Флюс для сварки меди и ее сплавов

Флюс для сварки меди и ее сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке, а именно к флюсам для электродуговой сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом. Цель изобретения - снижение пористости шва, увеличение глубины провара и снижение расхода флюса. Флюс содержит, мас.%: алюминий 1,2-2,4, безводная бура 20-26, магнезит 3-7, плавиковый шпат 8,8-10,6, кремнефтористый натрий 20-30, нитрат графита 6-12, апатит 7-10, циркон 14-16, диизобутилен 2-4. Диизобутилен предотвращает сепарацию флюса. Терморасширяющийся нитрат графита, являясь теплоизолятором, обеспечивает увеличение тепловложения в изделие, увеличивая глубину проплавления и уменьшения расход флюса. Апатит обеспечивает раскисление меди, а циркон улучшает формирование шва. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4 В 23 К 35/365 и.. t.. .ь,., г, OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4375784/31-27 (22) 08.02.88 (46) 23.10.89. Бюл. N 39 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В,Т. Катренко, В.Д. Кассов, А.В. Грановский, А.А. Кузнецов и В.В. Напранов (53) 621.791.04(088.8) (56) Авторское сьидетельство СССР

9 933335, кл. В 23 К 35/362, 17.11.80.

Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов: — Киев: Наукова думка, 1981, с. 221-222. (54) ФЛЮС ДПЯ СВАРКИ ЖДИ И ЕЕ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к сварке, а именно к флюсам для электродугоИзобретение относится к сварке, а именно к флюсам для электродуговой сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом,и может быть применено в машиностроении и электротехнической промьштленности.

Цель изобретения — снижение пористости шва, увеличение глубины провара меди, ликвида тия легирования шва кремнием, снижение расхода флюса и ликвидация необходимости уборки нерасплавившегося флюса °

Диизобутилен представляет собой жидкость, используемую в производстве синтетических каучуков, н применен для предотвращения сепарации предлагаемого флюса.

„„Я0„„1 516285 А 1

2 вой сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом. Цель изобретения— снижение пористости шва, увеличение глубины провара и снижение расхода флюса. Флюс содержит, мас.7: алюминий 1,2-2,4; безводная бура 20-26; магнезит 3-7> плавиковый шпат 8,810,6; кремнефтористый натрий 20-30; нитрат графита 6-12; апатит 7-10; циркон 14-16; диизобутилен 2-4. Диизобутилен предотвращает сепарацию фтпоса. Терморасширяющийся нитрат графита, являясь теплоизолятором, обеспечивает увеличение тепловложения в изделие, увеличивая глубину проплавления и уменьшая расход фпюса.

Апатит обеспечивает раскисление меди, а циркон улучшает формирование шва. ? табл.

Алюминий является активным восстановителем, способствующим вос становлению циркония из циркона, восстанавливающем окислы меди. Алюминий легирует металл шва, способствуя измельчению зерна, При содержании алюминия менее 1,2 мас.7. его влияние оказывается недостаточным, а при содержании алюминия более 2,4 мас.7 значительное его количество переходит в шов.

Безводная бура растворяет в себе окислы, способствует хорошему формированию металла шва и стабилизирует дугу. При содержании буры менее

20 мас. 7 ее влияние недостаточно, а при содержании буры более 26 мас.7

1516285 уменьшается глубина проплавления основного металла.

Магнезит способствует удалению серы иэ металла шва, придает вязкость шлаку и способствует удалению водорода из зоны сварки. При содержании магнезита менее 3 мас. . его влияние оказьвается недостаточным, а при содержании магнезита более 7 Mac. дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит.

Плавиковый шпат является источником фтора, связывающего водород,н повышает глубину проплавления. При содержании плавикового шпата менее

8,8 мас. . его воздействие оказывается недостаточным, а при содержании плавикового шпата более 10,6 мас.Ж ухудшается формирование шва. 20

Кремнефтористый натрий служит источником фтора. Распадаясь в дуге, он отдает отрицательно заряженные ионы фтора, которые повышают градиент падения напряжения на дуге, при 25 этом длина дуги уменьшается, площадь обогреваемого ею металла также уменьшается, увеличивается концентрация вводимой в металл энергии, что способствует увеличению глубины про- 30 плавления о сновного металла. Кремний

J находится в кремнефтористом натрии в связанном виде, при распаде кремнефтористого натрия в дуге он выделяется в виде газообразного фтористого кремния и не восстанавливается в зоне сварки до чистого кремния. Таким образом,кремнефтористый натрий позволяет создать в зоне горения дуги

aTMochepy содержащую фтористый крем 40 ний, и избежать наличия в шлаке окиси кремния,иэ-sa чего не происходит насыщения сварного шва кремнием. Фтористый кремний свяэьвает водород, выделяющийся при разложении диизобути- 45 лена. Образующийся при распаде кремнефтористого натрия фтористый натрий совместно с плавиковым шпатом растворяет тугоплавкие магнезит и циркон, препятствуя образованию неметаллических включений.в меди. При содержании кремнефтористого натрия во флюсе менее 20 мас.Ж в металле шва имеются поры, а при содержании его более

30 мас.Х ухудшается формирование шва.

Нитрат графита представляет собой графит, в межатомные слои которого введена азотная кислота. При нагревании до 400 С нитрат графита вследствне процессов, протекающих между атомными слоями, расширяется до 50 раэ.

При сварке под новым флюсом подача флюса может быть резко уменьшена беэ нарушения заг иты места сварки.

При сварке меди ее обычно подогревают, если же сварка ведется беэ подогрева, то вследствие высокой теплопроводности меди она нагревается за счет тепла дуги. Попадая на подогретую поверхность, флюс начинает увеличиваться в объеме и по мере приближения дуги объем его растет. Терморасширяющийся нитрат графита является теплоизолятором, поэтому уменьшаются объем расплавившегося флюса и потери энергии в окружающую среду, что также увеличивает тепловложение в свариваемое изделие и увеличивает глубину проплавления его. Так как подача флюса мала, то практически весь он в процессе сварки переплавляется или терморасширяется и поэтому отпадает необходимость в его сборе для повторного использования. При этом расход флюса снижается из-за его существенно меньшей подачи в зону сварки, что уменьшает трудозатраты на подвоз, засыпку флюса и снижает затраты на хранение. Так как при использовании флюса отсутству. т его сбор и повторные пересылки, то отсутствует и опасность его загрязнения, не происходит сепарация частиц флюса.

Нитрат графита совместно с алнминием служит восстановителем. При температуре сварки он восстанавливает окись циркония до циркония, из апатита восстанавливается фосфор. Терморасширяясь, нитрат графита оттесняет от зоны сварки продукты распада диизобутилена, чем снижает попадание водорода в зону сварки. Реагируя с кислородом, нитрат графита образует окись углерода, которая создает в зоне горения дуги восстановительную атмосферу. При содержании окиси графита менее 6 мас.Ж возрастает расход Amoca, а при содержании его более 12 мас. дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит.

Апатит является фосфорсодержащим компонентом. Так как в предлагаемом флюсе в составе содержится нитрат графита и флюс при сварке расширяется, то объем расплавившегося флюса оказывается мал, .при этом снижается падания фпюса в зону горения дуги одновременно с началом терморасширения нитрата графита, вследствие чего большая часть продуктов разложения диизобутнлена успевает покинуть зону сварки. Диизобутилен также при разложении выделяет газы, оттесняющие воздух из пространства между частицами фпюса, чем препятствует окислению меди. При содержании дииэобутилена менее 2 мас.X его влияние недостаточно, а при содержании диизобутилена более 4 мас.Х увеличивается газовыделение из флюса лри сварке.

Готовят пять составов флюса (табл. 1) . Выполняют сварку листовой меди встык на флюсовой подушке беэ разделки кромок. Толщина меди 16 мм, марка М1. Режим сварки следующий: ток дуги 860 А; напряжение 44 В; скорость сварки 18 м/ч; диаметр электрода 4 мм.

Измеряют глубину проплавления меди на макрошпифах. Количество пор подсчитывают на рентгеновских снимках сварного соединения на 100 мм шва. Результаты испытания приведены в табл. 2.

Предлагаемый флюс практически весь расходуется при сварке, на свар ном шве остается лишь шлаковая корка, поэтому собирать остатки флюса не приходится, в то время как после сварки с известньи фпюсом необходимо убирать его остатки. Кроме того, как видно из табл. 2, предлагаемый фпюс состава 2-4 имеет преимущества перед известным. При этом при содержании компонентов больше или меньше предлагаемого состава свойства флюса ухудшаются.

Формула иэо бретения

50 Фпюс для сварки меди и ее сплавов, содержащий безводную буру, магнезит, плавиковый шлат, алюминий, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения пористости в металле шва и увеличения глубины проппавления при одновременном снижении расхода фпюса, он дополнительно содержит кремнефтористый натрий, нитрат графита, апатит, циркон, диизобутилен

5 1516285 эффективность обработки им металла.

Для увеличения эффективности в состав флюса введены газообраэующие компоненты: кремнефтористый натрий и апатит, выделяющие активные газы..

Апатит при температуре сварки восстанавливается до фосфора углеродом графита. Фосфор находится в газообразном состоянии внутри шлакового пузыря и легко усваивается жидким металлом, раскисляя медь. Фосфор растворяется в меди, при этом раскисление осуществляется не только на поверхности ванны, но и по всему 15 объему расплавленного металла, что снижает вероятность образования пор и трещин.

Апатит также является источником окиси кальция, удаляющей серу, пре- 20 пятствующей образованию трещин. Иэ апатита часть кальция восстанавливается до металла и растворяется в ,металле шва, что улучшает как раскисление, так и удаление серы из метал- 25 ла шва по всему его объему. При содержании апатита менее 7 мас.Х его влияния недостаточно, а содержание апатита более 10 мас.Х не улучшает свойств флюса. 30

Циркон является источником циркония в сварном шве, который раскисляет металл шва, измельчает зерно, препятствует образованию пор и трещин. Пиркон придает вязкость шлаку совместно с магнезитом и улучшает кроющую способность шлака, способствует образованию ионов фтора в атмосфере дуги, тем самьм уменьшая вероятность возникновения пор. Прн 4п содержании циркона менее 14 мас.Ж ухудшается формирование шва, а при содержании циркона более 16 мас.X дальнейшего улучшения свойств флюса не наблюдается.

Диизобутилен служит связующим, одновременно предохраняя флюс от поглощения влаги. Благодаря диизобутилену флюс не нуждается в прокалке при изготовлении, что способствует сохранению нитрата графита в нерасширенном виде. Днизобутилен полимеризуется в полимер и связывает частицы флюса в зерна, благодаря чему флюс не сепарируется при перевозках, хранении и пересылке.

Дниэобутилен имеет низкую температуру деструкции (300 С), поэтому его разложение во флюсе начинается до по1516285

1, 2-2,4

20-26

3-7

8,8-10,6

Таблица 1

Содержание компонентов, мас,7, состава

Компоненты

1 2 3 4 5

Таблица 2 лубина роплав ения, мм

Пористость, штуки/пор на

100 мм шва

Состав фгпоса

Примечание

Расход флюса, 2/1 пог.м.

14,4

215

Плохое формирование шва. 176

164

147

139

Нет

То же

Полное

То же

15,2

Известный

13,8

687

Составитель Т. Арест

Тех ре д JI . Îë èé íûê Корректор М. Максимишинец

Редактор И. Дербак

Заказ 6331/14 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-изда гельский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01 при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Алюминий

Безводная бура

Магнезит

Плавиковый шпат

Агпоминий

Без в одн ая бур а

Магнезит

Плавиковый шпат

Кремнефтористый натрий

Нитрат графита

Апатит

Циркон

Д жзо бутилен

1,0 1,2

30, 26

2 3

8 8,8

33 30

4 6

4 7

17 16

1 2

Кремне*тористый натрий

Нитрат гра!!!ита

Апатит

Циркон

Дииэобутилен

2 2,4 3

24 20 17

5 7 9

9 10 6 12

25 20 15

9 12 14

8 10 12

15 14 12

3 4 6

Поры в корне шва

Сепарация флюса, местные поверхностные дефекты шва

20-30

6-12

7-10

14-16

2-4