Активирующий флюс для дуговой сварки углеродистых или легированных сталей

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АКТИВИРУЮЩИЙ ФЛЮС ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ УГЛЕРОДИСТЫХ ИЛИ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Писарев Владимир Александрович Окунь Григорий Исакович Нестерова Светлана Владимировна Нестеров Владимир Григорьевич Зюзенок Валерий Павлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Активирующий флюс для дуговой сварки углеродистых или легированных сталей, содержащий двуокись титана и двуокись кремния, отличающийся тем, что дополнительно содержит криолит и окись лантана при следующем соотношении компонентов, мас.двуокись титана (2) 15-22 двуокись кремния (2) 45-50 криолит (36) 25-30 окись лантана (23) 5-7. Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах ответственных конструкций и трубопроводов из низкоуглеродистых и легированных сталей с применением химических активаторов для повышения производительности сварки и улучшения качества сварных соединений. Известен активирующий флюс для электродуговой сварки нержавеющих и высокопрочных сталей в среде защитных газов а.с. СССР 1342649, МПК 23 35/362, 1987,содержащий гексафторалюминат лития, двуокись титана и тугоплавкое соединение, выбранное из группы двуокись германия, двуокись кремния, двуокись теллура, при следующих соотношениях компонентов (мас. ) гексафторалюминат лития 20-30 двуокись титана 20-30 тугоплавкое соединение, выбранное из группы двуокись германия, двуокись кремния, двуокись теллура 40-60. Недостатком известного активирующего флюса для электродуговой сварки высокопрочных и нержавеющих сталей является то, что полученные с его использованием свар 11743 1 2009.04.30 ные соединения при удовлетворительной глубине проплавления имеют невысокие технологические свойства, а именно возможно появление газовых пор, шлаковых включений,шлакоотделение после сварки затруднено, что увеличивает затраты на зачистку сварных швов. Кроме того, в известном флюсе применяется гексафторалюминат лития, который является редким и дорогостоящим компонентом. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении технологических свойств сварных соединений повышении производительности труда и улучшении качества сварных соединений за счет улучшения формирования шва и более легкого шлакоотделения, уменьшения числа возможных дефектов в виде пор и шлаковых включений,увеличения глубины проплавления при той же погонной энергии сварки. Технический результат достигается тем, что активирующий флюс для дуговой сварки углеродистых и легированных сталей, включающий двуокись титана и двуокись кремния,дополнительно содержит криолит и окись лантана при следующем соотношении ингредиентов (мас. ) двуокись титана (2) 15-22 двуокись кремния (2) 45-50 криолит (36) 25-30 окись лантана (2 О 3) 5-7. Введение в состав активирующего флюса криолита (36) способствует усилению обжатия дуги, что приводит к увеличению глубины проплавления. Криолит увеличивает температурный интервал защитного действия пленки флюса до 700-750 С, т.е. до начала интенсивного окисления металла, поэтому образующийся шлак легко отделяется от поверхности шва. Кроме того, криолит хорошо смачивает металл, что улучшает формирование сварного шва и уменьшает число возможных дефектов в виде пор и шлаковых включений. Окись лантана (23) стабилизирует дугу, что позволяет улучшить формирование шва, стабилизирует ширину шва. Использование в составе флюса двуокиси кремния 2 и двуокиси титана 2 обеспечивает сжатие анодного пятна дуги за счет изменения (уменьшения) электропроводности на поверхности изделия. Эффект увеличения проплавляющей способности дуги определяется системой взаимосвязанных процессов, происходящих в сварочной ванне, столбе дуги и околодуговом пространстве. При плавлении флюса на поверхности сварочной ванны образуется экранирующая шлаковая фаза с низкой электропроводностью, которая снижает поверхностное натяжение расплавленного металла и увеличивает прогиб сварочной ванны. Давление электрической дуги на поверхность сварочной ванны при увеличении ее прогиба приводит к вытеснению расплавленного металла и уменьшению толщины жидкой прослойки под дугой, теплопередача при этом улучшается, а глубина проплавления увеличивается. Экранирование сварочной ванны шлаком с низкой электропроводностью вызывает уменьшение диаметра анодного пятна, в результате чего плотность тока в нем резко возрастает. При поступлении паров флюса в сварочную дугу увеличивается теплопроводность в результате реакций диссоциации. В околодуговом пространстве в результате захвата молекулами галогенов электронов проводимости образуются электроотрицательные ионы. При этом общее электропроводное сечение столба дуги уменьшается, а концентрация тепловой энергии и плотность тока в нем значительно увеличиваются. Сжатие анодного пятна и контрагирование столба дуги приводят к сосредоточению энергии в анодном пятне и увеличению глубины проплавления. Исходя из вышеприведенных свойств указанных компонентов, составлены несколько композиций активаторов, представленных в табл. 1. Составы композиций элементов активаторов, мас.2 36 36 23 Примечание 40-60 20-30 известный состав 43 22 7 предлагаемый состав 45 28 7 предлагаемый состав 48 25 5 предлагаемый состав 50 28 9 предлагаемый состав 52 32 3 предлагаемый состав По указанному в табл. 1 составу композиций изготовлены экспериментальные образцы навесок композиций. Флюс готовится взвешиванием предварительно измельченных компонентов и их перемешиванием. Затем смесь разводится этиловым спиртом (в соотношении 13) до получения жидкой пастообразной массы. Флюс наносится на торцы и кромки (на ширине не более 3-4 мм от кромки) свариваемых деталей кисточкой или лопаткой тонким слоем толщиной 0,2-0,3 мм. Сварку производили после испарения растворителя (этилового спирта). Сравнительные результаты исследования эффективности известного и предлагаемого флюсов были получены при сварке пластин из стали 20 ГОСТ 1050 толщиной 5 мм автоматической сваркой неплавящимся электродом в защитных газах и приведены в табл. 2. Режим сварки сила тока - 160-170 А, скорость сварки - 1,3-1,4 мм/с, расход газа - 68 л/мин, диаметр вольфрамового электрода - 3,2 мм, угол заточки электрода - 30-40. В процессе сварки рассматривалось формирование сварного шва, отделимость шлаковой корки. После сварки образцов из них были вырезаны темплеты и проведены металлографические исследования и замеры глубины проплавления. Таблица 2 Технологические свойства флюса в зависимости от состава активаторовобразца Глубина проФормирование сварного(состав композиции акШлакоотделение плавления, мм соединения тиватора по табл. 1) 1 3,3-3,5 удовлетворительное удовлетворительное 2 3,5-3,7 хорошее хорошее 3 4,3-4,4 хорошее хорошее 4 4,8-5,0 хорошее хорошее 5 4,0-4,2 удовлетворительное хорошее 6 3,3-3,5 удовлетворительное удовлетворительное без флюса 2,4-2,5 удовлетворительное Из таблицы следует, что предлагаемый флюс значительно увеличивает глубину проплавления по сравнению со сваркой без флюса или с известным флюсом при равнозначных погонных энергиях, что обеспечивает повышение производительности сварки, имеет хорошее формирование шва и легкую отделимость шлака по сравнению с известным. Это позволяет уменьшить затраты на исправление брака из-за дефектов внешнего формирования в виде зашлаковок поверхности и неравномерного сечения шва, на зачистку сварных швов, особенно при сварке многопроходных швов, что в итоге повышает производительность труда. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3