Флюс для сварки алюминия

 

Изобретение относится к сварке, а именно к флюсам для автоматической сварки алюминия. Цель изобретения снижение электропроводности флюса в расплавленном состоянии для повышения стабильности процесса. Флюс содержит компоненты в следукгдем соотношении , мас.%: хлорид натрия 3-6J хлорид калия 4-10 J криолит 32-38. Новым является введение в него (в мас.%) хлорида магния 18-27, хлорида стронция 15-24, хлорида рубидия 1-3 и окиси магния 7-12. Вновь введенные компоненты образуют длинные полимероподобные молекулы и комплексные соединения, что снижает подвижность носителей заряда в расплаве шлака, упрочняет зерна флюса. Компо- / ненты флюса вступают в обменные реакции с алюминием,удаляют окисную пленку , стабилизируют дуговой разряд, препятствуют возникновению электропшакового процесса, улучшают равномерность прогрева дугой изделия. 2 табл. (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1632712 A 1 щ) B 23 K 35/362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4680811/27 (22) 18.04.89 (46) 07.03.91.Бюл. № 9 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В.М.Карпенко, А.В.Грановский, А.В.Дубинин, Н.А.Макаренко и К,В.Лесняк (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 220020, кл. В 23 К 35/362, 01.01.67.

Авторское свидетельство СССР. №9 6312909 кл. В 23 К 35/362, 16.05.77.

Авторское свидетельство СССР

¹ 230622, кл. В 23 К 35/362, 31.07 67. .(54)

Изобретение относится к сварке цветных металлов, а именно к флюсам для автоматической дуговой сварки

: алюминия, и может найти применение в различных отраслях машиностроения, судостроения, авиастроения.

Целью изобретения является снижение его электропроводности в расплав ленном состоянии для повышения стабильности процесса сварки.

Хлорид магния применен с целью упрочнения зерен флюса, хлорид,стронция применен с целью уменьшения количества неметаллических включений в

2 снижение электропроводности флюса в расплавленном состоянии для повышения стабильности процесса. Флюс со-, держит компоненты в следующем соотношении, мас.Х: хлорид натрия 3-6, хлорид калия 4-10; криолит 32-38.

Новым является введение в него (в мас.7) хлорида магния 18-27, хлорида стронция 15-24, хлорида рубидия

1-3 и окиси магния 7-12. Вновь введенные компоненты образуют длинные полимероподобные молекулы и комплексные соединения, что снижает подвиж-. ность носителей заряда в расплаве шлака, упрочняет зерна флюса. Компо, ненты флюса вступают в обменные реакции с алюминием, удаляют окисную пленку, стабилизируют дуговой разряд, препятствуют возникновению электрошлакового процесса, улучшают равномерность прогрева дугой изделия.

2 табл. металле шва, а хлорид рубидия с целью улучшения сварочно-технологических свойств флюса.

Хлорид натрия является одним из источников хлора во флюсе, способствует снижению температуры плавления флюса, при содержании менее 3X его влияние оказывается недостаточным, при содержании более 6Х увеличивается электропроводность флюса в расплавленном состоянии.

Хлорид калия совместно с хлоридом натрия снижает температуру плавления флюса, способствует удалению

1632712 окисной пленки с поверхности алюминия, При содержании хлорида калия менее 4% его влияние оказывается недостаточным, при содержании более 10 ухудшается стабильность процесса сварки (частые обрывы дуги).

Криолит растворяет в себе окись алюминия, препятствуя ее переходу в

:металл шва. При содержании криолита менее 32, увеличивается количество неметаллических включений в металле шва. При содержании криолита более

38 ухудшается формирование шва.

Хлорид магния является совместно с хлоридами других металлов источником хлора в зоне сварки. Хлорид магния совместно с другими хлоридами снижает температуру плавления флюса, улучшает его растекаемость по свариваемому изделию, способствует лучше1 .му удалению окисной пленки на поверх ности алюминия. Хлорид магния является соединением двухвалентного металла. .Он при плавлении диссоциирует: 25 тс +

И8С1 NgC1 + С1

Положительный ион ИдС1 обладает 30

+ молекулярно весом 60 в то время как атомный цес натрия 23, калия 39. Это обуславливает низкую подвижность иона

fgC1 и худшую электропроводность предлагаемого флюса по сравнению с из-35 вестным.

С окисью магния хлорид магния вступает в реакцию,,образуя полимероподобные молекулы

С1-lfg-О-Mg-G-tfg -О-Mg-C1, поэтому при изготовлении флюса смесь компонентов увлажняют и подвергают грануляции с последующей сушкой, об45 разовавшиеся полимероподобные молекулы связывают зерна флюса в прочные частицы, поэтому отпадает необходимость в применении специальной связки, Это существенно улучшает качество сварно- 50 го соединения, так как в зону сварки не попадают водород, кислород и углерод, образующиеся при термическом разложении карбоксилметилцеллюлозы. Хлорид магния вступает при нагреве флюса дугой в реакцию с галогенидами натрия и калия, образуя соенения типа

КМдГ, ИаИдС1, особенно хорошо образуются соединения с тяжелым металлом — рубидием

PblfgC1g и РЫ1р1 g° . Эти соединения имеют больший атомный вес, чем хлориды и фториды отдельных металлов,они малоподвижны, что приводит к снижению электропроводности флюса. При содержании хлорида магния менее 18 его влияние оказывается недостаточным, при содержании его более 27 дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит, Оксид магния совместно с хлоридом магнием упрочняет зерна флюса, повышает вязкость шлака. Оксид магния— труднодиссоциируемое прочное соединение, оно резко снижает электропроводность расплавленного флюса, особенно сильно это свойство проявляется при связывании окисла магния в полимероподобные молекулы хлоридом магнием, при этом увеличивается мас.са молекул, они становятся практически неподвижными и, кроме того, являются препятствиеи для движения других ионов — носителей заряда в расплаве флюса.

Таким образом удается снизить электропроводность флюса. Кроме того,оксиц магния не восстанавливаетс алюминием и не переходит в металл шва. Окись магния улучшает кроющую способность шлака. При содержании оксида магния менее 7 увеличивается электропроводность расплавленного флюса. При содержании окиси магния более 12% увеличивается количество неметаллических включений в металле шва.

Хлорид рубидия является источником рубидия — легкоионизируемого элемента в атмосфере дуги. Рубидий стабилизирует дугу, компенсирует уменьшенное содержание во флюсе солей натрия и калия. В то же время атомный вес рубидия велик, значительны и размеры его атома, вме это делает ионы рубидия малоподвижным, это снижает электропроводность флюса. Таким обра-, зом, хлорид рубидия повышает электропроводность дуговой плазмы в столбе дуги и ухудшает электропроводность расплава флюса, что обеспечивает стабильность дугового процесса при сварке и предотвращает его переход в электрошлаковый процесс. Хлорид ру1632712

ТоС

3SrC1 + A1<0> 3Sr0 + 2А1С1 .

Образующаяся окись стронция обладает низкой работой выхода электрона, что обеспечивает высокую подвижность дуги по изделию и хороший прогрев основного металла. Все это обеспечивает хорошее удаление оксидной пленки с поверхности алюминия, препятствует

, образованию неметаллических включений в металле шва. При содержании хлорида стронция менее 15 его.влия,ние недостаточно, при содержании более 24Х дальнейшего улучшения свойств ,не происходит.

4С

45 бидия при нагреве легче других элементов отдает хлор, благодаря чему интенсифицируется процесс удаления пленки окислов с поверхности алюминия. Хлорид рубиция, вступая в обмен

5 ные реакции, легко образует соединения с фторидами алюминия, магния, хлоридом магния и, оксидом магния, крупные комплексные молекулы этих соединений являются малоподвижными носителями зарядов, а также служат препятствием для более подвижных ионов натрия, калия, хлора. Это так же снижает электропроводность флюса.

При содержании хлорида рубидия менее 17. его влияние недостаточно, при содержании более ЗЖ дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит.

Хлорид стронция совместно с хлори- 20 дом магния ухудшает электропроводность жидкого шлака, так как стронций является двухвалентным металлом, при диссоциации его в расплаве флюса образуется ион с атомным весом 123 и низ- 25 кой подвижностью в расплаве. Стронций — щелочной металл, а алюминий— амфотерный, поэтому окись алюминия легко отшлаковывается соединениями стронция в легкоплавкие оксихлориды. 3р

Хлорид стронция вступает в обменную реакцию с окисью алюминия

Были изготовлены пять составов флюса для сварки алюминия.

Составы флюса приведены в табл.1.

Производят сварку под слоем флюса пластин из алюминия АДО толщиной

12 мм. Электропроводность флюсов определяют при 800,850.,900 и 950 С, количество неметаллических включений определяют на микрошпифах металла сварного шва. Качество формирования сварного шва определяют визуально.

Для сварки используют проволоку

ÑàÀ,97 диаметром 2 мм. Режим сварки: напряжение дуги 34 В; ток дуги 230.А; скорость сварки 18 м/ч.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как следует из табл.2 предлагаемый флюс оптимального состава (составы 2-4) обладают явными преимуществами перед известным (состав 5). При содержании компонентов во флюсе больше или меньше оптимального состава свойства флюса ухудшаются.

Формула изобретения

Флюс для сварки алюминия, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, криолит, отличающийся тем, что, с целью снижения электропроводности флюса в расплавленном состоянии для повышения стабильности процесса сварки, фпюс дополнительно содержит хлорид магния, хлорид стронция, хлорид рубидия и оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.Х!

Хлорид натрия 3-6

Хлорид калия 4-10

Криолит 32"38

Хлорид магния 18-27

Хлорид стронция 15-24

Хлорид рубидия 1-3

Оксид магния .7-12

1632712

Та блица 1

Содержание компонентов, мас.7, в составе

Компонент

3 4 5

2,2

30

0,8

12 10

7 5

18 20 27 30

cv

Таблица 2

Площадь Формирование неме- сварного шва талличесСостав Электропроводность флюса флюса при температуре, С

800 850 900 950 ких вклю чений,7

Неровные края шва

0,6

Хорошее формирование

То же

0,4

0,3 н

0.4

Неровный шов

0,5

Составитель 1.Арест

Техред М.Дидык

Редактор В,Бугренкова

Корректор С.Шекмар

Заказ 583 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно--издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Хлорид натрия

Хлорид калия ,Криолит

Хлорид стронция

Хлорид рубидия

Оксид магния

Хлорид магния

1,4 2,0 2,2 2,8

1,0 1,4 2,1 2у5

1,2 1,8 1,9 2,7

1,1 17 20 26

1,5 1,9 2,4 3,1

3 5 6 8

10 7 4 2

32 36 38 40

24 20 15 11

1 2 3 4