Флюс для сварки и наплавки

 

Использование: сварка, может быть использовано при сварке и наплавке под флюсом деталей. Сущность изобретения: флюс содержит мас.%: оксид марганца 23-29; фторид кальция 6,5-9; оксид алюминия 6,5-8; оксид кальция 7-10,5; оксид магния 0,5-3,5; оксид железа 1,0-1,8; оксид кремния - остальное. Флюс позволяет повысить качество наплавленного металла за счет устранения зашлаковок. 5 табл., 1 ил.

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке и наплавке изделий.

Известен сварочный флюс по патенту SU N 1759229, кл. В 23 К 35/362, 1992, содержащий окислы кремния, марганца П, кальция, магния, алюминия, железа, фторид кальция, а также оксиды натрия, калия, марганца III и марганца IV. Однако он не обеспечивает полного отделения шлаковой корки при наплавке в узкую разделку. Недостатками являются невысокие технологические свойства флюса и низкое качество наплавленного металла.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс А-348В (ГОСТ 9087-81), содержащий, мас.

SiO₂ 40-44 MnO 30-34 CaF₂ 4-6 TiO₂ 2-6 CaF₂ <102O₃ <82O₃ <2

Цель изобретения улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавленного металла.

Цель достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид железа и оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.

MnO 23-29 СаF₂ 6,5-9 Al₂O₃ 6,5-8
CaO 7-10,5
MgO 0,5-3,5
Fe₂O₃ 1,0-1,8
SiO₂ Остальное.

Известно, что марганцевая руда имеет высокое содержание серы и фосфора. В предложенном флюсе уменьшено содержание оксида марганца, что способствует повышению чистоты флюса по сере и фосфору, поскольку уменьшается содержание марганцевой руды в шахте флюса. Вредное влияние серы и фосфора на пластичность металла шва общепризнано. Однако необходимо определенное содержание оксида марганца в шихте флюса для связывания серы в шлаке.

Повышенная концентрация CaF₂ наряду с высоким содержанием SiO₂ в составе предложенного флюса делает его невосприимчивым к образованию пор при сварке металла даже по ржавчине. Это связано с тем, что при сварке под указанным флюсом наблюдается значительная концентрация газа SiF₄, предотвращающего растворение в сварочной ванне водорода. Кроме того, CaF₂ способствует удалению серы из зоны плавления при сварке с образованием летучего соединения SF₆. Повышенное содержание CaF₂ во флюсе понижает его температуру плавления, что благоприятно сказывается на технологичности сварочного флюса. Часто при ремонте и восстановлении деталей металлургического оборудования (роликов, валов и т.д.) необходимо производить токарную обработку изношенной части и подготовленное место под наплавку имеет форму канавки с углами наклона боковой стенки определяемые конструкцией данной детали. При наплавке цапфы или шейки ролика (вала) эти углы очень малы и при наплавке под стандартным флюсом в углу канавки шлаковая корка удаляется плохо и образуются зашлаковки (что особенно усугубляется сопутствующим подогревом), которые приводят к преждевременному выходу детали из строя. При наплавке под заявляемым флюсом зашлаковок не обнаружено.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов нового флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем устранения зашлаковок и улучшения отделяемости шлаковой корки флюса при повышенной температуре, а также повысить ударную вязкость наплавленного металла и снизить его склонность к образованию горячих трещин.

На чертеже изображена схема пластины для испытания сварочного флюса на образование зашлаковок по углу канавки, где 1 пластина, 2 наплавленные слои.

Пример 1. В лабораторных условиях проводилось изготовление плавленного флюса по известной в металлургии технологии. В табл.1 представлены химические составы изготовленных флюсов.

Пример 2. В лабораторных условиях производилась многослойная (8-10 слоев) наплавка на пластины из стали 3 размером 250х150х30 мм проволокой Св-18ХГС (диаметр 4 мм) под флюсами, составы которых приведены в табл. 1 и под флюсом-прототипом. Режимы наплавки: ток 400 А; напряжение 34 В; скорость наплавки 30 м/ч. После наплавки пластина помещалась в печь, где выдерживалась в течение 1 ч при температуре 400^oC, затем охлаждалась вместе с печью. Из верхних наплавленных слоев вырезались образцы на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Исследования влияния состава флюса на отделяемость шлаковой корки при повышенных температурах производилась на указанных выше режимах при температуре пластин 300, 350, 400, 450^oC. Результаты приведены в табл. 3.

Исследование влияния состава флюса на склонность к образованию горячих трещин при сварке производилось с использованием проб Пеллини. Наплавка осуществлялась на образцы из стали 40Х проволокой Нn 30ХГСА на автомате А-384МК на режимах, указанных выше.

Критерием оценки склонности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отношение суммарной площади трещин в поперечном сечении швов к суммарной площади швов (табл. 4).

Исследования на образование зашлаковок при наплавке в канавку в зависимости от угла наклона боковой стенки проводились на образцах, схема которых представлена на чертеже. Режимы те же, проволока Св-18ХГС, пластина - Сталь 3, наплавка без подогрева. Глубина канавки поддерживалась постоянной - 30 мм. После полного заполнения канавки пластины разрезались и исследовались на наличие зашлаковок по углу канавки. Результаты представлены в табл. 5.

Преимущества предложенного флюса состоят в том, что улучшаются технологические свойства флюса при одновременном повышении качества наплавленного металла. Повышается стойкость восстановленных деталей, улучшаются условия работы и техника безопасности наплавщиков, т.к. не требуется отбивать шлаковую корку при наплавке с подогревом.

Формула изобретения

Флюс для сварки и наплавки, содержащий оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид железа и оксид кремния, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Оксид марганца 23 29
Фторид кальция 6,5 9,0
Оксид алюминия 6,5 8,0
Оксид кальция 7,0 10,5
Оксид магния 0,5 3,5
Оксид железа 1,0 1,8
Оксид кремния Остальное.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3