Флюс для сварки сталей, покрытых алюминием
Владельцы патента RU 2279342:
Негосударственное образовательное учреждение технический учебный центр "Спектр" (RU)
Изобретение может быть использовано при сварке сталей, имеющих металлизированное алюминиевое покрытие, в углекислом газе плавящимся электродом. Флюс содержит, мас.%: цирконовый концентрат 7,1-11,8%, никель 22,9-37,6, плавиковый шпат 9-12,6, криолит 41-57,4. Плавиковый шпат и криолит в указанных соотношениях позволяют удалять окисленный алюминий из сварочной ванны, что способствует повышению пластичности металла шва при толщине алюминиевого покрытия до 550 мкм.
Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к флюсам для сварки сталей, имеющих металлизированное алюминиевое покрытие, в углекислом газе плавящимся электродом.
Известен флюс для сварки сталей, покрытых алюминием (Керамический флюс для сварки сталей. Авторское свидетельство СССР №1107994, В 23 К 35/362. Опубликовано 15.08.84. Бюл. №30), содержащий следующие компоненты, вес.%:
| Ферросилиций | 0,4-2,0 |
| Ферромарганец | 0,6-3,0 |
| Марганцевая руда | 2-8 |
| Плавиковый шпат | 20-30 |
| Мрамор | 4-8 |
| Рутил | 5-10 |
| Железная окалина | 12-16 |
| Волластонит | 11-30 |
| Окись хрома | 4-8 |
| Никель | 5-9 |
| Кремнефтористый натрий | 4-8 |
Однако данный флюс позволяет лишь частично удалять алюминий из металла шва, что снижает его пластичность.
Известен флюс для сварки сталей, покрытых алюминием (Флюс для сварки сталей, покрытых алюминием. Авторское свидетельство СССР №1274894, В 23 К 35/362. Опубликовано 07.12.86. Бюл. №45), содержащий следующие компоненты, вес.%:
| Цирконовый концентрат | 7,1-11,8 |
| Никель | 22,9-37,6 |
| Плавиковый шпат | 26,0-35,9 |
| Мрамор | 24,6-31,1 |
Данный флюс позволяет удалять частично окисленный алюминий из сварочного шва при толщине алюминиевого покрытия не более 450 мкм, однако, он обеспечивает образование шлака с повышенной плотностью, что уменьшает количество удаленного оксида алюминия из сварочного шва и снижает пластичность металла шва. При толщине алюминиевого покрытия более 450 мм, количество не выведенного оксида алюминия из сварочного шва значительно увеличивается.
Техническим результатом изобретения является повышение пластичности металла шва при толщине алюминиевого покрытия до 550 мкм.
Технический результат достигается тем, что флюс, содержащий никель, плавиковый шпат, цирконовый концентрат, дополнительно содержит криолит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цирконовый концентрат | 7,1-11,8 |
| Никель | 22,9-37,6 |
| Плавиковый шпат | 9-12,6 |
| Криолит | 41-57,4 |
Такая совокупность новых признаков с известными позволяет более эффективно удалять окисленный алюминий из металла шва, за счет образования более легкоплавкой эвтектики с содержанием оксида алюминия до 16% и температурой плавления 923°С и более низкой плотностью 1,9 г/см3, по сравнению с прототипом, что способствует повышению пластичности металла шва при толщинах алюминиевого покрытия до 550 мкм.
При сварке сталей с алюминиевым покрытием плавящимся электродом в углекислом газе, алюминий покрытия взаимодействует с защитным газом по реакции:
2СO2=2СО+O2
3O2+4Аl=2Аl2O3
Оксид алюминия с фтористым кальцием плавикового шпата и криолитом образуют легкоплавкую эвтектику, содержащую 16% оксида алюминия, с температурой плавления 923°С и плотностью 1,9 г/см3, что обеспечивает всплытие оксида алюминия на поверхность сварочной ванны при сварке сталей с алюминиевым покрытием с толщиной до 550 мкм.
Процентное содержание плавикового шпата и криолита выбирается из расчета возможности образования легкоплавкой эвтектики с минимальной плотностью. Снижение или повышение процентного содержания плавикового шпата и криолита способствует повышению температуры плавления шлаковой системы и повышению ее плотности, что увеличивает количество не выведенного из сварочной ванны оксида алюминия и снижает пластичность металла шва.
Кроме того, плавиковый шпат способствует удалению сернистых соединений из металла шва.
Введение никеля способствует легированию металла шва и повышению пластичности металла шва, а введение цирконового концентрата способствует стабилизации горения дуги, формированию шва и отделимости шлаковой корки.
Примером применения данного флюса является технология сварки сталей, покрытых алюминием, с толщиной покрытия 550 мкм плавящимся электродом в среде углекислого газа. Для сварки используют пластины 200×100×6 из стали Ст3сп с плакированным алюминиевым слоем. Перед сваркой на кромки пластин наносят флюс-пасту с оптимальным содержанием компонентов:
| Цирконовый концентрат | - 9% |
| Никель | - 28% |
| Плавиковый шпат | - 11,5% |
| Криолит | - 51,5% |
Флюс-пасту приготавливают, смешивая компоненты флюса с этиловым спиртом в соотношении 1:0,5 от веса сухой шихты. Применение данного флюса позволяет по сравнению с прототипом повысить на 10-15% ударную вязкость и пластичность металла шва.
Предлагаемый флюс обеспечивает технический эффект и может быть получен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.
Флюс для сварки сталей, покрытых алюминием, содержащий плавиковый шпат, никель, цирконовый концентрат, отличающийся тем, что флюс дополнительно содержит криолит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цирконовый концентрат | 7,1-11,8 |
| Никель | 22,9-37,6 |
| Плавиковый шпат | 9-12,6 |
| Криолит | 41-57,4 |
