для электрошлаковой сварки каких металлов применяют окислительные флюсы

Флюсы для электрошлаковой сварки

Вследствие принципиальных отличий процесса электрошлаковой сварки от электродуговой флюсы для электрошлаковой сварки углеродистых и легированных сталей следует рассмотреть отдельно. Особые требования, предъявляемые к флюсам для электрошлаковой сварки, обусловлены, с одной стороны, необходимостью обеспечить устойчивый электрошлаковый процесс и, с другой — наличием устройств для удержания шлаковой и металлической ванн.

Флюс для электрошлаковой сварки должен соответствовать следующим требованиям: обеспечивать быстрое и легкое начало электрошлакового процесса и поддерживать устойчивое его прохождение, в особенности при малой глубине шлаковой ванны и большой скорости подачи сварочной проволоки; обеспечивать удовлетворительное формирование поверхности шва без подрезов и наплывов, не отжимать ползуны от свариваемых пластин и не вытекать в зазоры между ползунами и кромками при достижимой на практике точности сборки свариваемых изделий; образовывать легко отделяющийся с поверхности шва шлак; иметь высокую температуру кипения.

Эти требования в основном удовлетворяются при соответствующих значениях электропроводности и вязкости флюса.

Все флюсы, применяемые при электрошлаковой сварке (см. табл. 7-1, 7-3 и 7-39), плавленые. По химическому составу их можно разделить на несколько групп: высококремнистые марганцевые (ФЦ-7, АН-348-А); низкокремнистые марганцевые (АН-8, АН-22); бескремнистые (48-ОФ-6, АН-25); фторидные (АНФ-1П, АНФ-5 и др.).

Устойчивость электрошлакового процесса возрастает с повышением электропроводности флюса в жидком состоянии. Чем

меньше электропроводность флюса, тем при более высоком напряжении необходимо проводить электрошлаковую сварку. Соответственно этому напряжение сварки при флюсе АНФ-1П обычно составляет 25—30 В, при флюсе АН-8 — около 40 В, а при флюсе ФЦ-7 — 45—50 В.

Флюс для электрошлаковой сварки не должен быть слишком тугоплавким или коротким, в противном случае будет иметь место отжимание ползунов, приводящее при сварке швов большой протяженности к вытеканию сварочной ванны и прекращению процесса сварки. Вместе с тем, чтобы флюс не вытекал в зазоры между ползунами, он не должен быть чрезмерно жидкотеку-чим.

При электрошлаковой сварке требуется оптимальная вязкость флюса, при которой не произойдет ни отжимания ползунов от свариваемых кромок, ни вытекания шлака в зазоры. Если шов формируется без применения ползунов (сварка с неподвижной подкладкой), вязкость флюса играет второстепенную роль и основным требованием, предъявляемым к физическим свойствам флюса, является высокая электропроводность.

Флюсы АН-348-А, АН-8, АН-22 и АНФ-1П заметно отличаются как по характеру изменения вязкости (рис. 7-36), так и по абсолютной ее величине при температуре плавления стали. Наиболее длинным является флюс АН-8, а наиболее коротким — флюс АНФ-1П. Флюс АН-8 расплавляется при наиболее низкой температуре, затем идут флюсы АН-22 и АН-348-А. Наиболее тугоплавкий флюс — флюс АНФ-1П. В связи с этим наибольшая опасность отжимания формирующих устройств и вытекания шлаковой ванны возникает при флюсе АНФ-1П.

Опыт электрошлаковой сварки показывает, что лучшими технологическими свойствами при сварке углеродистой и низколегированной сталей низкоуглеродистой или низколегированной проволокой протяженными швами с применением формирующих ползунов обладает флюс АН-8. Флюсы ФЦ-7 и АН-348-А мало пригодны для сварки таких швов; процесс сварки под этими флюсами характеризуется меньшей устойчивостью, особенно при повышенных скоростях подачи проволоки и малой глубине шлаковой ванны. Флюс АН-22 обеспечивает очень хорошие результаты при электро-шлаковой сварке низколегированных и легированных сталей.

Для электрошлакового переплава сталей лучшими являются флюсы на основе CaF2> A1203 и СаО (АНФ-6, АНФ-1П и др.).

Для начала электрошлакового процесса служит флюс АН-25, электропроводный в твердом состоянии. Другие флюсы, предназначенные для электрошлаковой сварки, находясь в твердом состоянии, электрического тока не проводят. Для обеспечения начала электрошлакового процесса при применении флюса АН-25 кусочки его помещают между свариваемым изделием и электродом. Проводя сварочный ток, они нагреваются, а затем образуют ванночку шлака, позволяющую начать электрошлаковый процесс. Состав флюса АН-25 следующий (по массе %): 35—40 ТЮ2, 33— 40 CaF2J 12—15 СаО, 6—9 Si02, 2—4 MgO, до 2 А1203, до 1 FeO.

Чтобы начать электрошлаковую сварку без флюса АН-25, сперва возбуждают электрическую дугу с целью создания ванночки жидкого флюса, позволяющей перейти к электрошлаковому процессу. В жидком состоянии все флюсы проводят электрический ток.

Электрошлаковая сварка характеризуется весьма небольшим расходом флюса, примерно в 20 раз меньшим, чем при дуговой сварке под флюсом. Ввиду малого обмена шлака в процессе сварки в шлаковой ванне постепенно накапливаются продукты взаимодействия шлака и металла, в первую очередь окислы железа. В результате тормозится прохождение кремние- и марганце-восстановительных процессов, усиливается окисление углерода и таких легирующих элементов, как титан, алюминий, хром. Это ведет к некоторому изменению химического состава металла шва по его длине.

Источник

Флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки. Характеристика, классификация

Сварочные флюсы

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:

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:

Наиболее распространенными отечественными флюсами для сварки низкоуглеродистых сталей являются следующие:

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:

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:

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:

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.

Источник

Технология электрошлаковой сварки

Сварочный флюс должен удовлетворять определенным требованиям, которые можно разделить на две самостоятельные группы: металлургические и технологические. Значение этих требований неодинаково и меняется в зависимости от способа сварки.

При обычной сварке под флюсом наиболее важными являются металлургические требования. Это обусловлено тем, что в процессе дуговой сварки протекают реакции химического взаимодействия между шлаком и жидким металлом, которые оказывают существенное влияние на состав, структуру и механические свойства металла шва, а также на его склонность к образованию пор и горячих трещин.

При электрошлаковой сварке реакции взаимодействия между шлаком и металлом протекают значительно слабее. Только в случае электрошлаковой сварки на постоянном токе, когда к обычным химическим реакциям между шлаком и металлом присоединяется электролитический процесс — электролиз, интенсивность взаимодействия между шлаком и металлом может быть равна или даже выше, чем в случае обычной сварки под флюсом.

При электрошлаковой сварке интенсивность реакций взаимодействия между шлаком и металлом настолько низка, что изменение химического состава флюса в широких пределах вызывает лишь незначительное изменение химического состава металла шва. В силу этого при электрошлаковой сварке решающим фактором, определяющим пригодность флюса, становятся технологические требования.

Пригодным будет прежде всего тот флюс, который при нормальном сочетании составляющих компонентов исключает разбрызгивание шлака и обеспечивает устойчивый режим сварки.

Устойчивость электрошлакового процесса определяется электропроводностью флюса. Чем выше электропроводность флюса, тем устойчивее будет процесс электрошлаковой сварки.

Но при чрезмерном повышении электропроводности флюса, предназначенного для электрошлаковой сварки, уменьшается выделение тепла в шлаковой ванне и тем самым затрудняется проплавление свариваемых кромок.

Так, например, керамические флюсы, которые из-за наличия в их составе значительного количества ферросплавов обладают высокой электропроводностью, менее пригодны для электрошлаковой сварки, чем обычные плавленые флюсы.

Современные сварочные флюсы представляют собой силикаты, содержащие в своем составе сочетание различных количеств Si0₂, А1₂3, CaO, MgO, МпО и CaF₂. При таком составе те физические свойства флюса, которые определяют устойчивость электрошлакового процесса, а следовательно, и пригодность флюса для электрошлаковой сварки, зависят прежде всего от содержания в нем кремнезема.

В настоящее время имеется немало данных, свидетельствующих о том, что электропроводность силикатов типа сварочных флюсов заметно понижается с увеличением в них концентрации Si0₂. Обусловлено это тем, что чистый кремнезем практически не диссоциирует на ионы.

Существенное значение здесь имеет и то обстоятельство, что с ростом содержания Si0₂ повышается вязкость силикатов. Электропроводность, как известно, зависит не только от числа ионов, но и от коэффициента внутреннего трения среды, в которой они перемещаются.

На устойчивость процесса электрошлаковой сварки влияет также плавиковый шпат CaF₂. С увеличением во флюсе содержания CaF₂ улучшается устойчивость процесса электрошлаковой сварки. Следует, однако, иметь в виду, что увеличение CaF₂ во флюсе требует снижения напряжения сварки.

В случае применения фторидных флюсов, которые представляют собой чистый плавиковый шпат либо сплав его с небольшими добавками Si0₂, CaO, А1₂0₃ и др., напряжение сварки должно быть не выше 30—32В. Иначе появляются вспышки дугового разряда, которые при дальнейшем повышении напряжения сварки учащаются и выходят на поверхность шлаковой ванны, образуя открытый дуговой процесс.

Второе технологическое требование, которое предъявляется к флюсу, предназначенному для электрошлаковой сварки, сводится к тому, что он в расплавленном состоянии не должен иметь высокую вязкость, так как чрезмерно высокая вязкость шлака способствует образованию подрезов и шлаковых включений.

Не следует также применять флюс, дающий очень жидкотекучий шлак, который может протекать в зазоры между формирующимися приспособлениями и поверхностью свариваемого изделия. Это приведет к нарушению процесса сварки.

Вязкость современных сварочных флюсов определяется в основном содержанием в них кремнезема и окиси кальция. Чем больше во флюсе содержится Si0₂ и меньше СаО, тем выше его вязкость. Следовательно, во флюсах, предназначенных для электрошлаковой сварки, необходимо снижать содержание Si0₂ и повышать СаО.

При электрошлаковой сварке значительно возрастает объем металла, нагреваемого до высоких температур. Это намного замедляет охлаждение шва и тем самым увеличивает время пребывания при высоких температурах поверхности усиления шва в контакте с образующейся на нем шлаковой коркой, а следовательно, увеличивается время химического взаимодействия между поверхностью металла шва и шлаковой коркой.

В результате на поверхности металла шва толщина окисной пленки становится больше. С увеличением же толщины окисной пленки усиливается сцепление шлаковой корки с поверхностью металла шва.

Таким образом, при электрошлаковой сварке создаются условия, способствующие сцеплению шлака с поверхностью металла шва. В силу этого ухудшается отделимость шлаковой корки. На поверхности шва остается шлак, который при остывании скалывается и отлетает с такой силой, что может травмировать работающих.

Следовательно, хорошая отделимость шлаковой корки является третьим требованием, которое следует предъявлять к флюсу, предназначенному для электрошлаковой сварки.

Отделимость шлаковой корки зависит прежде всего от содержания во флюсе окислов марганца, особенно высшего порядка. Чем меньше во флюсе таких окислов марганца, как Мп₂0з и МпО, тем лучше отделяется шлаковая корка.

Таким образом, электрошлаковая сварка требует флюсов, которые должны удовлетворять иным требованиям, чем флюсы для обычной дуговой сварки. Поэтому из многих флюсов, разработанных для дуговой сварки, пригодными для электрошлаковой сварки оказались только АН-348А, ФЦ-7, 48-ОФ-6 и АНФ-1.

Из специально разработанных для электрошлаковой сварки флюсов в настоящее время применяются флюсы АН-8, АН-8М и АН-22. Химический состав этих флюсов приведен в табл. 91.

Таблица 91. Химический состав флюсов, разработанных для электрошлаковой сварки.

Источник

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.

Условия использования сварочных флюсов

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

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.

Как работают флюсы

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:

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.

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:

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:

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».

Источник