ним относятся стали марок ЗОХГСНА, Х5М, 18ХН4МДА, 15ХНМФА, 30Х4НМФА и другие, имеющие наиболее высокие механические свойства (ав до 1800 МПа). Поэтому их называют также высокопрочными. Такие стали применяют в специальном судостроении, для изготовления корпусов атомных реакторов и т. п. Как правило, они содержат до 0,30 % углерода наряду с дру­гими легирующими элементами. Основные проблемы при сварке высокопрочных сталей заключаются в том, чтобы исключить об­разование горячих и холодных трещин, предотвратить загрязнение серой, фосфором и другими элементами и сохранить химический состав сталей, а следовательно, и их свойства. Для решения этих проблем применяют флюсы, содержащие в качестве основы СаО и

CaF2, что позволяет понизить уровень водорода в зоне сваривания, уменьшить его химическую активность, усилить рафинирующее действие (очистить швы от серы и фосфора).

Для сварки сталей рассматриваемой группы рекомендуются

Более сложные шлаковые системы имеют флюсы АН-45, АН - 17М и ФИМС-20П. Эти флюсы, в частности АН-17М и НФ-18М, обеспечивают снижение содержания в шве диффузионного водоро­да до 3 см /100 г, что позволяет использовать их для сварки высо­копрочных сталей, склонных к закалочно-водородным (холодным трещинам). Флюс НФ-18М применяют для сварки среднелегиро­ванных сталей типа 15ХНМФА в атомном машиностроении.

Флюсы для сварки высоколегированных коррозионно - стойких сталей. При сварке таких сталей решают две главные за­дачи: 1) сохранение коррозионной стойкости в зонах шва и терми­ческого влияния; 2) предотвращение образования горячих трещин. Решение первой задачи требует однородности швов и снижения до минимума содержание углерода, серы, фосфора, оксидов в струк­туре швов, а второй - требует сохранения ферритной фазы Fes - Противоречивость этих требований разрешают на компромиссной основе, а также дифференциацией сталей по температуре эксплуа­тации и требуемому уровню коррозионной стойкости. Применяют

Si02 определяется тем, что весь Si02 должен быть связан в ком­плексы основными окислами.

Подавлению кремневосстановительного процесса также спо­собствует ввод во флюс оксидов железа (SPS/375, ОФ-6). Кроме СаО и CaF2 флюсы этого назначения содержат MgO, Zr02, ТЮ2, т. е. оксиды с повышенной термостойкостью, не выделяющие ки­слород по механизму диссоциации. Для сохранения в шве хрома Сг - главного элемента, обеспечивающего коррозионную стой­кость, в состав флюсов (например, ФЦ-19, ФЦ-17, F-624) вводят его оксид Сг2Оз, что по закону распределения препятствует окис­лению хрома в ванне.

Для подавления вредного влияния серы и фосфора во флюсах (например F-624) должно содержаться много МпО (8. 11%), очи­щенного от фосфора и серы. К таким флюсам относятся плавленые флюсы ОФ-6М, ОФ-6, F-624, F-402, АН-26С, АН-18, ФЦ-17, ФЦ-19. Возможно также применение керамических флюсов, изготовленных из порошков: СаО, CaF2, MgO, ферросплавов (раскислителей и ле­гирующих элементов, скрепленных жидким стеклом). К ним отно­сятся керамические флюсы SPS/375, АНК-45, ФЦК и ФЦК-С.

Флюсы для сварки никеля и его сплавов. Основные пробле­мы сварки этих сплавов связаны с их большой чувствительностью к вредным примесям серы и фосфора, растворенным газам, которые вызывают образование пор и горячих трещин. Поэтому активные плавленые флюсы непригодны для сварки никеля НП-1, НП-2 и его сплавов типа ХН77ТЮ. Положительные результаты получены при дуговой сварке под фторидным и высокоосновным флюсом АНФ-5 на базе CaF2-NaF, имеющим температуру плавления 1223. 1423 К и оказывающим модифицирующее действие натрием. Эффективен также флюс ИМЕТФ на базе CaF2-BaCl2 с добавками фторидов NaF

и SrF2. Флюс АНФ-22 позволяет легировать шов бором до 0,6 %, что предотвращает образование горячих трещин.

Возможно применение керамических флюсов ФЦК, а также ЖН-1, который легирует металл шва элементами Мп, Ті и А1 и обеспечивает его раскисление, рафинирование и модифицирование.

Флюсы для сварки меди и медных сплавов. Главное досто­инство меди - сочетание хорошей электропроводности, теплопро­водности и высокой коррозионной стойкости. Сохранение чистоты меди в швах необходимо для обеспечения указанного комплекса ее свойств.

При окислении меди образуется С112О, не растворимый в твер­дой меди, но растворимый в жидкой меди с образованием эвтекти­ки при 0,39 % О2. При кристаллизации С112О происходят следую­щие реакции:

CU2O + Н2= 2Cu + Н2О; CU2O + СО = 2Cu + СО2.

Отсюда следует, что образование паров воды и углекислого газа, которые не могут выделиться из металла диффузионным путем, может привести к образованию пор и трещин («водородная бо­лезнь» меди).

Вследствие малой химической активности меди и ряда ее спла­вов при сварке применяют следующие стандартные плавленые флюсы: ОСЦ-45, АН-348, АН-60, ФЦ-10, АН-26, АН-22, АН-20, разработанные для сварки сталей. При сварке меди под рассмот­ренными выше активными плавлеными флюсами возможно проте­кание реакций типа (FeO) + 2Cu = [С112О] + Fe. В результате этих

реакций возникают другие оксиды: MnO, Si02, AI2O3. Поэтому для сохранения в шве чистоты меди применяют низкокремнистые флю­сы АН-20 с содержанием Si02

Если допустимо снижение электропроводности и теплопро­водности меди, то применяют бронзовую проволоку БрХ07 и др., которые обеспечивают равнопрочность металла шва с основным металлом.

Для сварки латуней (Си + Zn) применяют флюсы АН-20, АНФ-5 и МАТИ-53, ФУ-10. Для сварки меди применяют также специаль­ные керамические флюсы ЖМ-1 и К-13МВТУ. Шлаковая система флюса ЖМ-1 включает: Ca0-Si02~Al203-CaF2 с добавкой рас­кислителей: углерода и буры (Ыа2В40з • MgO). Роль углерода со­стоит в превращении окислителя СО2 в газовой среде в восстано­вительный газ СО по реакции С + СО2 = 2СО.

Флюсы для сварки титана и сплавов на его основе. Титан обладает весьма высокой химической активностью и при нагрева­нии активно взаимодействует с О2, N2, Н2, С. Основная проблема свариваемости Ті и его сплавов связана с получением пластичных сварных соединений. Потеря пластичности - результат отрицатель-
ного влияния растворенных газов, примесей и структурных превра­щений, поскольку титан обладает полиморфизмом. Окисление ти­тана начинается при нагреве выше 700 К. До этой температуры он защищен оксидно-нитридной пленкой, которая имеет аналогичную структуру и прочно удерживается на поверхности. Совместное дей­ствие кислорода, углерода и азота на свойства металла шва опреде­ляют эквивалентом кислорода

который входит в формулу для определения твердости

НВ = 40 + 310[0]экв. (10.14)

Главное требование, предъявляемое к флюсам - надежная защи­та от воздуха и загрязнений компонентами шлака. Этому требова­нию удовлетворяют бескислородные флюсы на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов: АНТ-1, АНТ-3 (см. табл. 10.1), а также АНТ-5 и АНТ-7 (последний применяется для сварки деталей толщиной до 40 мм при большой силе тока). Однако ударная вязкость швов при сварке под флюсом не достигает значений, получаемых при сварке в аргоне неплавящимся электро­дом. Более эффективна комбинированная флюсогазовая защита.

Флюсы для сварки алюминия и его сплавов. Плавленые флюсы для сварки алюминия состоят из хлоридов и фторидов ще­лочных и щелочно-земельных металлов. Вследствие высокой электропроводности расплавленный флюс АН-А1 и другие шунти­руют дугу, что препятствует ее устойчивому горению. Сварка ве­дется по слою флюса полуоткрытой дугой.

Сварочные флюсы классификация и особенности

При электродуговой или газовой сварке в условиях высоких температур значительно увеличивается химическая активность обрабатываемой зоны. Металл усиленно окисляется под воздействием атмосферного воздуха, в результате шлаки и окислы попадают в него, снижая интенсивность металлургических процессов и в итоге ухудшая качество сварного шва. Для предотвращения этих процессов необходима защитная газовая или жидкая среда, которая изолирует зону сварки. Ее и создают флюсы — неметаллические композитные порошковые компоненты.

Таким образом, назначение флюсов при сварке — изоляция сварочной ванны от атмосферного воздуха, защита наплавляемого металла от интенсивных окислительных процессов, стабильное горение сварочной дуги и получение сварного шва необходимого качества.

Для чего нужен флюс при сварке

Использование флюсов обеспечивает следующие преимущества при сварке.


  • Как при электродуговой, так и при газовой сварке флюс сварочный обеспечивает более интенсивное расплавление металла — (соответственно при больших токах или высокой концентрации кислорода). Благодаря этому нет необходимости заблаговременно разделывать кромки будущего сварного шва.
  • В зоне шва и на прилегающих к нему поверхностях удается избежать угара металла — его потерь на окисление и испарение.
  • Горение дуги имеет более высокую стабильность, что особенно важно при сложных конфигурациях шва
  • Снижаются потери энергии источника тока на нагрев металла, соответственно увеличивается его КПД.
  • Оптимизируется расход присадочного материала.
  • Более удобное выполнение работ для сварщика, потому что флюс экранирует некоторую часть пламени дуги.

Условия использования сварочных флюсов

Задача флюса — стабилизация металлургических процессов при сохранении необходимой производительности электродов. Для этого в процессе сварки следует соблюдать определенные условия.

  • Флюс не должен вступать в химическую реакцию с металлом стержня и основным металлом.
  • Зона сварной ванны должна оставаться изолированной на протяжении всего сварочного процесса.

Остатки флюса, связанные со шлаковой коркой в результате сварки, по завершении работ должны легко удаляться. При этом до 80% материла после очистки можно использовать заново.

Недостатки

Условных минусов в использовании сварочных флюсов немного.

  • Высокая стоимость, которая примерно сопоставима с ценой на сварочную проволоку.
  • Yевозможность сразу осмотреть сварной шов. В силу этого, особенно в конструкциях сложной формы, место сварки предварительно тщательно подготавливается.

Как работают флюсы


  • Перед сваркой на места соединений наносится толстый (40-60 мм) слой флюса.
  • Электрод вводится в зону сварки, происходит поджиг дуги.
  • Под воздействием высоких температур (до 6000 °C) флюс с его низкой плотностью быстро плавится в газовом пузыре, изолируя сверху сварную ванну, перекрывая к ней доступ газовых, водяных паров и других химических веществ.
  • Имея высокое поверхностное натяжение, таким же образом расплав флюса предотвращает интенсивное разбрызгивание металла.
  • Это позволяет значительно увеличить ток дуги (до 1000-2000 Ампер) без серьезных потер материала электрода и с сохранением хорошего качества шва.
  • Под воздействием флюса в зоне дуги происходит концентрация тепловой мощности — в результате плавление металла происходит быстрее.
  • При этом металлом заполняются все стыки, независимо от состояния кромок.
  • Изменяется материальный баланс сварного шва — 60-65% процентов в нем составляет металл свариваемых деталей, и только остальное — это металл сварочного электрода.

Сварочные флюсы - классификация

Классификация флюсов чрезвычайно широка. Их различают по внешнему виду и физическому состоянию, химическому составу, способу получения, назначению. Так, например, для наплавки или дуговой сварки, как правило, используются гранулированные или порошковые флюсы с определенными показателями электропроводности, а для газовой — газы, порошки, пасты.

По способу получения композитов

Различают флюсы плавленые и неплавленые.

Флюс сварочный плавленый широко используют не только при сварке, но при наплавке. Он демонстрирует высокую эффективность в случаях, когда поверхность металла сварного шва путем добавления дополнительных химических элементов должна получить более высокие технические характеристики — например, повышенную стойкость к коррозии или очень ровный и гладкий шов.

Наплавка под флюсом


Получают плавленые флюсы следующим способом: компоненты размалывают, смешивают, затем расплавляют в пламенных или электропечах при полном отсутствии кислорода. Далее нагретые частицы пропускаются через непрерывный поток воды, затвердевая и превращаясь таким образом в гранулят. Размер частиц различен — чем тоньше сварочный пруток, тем меньше должны быть и гранулы.

Неплавленые флюсы (керамические) для сварки изготавливаются путем перемешивания измельченных частиц шихты из ферросплавов, минералов, шлакообразующих без последующего плавления. Частицы смешиваются со стеклом и далее спекаются.

В ряду их преимуществ:

  • низкий расход,
  • возможность многократного использования,
  • высокое качество получаемого шва.


Пример - керамический сварочный флюс марки UF (UF-01, UF-02, UF-03) который используется в энергетике и гражданском строительстве для сварки металлоконструкций из низколегированных сталей повышенной прочности.

Химический состав флюсов для сварки

Химический состав — важная составляющая в характеристике флюсов. Материал должен быть химически инертен в условиях очень высоких температур. Помимо этого, он должен обеспечивать эффективную диффузию отдельных элементов (например, легирующих) в металл шва.

Наибольшую массовую долю (от 35…80% от общего объема) в сварочном флюсе обычно (но не во всех) составляет диоксид кремния (кремнезём) — кислотный оксид, бесцветный прозрачный кристаллический минерал. Кремний препятствует процессу образования углерода, тем самым снижая риски появления трещин и пор в металле шва.

Значительную часть составляет марганец. Как активный раскислитель, этот компонент флюсов для сварки снижает образование окислов в зоне сварочной ванны, вступая в реакцию вначале с кислородом в окислах железа, затем и с оксидом кремния. Результат сложной реакции — оксид марганца, нерастворяемый в стали и впоследствии легко удаляемый. Кроме того, марганец реагирует с вредной для металла шва серой — он связывается с ней в сульфид, который затем также удаляется с поверхности шва.

Также в ряду химических элементов флюсов — легирующие добавки — помимо кремния и марганца это молибден, хром, титан, вольфрам, ванадий и другие. Из задача — восстановить первичный химический состав металла, а в ряде случаев — путем легирования восполнить собой выгоревшие основные примеси стали и обеспечить металлу шва дополнительные специальные свойства. Обычно во флюсе они представлены соединениями с железом — ферросплавами (феррохром и т. д.).

Виды флюсов для сварки по назначению

От назначения сварочных флюсов напрямую зависит их выбор по химическому составу.

  • Для сварки низкоуглеродистых сталей применяются флюсы с большим содержанием кремния и марганца в сочетании с проволокой из низкоуглеродистой стали без легирующих добавок. Второй вариант — малая доля марганца (или вообще его отсутствие) во флюсе, но легирующие добавки присутствуют в стали сварочного прутка.
  • Для сварки низколегированных сталей используются флюсы с высокой химической инертностью, — выше, чем для низкоуглеродистых сталей. Благодаря этому получают более пластичный сварной шов. Пример — флюс для сварки стали АН-46.
  • Для сварки высоколегированных металлов применяются флюсы с минимальной химической активностью. Кремний, как и марганец, практически не используется — его заменяет флюорит (плавиковый шпат), благодаря которому образуются легко отделяемые легкоплавкие шлаки. Также в таких флюсах обычно содержатся оксид алюминия, негашеная известь.
  • Для сварки активных металлов (таких, как титан) используют солевые флюсы — как правило, это хлоридные и фторидные соли щелочных металлов. Примесь кислорода в них полностью отсутствует, поскольку она снижает пластичность шва.

Назначение сварочного флюса - примеры

Флюсы для газовой сварки

Для сварки алюминия и других цветных металлов, чугуна, инструментальных сталей, отдельных марок тонколистовой стали используется защитная газовая атмосфера. Ее обеспечивают газообразные, пастообразные, а также порошковые флюсы. Они могут наносится:

  • на кромки соединяемых деталей;
  • напрямую в сварную ванну;
  • на присадочный пруток.

В зависимости от физического состояния материала флюсы для сварки подают в рабочую зону по-разному. Некоторую сложность вызывают порошкообразные композиты — их необходимо равномерно и точно вносить в расплав, не позволяя потоку газа раздувать порошок. Составы в виде паст подают на участок соединения. Для подачи газообразных флюсов используют расходомеры — с их помощью газ дозированно подается в рабочую зону.

Электромагнитный расходомер


Важный момент: для газовой сварки флюс по составу подбирают в зависимости от образующихся в ходе сварки оксидов. Если они кислые, флюсы должны быть щелочными (основными), напротив, если щелочные оксиды — выбирают кислые флюсы.

Флюсы, применяемые при газовой сварке наиболее широко:

  • медь, латунь, бронза — для их сварки используют кислые флюсы с включением борсодержащих соединений (борная кислота и т. д.) — например, такие марки, как МБ-2 или БМ-1;
  • чугун — для его сварки обычно используются флюсы с включением различных соединений щелочных металлов — натрия и калия;
  • алюминий — здесь используются составы с содержанием фторидов калия, лития и натрия, а также хлориды. В этом случае наиболее широко применяется сварочный флюс марки АФ-4А.

Флюсы для газовой сварки не используются для соединения деталей из низкоуглеродистых сталей, поскольку на поверхности расплавленного металла интенсивно скапливаются легкоплавкие оксиды железа.

Флюсы для автоматической сварки

Автоматическая и полуавтоматическая сварка наиболее широко применяется при работе с большими конструкциями. Благодаря высоким токам и флюсу возможно сваривание деталей значительной толщины, при этом — без предварительной разделки кромки. Области использования — сваривание труб, изготовление резервуаров, судостроение.


Для такого способа сварки характерно автоматическое поддержание стабильно горящей электродуги, необходимого количества флюса (с отсосом нерасплавившегося), а также непрерывное обновление расплавленного электрода. Чтобы поддерживать в сварочной зоне защитное газовое облако нужного состава, толщина слоя флюса должна быть 40-80 мм, ширина 50-100 мм. Марка флюса для автоматической сварки, как и для классической дуговой, также зависит от характеристик свариваемого металла. Сварка осуществляется в нижнем пространственном положении.

Выгодно купить флюс для сварки различных типов и марок вы можете в компании «Центр Метиз».

Флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки. Характеристика, классификация

Сварочный флюс – гранулированный порошок с размером зерен 0,2–4 мм,предназначенный для подачи в зону горения дуги при сварке. Под действием высокой температуры флюс расплавляется, при этом:

  • создает газовую и шлаковую защиту сварочной ванны;
  • обеспечивает стабильность горения дуги и переноса электродного металла в сварочную ванну;
  • обеспечивает требуемые свойства сварного соединения;
  • выводит вредные примеси в шлаковую корку.

Сварочные флюсы классифицируются по технологии производства, химическому составу, назначению и др. характеристикам.

По способу производства сварочные флюсы делятся на плавленые и керамические (неплавленые). Рудоминеральные компоненты плавленых флюсов расплавляются в печи, а затем гранулируются, подвергаются прокалке и фракционированию. Керамические флюсы представляют собой сухие смеси компонентов, получаемые в результате смешивания минералов и ферросплавов с жидким стеклом с дальнейшей сушкой, прокалкой и фракционированием. Наиболее распространенными являются плавленые флюсы.

В зависимости от химического состава флюсы бывают оксидные, солеоксидные и солевые.

Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фторидных соединений. Они предназначены для сварки низколегированных и фтористых сталей. Оскидные флюсы по содержанию SiO2 подразделяются на бескремнистые (содержание SiO2 меньше 5%), низкокремнистые (6–35% SiO2), высоко кремнистые (содержание SiO2 больше 35%), а по содержанию марганца – на без марганцевые (содержание марганца меньше 1%), низко марганцевые (меньше 10% марганца), средне марганцевые (10–30% марганца) и высоко марганцевые (более 30% марганца).

Солеоксидные (смешанные) флюсы по сравнению с оксидными содержат меньше оксидов и большее количество солей. Количество SiO2 в них снижено до 15–30%, MnO до 1–9%, а содержание CaF2 увеличено до 12–30%. Солеоксидные флюсы используются для сварки легированных сталей.

Солевые флюсы не содержат оксидов и состоят из хлоридов и фторидовNaF, CaF2, BaCl2 и др. Они применяются для сварки активных металлов, а также для электрошлакового переплава.

Флюсы могут предназначаться для сварки высоколегированных сталей, углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и сплавов.

По строению зерен (частиц) сварочный флюс может быть стекловидным, пемзовидным или цементированным.

Химическая активность флюса – одна из его важных характеристик, определяемая по суммарной окислительной способности. Показателем активности флюса служит относительная величина Аф со значением от 0 до 1. В зависимости от химической активности флюсы подразделяются на четыре вида:

  • высокоактивные (Аф > 0,6);
  • активные (Аф от 0,3 до 0,6);
  • малоактивные (Аф от 0,1 до 0,3);
  • пассивные (Аф < 0,1).

Флюсы для сварки низкоуглеродистых сталей

Наиболее распространенными отечественными флюсами для сварки низкоуглеродистых сталей являются следующие:

  • высококремнистые высокомарганцевые – стекловидные АН-348, АНЦ-1, ОСЦ-45,ФЦ-3, ФЦ-6, ФЦ-9 и пемзовидный АН-60; химическая активность Аф – от 0,75 до 0,9;
  • высоко кремнистые средне марганцевые стекловидные АН-1, АН-65, ФЦ-7; химическая активность Аф – от 0,75 до 0,9;
  • высоко кремнистый низко марганцевый флюс ФВТ-4 (стекловидный); химическая активность Аф = 0,6;

Флюсы для сварки низколегированных сталей

При сварке низколегированных сталей используются флюсы с более низкой химической активностью (Аф от 0,3 до 0,6), чем при сварке низкоуглеродистых сталей. В них содержится меньшее количество оксидов SiO2 и MnO и большее количество CaF2 и СаО. За счет меньшей активности сварочного флюса снижается окисление легирующих элементов в стали и улучшается пластичность шва, однако при этом несколько ухудшается формирование шва, повышается вероятность порообразования.

Наиболее распространенные отечественные флюсы для сварки низколегированных сталей:

  • низко кремнистые низко марганцевые – ФЦ-11, ФЦ-15, ФЦ-16, ФЦ-22, ФВТ-1,АН-43;
  • низко кремнистые средне-марганцевые – АН-42, АН-47.

Флюсы для сварки средне- и высоколегированных сталей

При сварке средне- и высоколегированных сталей обычно используются малоактивные флюсы (Аф от 0,1 до 0,3). В них содержится еще меньшее количествоSiO2, практически отсутствует MnO, содержание CaO – от 8 до 20%, CaF2 – от 20 до 60% (для более легированных сталей содержание CaF2 во флюсе повышается).

Известные отечественные флюсы для сварки средне- и высоколегированных сталей:

  • малоактивные – АН-15, АН-17, АН-18, АН-20, АН-45, АВ-5, ФЦ-17, ФЦ-19,НФ-18, ОФ-6;
  • активный сварочный флюс АН-26 (Аф составляет около 0,5).

Флюсы для сварки активных металлов

Для сварки активных металлов, например, титана, применяются полностью солевые флюсы. В них не добавляются оксиды, поскольку это приводит к загрязнению швов кислородом и резкому снижению их пластичности. Флюсы производят на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов,например, с таким составом: 85–95% CaF2, 0–19% BaCl, 1–6% NaCl, 0-4% CaCl.

Производство флюса

Технология производства плавленого сварочного флюса включает следующие этапы технологии производства:

  • Подготовка шихты
  • Выплавка флюса
  • Грануляция
  • Обработка
  • Контроль качества произведенного флюса
  • Упаковка

Компоненты флюса должны храниться раздельно по партиям согласно нормативно-технической документации. При подготовке шихты выполняются крупное,среднее и мелкое дробление кусковых компонентов, их мойка и сушка. Далее производятся их взвешивание, дозировка согласно рецепту и смешивание.

Выплавка флюса осуществляется в электродуговых или газопламенных печах.Сварочный флюс после выплавки в газопламенной печи всегда гранулируется мокрым способом и получается стекловидным, а флюс, выплавленный в электродуговой печи может гранулироваться сухим способом и быть пемзовидным.

Грануляция флюса может выполняться мокрым и сухим способом. При мокрой грануляции расплав выливается в наполненный водой бассейн и при соприкосновении с холодной водой делится на мелкие частицы. При сухом способе грануляции расплав сливают в металлический поддон или изложницу с последующим дроблением слитка.

При обработке флюса выполняются его сушка, дробление и просеивание. По окончании просеивания мелкую и крупную фракции, не соответствующие ТУ,возвращают на переплав.

При контроле качества флюса проверяются размер зерен, удельный вес, химический состав, влажность и другие характеристики.

Упаковка флюса может осуществляться в полиэтиленовые мешки, пятислойные бумажные мешки, металлические барабаны или ящики.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Выбор флюсов и сварочных проволок для сварки углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей и сплавов.

Флюсы классифицируют по назначению, химическому составу, структуре, степени легирования шва, способу изготовления, зависимости вязкости шлака от температуры.

По назначению флюсы делят на три группы:

1) для сварки углеродистых и легированных сталей;

2) для сварки высоколегированных сталей;

3) для сварки цветных металлов и сплавов.

По химическому составу различают флюсы оксидные, солевые и солеоксидные (смешанные). Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фтористых соединений. Их применяют для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Солевые флюсы состоят из фтористых и хлористых солей металлов и других, не содержащих кислород химических соединений. Они используются для сварки активных металлов электрошлакового переплава. Солеоксидные флюсы состоят из фторидов и оксидов металлов, применяются для сварки легированных сталей.

По химическим свойствам оксидные флюсы подразделяют на кислые и основные, а также нейтральные. К кислым относят SiO2 и ТiO2; к основным — CaO, MgO, к химически нейтральным соединениям — фториды и хлориды.

В зависимости от содержания SiO2 различают высококремнистые, низкокремнистые и бескремнистые флюсы, а в зависимости от содержания MnO — марганцевые и безмарганцевые флюсы.

По степени легирования металла шва различают флюсы пассивные, т. е. не вступающие во взаимодействие с расплавленным металлом, активные — слабо легирующие металл шва и сильно легирующие, к которым относят большинство керамических флюсов.

По способу изготовления флюсы делят на плавленые и неплавленые (керамические).

По строению крупинок — стекловидные, пемзовидные и цементированные.

По характеру зависимости вязкости шлаков от температуры различают флюсы, образующие шлаки с различными физическими свойствами. Флюсы, у которых вязкость шлаков с понижением температуры возрастает медленно, называют длинными, а флюсы, у которых вязкость шлаков при аналогичных условиях возрастает быстро — короткими. Зависимость вязкости флюсов от температуры существенно влияет на качество формирования шва. Преимущественно находят применение флюсы с короткими шлаками (основные флюсы)

При сварке под флюсом состав флюса полностью определяет состав шлака и атмосферу дуги. Взаимодействие жидкого шлака с расплавленным металлом оказывает существенное влияние на химический состав, структуру и свойства наплавленного металла.

Применительно к углеродистым сталям качественный шов можно получить при следующем сочетании флюсов и сварочной проволоки:

1) плавленый марганцевый, высококремнистый флюс и низкоуглеродистая или марганцовистая сварочная проволока;

2) плавленый безмарганцевый, высококремнистый флюс и низкоутлеродистая марганцовистая сварочная проволока;

3) керамический флюс и низкоуглеродистая сварочная проволока.

Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей чаще всего используют углеродистую проволоку марок Св-08 и Св-08А в сочетании с высококремнистым марганцевым флюсом марок ОСЦ-45, АН-348А, ОСЦ-45М, АН-348АМ (мелкий). Требования к этим флюсам регламентируются ГОСТ 9087 — 81.

Флюсы ОСЦ-45 и АН-348А с зерном 0,35-3,0 мм применяют для автоматической сварки сварочной проволокой диаметром 3 мм и более. Флюсы ОСЦ-45М и АН-348АМ с зерном 0,25 — 1,6 мм применяют для автоматической и механизированной сварки сварочной проволокой диаметром менее 3 мм.

Флюс ОСЦ-45 малочувствителен к ржавчине, дает весьма плотные швы, стойкие против образования горячих трещин. Существенным недостатком флюса является большое выделение вредных фтористых газов. Флюс АН-348А более чувствителен к коррозии, чем ОСЦ-45, но выделяет значительно меньше вредных фтористых газов.

Флюсы для высоколегированных сталей

Керамические флюсы.

Изготавливают так же, как и электродное покрытие.

Сухие компоненты шихты замешиваются в жидком стекле. Полученную массу измельчают путем продавливания. Потом прокаливают, просеивают для получения частиц определенного размера.
Частицы сухой смеси могут быть скреплены за счет спекания. Происходит это при повышенных температурах без расплавления. Затем гранулируют до необходимого размера.

Не плавильные флюсы приготавливаются в виде механической смеси. Наиболее распространенны керамические флюсы. По составу близки к составу основного покрытия.
Легирование металла флюсом достигается путем введения в их состав ферросплавов.
Сочетание легирующих элементов может быть различно, а это позволяет получать практически любой состав металла шва.

Это наиболее характерная особенность керамических флюсов.

Химический состав шва также зависит от параметров сварки.

Чтобы определить, как изменились свойства шва, надо замерить твердость в различных местах.

Наиболее критичная зона – зона сплавления и околошовная зона. Керамические флюсы имеют и свои недостатки: малая прочность, вследствие чего в процессе транспортировки или эксплуатации меняют свою грануляцию.

Часто применяют для сварки высоколегированных и специальных сталей, а также для наплавочных работ.

Плавильные флюсы.

Сплавы оксидов и солей металлов. Процесс их изготовления включает следующие стадии:

1. Расчет и подготовка шихты.
2. Выплавка флюса.
3. Грануляция.
4. Сушка, если использовалась мокрая грануляция.
5. Просеивание.

Предварительно измельченные части флюса загружают в дуговые или плавильные печи. После расплавления и выдержки до окончания реакции при температуре 1400 C флюс выпускают из печи.

При сухой грануляции флюс выливается в металлические формы. После остывания отливка дробится, при этом используются валки. Размер частиц 0,1-3 мм. Затем флюсы просеивают.

Сухая грануляция применяется для гигроскопических флюсов, содержащих большое количество фтористых и хромистых солей.

Преимущество этих флюсов в том, что они могут быть использованы несколько раз.

Используют для сварки алюминиевых и титановых сплавов.

Мокрый способ грануляции: расплавленный флюс выпускается из печи достаточно тонкой струей и попадает в емкость с проточной водой. В ряде случаев используют дополнительную струю воды.
Далее идет просеивание.

Получают различную грануляцию. Флюс сушат при температуре 250-300 C, а после дробят, если возникает необходимость. После этого просеивают.

Флюс представляет из себя неровные зерна светло-серого, красно-бурого и коричневого цвета.

Транспортируют в герметичной таре, полиэтиленовых мешках, бочках.

Плавильный флюс не может содержать легирующих элементов в чистом виде, так как они окисляются в процессе изготовления. Поэтому легирование происходит путем восстановления окислов флюсов.


В основу классификации флюсов по химическому составу положено содержание в нем оксидов и солей.

Различают окислительные флюсы, имеющие оксид марганца и кремния в составе.

Для получения определенных свойств флюса, в его состав вводят другие компоненты – плавиковый шпат, более прочные оксиды.

Чем больше во флюсе оксида марганца и кремния, тем сильнее он может легировать металл данными элементами, но тем больше он будет окислять этот металл.

Плавильные флюсы применяются для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Безокислительные флюсы практически не содержат оксидов марганца и кремния, в их состав входят фториды, используются для сварки высоколегированных сталей.
Также безокислительные флюсы могут состоять из фтористых и хлоридных солей и элементов, не содержащих кислород.
Используют для сварки высокоактивных металлов – алюминия и титана.

В связи с широким применением флюсов, есть ГОСТ на основные марки: ГОСТ 9087-81 «Флюсы сварочные плавильные».
Регламентирует химический состав.

Различают стекловидный и пемзовидный характер зерна.
Строение зерна зависит от состава расплава флюса, степени его перегрева.
В зависимости от этого, флюс может получаться плотным, прозрачным, пористым, рыхлым.
Следует учитывать, что пемзовидный флюс при том же химическом составе, имеет в полтора-два раза меньший вес, чем стекловидный.

Данные флюсы хуже защищают металл от воздействия воздуха, но обеспечивают хорошее формирование шва при больших плотностях тока и скоростях сварки.

Буквы в обозначениях флюсов:
М – мелкий
С – стекловидный
П – пемзовидный
СП – смешанный


Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.



Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Читайте также: