Флюс для сварки алюминия и его сплавов

 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для сварки алюминия и его сплавов. Флюс для сварки содержит компоненты в мас.%: фтористый натрий 50 - 70, фтористый алюминий 27 - 40, по крайней мере одну хлористую соль щелочного металла, выбранную из группы, содержащей хлористый калий и хлористый натрий 2,8 - 8, по крайней мере одну фтороборатную соль щелочного металла, выбранную из группы, содержащей фтороборат калия и фтороборат натрия 0,2 - 1. 1 табл.

Предложение относится к сварке и может быть использовано для сварки и его сплавов.

Флюсы предназначены для защиты металла сварочной ванны от образования окиси алюминия, а также для разрушения ее пленки при сварке угольным электродом.

Известен флюс для сварки алюминия и его сплавов угольным электродом, содержащий 30 35% криолита и 75 65% флюса АФ 4А (см. Я.Л.Клячкин. Электродуговая сварка алюминия М. Машгиз, 1959, табл. 7, флюс N 3, с. 21).

Флюс АФ 4А содержит хлористый калий 47,0 50,5% фтористый натрий 6,3 8,5% хлористый натрий 26,0 29,0% хлористый литий 13,0 14,5% влага не более 1% (см. ТУ 48 5 228 82).

Недостатком известного флюса является то, что он не обеспечивает достаточно высокое качество сварного шва из-за наличия окисных включений допускает повышенный расход электроэнергии и содержит значительное количество вредных для здоровья хлористых соединений. Кроме того, хлориды присутствующие в составе флюса, снижают впоследствии коррозионную стойкость сварного соединения, а сам флюс требует герметичной упаковки при хранении и прокалки перед использованием.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению относится "Флюс для электрошлаковой сварки и наплавки алюминия и его сплавов" по а.с. 366949, В 23 К 35/36, 1972.

Известный флюс, принятый за прототип, содержит, мас.

хлористый калий 30 60 хлористый литий 10 40 хлористый барий 0 30 фтористый литий 2 10 фтористый алюминий 1,5 7 фторборат калия 0,5 4 Этот флюс имеет те же недостатки, что и вышеописанный флюс, т.е. не обеспечивает достаточно высокое качество свариваемого шва, допускает повышенный расход электроэнергии и выделяет значительное количество вредных выбросов. Целью данного предложения является повышение качества свариваемого шва, уменьшение расхода электроэнергии и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что флюс, включающий фтористый алюминий, хлористые соли щелочных металлов, дополнительно содержит фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.

фтористый натрий 50 70 фтористый алюминий 27 40 хлористый калий и/или натрий 2,8 8 фторборат калия и/или натрия 0,2 2
Общими признаками предложенного состава флюса и флюса по прототипу является наличие фтористого алюминия, хлористых и фторборатных солей щелочных металлов.

Отличительными признаками предложенного флюса является то, что основным составляющим компонентом его является наличие фтористого натрия (50 70%), тогда как основным составляющим компонентом флюса по прототипу является наличие хлористой соли щелочных металлов (хлористого калия 30 60%).

Другим существенным отличительным признаком предложенного флюса является то, что наличие хлористых солей щелочных металлов составляет 2,8 8, тогда как у прототипа 30 60% что существенно снижает концентрацию вредных составляющих в сварочных газах.

Указанные отличия позволяют повысить качество сварного шва, уменьшить расход электроэнергии и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Таким образом данное предложение отвечает критерию изобретения "новизна".

Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе.

Известный флюс N 3, так же как и предложенный, содержит фтористый натрий. Отличие заключается в том, что в предложенном составе флюса фтористый натрий составляет 50 70% тогда как в известном он составляет лишь 1,5 7% Кроме того, предложенный флюс, так же как и известный, содержит фтористый алюминий. Отличие заключатся в том, что в предложенном составе он содержится в количестве 27 40% тогда как в известном 6,3 8,5%
Указанные отличия в совокупности с другими признаками позволяют получить такие же преимущества, что и в сравнении с прототипом. Таким образом данное предложение отвечает современному уровню техники.

Раздел HОУ ХАУ.

Флюс готовят следующим образом:
Сухие компоненты флюса, NaF, AlF₃, KCl, NaCl в соответствующих соотношениях тщательно перемешивают для их дальнейшего сплавления. Плавление солей ведут в герметичной ванне электродной печи. Вначале за счет тепла выделяемого на подине ванны наплавляют уровень расплава, затем в него вводят подготовленную шихту и ведут наплавление флюса. Сверху расплав покрывается закристаллизовавшейся корочкой, в окно которой добавляют очередную порцию шихты. Перед тем как флюс сливать за 10 15 мин в расплаве при температуре 720 750^oC вводят фторбораты.

Готовый флюс сливают в изложницы из алюминиевого сплава, интенсивно охлаждаемые. После кристаллизации флюс извлекают из изложниц дробят и помещают в герметичную емкость для хранения.

Примеры осуществления предложения.

Пример 1 (опыт 2)
Флюс, приготовленный из смеси,
фтористого алюминия 50
фтористого натрия 40
хлористого калия 8
фторбората натрия 2,
имеет следующие показатели:
температуру начала кристаллизации 698^oC
гигроскопичность 0,42%
летучесть при 800^oC 8%
степень адсорбции флюсом оксида алюминия 15%
предел прочности сварного соединения 32 кг/мм²
перепада напряжения 34 МВ
Пример 2 (опыт 3)
Флюс, приготовленный из смеси,
фтористого алюминия 60
фтористого натрия 30
хлористого натрия 8
фторбората натрия 2
имеет следующие показатели:
температуру начала кристаллизации 690^oC
гигроскопичность 0,2%
летучесть при 800^oC 2%
степень адсорбции флюсом оксида алюминия 28%
предел прочности сварного соединения 35 кг/мм²
перепад напряжения 25 МВ
Пример 3 (опыт 5)
Флюс, приготовленный из смеси,
фтористого алюминия 70
фтористого натрия 26
хлористого натрия 3
фторбората калия 1
имеет следующие показатели:
температуру начала кристаллизации 694^oC
гигроскопичность 0,43%
летучесть при 800^oC 3%
степень адсорбции флюсом оксида алюминия 26%
предел прочности сварного соединения 30 кг/мм²
перепад напряжения 26 МВ
Другие примеры показаны в таблице.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает следующее.

При увеличении содержания фтористого алюминия свыше 70% ухудшается его растворимость и увеличивается летучесть флюса, снижается качество соединения (опыт 6).

При снижении содержания фтористого алюминия ниже 50% снижается адгезионная способность по отношению к оксидным включениям при сварке (опыт 1).

При снижении содержания фтористого натрия ниже 27% и увеличении его содержание свыше 40% ухудшается качество сварного шва (опыт 1, 6, 7, 12).

Содержание хлористых солей натрия и калия ограничено пределами 2,8 8% для понижения летучести флюса и снижение выделения вредных хлоридных составляющих при температуре сварки.

Снижение содержание фторборатов ниже 0,2% не дает эффекта повышения предела прочности сварного соединения, а увеличение их содержания свыше 2% является экономически нецелесообразно, так как эффект увеличения прочности незначителен.

Таким образом, данное предложение обеспечивает повышение качества свариваемого шва, уменьшение расхода электроэнергии и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Формула изобретения

Флюс для сварки алюминия и его сплавов, содержащий фтористый алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фтористый натрий, по крайней мере одну соль щелочного металла, выбранную из группы, содержащей хлористый калий и хлористый натрий, и по крайней мере одну фтороборатную соль щелочного металла, выбранную из группы, содержащей фтороборат калия и фтороборат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.

Фтористый натрий 50 70
Фтористый алюминий 27 40
По крайней мере одна хлористая соль щелочного металла, выбранная из группы, содержащей хлористый калий и хлористый натрий 2,8 8,0
По крайней мере одна фтороборатная соль щелочного металла, выбранная из группы, содержащей фтороборат калия и фтороборат натрия 0,2 2,0%

РИСУНКИ

Рисунок 1