Флюс для электродуговой сварки и наплавки
Изобретение относится к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых для сварки и наплавки низкои среднелегированных сталей. Цель изобретения - исключение выделений токсичных соединений фтора при сохранении стойкости наплавленного металла к порообразованию в процессе сварки и хорошей отделимости шлаковой корочки. Флюс имеет минимальную склонность к гидротации на воздухе. Флюс содержит, мас.%: SIO<SB POS="POST">2</SB> 20-30 AL<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> 15-20 FEO 3-6 CAO 2-6 MGO 15-20 MNO 5-15 TIO<SB POS="POST">2</SB> 20-25. При этом сумма оксидов SIO<SB POS="POST">2</SB>, FEO, CAO, MNO превышает сумму оксидов AL<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB>, MGO, а отношение оксидов TIO<SB POS="POST">2</SB> к MGO составляет 1,1-1,5. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 35/362
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662036/31-27 (22) 14.03.89 (46) 15.11.90. Бюл. N 42 (71) Киевский политехнйческий институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.М.Сливинский, Л.А.Жданов, В,T.Котик, В,И,Прохоров, Г.А.Кирилюк, В.В.Бартюк и В,И,Галинич (53) 621.791.04 (088.8) (56) Потапов Н.Н. Основы выбора флюсов при сварке сталей. М.: Машиностроение, 1979, с. 140, Авторское свидетельство СССР
N 1230779, кл. В 23 К 35/362, 18.08.84.
3ая вка Я пон ии N 59-66679, кл. В 23 К 9/225, опублик. 16Я4.84.
Патент США N 4338142, кл. В 23 К 35/34,.06.07.82.. Изобретение относится к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых для сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей.
Целью изобретения является обеспечение экологической чистоты при использовании флюса за счет исключения выделений в процессе сварки токсичных соединений фтора при сохранении стойкости против порообразования и хорошей отделимости шлаковой корки.
Снижение в составе флюса содержания оксида кальция и исключение фторида кальция снижает склонность сварочных флюсов к гидратации. Кроме того, исключение фторида кальция позволяет избежать выделения токсичного газа SiF4 в процессе сварки, Однако, при этом ухудшается отделимость. Ж, „1606297 А1 (54) ФЛЮСДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых для сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей. Цель изобретения — исключение выделений токсичных соединений фтора при сохранении стойкости наплавленного металла к порообразованию в процессе сварки и хорошей отделимости шлаковой корочки. Флюс имеет минимальную склонность к гидротации на воздухе. Флюс содержит, мас. :
Я! 02 20-30; AlzOg 15-20; FeO 3 — 6; СаО 2-6;
Mg0 15 — 20; МпО 5 — 15; TiOz 20 — 25. При этом сумма оксидов SiOz, FeO, СаО, МпО превышает сумму оксидов AtzOg, MgO. a отношение оксидов TiOz к MgO составляет
1,1-1,5. 1 табл, шлаковой корки с поверхности металла и снижается стойкость против порообразования швов. Для обеспечения требуемого уровня стойкости металла шва против образования пор необходимо получить такое соотношение между катионами, образующими с кислородом ионную связь (Са, Mg, Fe, Мп), и катионами, образующими с кислородом смешанную связь (Si, Al), чтобы с одной стороны флюс обладал достаточной окислительной способностью для связывания водорода в зоне сварки, а с другой стороны окислительная способность флюса не должна повышать интенсивность окисления углерода в хвостовой части сварочной ванны. Кроме того, необходимо придать флюсу такое значение температурного интервала плавкости, который бы обеспечивал свобод1606297
10 ное удаление газов в процессе кристаллизации металла сварного шва. Отношение TIOz к MgO должно лежать в пределах 1,1 — 1,4, что позволяет получить в процессе сварки шлаковую корочку, обладающую значительным коэффициентом термического расширения, что приводит к самопроизвольному отделению шлаковой корочки с поверхности металла и ее частичной дезинтеграции, Невыполнение этих условий для предлагаемого состава флюса приводит к понижению химической активности флюса, повышению температуры плавления и сокращению температурного интервала плавкости, что ведет к насыщению металла шва газами, образованию пор и ухудшению формирования шва. Кроме этого, если соотношение
Т!Ор к MgO превышает 1,4, то на поверхности металла сварного шва образуются шпиндели, что затрудняет удаление шлаковой корочки и ухудшает внешний вид шва.
Приведенные соотношения окислов (ингредиентов) при укаэанном количестве и содержании обеспечивают получение беэдефектных швов при исключении выделений токсичных соединений фтора, сохраняя минимальную склонность флюса к гидратации и самопроизвольное отделение шлаковой корочки с поверхности металла шва.
Для исследования свойств предлагаемого флюса были выплавлены опытные партии флюсов. При этом применяли следующие сырьевые материалы: песок марки С-0702; глинозем марки 7-0; магнезит каустический
CM-2; концентрат марганцевый; рутиловый концентрат; флюорит, марка ФФС-97А; мрамор марки M-97Б. Указанные сырьевые материалы переплавлялись в дуговой печи до получения гомогенного расплава, который затем гранулировали в воздушной камере. При этом образовывались однородные частицы стекловидного строения, темного цвета. Полученные зерна измельчали до
0,25 — 1,8 мм.
Для оценки сварочно-технологических свойств выплавленных флюсов сваривали пластины толщиной 6 MM без разделки кромок. иэ стали ВСт Зсп за один проход с полным проплавлением сварочной проволокой Св 08а диаметром 3 мм аппаратом
ТС-17МУ на переменном токе, источник питания ТДФ-1001, Режим сварки; напряжение дуги 31 — 33 В; сварочный ток 400 — 420 А; скорость сварки 32 м/ч.
В таблице приведены результаты испытаний флюсов разного состава.
Под каждым из исследуемых флюсов выполняли сварку трех образцов. Сварные швы просвечивали на установке РУП-200, и
55 по рентгеновским снимкам оценивали наличие или отсутствие пор. Внешний вид и формирование сварных швов определяли по трехбалльной системе; хорошее формирование — гладкая блестящая поверхность шва с плавными переходами от шва к основному металлу; удовлетворительное формирование — шов матовый, имеет ярко выраженный чешуйчатый характер, поверхность ш ва ровная; неудовлетворительное формирование — шов имеет подрезы, наплывы, поверхность шва не ровная, имеет побитости, Отделимость шлаковой корки также оценивали по трехбальной системе; хорошая отделимость — шлаковая корочка самопроизвольно отделяется без применения механических усилий; удовлетворительная отделимость — шлаковая корочка полностью отделяется при постукивании молотком по образцу после сварки; неудовлетворительная отделимость — шлаковая корочка прочно сцепляется с металлом шва, и ее можно удалить только с помощью зубила и молотка.
Флюс М 1. Флюс предлагаемого состава с максимальным содержанием SION, MgO, TIOz, минимальным содержанием
А!гОэ, FeO, СаО, МпО и оптимальным значением соотношений, Флюс 2. Флюс предлагемого состава с максимальным содержанием AlgOg, Р60, МпО, минимальным содержанием ЯОг, MgO, Т О и оптимальным значением соотношений.
Фл юс 3. Флюс предлагаемого состава с максимальным содержанием СаО и минимальным значением отношения TIOz к MgO.
Флюс 4. Флюс предлагаемого состава с оптимальным содержанием окислов и максимальным значением отношения TIOz к
MgO, Флюс 5. Флюс предлагаемого состава с оптимальным содержанием окислов и оптимальным значением соотношений.
Флюс 6. Флюс с пониженным значением соотношения Ti02 к MgO, с нарушением условия по сумме окислов, что приводит к неудовлетворительной отделимости шлаковой корочки, а также наличию пористости.
Флюс 7. Флюс с повышенным значением суммы окислов AI20g + MgO, что приводит к образованию пористости в сварных ш вах.
Флюс 8. Флюс с повышенным значением отношения Т 0 к MgO, что вызывает неудовлетворительное формирование сварного шва и неудовлетворительную отделимость шлаковой корочки.
1606297
Формула изобретения
Флюс 9. Флюс с повышеннным содержанием SiOz, MgO, Т О с пониженным содержанием А1гОз, СаО, МпО, что приводит к неудовлетворительной отделимости шлаковой корочки. 5
Флюс 10. Флюс с повышенным содержанием А!гОз, FeO и пониженным содержанием SiOz, MgO, TiOz, что приводит к неудовлетворительному формированию сварного шва и неудовлетворительной от- 10 делимости шлаковой корочки.
Флюс 11. Флюс с повышенным содержанием СаО и пониженным содержанием
FeO, что вызывает неудовлетворительную отделимость шлаковой корочки, 15
Предлагаемый флюс обладает экологической чистотой. при высокой стойкости швов к порообразованию, хорошей отделимостью шлаковой корочки и низкой склонностью к гидратации, что позволяет 20 использовать его для сварки и наплавки широкого класса низко и среднелегированных сталей, Флюс для злектродуговой сварки и наплэвки, содержащий диоксиды кремния и титана, оксиды алюминия, железа, кальция, магния. марганца, отличающийся тем, что, с целью исключения выделений в процессе сварки токсичных соединений фтора при сохранении стойкости к порообразованию и хорошей отделимости шлаковой корки, флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. :
Диоксид кремния 20-30
Оксид алюминия 15 — 20
Оксид железа 3 — 6
Оксид кальция 2 — 6
Оксид магния 15 — 20
Монооксид марганца 5 — 15
Диоксид титана 20 — 25 при этом сумма оксидов кремния, железа, кальция и марганца превышает сумму оксидов алюминия и магния, а отношение оксидов титана и магния составляет 1,1 — 1,5.
Флюс, N
4
1,3
Хорошее
Хорошая
Хорошая Хорошая
Хорошая
Хорошая
Характеристика флюсов
Весовое содержание компонентов флюса, вес.
SiOz
АЬОз
FeO
СаО
MgO
МпО
Т102
Мп О+3!От+Ее О+СаО
А!20з+М9О
Т!Ог/М90
Наличие пор
Формирование шва
Отделимость шлаковой корочки
2
1,25
Хорошее
16
6
12
22
42
36
1,1
Хорошее
18
3
17
24
41
1,4
Хорошее
24
17
3
24
39
37
1.2
Хорошее
4
1.0
Удовлетворительное
Неудовлетворительная
1606297
Продолжение таблицы
Флюс, N
Характеристика флюсов
Неудовлетворительное
Неудо влетворительная
Отделимость шлаковой корочки
Составитель Т, Арест
Редактор Т. Парфенова Техред М.Моргентал Корректор А. Обручар
Заказ 3516 Тираж 647 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
Весовое содержание компонентов флюса, вес.
5102
А120э
FeO
СаО
Mg0
МпО
Т1 02
Мп О+902+РеО+СаО
А120з+М90
Т1 02/M90
Наличие пор
Формирование шва
2
1,25
Удовлетворительное
Удовлетворительная
5
16
24
36
1,5
Неудовлетворительное
Н еудовлетворительная
31
14
1
21
26
39
1,2
Удовлетворитель ное
Неудовлетворительная
19
21
4
14
16
19
46
1,4
7
18
12
21
41
38
1,2
Удовлетворительное
Неудовлетворительная
