Категория: Разное

Сварочная проволока реферат: Сварочная проволока – надежное соединение металлов

   06.11.2020  Комментировать

Содержание

3.3. Сварочная проволока

3.3.1. Для автоматической и механизированной сварки под слоем флюса, а также для механизированной сварки в углекислом газе сталей всех марок, приведенных в п. 1.1.3 настоящего РД, применяется сварочная проволока сплошного сечения по ГОСТ 2246. Области применения сварочной проволоки для этих видов сварки приведены в табл. 3.5, химический состав — в приложении 6.

3.3.2. Для механизированной сварки порошковой проволокой применяются самозащитные порошковые проволоки, изготовленные по ГОСТ 26271 и соответствующим техническим условиям.

3.3.3. Марки порошковой проволоки, которые могут быть применены для сварки металлоконструкций, изготовленных из стали с нормативным пределом текучести не более 375 МПа (стали марок, приведенных в приложении 1, которые соответствуют обозначениям стали до С375Д включительно), указаны в табл.

3.5. Характеристика этих проволок приведена в приложении 7.

Возможность сварки порошковой проволокой более прочных сталей, а также марки порошковой проволоки для их сварки должны быть согласованы с проектной и материаловедческой организациями.

3.3.4. Каждая часть сварочной проволоки, отделенная от бухты (мотка), должна быть снабжена биркой, на которой указывается завод-изготовитель, марка, номер плавки и диаметр проволоки.

3.3.5. Сварочная проволока сплошного сечения должна храниться в условиях, исключающих ее загрязнение или коррозию. Перед употреблением проволока должна быть проконтролирована путем внешнего осмотра на предмет определения чистоты поверхности.

При необходимости проволоку очищают от ржавчины и грязи травлением в 5% растворе соляной или ингибированной (3% раствор уротропина в соляной кислоте) кислоты.

Можно очищать проволоку, пропуская ее через специальные механические устройства (в том числе через устройства, заполненные сварочным флюсом, кирпичом, осколками наждачных кругов и войлочными фильтрами). Перед очисткой бухту проволоки рекомендуется прокалить при температуре 150—200°С в течение 1,5–2 часов.

Разрешается также очищать проволоку наждачной шкуркой или любыми другими способами до металлического блеска. При очистке проволоки нельзя допускать ее резких перегибов (переломов), что может нарушить нормальный процесс подачи проволоки в зону сварки.

3.3.6. Порошковая проволока должна храниться в мотках в специальной таре, предупреждающей ее увлажнение. Перемотку порошковой проволоки производить запрещается.

Каждый моток порошковой проволоки должен быть проконтролирован путем внешнего осмотра на предмет определения чистоты поверхности проволоки, повреждения и переломов оболочки.

Перед применением порошковая проволока должна быть прокалена по режиму, приведенному в табл. 3.4. После прокалки проволока может быть использована в течение пяти суток, если она хранится в соответствии с требованиями п. 1.3.16 настоящего РД. По истечении указанного срока порошковую проволоку перед применением следует вновь прокалить.

3.3.7. Каждая партия порошковой проволоки перед применением должна быть проверена на сварочно-технологические свойства путем наплавки валика на пластину и визуального контроля поверхности валика на наличие трещин, пор и неровностей. Наплавка валика производится на пластину толщиной 14—18 мм из углеродистой стали в нижнем положении по режиму, предписанному для данной марки проволоки. Сварочно-технологические свойства считаются удовлетворительными, если: на поверхности валика не будет обнаружено трещин; максимальный размер поры не превышает 1,2 мм, а число пор на любых 100 мм протяженности валика не превышает 5; глубина чешуйчатости не превышает 1,5 мм.

Таблица 3.5

Стальная сварочная проволока – Сварка металлов


Стальная сварочная проволока

Категория:

Сварка металлов



Стальная сварочная проволока

Стальная холоднотянутая сварочная проволока изготовляется по ГОСТ 2246—70. Из стальной сварочной проволоки изготовляют стержни электродов с покрытием для ручной дуговой сварки (штучные электроды). В маркировке такой проволоки будет присутствовать буква Э (электродная). При механизированных способах сварки под флюсом и в ереде защитных газов стальная сварочная проволока используется в качестве плавящегося электрода без покрытия.

Диаметры проволоки установлены следующие: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 2,0, 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12 мм. Поставляется проволока в мотках весом 1,5—40 кг. Стальную сварочную проволоку по химическому составу делят на три группы: низко-углеродистая, легированная, высоколегированная.

Низкоуглеродистая сварочная проволока предназначена для сварки малоуглеродистых и некоторых среднеуглеродистых сталей, а также некоторых низколегированных сталей. Предусмотрено 6 марок такой проволоки: Св-08; Св-ША; Св-08АА; Св-08ГА; Св-ЮГА; Св-10Г2. Число указывает на содержание в проволоке углерода в сотых долях процента. Буква А указывает на повышенную чистоту металла сварочной проволоки по содержанию вредных примесей серы и фосфора — такая проволока обеспечивает наплавленный металл (металл шва) с повышенными пластическими свойствами.

Расшифруем одну из марок проволоки — Св-08ГА: Св — проволока сварочная; 08 — содержание углерода 0,08%; Г —в проволоке присутствует марганец, в среднем 1%; А — гарантируется повышенная пластичность наплавленного металла.

Легированная сварочная проволока предназначена для сварки низколегированных и легированных сталей. В этой группе предусмотрено 30 марок проволоки: Св-08ГС; Св-18ХГС; Св-10Х2СМД и др.

Высоколегированная сварочная проволока предназначена для сварки специальных высоколегированных сталей и для наплавки. В этой группе предусмотрено 39 марок проволоки: Св-06Х19Н9Т; Св-08Х14ГНТ; Св-13Х25Н18 и др.

Поверхность стальной сварочной проволоки должна быть чистой и гладкой, без окалины, ржавчины и масла, без заусениц и вмятин. Ннзкоуглеродистая и легированная сварочные проволоки могут выпускаться с омедненной поверхностью (О).

Пример маркировки стальной, сварочной проволоки на этикетке (бирке) мотка проволоки: Проволока 1,6 Св-08ГА ГОСТ 2246—70 (Проволока сварочная, диаметром 1,6 мм, марки Св-08ГА, предназначена для сварки). Проволока 3 Св-08А-Э-0 ГОСТ 2246—70 (Проволока сварочная, диаметром 3 мм, марки Св-08А, предназначена для изготовления электродов, с омедненной поверхностью).


Реклама:

Читать далее:
Электродные покрытия

Статьи по теме:

Сварочная проволока с нанокомпозиционным покрытием для сварки высокопрочных сталей

Предлагаемое изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено при дуговой сварке и наплавке металлических деталей в среде защитного газа и под флюсом.

Известен сварочный материал (см. Патон Б.Е., Мусияченко В.Ф., Кирьяков В.М. и др. Авторское свидетельство СССР №1447619 от 08.10.1986 г. Опубликовано 30.12.1988 г. Бюл. №48).

Указанный сварочный материал состоит из легированного стального сердечника и напыленного многослойного покрытия, в состав которого входят редкоземельные металлы и никель. Применение материала позволяет увеличить сопротивляемость высокопрочных сталей возникновению холодных трещин за счет измельчения микроструктуры при образовании интерметаллидов типа (РЗМ)n×Nim. Однако, указанный материал недостаточно эффективно влияет на модифицирование шва при сварке высокопрочных сталей. Кроме того, материал получают путем вакуумного напыления РЗМ, что ограничивает область применения материала и увеличивает его стоимость.

Известна сварочная проволока (см. Сидлин З.А., Строев B.C., Иванов В.А. и др. Сварочная проволока. Авторское свидетельство СССР №469565 от 05.09.1975 г. Опубликовано 05.05.1975 г. Бюл. №17). Состав проволоки содержит бор, лантан и церий, что позволяет измельчать дендритную микроструктуру, раскислять сварочную ванну и повышать пластичность сварочного шва.

Однако указанная проволока предназначена для сварки коррозионно-стойких высоколегированных сплавов и не может применяться при сварке низколегированных высокопрочных сталей.

Известна наноструктурированная сварочная проволока (см. Паршин С.Г. Наноструктурированная сварочная проволока. Патент РФ №2538228 от 01.07.2013 г. Опубликовано 10.01.2015 г. Бюл. №1), которая принята за прототип. Указанная проволока состоит из металлического стержня, на поверхность которого нанесено нанокомпозиционное покрытие. Покрытие выполнено электролитическим способом и включает металлическую матрицу с распределенными в ней наноразмерными частицами фторида металла и редкоземельных металлов. Проволока по прототипу позволяет улучшить капельный перенос электродного металла и механические свойства сварных соединений. Однако указанная проволока недостаточно эффективно влияет на модифицирование микроструктуры при сварке легированных высокопрочных сталей, что не позволяет повысить пластичность и ударную вязкость сварных швов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение механических свойств сварных соединений легированных высокопрочных сталей за счет комплексного модифицирования и рафинирования сварочной ванны путем нанесения на поверхность сварочной проволоки нанокомпозиционного покрытия, содержащего наноразмерные частицы фторида и борида редкоземельного металла.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на поверхности металлического стержня размещают нанокомпозиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы, наноразмерных частиц фторидов и боридов редкоземельных металлов с размером частиц менее 1000 нм. В отличие от прототипа нанокомпозиционное покрытие содержит наноразмерные частицы фторида редкоземельного металла и борида редкоземельного металла при следующем соотношении объемов матрицы и наноразмерных частиц в покрытии, %:

Металлическая матрица – 55-96

Наноразмерные частицы фторида редкоземельного металла – 3-20

Наноразмерные частицы борида редкоземельного металла – 1-25.

В качестве фторида редкоземельного металла могут применяться: фторид лантана, фторид иттрия, фторид церия, фторид тория. В качестве борида редкоземельного металла могут применяться: борид лантана, борид иттрия, борид церия, борид тория.

При объеме фторида редкоземельного металла менее 3% отсутствует воздействие нанокомпозиционного покрытия на процесс капельного перехода и удаление водорода, а при увеличении объема более 20% снижается стабильность горения дуги. При объеме борида редкоземельного металла менее 1% снижается влияние покрытия на процессы модифицирования и улучшения микроструктуры наплавленного металла, а при увеличении объема более 25% происходит ухудшение механических свойств наплавленного металла и электрической проводимости композиционного покрытия.

Такое сочетание известных и новых признаков позволяет улучшить механические свойства сварного шва легированных высокопрочных сталей. Это становится возможным, поскольку проволока содержит систему комплексных модификаторов, которые обладают модифицирующим и рафинирующим воздействием. Для улучшения механических свойств в расплавленную сталь необходимо вводить комплексные модификаторы, которые содержат систему элементов, в которую могут входить бор, редкоземельные металлы, титан, цирконий и щелочноземельные металлы, например: La-B, Ti-B-Ca, Mg-Zr-Се, La-B-Ca и др. (см. Задиранов А.Н., Кац A.M. Теоретические основы кристаллизации металлов и сплавов. Москва: РУДН, 2008. – 225 с.).

Введение комплексных модификаторов позволяет одновременно измельчать и рафинировать микроструктуру легированных сталей. Модификация (измельчение) зерна за счет введения модификаторов основана на изменении поверхностной энергии на границе кристалл-расплав, уменьшении поверхностного натяжения расплава и увеличения количества центров кристаллизации. Одновременное введение фторида и борида редкоземельного металла позволяет изменить свойства поверхности на границе твердой и жидкой фазы, а также образовать дополнительные центры кристаллизации за счет тугоплавких боридов и образующихся нитридов. Введение фторида редкоземельного металла позволяет уменьшить количество остаточного диффузионного водорода в сварочном шве за счет связывания водорода H2 в плазме сварочной дуги в нерастворимые в сварочной ванне соединения HF.

Рафинирование заключается в удалении оксидов и сульфидов железа: FeO, FeS из сварочной ванны путем металлургических реакций с переходными металлами. Указанные реакции позволяют уменьшить количество легкоплавких эвтектик и ликваций в наплавленном металле сварного шва, что снижает межкристаллитную и межзеренную химическую неоднородность и приводит к повышению прочности межзеренных границ. Измельчение зерна в результате введения модификаторов приводит к увеличению протяженности межзеренных границ и уменьшению их ширины, что также увеличивает прочность межзеренных границ.

Увеличение прочности межзеренных границ в результате модифицирования микроструктуры, уменьшение количества остаточных газов H2, N2, O2 и рафинирование сварочной ванны по извлечению оксидов и сульфидов железа позволяет повысить пластичность, ударную вязкость сварных швов и их сопротивляемость хрупкому разрушению и возникновению холодным трещинам.

Термодинамические расчеты фазового состава металлургических систем при помощи программы FACT (Facility for the Analysis of Chemical Thermodynamics) показывают, что в равновесной системе Fe-LaF3-LaB6 при температуре сварочной ванны 1000-3000 K образуется значительное количество свободного лантана La и бора B в конденсированной фазе, табл. 1.

Аналогичное образование свободных элементов РЗМ: церия Ce, иттрия Y, тория Th и бора B в конденсированной фазе, согласно расчетам, отмечается в системах: Fe-(РЗМ)F3-CeB6, Fe-(РЗМ)F3-YB6, Fe-(РЗМ)F3-ThB6, основу которых составляют тугоплавкие гексабориды: LaB6(Тпл=2715°C), СеВ6(Тпл=2190°C), YB6(Тпл=2600°C), ThB6(Тпл=2450°C).

Термодинамические расчеты показывают, что наличие в сварочной ванне La и В приводит к образованию нитридов LaN, BN в системе N2-LaF3-LaB6, которые имеют высокие температуры плавления: LaN(Тпл=2450°C), BN(Тпл=3000°C), табл. 2.

Аналогичное образование нитридов РЗМ: церия Се, иттрия Y, тория Th и бора B в конденсированной фазе, согласно расчетам, отмечается в системах: Fe-(РЗМ)F3-CeB6, Fe-(РЗМ)F3-YB6, Fe-(РЗМ)F3-ThB6. Нитриды церия, иттрия, тория также имеют высокие температуры плавления: CeN(Тпл=2570°C), YN(Тпл=2670°C), ThN(Тпл=2820°C) (см. Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов. Холлек X. /пер. с нем. Под ред. Левинского Ю.М., М.: Металлургия, 1988. – 319 с.).

Тугоплавкие нитриды редкоземельных металлов (РЗМ) и бора увеличивают количество центров кристаллизации в сварочной ванне, что приводит к модифицированию (измельчению) микроструктуры сварного шва.

Наличие в сварочной ванне редкоземельного металла, например La, Се, Y, Th способствует интенсивным металлургическим реакциям по десульфурации – удалению сульфидов железа FeS путем связывания серы в тугоплавкие сульфиды редкоземельных металлов по реакциям:

Термодинамические расчеты констант равновесия металлургических реакций Kр показывают высокую вероятность указанных реакций по десульфурации в сварочной ванне при Т=1000-2000 K, табл. 3.

В результате реакций 1-4 в сварочной ванне уменьшается содержание легкоплавкого сульфида FeS(Тпл=1194°C) путем образования тугоплавких сульфидов РЗМ: La2S3(Tпл=2150°C), Ce2S3(Tпл=1890°C), Y2S3(Tпл=1925°C), Th2S3(Tпл=1950°C). Уменьшение растворенного сульфида FeS в сварочной ванне снижает концентрацию легкоплавких эвтектик при первичной кристаллизации, что снижает межкристаллитную и межзеренную химическую неоднородность. Это способствует увеличению прочности и пластичности металла сварного шва (см. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. – 272 с.).

Наличие в сварочной ванне редкоземельного металла позволяет интенсифицировать металлургические реакции по раскислению железа:

Термодинамические расчеты констант равновесия металлургических реакций Кр показывают высокую вероятность указанных реакций при Т=1000-2000 К, табл. 4.

В результате реакций раскисления образуются тугоплавкие оксиды РЗМ: La2O3(Тпл=2280°C), CeO2(Тпл=2600°C), Y2O3(Tпл=2430°C), ThO2(Тпл=3050°C). Образование оксидов РЗМ снижает концентрацию растворенного в сварочной ванне оксида железа FeO(Тпл=1377°C) и способствует увеличению дополнительных центров кристаллизации. Это также улучшает механические свойства сварного шва.

Одной из причин хрупкого разрушения и появления холодных трещин при сварке легированных высокопрочных сталей является наличие остаточного водорода и азота. Термодинамические расчеты показывают, что при дуговой сварке в диапазоне температур 1000-6000 K в газовой фазе при равновесной концентрации веществ в системах: H2-LaF3-LaB6, N2-LaF3-LaB6, парциальное давление молекулярного водорода и азота уменьшается, табл. 5.

Аналогичное уменьшение парциального давления молекулярного водорода и азота происходит в системах: H2-(РЗМ)F3-CeB6, N2-(РЗМ)F3-CeB6; H2-(РЗМ)F3-YB6, N2-(РЗМ)F3-YB6; H2-(РЗМ)F3-ThB6, N2-(РЗМ)F3-ThB6. Согласно закону Сивертса растворимость молекулярного водорода и азота в сварочной ванне пропорциональна квадратному корню из парциального давления газа, поэтому уменьшение парциального давления газов Н2, N2 над сварочной ванной уменьшает концентрацию остаточных газов в сварном шве, что улучшает сопротивляемость хрупкому разрушению.

Примером применения предлагаемой проволоки является механизированная сварка пластин толщиной 14 мм из стали 10ХСНД в среде смеси: аргон 75% + CO2 25% с применением полуавтомата ESAB Origo MIG L405. Для получения проволок с нанокомпозиционными покрытиями использовали сварочную проволоку Св-08Г2С без покрытия диаметром 1,2 мм. Нанокомпозиционные покрытия наносили электрохимическим способом из коллоидных никельсодержащих электролитов с нанодисперсными частицами фторида лантана LaB6 и гексаборида лантана LaB6. Для механических испытаний образцов по ГОСТ 6996-66 применяли разрывную машину «Super L 60», маятниковый копер РН450, твердомер «DuraScan-20», табл. 6.

Таким образом, предлагаемая проволока обеспечивает технический эффект, который выражается в улучшении механических свойств сварных соединений высокопрочных сталей, может быть изготовлена и применена с использованием известных в технике средств, следовательно, она обладает промышленной применимостью.

Сварочные материалы для газовой сварки

Газосварка представляет собой процесс, при котором кромки соединяемых элементов нагреваются сгоранием горючих газов в смеси с кислородом. Газовая сварка своими руками применяется для изготовления и ремонта изделий из листовой стали толщиной 1-5 мм, чугуна, латуни, меди, алюминия, исправления литьевых дефектов, наплавки твердых сплавов. Сварочные материалы для газовой сварки включают: горючий газ (ацетилен, пропан, водород), технически чистый кислород, присадочную проволоку, флюсы, в случае их потребности при работе с конкретным металлом или сплавом.


Сварочная проволока: разновидности и особенности применения

В большинстве случаев для сварки газом используют сварочную проволоку, близкую по химическому составу к металлу изделия. Ее поверхность должна быть гладкой, очищенной от окалины и других загрязнений. Температура плавления присадочной проволоки не должна превышать температуру плавления основного металла. Если для сварки цветных металлов и сплавов – меди, латуни, свинца – нет соответствующей проволоки, применяют нарезанные из свариваемого металла полоски. Сварочная проволока для газосварки

Способы ручной газосварки – левый или правый – выбирают в зависимости от положения шва в пространстве. При потолочном шве и правом способе сварочная проволока также играет роль препятствия для стекания металла.


Сварочная проволока для сварки газом изготавливается из:

  • низкоуглеродистых и легированных сталей;
  • алюминия и его сплавов;
  • меди и ее сплавов.

Присадочные материалы для газовой сварки и наплавки чугуна выпускают в виде прутков, имеющих следующую маркировку:

  • А – для горячей газосварки, предусматривающей общий подогрев изделия;
  • Б – для сваривания изделий с местным подогревом;
  • НЧ-1, НЧ-2 – для низкотемпературной сварки отливок с тонкими и толстыми стенками соответственно;
  • БЧ, ХЧ – применяются для износостойкой наплавки.

Виды применяемых горючих газов

Баллон

Газовая сварка цветных металлов и углеродистых сталей чаще всего осуществляется с использованием ацетилена. Это объясняется высокой температурой пламени и хорошей теплотой сгорания. Ацетилен представляет собой газ с характерным запахом, который придают присутствующие в нем примеси фтористого водорода и сероводорода. При нагревании до 500 градусов и при определенных концентрациях в смесях с кислородом и воздухом ацетилен становится взрывоопасным. Образование ацетилена происходит в результате реакции карбида кальция с водой. Сам карбид кальция образуется в результате сплавления обожженной извести и кокса.

В качестве горючих могут использоваться нефтяной и пиролизный газы. Они представляют собой газовые смеси, образующиеся при термическом разложении нефти и ее продуктов. Применяются для сваривания, резки и пайки стальных деталей толщиной, не превышающей 3 мм, и для сварки цветных металлов и их сплавов. Природный газ является продуктом разработки газовых месторождений и на 93-99% состоит из метана.

Баллон

Технический пропан и пропан-бутановая смесь являются побочными продуктами при добыче и переработке нефти и естественных нефтяных газов. Их применяют при сваривании деталей толщиной до 6 мм, в отдельных случаях – до 12 мм. С помощью этих газов можно сваривать и паять чугун, цветные металлы и сплавы, осуществлять кислородную и кислородно-флюсовую резку, наплавку, напыление пластмасс.

Сваривание металла в домашних условиях с помощью водорода стала возможна благодаря разработке специальных электролизеров, которые могут работать и от домашней двухфазной, и от трехфазной сети. В этих аппаратах вода разлагается на кислород и водород, причем, в нужных для сварочного процесса пропорциях. Размерный ряд выпускаемых электролизеров позволяет охватить практически все виды газовой сварки, пайки, наплавки, порошкового напыления, ручной и машинной кислородной резки. Аппараты разной мощности позволяют производить как микросварку и микропайку, так и резку листовой стали толщиной порядка 300 мм.

Виды флюсов для газосварки

Газовая сварка меди, алюминия, магния и их сплавов сопровождается активным образованием оксидов на поверхности свариваемых металлов под воздействием кислорода, содержащегося в воздухе. Тугоплавкие оксиды значительно затрудняют сварочный процесс.

С целью защиты металлов от окисления при сваривании используют флюсы для газовой сварки, которые представляют собой специальные сварочные порошки или пасты. В качестве флюсов используют борную кислоту и прокаленную буру. Их наносят на кромки свариваемого металла, на сварочную проволоку и прутки. При температуре сварки легкоплавкие флюсы образуют шлаки, всплывающие на поверхность расплавленного металла и предохраняющие его от окисления.


Для тех, кто постоянно варит при помощи ручной дуговой сварки, актуальным является вопрос, как варить полуавтоматом.

Создание аппарата для контактной сварки своими руками поможет сэкономить кругленькую сумму. Подробную инструкцию вы найдете в этой статье.

Хотите сварить алюминий или медь? Есть альтернативный способ! Подробнее по https://elsvarkin.ru/texnologiya/xolodnaya-svarka-metalla/ ссылке.

Основы теоретической подготовки специалистов по газовой сварке

Для студентов, изучающих курс “Технология газовой сварки”, реферат можно подготовить, используя следующую литературу:

  1. Глизманенко Д. А. “Газовая сварка и резка металлов”;
  2. Багрянский К. В. “Теория сварочных процессов”;
  3. Геворкян В. Г. “Основы сварочного дела”.

По курсу “Газовая сварка” реферат должен отразить следующие основные моменты:

  • назначение, преимущества и недостатки данного вид создания неразъемных соединений;
  • необходимые для сварочного процесса материалы;
  • используемое оборудование и аппаратуру;
  • основные технологические моменты газосварки.

Влияние легирования сварочной проволоки скандием на механические свойства и структуру сварных соединений алюминиевых сплавов

ArticleNameВлияние легирования сварочной проволоки скандием на механические свойства и структуру сварных соединений алюминиевых сплавовArticleAuthorData

АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:

А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, эл. почта: Alexander.Drits@arconic. com

 

ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва, Россия:
В. В. Овчинников, профессор кафедры металловедения

 

АО «Опытный завод «Авиаль», Москва, Россия:
Б. Л. Игонькин, директор

Abstract

Рассмотрено влияние скандия в присадочной проволоке на сопротивление образованию горячих трещин при аргонодуговой сварке алюминиевых сплавов 1420, 1565ч и 1901. Показано, что легирование присадочной проволоки скандием способствует увеличению критической скорости деформации по пробе МВТУ и почти полному подавлению образования горячих трещин по пробе «рыбий скелет». Установлено, что повышение механических свойств сварных соединений при введении скандия в присадочную проволоку достигается в результате измельчения кристаллической структуры шва и упроч нения твердого раствора скандием. Достижение наиболее выраженного эффекта от введения в сварочную проволоку скандия наблюдается при его концентрации 0,15–0,25 %. А при наличии в сплаве циркония достижение эффекта возможно и при содержании скандия 0,1 % в присадочной проволоке. При сварке полуфабрикатов алюминиевых сплавов с грубой структурной неоднородностью применение присадочных проволок, легированных скандием, гарантирует получение качественных сварных соединений при многопроходной ручной сварке при содержании магния в проволоке более 4,5 %. Введение скандия в состав присадочной проволоки для сварки алюминиевых сплавов 1420, 1565ч и 1901 способствует более медленному снижению свойств при выполнении повторных подварок дефектных участков швов по сравнению с традиционно применяемыми проволоками. Практически полностью устраняется опасность появления дефекта в подварочном шве, что практически сводит число используемых ремонтных подварок до одной. Легирование скандием присадочной проволоки обеспечивает снижение величины зерна в литой структуре шва в 2–3,5 раза. Применение присадочных проволок с содержанием магния ~ 4,5 % позволяет повысить ударную вязкость сплавов 1420 и 1565ч в зоне сплавления, где она обычно имеет наиболее низкие значения до 97–195 кДж/м2 соответственно. Такой результат, вероятно, стал возможным благодаря перераспределению магния в зоне сплавления. При содержании скандия ~ 0,44 % в сварочной проволоке Св1597 пластичность и ударная вязкость шва снижаются в результате появления большого числа крупных первичных выделений скандийсодержащих частиц.

References

1. Рабкин Д. М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. — Киев : Наукова думка, 1986. — 256 с.
2. Дриц А. М., Овчинников В. В. Сварка алюминиевых сплавов. — М. : Руда и металлы, 2017. — 440 с.
3. Stano S., Pfeier T., Rozanski M. Modern welding technology of aluminum and its alloys // Biuletyn instytutu spawanictwa w Gliwicach. 2010. Roc. 54. No. 2. Р. 20, 23–29.
4. Бронз А. В., Ефремов В. И., Плотников А. Д., Чернявский А. Г. Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «ЭНЕРГИЯ» // Космическая техника и технологии. 2014. № 4 (7). С. 52–67.
5. Фридляндер И. Н., Колобнев Н. И. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства. — Киев : Наукова думка, 1992. — 192 с.
6. Давыдов В. Г., Елагин В. И., Захаров В. В. Исследования ОАО ВИЛС в области алюминиево-литиевых и алюминиево-скандиевых сплавов // Технология легких сплавов. 1998. № 5-6. С. 41–44.
7. Рязанцев В. И., Мацнев В. Н. Рациональные области применения сварных конструкций из алюминиевых сплавов с литием // Авиационная промышленность. 2001. № 4. С. 44–49.
8. Грушко О. Е., Овсянников Б. В., Овчинников В. В. Алюминиево-литиевые сплавы: металлургия, сварка, металловедение. — М. : Наука, 2014. — 298 с.
9. Братухин А. Г., Денисов Б. С., Рязанцев В. И., Сотников В. С. Технологические проблемы производства сварного самолета из алюминий-литиевого сплава 1420 // Авиационная промышленность. 1994. № 7. С. 3–8.
10. Денисов Б. С., Грушко О. Е., Овчинников В. В. Повышение стойкости к образованию трещин сплавов Al – Mg – Li // Цветные металлы. 2007. № 1. С. 85–88.
11. Дриц А. М., Овчинников В. В. Особенности лазерной сварки алюминиево-литиевых сплавов 1420 и 1460 // Цветные металлы. 2009. № 1. С. 59–63.
12. Филатов Ю. А. Промышленные сплавы на основе системы Al – Mg – Sc // Технология легких сплавов. 1996. № 3. С. 30–35.
13. Дриц М. Е., Быков Ю. Г., Торопова Л. С. Влияние дисперсности фазы Al3Sc на упрочнение сплава Al – 6,3 % Mg – 0,2 % Sc // Металловедение и термическая обработка металлов. 1985. № 4. С. 48–50.
14. Лукин В. И. Sc — перспективный легирующий элемент для присадочных материалов // Сварочное производство. 1995. № 6. С. 3–6.
15. Яшин В. В., Арышенский В. Ю., Латушкин И. А., Тептерев М. С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Sc для аэрокосмической промышленности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 75–82.
16. Филатов Ю. А. Сплавы Al – Mg – Sc как особая группа деформируемых алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов. 2014. № 2. С. 31–41.
17. Якушин Б. Ф., Перковский Р. А., Сударев А. В. Физическая модель сварочного цикла при исследовании металлов на свариваемость // Сварочное производство. 2016. № 8. С. 3–7.
18. Якивьюк О. В., Баранов В. Н., Сидельников С. Б., Зенкин Ю. А., Безруких А. И. и др. Исследование механических свойств полуфабрикатов из алюминиевоскандиевого сплава // Известия Тульского государственного университета. Сер. Технические науки. 2017. Вып. 11 ; в 3 ч. Ч. 1. С. 147–153.
19. ТУ 24.42.20–005–63761680–2018. Проволока сварочная из алюминиевых сплавов Св1587, Св1575 и 1597.
20. ГОСТ 6996–66. Сварные соединения. Методы определения механических свойств (с Изменениями № 1, 2, 3, 4). — Введ. 01.01.1967.
21. ТУ 1811-002-63761680–2016. Проволока сварочная и прутки присадочные из алюминия и алюминиевых сплавов.
22. Пат. 2081934 РФ. Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия / Елагин В. И., Захаров В. В., Филатов Ю. А., Торопова Л. С., Доброжинская Р. И., Андреев Г. Н., Золоторевский Ю. С., Чижиков В. В. ; заявл. 13.07.1995 ; опубл. 20.06.1997.
23. Пат. 2233345 РФ. Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия / Филатов Ю. А., Давыдов В. Г., Елагин В. И., Захаров В. В., Швечков Е. И., Панасюгина Л. И., Доброжинская Р. И. ; заявл. 13.01.2003 ; опубл. 27.07.2004.
24. Филатов Ю. А. Развитие представлений о легировании скандием сплавов Al – Mg // Технология легких сплавов. 2015. № 2. С. 19–22.
25. Huang H., Jiang F., Zhou J., Wei L., Zhong M., Liu X. Hot deformation behavior and microstructural evolution of ashomogenized Al – 6Mg – 0,4Mn – 0.25Sc – 0,1Zr alloy during compression at elevated temperature // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 644. P. 862–872.
26. Taendl J., Dikovits M., Polett C. Investigation of the hot deformation behavior of an Al – Mg – Sc – Zr alloy under plane strain condition // Key Engineering Materials. 2014. Vols. 611–612. P. 76–83.
27. Ling-Yun Qian, Gang Fang, Pan Zeng, Li-Xiao Wang. Correction of flow stress and determination of constitutive constants for hot working of API X100 pipeline steel During the Uniaxial Compression Test // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2015. Vol. 132–133. P. 43–51.

Сварочная проволока и метизы — ООО ЮГМЕТИЗ

Наши преимущества перед другими металлоторгующими организациями — это богатый опыт работ, всесторонний подход к требованиям клиентов, а также идеальное соотношение стоимости сварочной проволоки и ее качества. Мы открыты для взимовыгодного партнерства и установления деловых отношений в области поставок сварочной проволоки и метизов. Постоянно увеличивающееся количество клиентов говорит о том, что мы осуществляем верные шаги и достойны их доверия. Главным фактором для достижения успеха мы считаем умение относиться к своим партнерам с уважением и достоинством. Вместе с нашими инженерами Вы найдете оптимальное выражение любых Ваших идей. По отзывам клиентов, весомой причиной обращения к нам является выполнение нами своих обязательств и демократичные цены. ООО «ЮгМетиз» производит навивку низкоуглеродистой проволоки на кассеты — типовых размеров и по индивидуальным заказам. Мы постоянно расширяем ассортимент предлагаемой продукции — сварочной проволоки Св08Г2С и Св08А, электродов, осуществляем комплектацию метизами и крепежом промышленных предприятий, торговых баз и строительных супермаркетов, принимаем заказы на поставку метизной продукциии и проволоки, осуществляем продажу сварочной проволокой оптом и в розницу, оказываем услуги по доставке. Всегда рады видеть Вас в кругу наших партнеров и надеемся на длительное плодотворное сотрудничество! Предлагаем проволоку вязальную (торговая), представляющей собой низкоуглеродистую сталь, раскатанную до размеров проволоки с последующей термообработкой. Проволока оцинкованная является одним из самых необходимых продуктов металлургической промышленности. Ее часто применяют в строительстве и в быту. Вот основные цели ее применения: армирование железобетонных конструкций, изготовления тросов, канатов, сеток, пружин, гвоздей, электропроводов, электродов. Проволока оцинкованная применяется для изготовления гвоздей, сетки, линий электропередач. Она идеально подходит для изготовления увязки. В наличии широкий выбор проволоки сварочной легированной используемой для ручной, механизированной и автоматической сварки, для наплавочных работ, а также для изготовления электродов.
Проволока пружинная по ГОСТ 1071-81 является термически обработанной и используется для производства пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке. Сфера применения пружинной проволоки достаточно разнообразна — это и мебельная промышленность, и производство комплектующих для автомобилей, шариковые ручки, зажигалки — практически всё, что нас окружает.
Группа компании ЮгМетиз успешно работает на метизном рынке России с 1994 года. Офис ООО ЮгМетиз находится в Волгограде. Наш склад расположен рядом с оживленной транспортной магистралью. На складе всегда представлен широкий ассортимент метизной продукции. Наши товары: проволока ВР-1, проволока сварочная Св08Г2С, проволока вязальная, проволока вязальная оцинкованная, проволока пружинная, электроды, крепеж, гвозди, метизы, болты, гайки, шайбы, сетка сварная, сетка РАБИЦА, стропы, канаты.

Общая классификация и сварочно-технологические свойства флюсов

Классификация

Классификация сварочных флюсов имеет четыре критерия, которые разделяют присадочное средство. Заключаются они в следующих пунктах:

  • назначение флюса;
  • способ его изготовления;
  • структура и физические параметры;
  • химический состав.

Назначение

В зависимости от состава и свойств гранулированного средства, оно может быть применено для обеспечения сварочных процессов в работе с углеродистыми, легированными и цветными металлами. Его используют для электродуговой, газовой и электрошлаковой сварки, а также работах с неплавящимися электродами. Некоторые классы флюсов взаимозаменяемы. Так, флюс для сварки алюминия, может быть использован и для создания соединений на легированных сталях. В его состав входят натрий, калий и литий, которые будут положительно сказываться и на других металлах. «Алюминиевый» флюс хорошо подойдет для сварки угольными электродами. Другие гранулированные смеси узко специализированны и не пригодны для широкого применения.

Способ изготовления

В промышленности имеются три способа производства флюса:

  • Плавленные. Для этого применяют электрические или угольные печи. Компоненты шихты разогревают до жидкого состояния и, сплавляясь, образуют полезную смесь. Брикеты и комки материала разбиваются до мелких частей. В готовом виде такие порошки имеют мелкодисперсную структуру серого цвета.
  • Механические смеси. Это соединение нескольких видов флюса в один состав путем физического перемешивания гранул между собой. Технология применяется для конкретных видом металлов. Постоянного состава не существует, а изготовление производится на заказ. Имеет существенный недостаток в виде разности веса и размера частиц, что приводит к их разделению при транспортировке и подаче из бункера.
  • Керамические. Соединение образовывается за счет скрепления порошкообразных веществ клеем, в роли которого выступает жидкое стекло. Альтернативным методом является спекание без сплавления. Компоненты шихты разогреваются до слипания в комки. После остывания они проходят процедуру измельчения. Благодаря недопущению сплавления сохраняются легирующие вещества.

Структура и параметры

Внешний вид и физическое строение порошкообразных средств для сварки может отличаться. Наиболее распространенными являются стекловидные зерна. Они имеют прозрачный цвет и круглую структуру. Отличаются более высокой насыпной массой, поэтому плотно укрывают соединение, защищая его от внешней среды.

Вторая категория флюсов создается в виде пемзообразного вещества. Это пенистые гранулы овальной или круглой формы. Цвет может варьировать от белого до коричневого. Порошок, из-за легкого веса, требует более высокого слоя присыпания соединения.

Химический состав

Из компонентов, входящих в состав порошкообразного вещества для присыпки сварного соединения, выделяются низкокремнистые смеси, где оксида последнего содержится меньше 35%. При этом участие марганца граничит на уровне 1%. Вторая группа — это флюсы с высоким содержанием оксида кремния, которое начинается от 35%. Третья категория называется бескислородной.

Отличаются флюсы и по степени взаимодействия с основным и присадочным металлами. Пассивные смеси только создают газовое облако, но никак не воздействуют на химический состав стали. Слаболегирующие порошки — это категория флюсов, производимая путем плавления, которые снабжают свариваемые материалы небольшим количеством кремния, марганца, и других полезных включений. Это придает шву большую прочность и ударную вязкость. Легирующие гранулированные составы обогащают металл в значительной степени, улучшая его физические и химические свойства. Швы после такой сварки лучше сопротивляются коррозии.

3.2 Марки

3.2.1 Флюсы для электрошлаковых технологий изготовляют следующих марок: АНФ – 1, АНФ – 1 – 1, АНФ – 1 – 2, АНФ – 1 – 3, АНФ – 6, АНФ – 6 – 1, АНФ – 6 – 2, АНФ – 6 – 3, АНФ – 6 – 4, АНФ – 6 – 5, АН – 291, АН – 295, АНФ – 25, АНФ – 28, АНФ – 29, АНФ – 32, АНФ – 35, ВГС, ВКС.
3.2.2 Химический состав флюсов должен соответствовать приведенному в таблице 1.
Таблица 1

Марка флюса

Массовая доля элемента, %

кальция фторида

алюминия оксида

кальция оксида

магния оксида

кремния (IV) оксида

хрома оксида

марганца (II) оксида

углерода

железа (III) оксида

серы

фосфора

титана (IV) оксида

не более

АНФ – 1

Не менее 90

Не более 3

Не более 5

–

Не более 2,5

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 1 – 1

Не менее 90

Не более 3

Не более 5

–

Не более 2,5

–

–

0,05

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 1 – 2

Не менее 85

Не более 8

Не более 8

–

Не более 1,0

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 1 – 3

Не менее 85

Не более 8

Не более 8

–

Не более 1,0

–

–

0,05

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 6

Основа

25 – 31

Не более 8

–

Не более 2,5

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 6 – 1

Основа

25 – 31

Не более 8

–

Не более 2,5

–

–

0,05

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 6 – 2

Основа

25 – 31

Не более 8

–

Не более 1,0

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 6 – 3

Основа

25 – 31

Не более 8

–

Не более 1,0

–

–

0,05

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 6 – 4

Основа

28 – 34

Не более 8

–

Не более 2,5

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 6 – 5

Основа

25 – 37

Сумма кальция оксида и магния оксида, не более 9

2 – 7

0,3 – 0,9

–

0,10

0,5

0,05

0,02

–

АН – 291

10 – 20

35 – 45

20 – 28

17 – 27

Не более 2,5

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АН – 295

11 – 17

49 – 56

26 – 31

Не более 6

Не более 2,5

–

–

0,10

0,5

0,05

0,02

0,05

АНФ – 25

50 – 60

12 – 20

10 – 15

10 – 15

2 – 7

–

–

0,10

0,5

0,07

0,03

–

АНФ – 28

41 – 49

Не более 5

26 – 32

Не более 6

20 – 24

–

–

0,10

0,5

0,06

0,03

–

АНФ – 29

37 – 45

13 – 17

24 – 30

2 – 6

11 – 15

–

–

0,10

0,5

0,06

0,03

–

АНФ – 32

34 – 42

24 – 30

20 – 27

2 – 6

5 – 9

–

0,3 – 1,3

0,10

0,5

0,06

0,03

–

АНФ – 35

24 – 30

28 – 32

20 – 26

12 – 16

4 – 8

–

Не более 0,5

0,10

0,5

0,06

0,03

–

ВГС

Не более 8

40 – 48

44 – 52

Не более 5

Не более 2,5

–

–

0,2

0,5

0,05

0,02

–

ВКС

2 – 10

Не более 5

34 – 52

Не более 2

40 – 60

–

–

0,10

0,5

0,08

0,08

–

Примечание – Буквы и цифры в обозначении марок флюсов означают: АН – академия наук, Ф – фторидные, С – сплавленные, ВГ – высокоглиноземистые, ВК – высококремнистые; 1, 2, 3, 4 в марках АНФ – 1 и АНФ – 6 – пониженные массовые доли кремния и углерода, 5 – повышенная массовая доля хрома и кремния.
Пример условного обозначения фторидного флюса марки АНФ – 6 – 1:Флюс АНФ – 6 – 1 ГОСТ 30756 – 2001

Сварка под флюсом различных типов сталей

Сварка конструкционных углеродистых сталей

При сварке конструкционных малоуглеродистых сталей используют флюсы марок АН-348А,
ОСЦ-45, АНЦ-1 и другие в сочетании с малоуглеродистыми или марганцевыми проволоками
марок Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2.

Сварку среднеуглеродистых сталей выполняют при пониженных режимах, что существенно
сказывается на производительности, поэтому, при изготовлении конструкции из
среднеуглеродистых сталей данный вид сварки не нашёл широкого распространения
на практике.

Высокоуглеродистые конструкционные стали содержат 0,46-0,75% углерода и свариваемость
их затруднена. Для сварных конструкций эти стали не используются и необходимость
в их сваривании возникает, как правило, при ремонтных работах. В большинстве
случае, ремонт выполняют методом наплавки.

Сварка низколегированных сталей

К низколегированным сталям относят группу сталей, содержащих в составе менее
5% легирующих элементов. Оценивая
свариваемость сталей этой группы, можно сказать, что при сварке под флюсом
их свариваемость существенно не отличается от нелегированных малоуглеродистых
сталей. Но, легирующие элементы в составе стали повышают склонность сталей к
росту зёрен в
зоне термического влияния, а при высокой скорости охлаждения в них могут
возникать неоднородные структуры закалочного характера.

Для
сварки металлоконструкций из низколегированных сталей, с температурой эксплуатации
до -40°C, используют высококремнистые марганцевые флюсы марок АН-22, АН-22М,
АН-47, АН-67А и другие в сочетании с легированной сварочной проволокой марок
Св-10НМА, Св-08ХМ, Св-08МХ и др.

Сварка среднелегированных сталей

Среднелегированными являются стали, содержащие в составе 5-10% легирующих элементов.
Для современных среднелегированных сталей характерно легирование многокомпонентное,
комплексное. Легирование этих сталей только одним элементом применяется редко.

К сварным конструкциям из среднелегированных сталей предъявляются требования
повышенной прочности в условиях эксплуатации, а также, нередко, коррозионная
стойкость, стойкость к импульсным (резко возрастающим, мгновенным) нагрузкам.
Чем
выше содержание легирующих элементов, тем труднее сваривать сталь.

Одной из главных проблем свариваемости среднелегированных сталей является их
чувствительность к образованию
горячих трещин в сварных швах, поэтому при их сварке необходимо тщательно
выбирать композицию шва. Кроме этого, необходимо использовать технологические
приёмы и выбирать режимы, которые позволят получить хороший коэффициент формы
шва и снизить скорость охлаждения.

Для
сварки конструкций из среднелегированных сталей сварка под флюсом получила
достаточно широкое применение. Для такой сварки используются низкокремнистые
флюсы марок Ан-15, АН-15М, АН-17М и бескремнистые марок АН-30, ОФ-6, АВ-4 и
др.

Применение бескремнистых флюсов предпочтительно в тех случаях, когда к металлу
шва предъявляются повышенные требования по ударной вязкости. В сочетании с вышеуказанными
флюсами применяется сварочная проволока марок Св-20Х4ГМА, Св-08Х20Н9Г7Т, Св-10Х5М,
Св-10ХГСН2МТ.

Сварка высоколегированных сталей

Высоколегированными считаются стали, содержащие в составе более 10% легирующих
элементов. Сварка под флюсом высокоуглеродистых сталей нашла широкое применение
в химической и нефтяной промышленности, где требуется высокая коррозионная стойкость
сварных изделий и жаропрочность.

Своим широким применение для этих сталей сварка под флюсом получила благодаря
постоянству процесса сварки и, как следствие, химической однородности металла
шва

Это очень важно для высоколегированных сталей, учитывая, что даже незначительная
химическая неоднородность металла шва может стать причиной образования в нём
кристаллизационных трещин или заметно снизить коррозионную стойкость или жаропрочность

Сварка под флюсом способна обеспечить швы с гладкой поверхностью и плавным
переходом к основному металлу, что позволяет повысить стойкость к коррозии по
сравнению со сваркой электродами.

При сварке под флюсом высоколегированных сталей обычно применяют проволоку
диаметром 2-3мм. При этом могут использоваться почти все марки проволоки по
ГОСТ 224, а также многие марки проволоки, выпускаемые по ТУ, например, Св-12Х11НМФ,
Св-12Х13, Св-10Х17Т, Св-04Х19Н9, ЭП467, ЭП235, ЭП497 и другие.

Для
сварки жаропрочных высоколегированных сталей применяются фторидные флюсы
марок АНФ-5, АНФ-8, АНФ-24 и бескремнистые флюсы марок АНФ-17, АНФ-22. Для сварки
коррозионностойких высоколегированных сталей применяют флюсы с низким содержанием
кремния марок АН-26, АНФ-14.

Классификация сварочных флюсов

Основными признаками по которым разделяют флюсы — метод производства, химический состав и целевое предназначение. В зависимости от способа производства бывают плавленные и неплавленные флюсы.

Плавленные флюсы производят путем сплавления всех его компонентов и последующего дробления на мелкие зерна необходимой грануляции. Плавленные флюсы могут быть стекловидные и пемзовидные. Первые имеют вид прозрачных зерен разных оттенков, которые получают путем заливания горячего (1200°C) жидкого флюса в бак с водой. Пемзовидные флюсы — зерна пенистого материала получаемые при вливании жидкого флюса, нагретого до температуры 1600°C, в бак с водой. Когда пары воды подымаются, создают пемзовидный флюс. Размер зерен пензовидного флюса — от 0,2 до 4 мм. При использовании таких флюсом наблюдается лучшее формирование сварного шва. Более надежной защитой зоны сварки отличаются стекловидные флюсы.

Плавленные флюсы более дешевые в производстве и обеспечивают надежное формирование шва, защиту дуги, легкое отделение шлака. Хранить флюсы необходимо в сухих местах в бумажных мешках.

Неплавленный флюс производят путем смешивания мелких гранул компонентов входящих в флюс механическим путем без сплавления. Наиболее часто используют керамические флюсы.

Керамический флюс получают при смешивании компонентов с жидким стеклом и последующим протиранием сквозь сыто или с использованием специальных грануляторов. После дробление флюсу дают просохнуть при температуре 150-200°C и прожариваю при температуре 350°C. Керамические флюсы склонны поглощать влагу, поэтому их хранят в герметичных упаковках и жесткой таре через низкую прочность гранул. Их преимуществами считаются хорошая способность к легированию металла шва, низкая чувствительность к ржавчине и окалине.

По химическому составу различают оксидные, солевые и солеоксидные флюсы. Оксидные флюсы состоят с оксидов металлов из добавлением фторидных соединений. Из используют для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Солевые флюсы состоят из фторидных и хлоридных солей металлов. Используют эти флюсы для сварки активных металлов. Солеоксидные флюсы, как можно понять, состоят из оксидов металлов и фторидов. Предназначены для сварки легированных сталей разного класса.

В зависимости от предназначения сварные флюсы делятся на несколько групп:

  • для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей;
  • для дуговой сварки легированных сталей;
  • для электрошлаковой сварки;
  • для сварки цветных металлов и сплавов;
  • флюсы для наплавки.

Профессиягазосварщик

5.3. Флюсы

Сварочный флюс — материал, применяемый при сварке для химической очистки соединяемых поверхностей и улучшения качества шва.

Необходимость использования флюсов при сварке цветных металлов и сплавов, легированных сталей и чугуна продиктована тем, что при нагревании металлов до высокой температуры на их поверхности образуется пленка оксида, которая при расплавлении переходит в сварочную ванну и препятствует образованию высококачественного сварного шва.

Флюсы обеспечивают раскисление расплавленного металла сварочной ванны, а также удаление из него образовавшихся оксидов и неметаллических включений. Шлаки, всплывающие на поверхность сварочной ванны, предохраняют металл шва от воздействия атмосферного воздуха.

При сварке углеродистых сталей флюсы, как правило, не применяют.

Требования к флюсам:

  • флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металлы;
  • необходимо, чтобы расплавленный флюс обладал высокой жидкотекучестью;
  • флюс должен активно раскислять оксиды, переводя их в шлаки;
  • флюс не должен выделять вредные газы и вещества;
  • необходимо, чтобы образовавшийся шлак хорошо отделялся;
  • плотность флюса должна быть меньше плотности основного и присадочного металлов;
  • необходимо, чтобы флюс сохранял свои свойства на протяжении всего процесса сварки.

Флюсы для сварки сталей. При создании сварных соединений на основе углеродистых сталей флюс используют при сварке сталей только высокоуглеродистых марок (с содержанием углерода более 0,6 %). Как правило, флюсом служит бура (тетраборат натрия — натриевая соль борной кислоты).

Что касается легированных сталей, то флюс применяют лишь при сварке хромистых и хромоникелевых сталей марок 03Х18Н9Т и 06X15Т толщиной до 2 мм.

Составы флюсов:

  • 80 % плавикового шпата и 20 % ферротитана;
  • 80 % буры и 20 % оксида кремния.

Флюс разводят в воде и в виде пасты наносят на кромки и обратную сторону шва за 15…20 мин до сварки.

Флюсы для сварки чугуна. Горячая сварка чугуна предполагает обязательное использование флюсов, действие которых тройственно. Во-первых, они предотвращают окисление кромок твердого металла, во-вторых, извлекают оксиды и неметаллические включения из расплавленного металла, а в-третьих, способствуют образованию пленки, защищающей сварочную ванну от воздействия газов пламени и воздуха.

Обычно применяют порошковые кислые флюсы, в состав которых входят боросодержащие вещества (табл. 5.1).

Таблица 5.1
Содержание, %, компонентов флюсов для горячей и холодной сварки чугуна

При низкотемпературной сварке чугуна с помощью чугунных прутков и латунных припоев, а также при пайко-сварке используют флюсы, характеристики которых приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2
Флюсы для низкотемпературной сварки и пайко-сварки чугуна

Снижение температуры при низкотемпературной газовой сварке чугуна до 670…750 °С достигается применением специальных флюсов, в то время как процессы пайко-сварки чугуна протекают при температуре 750…950°С.

Флюсы для сварки алюминия

При газовой сварке алюминия и его сплавов важное значение имеет состав флюса, поскольку он должен перевести тугоплавкую оксидную пленку (Аl203) на поверхности алюминия в легкоплавкие шлаковые включения, которые образуют корку, защищающую шов. Марки и состав флюсов для сварки приведены в табл

5. 3.

Таблица 5.3
Содержание, %, компонентов флюсов для газовой сварки алюминия и его сплавов

Флюсы для сварки меди. При газовой сварке медь окисляется с образованием на поверхности слоя Сu2O, который вызывает снижение механической прочности и пластичности сварного соединения, а также образование мелких трещин. Поэтому при газовой сварке меди необходимо использовать флюсы.

Рекомендуемые составы флюсов для сварки меди приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4
Содержание, %, компонентов флюсов для газовой сварки меди и ее сплавов

Роль флюсов заключается в растворении образующихся оксидов, в том числе оксида меди, переводе их в легкоплавкие шлаки и предотвращении окисления расплавленного металла.

* Флюс содержит 4% керосина (сверх 100%).

Принцип действия

Для начала, чтобы разобраться в принципе действия флюса, нужно понять, из чего состоит типичная зона сварки:

  • Область дугового столба с внутренней температурой от 4-5 тысяч градусов по Цельсию.
  • Область газового пузыря, которая образуется вследствие интенсивного атомарного испарения компонентов в кислородной среде.
  • Область со шлаковым расплавом, располагающимся в верхней части газовой полости.
  • Слой расплавленного металла в нижней части полости.
  • Шлаковая корка, образующая твердую границу сварочной зоны.

Помимо упомянутых выше областей не менее важна сварочная проволока, она так же оказывает влияние на химическую активность.

Теперь, понимания из чего состоит сварочная зона, мы переходим к флюсу. Во время сварки поверхность детали активно окисляется и образуется шлаковая корка. Этих процессов можно избежать, если в зону сварки поступит легко плавящийся инертный материал. Таким материал как раз и является сварочный флюс. Он обезопасит деталь от окисления и поспособствует формированию качественного шва.

Чтобы эффективно использовать флюсы в своей работе нужно соблюсти следующие условия:

  • Материал должен стабилизировать скорость работы, а не замедлять ее.
  • Он не должен вступать в химическую реакцию с поверхностью свариваемых деталей или сварочной проволокой.
  • Газовый пузырь должен быть изолирован от окружающей среды на протяжении всей работы.
  • Если соблюдены все рекомендации, то остатки флюса должны легко удаляться после проведения сварочных работ. При этом большую часть удаленного материала можно будет использовать повторно (после очистки).

На практике оказывается, что соблюсти эти требования не так уж и просто. Флюс может отличаться по своему составу, равно как и технология его подачи в сварочную зону, поэтому нужно учитывать, какие именно металлы вы свариваете и какой вид сварки используете.

Виды флюсов

Как уже было сказано выше, флюс для сварки – это порошок с размерами гранул 0,2-4 мм. Его классификация зависит от многих показателей. Но есть основные характеристики, которые разделяют его на группы и классы.

По способу производства сварочные флюсы делятся на:

  • плавленые: их компоненты сначала плавятся, затем гранулируются, прокаливаются и разделяются на фракции;
  • неплавленые или керамические: это сухие ингредиенты, которые смешиваются с жидким стеклом, сушатся, гранулируются, прокаливаются и разделяются на фракции.

Производители и специалисты отмечают плавленый вариант, как лучший из двух представленных.

Разделение по химическому составу.

  • Оксидные флюсы. В основе порошка содержатся оксиды металлов до 90% и остальное – это фторидные соединения. В этой группе есть подгруппы, которые определяют процентное содержание того или иного оксида. К примеру, оксид кремния. Если его содержится во флюсе до 1%, то такой порошок называется бескремнистый, если его содержание составляет 6-35% – низкокремнистый и больше 35% – высококремнистый. Оксидные флюсы предназначены для сварки низкоуглеродных и фтористых стальных заготовок.
  • Солевые. В них нет оксидов металлов, основу составляют соли: фториды и хлориды. Такой порошок используется для сваривания активных металлов, к примеру, титан.
  • Смешанные флюсы (солеоксидные). В них есть и оксиды и соли. Применяют их для соединения легированных сплавов.

Еще одна характеристика – активность флюсов. По сути, это скорость окисления порошка при его нагреве. Измеряется данный показатель от нуля до единицы и делит флюсы на четыре категории:

  1. Меньше 0,1 – это пассивные материалы.
  2. От 0,1 до 0,3 – малоактивные.
  3. От 0,3 до 0,6 – активные.
  4. Выше 0,6 – высокоактивные.

И последнее. Это деление по строению гранул. Здесь три позиции: стекловидные, пемзовидные и цементированные. Необходимо отметить, что сварка под стекловидным флюсом дает более широкий сварной шов, чем под пемзовидным. Если используется порошок с мелкими частицами, то шов под ним образуется глубокий и неширокий с высокими прочностными качествами.

Функционал гранулированного средства

Сварочные флюсы играют большую роль в обеспечении процесса соединения металлов. Их функции, в зависимости от состава вещества и свариваемого материала, могут заключаться в поддержании четырех действий.

Изоляция

Главной целью флюсов является создание непроницаемого газового облака, позволяющего основному и присадочному металлам беспрепятственно сплавляться в сварочной ванне. Чтобы порошок выполнял эту функцию необходима правильная дозировка вещества на линии соединения. Хорошими изоляционными газовыми свойствами обладают мелкие гранулы плотной структуры. Но возрастающая плотность укладки фракций на поверхности соединения отрицательно сказывается на формировании поверхности шва.

На изолирующую способность оказывает влияние не только размер посыпаемых частиц, но и их насыпная масса. Применяя специальные таблицы с данными можно устанавливать точную подачу стекловидного средства в сварочную зону.

Стабилизация

Кроме защитных свойств порошка, позволяющих вести сварочные работы без внешних газовых включений, флюсы создают благоприятную среду для горения электрической дуги, которая проявляется в разряде электрического тока между концом электрода и изделием. Расстояние между сторонами полюсов составляет около 5 мм. Для стабилизации горения дуги в состав гранул добавляют специальные вещества, позволяющие более устойчиво проходить электрическому разряду. Это дает возможность работать не только на постоянном, но и на переменном токе, и применять разнообразные режимы сварки.

Легирование

Благодаря воздействию высоких температур и взаимодействию основного и присадочного металлов, создается сварочный шов. Его химический состав зависит от используемых материалов. Из-за электрической дуги некоторые полезные элементы могут выгорать или передаваться с металла шва в шлаковые массы. Чтобы этого не произошло, в некоторые флюсы добавляют легирующие вещества, обогащающие шовный металл, и препятствующие насыщению шлака кремнием и марганцем. Для большего легирования используют соответствующую присадочную проволоку.

Формирование поверхности

Когда кристаллическая решетка в расплавленном металле только начинает образовываться, все, что соприкасается с ней, оказывает влияние на вид будущего шва. Флюсы, благодаря различной степени вязкости и межфазного натяжения, имеют сильные формирующие способности, благоприятно сказывающиеся на сварочном соединении.

Например, при работе на большой силе тока и толстых материалах, более практичны флюсы с долгим вязким состоянием. Такие порошки называют «длинными». Это позволяет глубоко прогретому сплаву постепенно кристаллизоваться и остыть, образуя гладкочешуйчатую структуру. Для сварки на малых токах, сильная жидкотекучесть будет мешать видеть сварочную ванну и качественно выполнять процесс, поэтому здесь применяются «короткие» флюсы, у которых вязкость быстро переходит в твердое состояние при снижении температуры.

Что такое сварка под защитными флюсами

По сути, это все тот же сварочный процесс с применением неплавящихся электродов и присадочной проволоки. Только вместо газа, который покрывает собою зону сварки, используется флюс – порошкообразный материал, засыпаемый поверх стыка двух металлических заготовок.

При высокой температуре сварки флюс расплавляется и выделяет все тот же защитный газ. При этом поверх зоны сваривания образуется прочная пленка, защищающая ее от негативного воздействия окружающего воздуха. Сгоревший порошок превращается в шлак, который легко снимается со сваренного шва. Остатки флюса можно собрать и использовать в другом месте.

Но самое главное, что все позиции, связанные с соединением стыкуемых деталей, точно такие же, как и в случае использования других сварочных технологий. А именно:

  • правильный подбор режима сварки, который зависит от структуры соединяемых металлов;
  • правильный выбор электрода;
  • присадочной проволоки, которая по своим свойствам должна соответствовать свойствам основных металлов;
  • грамотное формирование кромок;
  • зачистка торцов деталей, их обезжиривание.

Но есть и одна отличительная особенность – правильный выбор флюса.

Неплавленые флюсы для автоматической сварки

Если плавленые флюсы изготавливают путём совместного сплавления их компонентов,
то неплавленые флюсы тщательно размалывают и смешивают между собой в строгом
соотношении в водном растворе жидкого стекла, которое является наиболее распространённым
связующим компонентом.

Получившуюся вязкую смесь протирают сквозь сито с определённым размером ячеек
для получения флюса с нужным размером зерна. Далее, сырые флюсовые гранулы повергаются
просушке в сушильных печах при температуре 150°C. Время просушки 15-20мин. Далее
гранулы прокаливают при температуре 300-350°C.

Неплавленые керамические флюсы

Неплавленые керамические флюсы в своё время были разработаны академиком Хреновым
К.К.. Такие флюсы значительно упрощают процесс легирования металла сварного
шва различными элементами. Для обеспечения этого, в состав флюса включают требуемое
количество легирующих элементов в виде порошковых металлов, минеральных и других
веществ.

Ещё одно преимущество керамического флюса является его достаточно высокая стойкость
к ржавчине, окалине и влаге на поверхности свариваемых изделий, по сравнению
с плавлеными флюсами. Такое преимущество особенно актуально при сварке
металлов на монтажно-строительной площадке под открытым небом.

В состав керамических флюсов, кроме минеральных шлакообразующих веществ, входят
и другие компоненты, которые хорошо раскисляют сварной шов и обеспечивают его
легирование. Это различные ферросплавы. Составы некоторых распространённых керамических
флюсов, в %, приведены в таблице:

Компонент: К-2 КС-1 КВС-19 К-1
Титановый концентрат 55 – – –
Марганцевая руда – – 54 60
Кварцевый песок – – 30 20
Порошок алюминия – – 2 –
Ферромарганец 14 0,5 – –
Ферросилиций 8 0,8 7 10
Ферротитан – 6,0 – –
Диоксид титана – 15,0 – –
Мрамор – 57,7 – –
Полевой шпат 13 – – –
Плавиковый шпат 10 20 7 10
Жидкое стекло, % от суммарной массы смеси 13 15 15-17 17

Магнитные неплавленые флюсы

Магнитные флюсы являются разновидностью неплавленых флюсов. Технология изготовления
и область их использования такая же, как и у керамических неплавленых флюсов.
Но, кроме компонентов, содержащихся в керамических флюсах, в состав магнитных
входит железо в виде металлического порошка. Данный компонент придаёт флюсу
магнитные свойства и повышает производительность сварки.

Флюс подаётся с помощью дозирующее устройство сварочного автомата или полуавтомата.
Под воздействием магнитного поля электрической дуги, гранулы магнитного флюса
притягиваются к зоне сварки. При такой технологии
автоматической сварки расход флюса снижается и появляется возможность качественной
сварки
вертикальных сварных швов.

Далее рекомендуем перейти к статье “Флюсы
для автоматической сварки Ч.2 Виды сварочных флюсов”, в которой приведена
классификация имеющихся видов сварочных флюсов для автоматической сварки и рассказывается
про область их применения.

Дополнительные материалы по теме:

Технология
автоматической сварки под флюсомАвтоматическая
сварки под флюсомРежимы
для автоматической сварки под флюсом

Техника
автоматической сварки под флюсомТехнология
и режимы автоматической сварки в защитных газахСварочная
проволока для автоматической сварки

(PDF) Газовая вольфрамовая дуговая сварка с использованием дугогасительной проволоки

Контрольные эксперименты и

Обсуждение

Экспериментальная система была создана для демонстрации возможности

процесса GTAW с электродуговой проволокой. Эта система

показана на рис. 5 с подробностями, приведенными в таблице 2

. Была проведена серия экспериментов. Как источник питания GTA, так и источник питания для нагрева проволоки

работали –

в режиме постоянного тока (CC), например,

, чтобы ток GTA (IGTA) и ток плавления проволоки

(IW) контролировались на уровне

.

желаемых уровня.Чтобы доказать, что GTAW с дуговым разрядом

может разделять скорость осаждения

и энергию дуги, и что GTAW с дуговым разрядом

стабильна в относительно большом диапазоне

, были проведены эксперименты

с различными (IGTA, IW) комбинации.

IW был ограничен в пределах 200 А, потому что

предела возможностей источника питания для нагрева проволоки

. Заготовки, использованные в экспериментах

, представляли собой холоднокатаные стальные листы C1018 толщиной

толщиной 3⁄8 дюйма, а эксперименты

были выполнены в виде валика на пластину. Для этой толщины листа

, когда IGTA была ниже

, чем 100 А, внешний вид валика сварного шва

был неприемлемым, хотя процесс

все еще был стабильным, а проволока

была достаточно расплавленной. Следовательно, нижний предел

тока GTA, указанный в этом поиске re-

, равен 100 А. Для IW нижний предел был

установлен как 50 А.

Все эксперименты были разделены на

на три группы. по гта

ток

.В группу 1 входят эксперименты 1–

4. В группу 2 входят эксперименты 5–8.

Группа 3 включает эксперименты 9–12.

Группа 1: эксперименты 1–4

В экспериментах 1–4 ток GTA

был установлен на уровне 200 А, а ток плавления проволоки

был установлен на 50, 100, 150 и 200 А,

соответственно. . Теплота плавления, общая подводимая теплота

и ρall увеличиваются с увеличением тока плавления

. Скорость подачи проволоки была отрегулирована

в соответствии с используемым током плавления проволоки

, чтобы проволока могла плавиться стабильно.

Условия эксперимента подробно описаны

в таблице 3, а зарегистрированные токи и напряжения

и изображения сварных швов

приведены на рис. 6–13. В легендах I1

и V1 относятся к току GTA и напряжению –

возрасту; а I2 и V2 – ток и напряжение плавления

проволоки.

Как видно на рис. 6–13, процесс

был стабильным во всех экспериментах.

Брызги отсутствуют, валик имеет однородную форму

и плотный.Наблюдается поверхностное окисление

, но его следует улучшить

за счет лучшего экранирования. Интегрированный комплект горелки

или увеличенная площадь экрана могут исключить возможное окисление

, и

следует рассматривать в возможных будущих усилиях по коммерциализации

.

Как видно, во всех случаях колебания тока и напряжения для

GTA (между основным металлом и заготовкой

шт.) Увеличились в дугогасительной проволоке GTAW

из автогенного металла. GTAW.Тем не менее, складки на

небольшие и почти не сравнимы с таковыми в типичном GMAW. Превосходная управляемость дуги

, связанная с

с обычной GTAW, разумно заменена

на GTAW с электродуговой проволокой. Используя измеренные напряжения

и требуемые токи, ρ

вычисляется для каждого эксперимента в группе

и перечисляется в таблице 3. Как видно,

процесс дугового разряда обеспечивает ρ в диапазоне

от 17 до 54 % просто изменяя ток провода

.Таким образом, демонстрируется управляемость дугой

и сварка предлагаемого процесса

и его удобство в достижении управляемости

.

Группа 2: Эксперименты 5–8

В экспериментах 5–8 ток GTA

был уменьшен до 150 А. Ток плавления проволоки

был установлен на 200, 150, 100 и 50 А,

соответственно. . Скорость подачи проволоки была отрегулирована в соответствии с током плавления проволоки

, чтобы проволока плавилась плавно

. Зарегистрированные значения тока и напряжения

, а также изображения сварных швов

приведены на рис. 14–21.

Как видно на рис. 14–21, процесс

был стабильным во всех экспериментах.

Брызги отсутствуют, валик имеет однородную форму

и плотный. Опять же, колебания тока и напряжения GTA

лишь немного увеличились. ρ демонстрируется

в диапазоне от 21 до 61%. Проверена возможность и управляемость процесса

для другого тока GTA.

Группа 3: эксперименты 9–12

В экспериментах 9–12 ток GTA

был снижен до 100 А, а ток плавления проволоки

был установлен на 50, 100, 150 и

200 А , соответственно. Скорость подачи проволоки

регулировалась в соответствии с током плавления проволоки

, чтобы проволока могла плавиться

стабильно. Зарегистрированные токи и напряжения

возраста, а также изображения сварных швов

приведены на рис. 22–29.

Как видно на рис. 22–29, процесс

также был стабильным. Нет брызг –

тер, валик однородный и плотный.

Слегка увеличенные колебания тока и напряжения

GTA по сравнению с

togenous GTAW еще раз подтверждают сохранение

управляемости дуги. ρ расширяется до

71%. Поскольку ρ можно легко сделать нулевым

без подачи проволоки, демонстрируется диапазон от 0 до

71% для ρ.Также можно продемонстрировать дальнейшее увеличение ρ на

, но для обеспечения соответствия

сварных швов типичным требованиям к геометрии шва

могут потребоваться соответствующие канавки

, такие как V-образная канавка или листы тонкого сечения,

вместо выполнения сварных швов относительно толщиной

пластин, как в этом предварительном исследовании, цель которого

– продемонстрировать осуществимость процесса

.

Анализ и обсуждение

Тепло, необходимое для плавления 1 кг различных сталей

ous от комнатной температуры, составляет

меньше, чем приблизительно 1000 кДж. Из

Рис. 2, GTAW с горячей проволокой требуется мощность дуги 10

кВт для достижения скорости наплавки

9 кг / ч. Тепло, используемое для плавления проволоки

, составляет 9000 кДж / ч. Общее количество тепла, подводимого к заготовке

, превышает тепловыделение, обеспечиваемое дугой

, что составляет 10 × 60 × 60 = 36000

кДж / ч, потому что источник питания из проволоки

также обеспечивает тепло. Коэффициент теплоты плавления в

, таким образом, общий подвод тепла ниже, чем

9000/36000 = 25%.Значение ρ в GTAW

с горячей проволокой несопоставимо с 71%, что было экспериментально продемонстрировано

для предлагаемого процесса GTAW

с электродуговой проволокой. Управляемость GTAW с дугой

значительно расширена по сравнению с GTAW с горячей проволокой

. 71% также для курса

, намного больше, чем для

GMAW (прямая полярность постоянного тока), который составляет

примерно 33%, потому что напряжение

катода на стали (заготовке) составляет около

. примерно вдвое больше, чем для напряжения

анода (стальная проволока) (см.23).

Управляемость сварного шва также может быть

используется другим способом в настраиваемом окне раметра pa-

, чтобы продемонстрировать, как показано

на рис. 30, где две координаты:

ток проволоки и ток GTA

соответственно.

Эта демонстрация кажется более легкой для понимания

с точки зрения приложения

. На рис. 30 показаны все эксперименты

, проведенные с каждым красным крестом, чтобы обозначить

набор параметров, который был мысленно подтвержден

для предложенной дуги

проволокой GTAW.

Как можно видеть, процесс дуговой сварки

GTAW считается применимым в

– полном окне параметров, разрешенном

используемым оборудованием. Это связано с тем, что ex-

, склоняющий красные кресты влево, так что

Iw = 0 не требует доказательства, поскольку это просто

слой автогенной GTAW; расширение красных крестов

вправо подпадает под ограничение

используемого оборудования; Для нижнего

красных крестов вниз требуется покрытие

, где требуются крайне низкое тепловложение

и высокая скорость наплавки, например

, наплавка в V-образной канавке, которая находится за пределами области видимости

этого технико-экономического обоснования;

повышение красного креста вверх означает высокий входной сигнал

с малым входом массы, что может быть легко выполнено с помощью холодной, горячей проволоки и дуги

с помощью GTAW. Распределение красных крестов

в прямоугольном окне

демонстрирует способность независимо обеспечивать выделенную массу и теплоотдачу.

Заключение и дальнейшие работы

Экспериментально продемонстрирован процесс

GTAW с применением инновационно модифицированного присадочного металла

для GTAW, т.е. процесс сварки дуговым разрядом

GTAW.

ОКТЯБРЬ 2012, ТОМ. 91

268-s

ИССЛЕДОВАНИЕ СВАРКИ

Chen 10-12_Layout 1 9/10/12 13:44 PM Page 268

A Обзор Dr.Аднан А. Угла, Хасан Дж. Хаудаир, Ахмед Р. Дж. Альмусави :: SSRN

Всемирная академия наук, инженерии и технологий Международный журнал машиностроения и материаловедения, Том 13, № 3, 2019 г.

14 стр. Добавлено: 7 ноя 2020

Просмотреть все статьи Dr.Аднан А. Угла