Флюси для зварювання та наплавлення

 

Флюси, які використовуються при зварюванні та наплавленні виконують наступні основні функції:

1 захист наплавлюваного матеріалу від дії оточуючого окисного середовища;

2 сприяння повільному охолодженню матеріалу, виходу газів та шлакових включень і утворенню щільного високоякісного шва за рахунок утворення над рідким металом шва шлакової кірки;

3 легування металу шва необхідними присадками;

4 забезпечення стійкого горіння дуги та стабільного протікання процесу зварювання чи наплавлення.

За способом виготовлення зварювання флюси поділяються на:

1 плавлені;

2 не плавлені (керамічні).

Плавлені флюси отримують шляхом розплавлення їх основних компонентів. До складу плавлених флюсів входять наступні компоненти:

1 марганець у вигляді оксиду марганцю. Володіючи великою спорідненістю до кисню він сприяє відновленню в наплавленому металі оксиду заліза. За рахунок утворення MnS марганець сприяє видаленню сірки з металу. При зварюванні низько-вуглецевих та легованих сталей марганець у складі флюсів призводить до легування металу зварного шва;

2 кремній у вигляді кремнезему. Сприяє пониженню пористості металу шва, оскільки він сповільнює процес утворення оксиду вуглецю, виділення якого є основною причиною утворення пор у наплавленому металі. Кремній є хорошим розкислювачем, тобто сприяє відновленню оксидів заліза. Як легуючий елемент при зварюванні під шаром флюсу кремній має обмежене використання;

3 компоненти з високим вмістом активних речовин, які сприяють розкисленню металу шва при зварюванні та наплавленні (глинозем, крейда, плавиковий шпат).

Технологічний процес виготовлення плавлених флюсів включає проведення наступних операцій:

1 розмелювання до необхідних розмірів вихідних сировинних матеріалів (марганцева руда, кварцовий пісок, глинозем, крейда, плавиковий шпат);

2 перемішування подрібнених вихідних сировинних матеріалів у відповідних масових співвідношеннях;

3 плавлення отриманої суміші вихідних сировинних матеріалів в електродугових або в газополуменевих печах;

4 грануляція з одержанням флюсу з певним розміром зерна (проводиться шляхом випускання розплаву у воду де частинки флюсу розтріскуються під впливом різкого перепаду температур);

5 сушіння отриманого флюсу у барабанах чи сушильних печах;

6 просіювання отриманого флюсу через сита на фракції.

Приклади марок плавлених флюсів (ГОСТ 9087-88):

1 АН-348-А, АН-3448-АМ, АН-348-БМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, МС-9 – для зварювання та наплавлення вуглецевих та низьколегованих сталей вуглецевим та низьколегованим дротом;

2 АН-15, АН-18, АН-20СМ – для електродугового зварювання і наплавлення високолегованих і середньо легованих сталей відповідним зварювальним дротом;

3 АН-26С, АН-25СП, АН-26П – для автоматичного та напівавтоматичного зварювання нержавіючих, корозійностійких, жаростійких сталей.

Флюси, які у маркуванні містять АН розроблені інститутом електрозварювання ім. Патона. Флюси, які маркуються ОСЦ і ФС – розроблені ЦНТІ техмаш (Російська Федерація). Флюси, які у кінці маркуються літерою М називають нормальними і вони містять частинки флюсу розміром 0,25-1 мм. У більшості випадків цифра у маркуванні плавленого флюсу означає вміст діоксиду кремнію SiO₂.

Плавлені флюси вимагають використання дорого легованого зварювального дроту але володіють хорошими технологічними властивостями (хороший захист зони зварювання і хороше формування шва). Плавлені флюси мають значно ширше використання у виробництві. Склад деяких марок плавлених флюсів приведений у таблиці 13.1.

На відміну від плавлених не плавлені флюси є механічною сумішшю компонентів. Відсутність плавлення дозволяє вводити до складу цих флюсів феросплави, металеві порошки, керамічні порошки. Ці речовини приймають участь у металургійних процесах, полегшують розкислення, сприяють легуванню розплавленого матеріалу та покращенню структури. При цьому можливе використання більш простих, недорогих і недефіцитних зварювальних дротів звичайних марок.

 

Таблиця 13.1-Хімічний склад плавлених флюсів для автоматичного та напівавтоматичного зварювання

Марка флюсу	Вміст сполуки або хімічного елемента, %
SiO2	MnO	СаО	MgO	Al2O3	CaF2	K2O, Na2O	Fe2O3	S	P	C
AH-348A	41-44	34-38	≤ 6,5	5,0-7,5	≤ 4,5	4,0-5,5	-	≤ 2,0	≤0,15	≤0,12	-
OCЦ-45	38-44	38-44	≤ 6,5	≤ 2,5	≤5 0	6,0-9,0	-	≤ 2,0	≤0,15	≤0,15	-
AH-348AM	41-44	34-38	≤ 6,5	5,0-7,5	≤ 4,5	6,0-9,0	-	≤ 2,0	≤0,15	≤0,15	-
ОСЦ-45М	38-44	38-44	≤ 6,5	≤ 2,5	≤5,0	6,0-9,0	-	≤ 2,0	≤0,15	≤0,15	-
АН-60	33-65	21-26	3,0-11,0	0,5-3,0	≤5.0	5,0-8,0	-	≤ 1.5	≤0,15	≤0,15	-
АН-8	33-36	21-26	4,0-7,0	5,0-7,5	11,0-15,0	13,0-19,0	2,0	≤1,5-3,5	≤0,15	≤0,15	-
AH-20C	19-24	≤0,5	3,0-9,0	9,0-13,0	27-32	25-33	2,0-3,0	≤1,0	≤0,08	≤0,05	-
АН-22	18,0-21,5	7,0-9,0	12,0-15,0	11,5-15	19-23	20-24	1-2	≤1,0	≤0,05	≤0,05	-
АН-26С	29-33	2,5-4,0	4,0-8,0	15,0-18,0	19-23	20-24	-	≤1,5	≤0,10	≤0,10	0,05
ФЦ-9	38-41	36-41	≤ 6,5	≤2,5	10-13	2,0-3,0	-	≤ 2,0	≤0,10	≤0,10	-

Технологічний процес виготовлення не плавлених флюсів включає проведення наступних операцій:

1 вихідні сировинні матеріали (марганцева руда, кремнезем, феросплави, керамічні та металеві порошки) подрібнюють і перемішують у відповідних масових співвідношеннях;

2 у строго визначеному співвідношенні отриману механічну суміш змішують з водою до досягнення рідкого стану;

3 отриманий водний розчин пропускають через гранулятор з метою одержання кулько подібних гранул;

4 сушіння отриманих сирих гранул;

5 прогартовування гранул з метою повного видалення вологи.

Не плавлені керамічні флюси володіють рядом переваг:

1 мала чутливість до іржі, окалини, вологи на поверхні деталей, які зварюються;

2 забезпечують одержання зварних швів з високою ударною в’язкістю при низькій температурі.

Разом з тим не плавлені керамічні флюси мають суттєвий недолік: висока гігроскопічність (здатність втягувати в себе вологу), яка потребує герметичного упакування і жорсткі вимоги до режимів зварювання. Склад деяких марок не плавлених керамічних флюсів приведений у таблиці 13.2.

 

Таблиця 13.2 – Керамічні флюси для наплавлення [12]

Марка флюсу	Наплавлений метал	Рекомендований дріт
Тип	Твердість
ФК-45Х10В5ФМ	45Х10В5ФМ	HV 540	Cв-20Х13
АНК-18	30Х3Г1	HV 400	Св-08, Св-08А
HRC 50	Нп-30ХГСА
ЖСН-5	20Х6МФ	HRC 36	Св-08А
HRC 42	Св-08ГА
HRC 48	Св-12ГС
HRC 54	Нп-30ХГСА
АНК-19	60Х4ГС	HRC 50	Св-08, Св-08А
АНК-40	25Х1ГС	HB 250	Св-08, Св-08А

 

Керамічні флюси, які у маркуванні містять АНК розроблені і виготовляються інститутом електрозварювання ім. Є.О. Патона АН України:

 

1 АНК-35 –для зварювання та наплавлення вуглецевих та низьколегованих сталей;

2 АНК-30, АНК-47 – для зварювання швів високої холодостійкості;

3 АНК-45 – для зварювання та наплавлення високолегованих сталей.

 

Магнітні флюси

 

Магнітні флюси виготовляються та використовуються аналогічно до керамічних. Крім речовин, які є у складі керамічних флюсів вони містять залізний порошок, який надає частинкам флюсу магнітних властивостей.

При здійсненні зварювання чи наплавлення магнітний флюс подається у робочу зону через сопло. Під дією магнітного поля зварювального струму флюс притягується до зони зварювання. При цьому досягається мінімальна витрата флюсу і забезпечується можливість якісного виконання вертикальних швів.