Флюс для сварки алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к свароч-i ному производству, а именно к созданию флюсов для дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов , преимущественно линейных сплавов системы алюминий - кремний (силуминов ) . Целью изобретения является снижение пористости сварных соединений , повышение устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного влияния железа. Флюс содержит фтористый литий, фтористый алюминий , фтористый кальций, фторцирконат калия, фтороборат калия, а также гексафтороалюминат цезия

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) SU (и( (594В 23 К 35 362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4063446/31-27 (22) 29,04.86 (46) 07,11.87, Бюл. № 41 (71) Московский авиационный технологический институт им.К,З,Циолковского (72) Е, В, Никитина, В.М. Никитин, Ф.Р,Куликов, Е.В,Кузьмин и С,А.Силантьева (53) 621,791.04 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1018835, кл ° В 23 К 35/362, 1982, Авторское свидетельство СССР

¹ 1305988, кл. В 23 К 35/362, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1310156, кл. В 23 К 35/362, 1985.

Авторское свидетельство СССР № .1138283, кл. В 23 К 35/362, 1983, (54) ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к свароч- ному производству, а именно к созданию флюсов для дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов, преимущественно линейных сплавов системы алюминий — кремний (силуминов) . Целью изобретения является снижение пористости сварных соединений, повйшение устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного влияния железа, Флюс содержит фтористый литий, фтористый алюминий, фтористый кальций, фторцирконат калия, фтороборат калия, а также гексафтороалюминат цезия (8-16 мас,7), тетрафторид церия (7-9 мас.X) и молибденовый порошок (2-6 мас.7) . Использование флюса позволяет повысить надежность сварных .соединений и эксплуатационные свойства. 1 табл. „

+ (А1Г4)

11 (А1Г4) + 2F

Cs А1Ь6 -. 3(Сз)

11, (Cs) 20

40

55

1 !349

Изобретение относится к сварачному производству, а именно к созданию флюсов для дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов, преимущественно литых деталей из сплавов системы алюминий — кремний (силуминов) .

Литейные сплавы системы алюминий кремний характеризуются высокой склонностью к формированию газовой и газоусадочной пористости, повышенI ным по сравнению с конструкционными деформируемыми алюминиевыми сплавами содержанием железа и неблагоприятной структурой. В связи с этим при сварке плавлением литых деталей иэ сплавов системы алюминий — кремний необходимо более эффективное (чем при сварке деформированных полуфабрикатов конструкционных сплавов) рафинирование сварочной ванны, нейтреализация вредного действия железа, измельчение зерна и обеспечение устойчивого эффекта модифицирования эвтек гики (Al — Si), не исчезающего при подварках сварных швов.

Цель изобретения — создание флюса, обеспечивающего повышенную рафинированную и устойчивую модифицирующую способность, нейтрализацию вредного действия железа, высокую пластичность метапла в области температурного интервала хрупкости и,вследствие этого, отсутствие окисных плен, снижение газовой и газоусадочной пористости металла шва, повышение пластичности металла шва, что позволит повысить качество сварных соединений и их эксплуатационную надежность, Введение в состав флюса гексафтороалюмината цезия Cs>A1F (белой, кристаллической, трудно растворимой в воде соли с температурой плавления

800 С) позволяет легко регулировать температуру плавления флюсовой композиции эа счет определенного соотношения между основными компонентами флюса, Использование фторида це зия CsF в составе флюса вместо

Cs AlF не дает положительного эффекта, так как в отличие от гексафтороалюмината церия, фторид церия легко растворим в воде и является гигроскопичным соединением, что недопустимо для флюса, используемого при

АрДЭС. Введение Cs>A1F является целесообразным не только с точки зре938 2 ния обеспечения необходимой для сплавов системы алюминий — кремний температуры плавления флюсовой композиции, но и в связи с особенностями свариваемых сплавов. Цезий является единственным действенным модификатором сплавов системы алюминий кремний, так как цезий (в отличие от кальция и бария) е растворим в кремнии. Развитие обменных реакций на многочисленных границах раздела мельчайших частиц расплавленного флюса с жидким металлом сварочной ванны по реакции позволяет более эффективно, чем в случае введения цезия через присадочную проволоку; осуществить иэмельчение зерна и модифицирование (Al $i) -эвтектики.

Установлена целесообразность введения в состав флюса тетрафторида церия CeF4 (бесцветной, нерастворимой в воде соли, получаемой при воздействии элементарным фтором на безводный СеС1 или С< 8 >. Тетрафторид не отщепляет фтора даже при нагреве о в вакууме до 400 С и восстанавливается до CeF только при нагревании до

300 С в токе водорода, По своим свойствам тетрафторид церия значительно отличается.от фторида церия (CeF ) °

Это связано с тем, что церий, единственный из всех лантанидов, может быть четырехвалентным, причем ион

Се теряет признаки, характерные для всех остальных лантанидов, Анализ диаграммы плавкости солевой системы CeF-Ce14 показывает, что в то время как фторид церия CeF> имеет очень высокую температуру плавления (1450-1460 С)„ температура плавления тетрафторида церия CeF значительно ниже (830 С). Использование тетрао фторида церия в составе флюса позволяет обеспечить не только флюсовую (шлаковую) защиту и рафинирование металла сварочной ванны, но и газовую защиту (вследствие сильной летучести и разложения тетрафторида церия при температурах выше 830 С, что ниже, чем для A1F )., Поскольку температура металла сварочной ванны при

АрДЭС (M) алюминиевых сплавов 700—

900 С, тетрафторид .рия переходит са.

Введение порошка молибдена в состав флюса позволяет эффективно влиять на форму выделений железосодержащих фаз: при введении молибдена вместо игл фазы FeSiA1 образуются компактные глобули фазы (FeSiMo)

А1 .

Сравнительные (средние) результаты испытаний сварных соединений пластин из сплава АЛ9-1 выполненных методом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (без присадочной проволоки) с флюсами различного состава даны в таблице, Толщина свариваемых пластин 6 мм.

Спиртовая 5Х-ная суспензия флюса наносится на торцы и корневую поверх.ность соединяемых кромок. Сварные соединения получают по режиму: ток сварочный 250-260 А, напряжение на дуге 12-14 В, скорость сварки 20 м/ч.

На каждый вариант состава флюса вы40

3 13499 в газообразную форму и позволяет лучше рафинировать сварочную ванну за счет инициированной парами CeF4 дегазации металла.

Обменные реакции между расплавленным и газообразным СеУ и сварочной ванной приводят к переходу церия в расплав и микролегированию всего объема сварочной ванны. Образование интерметаллидов церия (CeA1>, СеА14, CeSiz, CeBz, причем фаза СеА1 находится в равновесии с присутствующей в фазовом составе сплавов В Al) являющихся готовыми центрами кристаллизации, позволяет видоизменить механизм кристаллизации сплава и воздействовать на его завершающую стадию, обеспечивая более высокую пластичность металла в области температурного интервала хрупкости. Кроме того, микролегирование церием позволяет дополнительно измельчать зерно, а также способствует нейтрализации вредного действия железа за счет видоизменения формы тройных фаз FeSiA1 .(иглы), Ре 81А1з ("иероглифы") на более округлые на основе интерметаллидов CeFez (773 С), Се Ре (1050 С).

Совместное введение фтороалюмината цезия, тетрафторида церия в предлагаемом соотношении позволяет эа счет образования целой группы комплексных ионов (A1F ), (A1F+)

44. (BF4) и простых ионов (Сз), (Се)

35 значительно повысить активность флюФормула изобретения

Флюс для сварки алюминиевых cwiaBoB,преимущественно сплавов системы алюминий — кремний, содержащий фторид лития, фторид алюминия, фторид кальция, фторцирконат калия, фтороборат калия, отличающийся тем, что, с целью снижения пористости сварных соединений, повышения устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного влияния железа, флюс дополнительно содержит тетрафторид церия, гексафтороалюминат цезия и молибденовый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Фторид кальция 9-14

Фторид алюминия 16-20

Фторцир-. конат калия 4-12

Фтороборат калия 4-8

Гексафтороалюминат

8-1 6. цезия

Тетрафторид церия

7-9

38

4 полнены 5 швов. Свойства сварных еоединений оценивают по показателям пористости (суммарный объем пор в металле шва после сварки), а также потенциального запаса газов в шве (определяемого по показателю "тепловой пробы" — нагрева шва до 580 С и выдержке при этой температуре в течение 15 мин), Кроме того, оцениваются наличие окисных включений на регламентированной длине шва, размер зерна, формы выделений эвтектики (Al-Si) и железосодержащих .фаз,Для оценки этих показателей используют гидростатическое взвешивание образцов, анализ изломов швов и шлифов сварных соединений, а также анализ рентгенограммы.

Использование изобретения позволит снизить пористость металла шва до 0,16-0,2 см /100 г и потенциальный запас газов до 0,5-0,6 см /100 г, значительно измельчить зерно, обеспечить устойчивый модифицирующий эффект, нейтрализовать вредное действие примесей железа, Это позволит повысить качество сварных соединений, снизить процент брака при изготовлении изделий, 1349938

Молибденовый порошок

Фторид лиОстальное тия

Свойства сварных соелинений

Химический состав предлагаемого флюса, час.у

LiF размер терна, мч форма структурных гостав аюшнх

Cs1AtFü

CeF, Суммарный объем пор

ca@ ° ce l100r. 1о-порошок

Ca Fe

К 27.r р

AtF

КВУ!

После с норки

Ilocne тепловой пробы фелеэо3в те к тик а

At - Si солервашаа фата сварного шва,чм

2 2

0,2660,06 0,86х!7,23

Нерогпнфыч

Fe StAl

69 14

0 3"0,4 чолнфнинрованнаа

0,2"0,4

Глоб улн фаты (FeS i Ia) А1 g

0,60е0,16

0,20 0,07

30 16

4 4

О 16еО ОЬ 0,5630 12

8 6

33 18 II

IS 20

О 22

0,19 0,08 0,62+0,20

0 22-0 1 0 7030 !9

14 12 8

I7

I4 10 18

Составитель Т.Арест

Техред Л.Олийнык Корректср МкШароши

Редактор И,Горная

Заказ 52!7/12

Тираж 970 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская набев д.4/5 производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Протквенность окисных включениИ на алине

300 чм

О,?-0,4

0,2-0,4

0 ?-0,4