Активирующий флюс для дуговой сварки углеродистых или легированных сталей

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АКТИВИРУЮЩИЙ ФЛЮС ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ УГЛЕРОДИСТЫХ ИЛИ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Никитина Алла Сергеевна Астрейко Людмила Александровна Игнатович Зоя Владимировна Олешкевич Дмитрий Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Активирующий флюс для дуговой сварки углеродистых или легированных сталей, содержащий двуокись титана, двуокись кремния, криолит и окись лантана, отличающийся тем, что дополнительно содержит плавиковый шпат при следующем соотношении ингредиентов, ма.двуокись титана 15-22 двуокись кремния 45-50 криолит 15-20 окись лантана 5-7 плавиковый шпат 9-12. 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 сварки углеродистых и легированных сталей заявка РБ а 20061256, МПК 23 // Бюл.4. - 2008, включающий двуокись титана, двуокись кремния, 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 (23) 5-7. Недостатком известного активирующего флюса для электродуговой сварки углеродистых и легированных сталей является то, что полученные с его использованием сварные соединения имеют невысокие прочностные характеристики из-за недостаточной глубины проплавления шва и наличия в нем дефектов. 13605 1 2010.10.30 Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении глубины проплавления и уменьшении дефектов шва, что приводит к повышению прочностных характеристик сварных соединений. Технический результат достигается тем, что активирующий флюс для дуговой сварки углеродистых или легированных сталей, содержащий двуокись титана, двуокись кремния,криолит и окись лантана, дополнительно содержит плавиковый шпат при следующем соотношении ингредиентов, мас.двуокись титана 15-22 двуокись кремния 45-50 криолит 15-20 окись лантана 5-7 плавиковый шпат 9-12. Введение в состав активирующего флюса плавикового шпата (2) способствует повышению направленного вглубь сварочной ванны потока жидкого металла и, следовательно, тепла, приводящего к увеличению проплавления и уменьшению ширины шва, за счет увеличения контракции (сжатия) дуги и плотности тока на аноде повышает невосприимчивость к образованию пор при сварке металла (даже по ржавчине). 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 за счет изменения (уменьшения) электропроводности на поверхности изделия. 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. 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 композиции активаторов, представленные в табл. 1. Таблица 1 Составы композиций активаторов, мас.п/п 2 2 36 23 2 Примечание 1 15-22 45-50 25-30 5-7 Известный состав 2 20 43 25 7 5 Предлагаемый состав 3 19 45 20 7 9 Предлагаемый состав 4 17 48 20 5 10 Предлагаемый состав 2 Продолжение таблицы 1 Примечание Предлагаемый состав Предлагаемый состав По указанным в табл.1 составам изготовлены экспериментальные образцы навесок композиций активирующего флюса. Флюс в виде спиртового шликера (в соотношении 13) наносили 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 170-180 , скорость сварки 1,3-1,4 мм/с, расход газа 6-8 л/мин,диаметр вольфрамового электрода 3,2 мм, угол заточки электрода 30-40. После сварки образцов из них были вырезаны темплеты и проведены металлографические исследования и замеры глубины проплавления. Таблица 2 Свойства сварного шва, полученного с использованием активаторов различного составаобразца (состав композиции Глубина проплавления, Формирование сварного соедиактиватора по табл. 1) мм нения 1 3,4-3,6 Удовлетворительное 2 3,6-3,8 Удовлетворительное 3 4,5-4,7 Хорошее 4 4,8-5,0 Хорошее 5 5,1-5,3 Хорошее 6 4,4-4,6 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, повышает качество шва, что приводит к повышению прочностных характеристик сварных соединений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3