Все о сварке

Флюсы для сварки


Флюсы для автоматической сварки

Для оптимизации процесса образования шва необходим особый флюс для сварки. Основная задача этого участника сварочного процесса – защита зоны сварочного шва от внешней среды. Кроме того, сварочный флюс облегчает процесс отделения шлака от расплавленного шва, оптимизирует восстановление окислов и гарантирует получение наплавки нужной химической чистоты.

При этом каждая сварочная технология ориентирована на использование «своего» флюса. И в этой статье мы опишем основные разновидности флюсов, классифицировав эти вещества по типу сварочной технологии.

Марки флюсов для сварки электродуговым способом

Флюсы для сварки металлов электродуговым способом классифицируют по трем признакам:

По первому признаку – химическому составу – флюсы разделяются на солевые, оксидные и смешанные (солеоксидные) разновидности. В основе солевых флюсов находятся фториды и хлориды железа и некоторая часть оксидов легирующих материалов. В основе оксидных флюсов находятся оксиды марганца, кремния, титана и прочих материалов. Смешанные материалы содержат до 30 процентов солей (фторидов и хлоридов) и не менее 15 процентов оксидов кремния.

По степени активности компонентов флюсы разделяют на четыре группы: пассивные, малоактивные, активные и высокоактивные. Причем активность компонентов указывают в спецификации к флюсу и измеряют по особой шкале: от 0 (пассивные) до 1 (высокоактивные).

По типу стыкуемых металлов флюсы делятся на четыре группы:

Составы для низкоуглеродистых сталей. К этой категории принадлежит любой флюс для сварки стали конструкционного типа (с содержанием легирующий присадок не более одного процента от общей массы). Причем основу состава флюса формируют из оксида кремния, к которому подмешивают оксид марганца. Массовая часть последнего компонента (оксида марганца) зависит от содержания марганца в сварочной проволоке. То есть, чем больше марганца в присадочном материала – тем меньше содержание его оксида во флюсе. Химическая активность компонентов флюса, в данном случае, высокая (до 0,9).

Составы для низколегированных сталей. Составы для сталей с содержанием легирующих компонентов до 5-7 процентов относятся к активным флюсам (до 0,6). Пониженная химическая активность компонентов препятствуют процессу окисления легирующих присадок в сварочной проволоке. По химическому составу такие флюсы тяготеют к оксидному типу (малое содержание оксида кремния, низкое содержание оксида марганца и высокое содержание CaF2).

Составы для высоколегированных сталей. Типовым примером подобных составов является флюс для сварки нержавейки – практически пассивный состав солевого типа (с высоким содержанием фторидов и минимальным содержанием оксида кремния). В таких сталях содержится большой объем легирующих присадок (до 25 процентов от общей массы) поэтому химическая активность флюса должна стремиться к нулю. Причем содержание оксидов металлов во флюсах для высоколегированных сталей должно быть минимальным, поскольку все легирующие компоненты уже содержатся в сварочной проволоке.

Составы для активных металлов. Эти составы относятся к пассивному, солевому типу. Содержание оксидов в таких флюсах попросту недопустимо. Ведь кислород – это основной катализатор процесса образования оксидной пленки, покрывающей любую деталь из активного металла. Зато солей (хлоридов и фторидов) металлов в таком флюсе содержится не менее 80 процентов.

Кроме того, электродуговые флюсы классифицируют еще и по способы производства, разделяя составы на:

Флюсы для электрошлаковой сварки

Электрошлаковая технология предполагает использование совершено иных типов флюса. Ведь такой протектор должен не просто герметизировать зону сварки. Электрошлаковые флюсы обязаны проводить электрический ток и должны обладать высокой вязкостью, препятствующей проникновению вещества в зону стыка.

Поэтому такие флюсы насыщают большим количеством оксидов марганца, некоторым количеством оксида кремния и определенной долей фторидов. Типовым примером указанных составов является любая флюс паста для сварки, наносимая прямо на зону стыка. Причем расход такой пасты на порядок больше объемов флюса, используемого в процессе электродуговой сварки.

Причем по химическому составу такие флюсы делят на: высококремнистые и низкокремнистые; марганцевые и безмарганцевые; фторидные и содержащие минимум фтористых соединений. По степени вязкости флюса эти составы делят на: вязкие, слаботекучие и текучие разновидности.

Флюсы для газовой сварки

Сварка в среде защитных газов предполагает использование особого флюса. Основу протектора, в данном случае, составляет инертный газ (чаще всего – аргон или гелий). Впрочем, возможен вариант с использованием углекислого газа, который ограждает зону сварки и снижает окисление основного и присадочного материалов.

В зону сварки газообразный флюс подается под давлением, из особой форсунки, расположенной под неплавким электродом. Еще один вариант – подача из сопла, в которое встроен штуцер системы транспортирования присадочной проволоки.

Поэтому практически все флюсы для автоматической сварки – газообразные.

По химическому составу такие флюсы можно разделить на следующие разновидности: аргоновую (основа флюса – технически чистый аргон), гелиево-аргоновую (до 30 процентов гелия в составе), многокомпонентную (помимо аргона и гелия во флюсе встречается и азот, и кислород и прочие газы), углекислотную (флюс состоит из углекислого газа).

Выбор конкретного варианта зависит от глубины шва, типа электрода, присадочной проволоки и сорта основного металла. Причем технически чистый аргон подойдет в любом случае. Гелиево-аргоновая смесь обладает еще лучшими характеристиками, но в силу дороговизны гелия ее используют не часто. Углекислые флюсы, в основном, работаю в паре с графитовыми электродами, раскаляющими сварочную ванну до 3500 градусов Цельсия.

Причем, следует помнить, что подача флюса в зону сварочной ванны прерывается лишь после остывания шва ниже определенной температуры. Например, флюс для сварки алюминия – аргон или гелиево-аргоновую смесь – нужно «вдувать» в шов вплоть до остывания металла до 400 градусов Цельсия.  Поэтому расходы газообразного флюса просто несравнимы с расходами твердых протекторов сварочной ванны.

steelguide.ru

Флюсы для электрошлаковой сварки

В зависимости от химического состава флюсы для электрошлаковой сварки бывают следующих видов:

Наряду с требованиями по надежной защите расплавленного металла, оптимального металлургического и химического взаимодействия и обеспечения необходимых механических свойств сварного соединения к флюсу для электрошлаковой сварки предъявляется и ряд технологических требований:

Данные требования являются наиболее важными и обеспечиваются, прежде всего, соответствующим выбором значений электропроводности и вязкости флюсов.

При электрошлаковой сварке выделение тепла осуществляется не дугой, а шлаковой ванной в результате прохождения через нее тока. Поэтому стабильность процесса определяется не наличием элементов с низким потенциалом ионизации, как при дуговой сварке, а электропроводностью флюса. Чем выше (до определенного уровня) электропроводность жидкого флюса, тем более устойчив процесс электрошлаковой сварки. Однако при чрезмерно высоких значениях электропроводности флюса (например, керамического, содержащего значительное количество ферросплавов) снижается тепловыделение в шлаковой ванне, что может привести к образованию непроваров.

На приведенном ниже графике видно, что наибольшей электропроводностью обладают фторидные флюсы. Они обеспечивают наилучшую устойчивость процесса электрошлаковой сварки, но получили ограниченное применение (например, для сварки высоколегированных аустенитных сталей) из-за необходимости в низком напряжении сварки, что затрудняет получение требуемого провара кромок.

Рисунок. Зависимость электропроводности флюсов от температуры

В то же время должна быть оптимальной и вязкость расплавленного флюса. С одной стороны, он не должен быть слишком жидкотекучим, чтобы не вытекать в зазор между изделием и подвижным ползуном. С другой стороны, при высокой вязкости расплавленного флюса и быстром его затвердевании при снижении температуры может происходить отжимание ползунов от свариваемых кромок, а также возможно появление подрезов у поверхности шва и шлаковых включений. Поэтому, с точки зрения данного требования, необходимо подбирать флюсы с не очень «коротким» шлаком, т. е. вязкость которого медленно изменяется с уменьшением температуры. При этом фторидные флюсы (например, АНФ-П) оказываются наихудшими, поскольку имеют «короткий» шлак (с быстрым возрастанием вязкости при снижении температуры).

Рисунок. Зависимость вязкости флюсов от температуры

Отделяемость шлаковой корки зависит от толщины окисной пленки на поверхности металла шва и, главным образом, от содержания во флюсе оксидов марганца Mn2O3 и MnO. Чем меньше их количество во флюсе, тем лучше отделимость шлаковой корки.

Для начала электрошлакового процесса может использоваться флюс АН-25. Он является электропроводным даже в твердом состоянии в отличие от многих других флюсов, предназначенных для электрошлаковой сварки. При отсутствии флюса АН-25 возможно начало сварки с дугового процесса, который прекращается после засыпки флюса и его расплавления и переходит в электрошлаковый процесс в результате шунтирования дуги расплавленным электропроводным флюсом («твердый» старт). Часто применяется «жидкий» старт, когда заливается предварительно расплавленный флюс.

Для сварки используются как специальные флюсы (АН-8, АН-8М, АН-22 и др.), так и некоторые флюсы для дуговой сварки, пригодные для электрошлакового процесса (АН-348А, АНФ-1, ФЦ-7, 48-ОФ-6 и др.). Как и при дуговой сварке, чем более легированная сталь, тем больше фторидов CaF2 и меньше оксидов MnO и SiO2 должно содержаться во флюсе.

При сварке углеродистых и низколегированных сталей флюсы АН-8, АН-8М, АН-22, 48-ОФ-6 предпочтительнее, чем флюсы ФЦ-7 и АН-348-А. Последние менее пригодны при сварке с повышенной скоростью подачи проволоки, а также для сварки протяженными швами. Флюсы АН-22 и 48-ОФ-6, кроме того, лучше способствуют снижению содержания серы в шве. При сварке углеродистых сталей положительные результаты достигаются и с применением флюсов АН-47 и АН-348-В.

Для средне- и высоколегированных сталей используют флюсы 48-ОФ-6, АНФ-1, АНФ-7 и др. При сварке коррозионностойких сталей могут применяться флюсы марок 48-ОФ-6, АНФ-6, АНФ-7, АНФ-8, АНФ-14, а жаростойких сталей – флюсы АНФ-7, АНФ-8, АНФ-Ш, АН-292 и др. Для легированных сталей повышенной прочности (20Х2М, 25ХНЗМФА и др.) может использоваться флюс АН-9.

Электрошлаковая сварка и наплавка чугуна может выполняться с помощью флюсов АН-75, АНФ-14. Для сварки титана используют флюсы марок АНТ-2, АНТ-4 и др., для алюминия – флюсы АН-А301, АН-А302 и др.

Расход флюса при электрошлаковой сварке примерно в 10–20 раз меньше по сравнению с дуговой сваркой.

Таблица. Химический состав некоторых флюсов, применяемых при электрошлаковой сварке

Флюс Химический состав, %
кремнеземSiO2 глиноземAl2O3 MnO CaO MgO CaF2 Fe2O3 ** S P
АН-8 * 33–36 11–15 21–26 4–7 5–8 13–19 1,5–3,5 ≤ 0,10 ≤ 0,12
АН-22 * 18–22 19–23 7–9 12–15 12–15 20–24 ≤ 1,0 ≤ 0,05 ≤ 0,05
АН-348-А * 40–44 ≤ 6 31–38 ≤ 12 ≤ 7 3–6 0,5–2,0 ≤ 0,12 ≤ 0,12
АН-348-В * 40–44 ≤ 8 30–34 ≤ 12 ≤ 7 3–6 0,5–2,0 ≤ 0,12 ≤ 0,13
ФЦ-7 46–48 ≤ 3 24–26 ≤ 3 16–18 5–6 ≤ 2 ≤ 0,1 ≤ 0,1
ФЦ-21 17–21 15–20 9–13 10–14 2–5 32–40 ≤ 2,0 ≤ 0,02 ≤ 0,02
48-ОФ-6 3,5–6,0 20–24 ≤ 0,3 16–20 ≤ 2,0 50–60 ≤ 1,0 ≤ 0,025 ≤ 0,025
АНФ-1 ≤ 1,5 4–6 92–96 ≤ 0,05 ≤ 0,05
* – согласно ГОСТ 9087-81 «Флюсы сварочные плавленые. Технические условия»
** – для значений по ГОСТ 9087-81 содержание оксидов железа приведено в пересчете на Fe2O3
*** – для флюса АН-348-В содержание TiO2 составляет 0,5–6% по массе

Таблица. Области применения флюсов при электрошлаковой сварке

Флюс Характерная область применения
АН-8 углеродистые и низколегированные стали
АН-22 низко- и среднелегированные стали
АН-348-ААН-348-В углеродистые низколегированные стали
ФЦ-7 низкоуглеродистые и углеродистые стали
ФЦ-21 теплоустойчивые стали перлитного класса
48-ОФ-6 различные типы сталей (низко- и высоколегированные, углеродистые и др.)
АНФ-1 высоколегированные стали

www.osvarke.com

Флюсы для газовой сварки

В процессе газовой сварки все металлы и их сплавы, соединяясь с кислородом окружающего воздуха и кислородом сварочного пламени, образуют оксиды, которые имеют более высокую температуру плавления, чем сам металл. Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образовавшихся при сварке оксидов применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами.

Флюс для газовой сварки вещества, которые вводят в сварочную ванну для раскисления расплавленного металла и удаления из него образовавшихся оксидов и неметаллических включений.

При газовой сварке флюс применяется в виде порошков, паст или легкоиспаряющейся жидкости. В первых двух случаях он подается в зону сварки вручную, т. е. наносится на кромки свариваемого металла и на присадочные прутки, либо вносится в ванну в процессе сварки периодическим погружением присадочного прутка в сосуд с флюсом.

В случае применения флюса в виде паров (например, флюса БМ-1 при сварке меди, медных и никелевых сплавов) он подается в пламя горелки автоматически в строго дозированном количестве специальным прибором.

В процессе газовой сварки флюсы, вводимые в сварочную ванну, расплавляются и образуются с окислами легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность сварочной ванны. При этом пленка покрывает расплавленный металл шва, предохраняя его от дальнейшего воздействия атмосферного воздуха. Необходимость применения флюсов при сварке металлов и сплавов, высоколегированных сталей и чугуна вызывается тем, что при нагревании металлов до высокой температуры на их поверхности образуется оксидная пленка, которая при расплавлении переходит в сварочную ванну, препятствуя при этом надежному сплавлению основного и присадочного металла. При сварке углеродистых сталей флюсы, как правило, не применяют.

К сварочным флюсам, применяемым при газовой сварке и пайке, предъявляют следующие требования:

В зависимости от вида свариваемого металла в сварочной ванне образуются основные и кислые оксиды. Если образуются основные оксиды, то применяют кислый флюс, если кислые - основной флюс. В обоих случаях реакция протекает по следующей схеме:

кислотный оксид + основной оксид = соль.

В качестве флюсов используют буру, борную кислоту, оксиды и соли бария, калия, лития, натрия, фтора и др. Состав флюса выбирают в зависимости от свойств свариваемого металла. При сварке чугуна в сварочной ванне образуется кислый оксид SiO2, для растворения его вводят сильные основные оксиды - К2O, Na2O. В качестве основных флюсов применяют углекислый натрий Na2CO3, углекислый калий К2СO3 и буру Na2B4O7.

При газовой сварке меди, латуни образуются основные оксиды (Cu2O, ZnO, FeO и др.), поэтому для растворения их вводят кислые флюсы. Они обычно представляют собой соединения бора.

При кислородной резке нержавеющих сталей, чугуна и цветных металлов флюс вводится в струю режущего кислорода. Основой флюса для кислородной резки служит железный порошок.

weldering.com


Смотрите также