«Общая характеристика сварочных флюсов»

Флюс – это неметаллический материал, вводимый в зону сварки, наплавки, пайки для создания защиты ванны, восстановления окислов, разжижения и понижения температуры шлаков, а также для выполнения металлургических функций по получению шва нужного химического состава.

Для дуговой сварки и наплавки флюс обычно зернистый, порошкообразный. Такой же флюс и для электрошлаковой сварки, но с дополнительными спецсвойствами по электропроводности и т.д.

Для газовой сварки и пайки в качестве флюсов применяют пасты, порошки и газ.

Помимо основных функций, флюс при сварке обычно способствует стабилизации горения дуги и улучшению формирования шва, при пайке может уменьшать поверхностное натяжение, улучшать растекаемость припоя.

Флюс получают сплавлением составляющих его компонентов и последующим дроблением (плавленые флюсы) или механическим связыванием (склеиванием) порошкообразных компонентов с последующим измельчением (неплавленые флюсы).

По назначению флюсы разделяют на три группы: для сварки углеродистых и легированных сталей; для сварки высоколегированных сталей; для сварки цветных металлов и их сплавов. Некоторые марки флюсов, предназначенные для сварки металлов одной из этих групп, можно применять для сварки металлов и другой группы.

В зависимости от их химического состава различают флюсы высококремнистые (более 35% кремнезема), низкокремнистые (до 35% кремнезема), безмарганцевые (менее 1% марганца), марганцевые (более 1% марганца). Изготовляют также легированные флюсы, содержащие чистые легирующие металлы или ферросплавы. Флюсы для автоматической сварки выпускаются по ГОСТ 9087-81. Флюс с размером зерен от 0,25 до 1,6 мм предназначен для сварки проволокой диаметром до 3,0 мм: с размерами зерен от 0,35 до 3 мм – для сварки проволокой диаметром более 3,0 мм.

Плавленые флюсы изготовляются двух видов: стекловидные (зерна прозрачные, от светло-желтого до бурого и коричневого цвета) и пемзовидные (пористые зерна светлой окраски). Объемная масса стекловидных флюсов, от 1,3 до 1,8 кг/дм³, пемзовидных – не более 1 кг/дм³. Наиболее распространены стекловидные флюсы.

К неплавленым флюсам относятся керамические, которые используются главным образом как легирующие: они малочувствительны к ржавчине, окалине и влаге на кромках свариваемых швов; добавление керамических флюсов к стекловидным позволяет получать швы высокого качества даже при плохой очистке кромок. Назначение флюса:

защита расплавленного металла и зоны дуги от действия кислорода и азота воздуха;

стабилизация горения сварочной дуги;

легирование металла шва;

раскисление расплавленного металла;

формирование шва;

уменьшение потерь тепла;

уменьшение потерь электродного металла на угар и разбрызгивание.

Флюсы должны обеспечивать легкую отделяемость шлака и минимальное количество вредных газов и пыли, выделяющихся при сварке.

По сложившейся традиции, марки флюсов обычно указывают наименование разработчика и порядковый номер флюса. Так, флюсы, разработанные ИЭС им. Е. О. Патона, имеют сериал, обозначенный буквенными индексами «АН» (АН-348-А; АН-20; АН-22 и т. д.), что обозначает – «Академия наук» (в составе которой находится ИЭС им. Патона). Флюсы, предложенные НПО ЦНИИТМАШ, имеют сериал «ФЦ» – флюсы ЦНИИТМАШ, и т. д. Были попытки ввести индексы, в какой-то степени характеризующие состав флюсов, например, ОФ6 и ОФ10 (основной флюс), КФ16 (кислый флюс), НФ17 (нейтральный флюс). Однако эта практика до сих пор не получила широкого распространения среди разработчиков флюсов.

Плавленые флюсы получают плавлением исходных материалов (кварцевого песка, марганцевой руды, плавикового шпата каустического магнезита и др.) в электрических или пламенных печах при 1400...1500°С. Расплавленная масса выливается тонкой струей в воду и гранулируется, приобретая вид крупки размером 0,25...3 мм. Гигроскопичные флюсы, содержащие большое количество фтористых и хлористых солей, подвергают сухой грануляции. Расплавленный флюс выливают в металлическую форму, а после остывания дробят в валках до размера 0,1...3 мм.

Для изготовления неплавленых флюсов исходные компоненты измельчают, замешивают на жидком стекле и с целью дополнительного измельчения и получения однородной массы пропускают через экструдер. После сушки и просеивания флюс готов к употреблению.

Наибольшее применение в сварочном производстве получили плавленые флюсы, к преимуществам которых относятся высокие технологические свойства (защита, формирование шва, отделимость шлаковой корки и др.) и малая стоимость.

Для электрошлаковой сварки выбирают флюсы общего назначения (АН-348А, АН-22, 48-ОФ-6, АНФ-5) и предназначенные именно для данного процесса (АН-8 и АН-25). Содержание в этих флюсах оксидов титана обеспечивает их высокую электропроводность в твердом состоянии.

Для сварки меди и ее сплавов можно использовать флюсы ОСЦ-45, АН-348А, АН-20, АН-26.

Преимущество плавленых флюсов перед керамическими – это более высокие технологически свойства (защита, формирование, отделяемость шлаковой корки и др.) и меньшая стоимость. Преимуществом керамических флюсов является возможность в более широких пределах легировать металл шва через флюс. В настоящее время промышленность применяет преимущественно плавленые флюсы.

Высококремнистыми и марганцовистыми флюсами являются флюсы ОСЦ-45 и АН-348А, шихта которых состоит из марганцевой руды (МnО), кварцевого песка (Si0₂) и плавикового шпата (фтористого кальция CaF₂). Буква А в конце марки флюса обозначает, что грануляция крупная (для автоматической сварки), а буква Ш – мелкая грануляция, т.е. для использования при полуавтоматической сварке шланговыми полуавтоматами (они применялись на заводах до 70-х годов ХХ в).

Для автоматической наплавки под флюсом служат те же флюсы, что и для сварки. Наиболее распространены плавленые флюсы АН-348А; ОСЦ-45; АН-20; АН-60; 48-ОФ-6; АН-26; AH-I5M; АН-8; АН-25; АН-22; АНФ-6 в сочетании с легированными проволоками.