Общие сведения о сварочных флюсах

Сварочными флюсами называют спец. приготовленные металлические гранулированные порошки с размером отдельных зерен 0,25-4 мм. При механизированных дуговых способах сварки под флюсом защита сварочной ванны и ее металлургическая обработка осуществляется сварочными флюсами. Флюсы расплавляясь, создают газовый и шлаковый купол над зоной сварочной дуги, а после химико-металлургического воздействия в дуговом пространстве и сварочной ванне образуют на поверхности шва шлаковую корку, в которую выводятся окислы, сера, фосфор и газы.

К флюсам для автоматической и полуавтоматической сварки плавящимся электродам предъявляются ряд общих требований:

- обеспечение стабильности горения дуги и процесса сварки;

- получение заданного химического состава металла сварочных швов и их свойств;

- обеспечение хорошего формирования металла шва;

- получение швов без дефектов (шлаковых включений, пор и трещин);

- легкая отделяемость шлаковой корки от поверхности швов;

- стабильность горения дуги обеспечивается за счет ионизируемых компонентов, которые введены в состав флюса.

Заданный химический состав металла шва обеспечивается за счет основного и электродного металла, учитывая их изменения вследствие взаимодействия с флюсом.

Хорошее формирование металла шва и легкая отделимость шлаковой корки обеспечивается путем регулирования физико-химических свойств флюса (температур плавления, жидкотекучесть шлака и др). Трещины, шлаковые включения и пористость металла швов подавляется за счет рафинирующих, раскисляющих, легирующих компонентов, которые введены в состав флюса.

 

4.2. Классификация флюсов

Флюсы принято подразделять по следующим признакам:

1. По способу их изготовления:

а) Плавленые

б) Керамические

в) Флюс-пасты.

2. По назначению:

а) для определенного способа сварки (флюсы для дуговой сварки, для электрошлаковой сварки);

б) для сварки определенных металлов (флюсы для сварки стали, для сварки алюминия, для сварки титана, для сварки меди, для сварки магния и т.д.).

3. По химическому составу:

а) Окислительные флюсы, содержащие в своем составе MnO и SiO₂ Чем больше содержится во флюсе MnO и SiO₂, тем сильнее флюс может легировать металл кремнием и марганцем, но одновременно тем сильнее он окисляет металл. Окислительные флюсы преимущественно применяют при сварке углеродистых и низколегированных сталей.

б) Безокислительные флюсы, практически не содержащие окислы кремния и марганца или содержащие в небольших количествах. В основном содержат весьма окислы CaO, MgO, Al₂O₃, и фтористый кальций (CaF₂). Их преимущественно используют для сварки высоколегированных сталей.

в) Безкислородные флюсы, состоящие из фторидных и хлоридных солей щелочных и щелочно-земельных металлов, а также других составляющих, не содержащих кислород. Их используют для сварки химически активных металлов (алюминия, магния, титана).

Плавленые флюсы

Плавленые флюсы получают сплавлением его составляющих компонентов. Плавленые флюсы являются основными при автоматической сварке металла. Флюсы типов АН-348-А, АН-348-АМ, АН-348-В, АН-348-ВМ, АН-60 и ФЦ-9 предназначены для механической сварки и наплавки углеродистых и низколегированных сталей углеродистой и низколегированной сварочной проволокой. Флюс марки АН-8 применяют при электрошлаковой сварке углеродистых и низколегированных сталей и сварке низколегированных сталей углеродистой и низколегированной сварочной проволокой. Флюсы марок АН-15М, АН-18, АН-20, АН-20СМ и АН-20П служат для дуговой автоматической сварки и наплавки высоколегированных сталей и среднелегированных сталей. Флюс марки АН-22 предназначен для электрошлаковой сварки и дуговой автоматической наплавки и сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюсы АН-26С, АН-26СП и АН-26П применяют при автоматической и полуавтоматической сварке нержавеющих, коррозионностойких и жаропрочных сталей. Флюсы марок АН-17М, АН-43 и АН-47 предназначены для дуговой сварки и наплавки углеродистых, низко и среднелегированных сталей повышенной и высокой прочности.

Химический состав сварочных плавленых флюсов приведен в таблице 4.1

Таблица 4.1

Состав сварочных плавленых флюсов, %

Марка флюса	SiO2	MnO	CaO	MgO	Al2O3	Na2O и K2O	CaF2	Fe2O3	S	P	C
								не более
АН-348-А	41,0-44,0	34,0-38,0	6,5	5,0-7,5	4,5	-	4,0-5,5	2,0	0,15	0,12	-
ОСЦ-45	38,0-44,0	38,0-44,0	6,5	2,5	5,0	-	6,0-9,0	2,0	0,15	0,15	-
АН-348-АМ	41,0-44,0	34,0-38,0	6,5	4,5	4,5	-	3,5-4,5	2,0	0,15	0,12	-
ОСЦ-45М	38,0-44,0	38,0-44,0	6,5	2,5	5,0	-	6,0-9,0	2,0	0,15	0,10	-
АН-60	42,5-46,5	36,0-41,0	3,0-11,0	0,5-3,0	5,0	-	5,0-8,0	1,5	0,15	0,15	-
ФЦ-9	38,0-41,0	38,0-41,0	6,5	2,5	10,0-13,0	-	2,0-3,0	2,0	0,10	0,10	-
АН-8	33,0-36,0	21,0-26,0	1,0-7,0	5,0-7,5	11,0-15,0	-	13,0-19,0	1,5-3,5	0,15	0,15	-
АН-20С, АН-20СМ, АН-20П	19,0-24,0	0,5	3,0-9,0	9,0-13,0	27,0-32,0	2,0-3,0	25,0-33,0	1,0	0,08	0,05	-
АН-22	18,0-21,5	7,0-9,0	12,0-15,0	11,5-15,0	19,0-23,0	1,0-2,0	20,0-24,0	1,0	0,05	0,05	-
АН-26С, АН-26СП, АН-26П	29,0-33,0	2,5-4,0	4,0-8,0	15,0-18,0	19,0-23,0	-	20,0-24,0	1,5	0,10	0,10	0,05
Примечание: Индексы в наименовании марки флюса имеют следующие значения: С – стекловидный; П – пемзовидный; М - мелкий

 

Преимущества плавленых флюсов:

- равномерность флюса по химическому составу;

- высокая механическая прочность, что облегчает транспортировку.

- относительно высокая влагоустойчивость.

Основным недостатком плавленых флюсов является то, что он не может содержать легирующих элементов в чистом виде, т.к. в процессе выплавки они неизбежно окисляются. Легирование плавленными флюсами происходит путем восстановления элементов из окислов, находящихся во флюсе

Керамические флюсы

Керамические флюсы представляют собой механическую смесь различных природных материалов и ферросплавов.

Используются флюсы марок АНК-35 (для сварки низкоуглеродистых сталей низкоуглеродистой проволокой Св-08 и Св-08А), АНК-46 (для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей), АНК-47 и АНК-30 (для сварки швов высокой хладостойкости), АНК-45 (для сварки высоколегированных сталей), АНК-40, АНК-18, АНК-19 (для наплавочных работ низкоуглеродистой сварочной проволокой Св-08 и Св-08А).

Преимущества керамических флюсов. Технология изготовления керамических флюсов позволяет вводить в состав легирующие и микролегирующие добавки, что обеспечивает керамическим флюсам высокую универсальность. В связи с этим керамические флюсы находят все большее применение для сварки высоколегированных сталей и сплавов, а также для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Недостатки керамических флюсов:

- трудность получения равномерного химического состава (т.к. вследствие разных плотностей отдельных составляющих может произойти их сеперация);

- малая механическая прочность флюса и низкая влагостойкость.

Флюс-пасты

В настоящее время при аргоно-дуговой сварке цветных металлов широко применяются флюс-пасты серии ТФА, разработанные в Ташкентском государственном техническом университете, а также ФА, ИЭС и другие. Отличаясь высоким поверхностным натяжением флюс при сварке способствует уменьшению провисания корня шва, что исключает необходимость применения формирующих подкладок. Флюсы серии ТФА модифицируют сварной шов за счет микролегирования и защищают сварочную ванну тонкой пленкой шлака. 

К флюс-пастам предъявляются следующие требования:

1. Флюс в расплавленном состоянии должен обладать высоким поверхностным натяжением (это обеспечивает качественное формирование корня шва).

2. При использовании флюса в виде пасты он должен обеспечивать прочное сцепление с поверхностью полуфабрикатов.

 3. После сварки остатки флюс-пасты и шлака должны легко смываться в проточной воде.

4. Флюс должен быть не гигроскопичен.

5. Остатки флюса не должны снижать коррозионностойкость металла.

Для устойчивого горения дуги, эффективной защиты тыльной стороны сварочной ванны и улучшения формирования корня шва флюс-пасты, наносят на обратную сторону соединяемых деталей. Флюс-пасты наносят тонким равномерным слоем шириной 8-10 мм кисточкой или поролоновым валиком возле соединяемых кромок.

Сварку осуществляют после полного испарения пастообразующей жидкости.