Флюс для сварки алюминиевых сплавов

(21) (22) (46) (71) гиче 27 ий инст го 7Никитин,н и С,А,Си о СССР2, 1982,СССР2, 1985.СССР2, 1985.СССР2, 1983. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. 1( 41й авиационный техноло итут им,К,З,Циолковско(54) ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМИНИЕВЫХСПЛАВОВ(57) Изобретение относится к свароч-ному производству, а именно к созданию флюсов для дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов, преимущественно линейных сплавов системы алюминий - кремний (силуминов), Целью изобретения являетсяснижение пористости сварных соединений, повышение устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализациивредного влияния железа, Флюс содержит фтористый литий, фтористый алюминий фтористый кальций, фторцирконат калия, фтороборат калия, атакже гексафтороалюминат цезия(7-9 мас.Ж) и молибденовый порошок (2-6 мас.7) . Использованиефлюса позволяет повысить надежностьсварных .соединений и эксплуатационные свойства. 1 табл,20 30 35 40 50 55 1 349Изобретение относится к сварачному производству, а именно к созданию Флюсов для дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов, преимущественйо литых деталей из сплавов системы алюминий - кремний (силуминов) .Литейные сплавы системы алюминий кремний характеризуются высокой склонностью к Формированию газовой и газоусадочной пористости, повышенным по сравнению с конструкционными деформируемыми алюминиевыми сплавами содержанием железа и неблагоприятной структурой, В связи с этим при сварке плавлением литых деталей иэ сплавов системы алюминий - кремний необходимо более эффективное (чем при сварке деформированных полуфабрикатов конструкционных сплавов) рафинирование сварочной ванны, нейтреализация вредного действия железа, измельчение зерна и обеспечение устойчивого эффекта модифицирования эвтек гики (А 1 - 81), не исчезающего при подварках сварных швов.Цель изобретения - создание флюса, обеспечивающего повышенную рафинированную и устойчивую модифицирующую способность, нейтрализацию вредного действия железа, высокую пластичность метапла в области температурного интервала хрупкости и,вследствие этого, отсутствие окисных плен, снижение газовой и газоусадочной пористости металла шва, повышение пластичности металла шва, что позволит повысить качество сварных соединений и их эксплуатационную надежность,Введение в состав Флюса гексафтороалюмината цезия СвА 1 Р 6 (белой, кристаллической, трудно растворимой в воде соли с температурой плавления 800 С) позволяет легко регулировать температуру плавления флюсовой композиции эа счет определенного соотношения между основными компонентами Фпюса, Использование фторида це- зия СвР в составе флюса вместо Св А 1 Р не дает положительного эффекта, так как в отличие от гексафтороалюмината церия, Фторид церия легко растворим в воде и является гигроскопичным соединением, что недопустимо для флюса, используемого при АрДЭС. Введение СвэА 1 Рб является целесообразным не только с точки зре 938 2 ния обеспечения необходимой для сплавов системы алюминий - кремний температуры плавления флюсовой композиции, но и в связи с особенностямисвариваемых сплавов. Цезий являетсяединственным действенным модификатором сплавов системы алюминийкремний, так как цезий (в отличиеот кальция и бария) пе растворим вкремнии. Развитие обменных реакцийна многочисленных границах разделамельчайших частиц расплавленногофлюса с жидким металлом сварочнойванны по реакции позволяет более эффективно, чем вслучае введения цезия через присадочную проволоку; осуществить иэмельчение зерна и модифицирование(А 1-81) -эвтектики,Установлена целесообразность введения в состав флюса тетрафторидацерия СеР 4 (бесцветной, нерастворимой в воде соли, получаемой при воздействии элементарным фтором на безводный СеС 1 или Се Я . Тетрафторидне отщепляет фтора даже при нагревеов вакууме до 400 С и восстанавливается до СеР только при нагревании до300 С в токе водорода, По своим свойствам тетрафторид церия значительноотличается от фторида церия (СеР ),Это связано с тем, что церий, единственный из всех лантанидов, можетбыть четырехвалентным, причем ион Се теряет признаки, характерныедля всех остальных лантанидов, Анализ диаграммы плавкости солевой системы СеР-СеГ 4 показывает, что в товремя как Фторид церия СеР имеет очень высокую температуру плавления(1450-1460 С) температура плавления тетрафторида церия СеР значительно ниже (830 С), Использование тетраофторида церия в составе флюса позволяет обеспечить не только флюсовую(шлаковую) защиту и рафинированиеметалла сварочной ванны, но и газовую защиту (вследствие сильной летучести и разложения тетрафторида церия при температурах выше 830 С, что ниже, чем для А 1 Р) Поскольку температура металла сварочной ванны при АрДЭС (И) алюминиевых сплавов 700 - 900 С, тетрафторид :рия переходитса.Введение порошка молибдена в состав флюса позволяет эффективновлиять на форму выделений железосодержащих фаз: при введении молибдена вместо игл фазы РеБдА 1 образуются компактные глобули фазы (РеБ 1 Мо)А 1.Сравнительные (средние) результаты испытаний сварных соединенийпластин из сплава АЛ 9-1, выполненныхметодом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (без присадочнойпроволоки) с флюсами различного состава даны в таблице,Толщина свариваемых пластин 6 мм,Спиртовая 5 Х-ная суспензия флюса наносится на торцы и корневую поверх.ность соединяемых кромок. Сварныесоединения получают по режиму: токсварочный 250-260 А, напряжение надуге 12-14 В, скорость сварки 20 м/ч,На каждый вариант состава флюса вы 40455055 3 13499в газообразную форму и позволяет лучше рафинировать сварочную ванну засчет инициированной парами СеР 4 дегазации металла,Обменные реакции между расплавленным и газообразным СеР и сварочнойванной приводят к переходу церия врасплав и микролегированию всегообъема сварочной ванны. Образованиеинтерметаллидов церия (СеА 1, СеА 14,СеБз., СеВ, причем фаза СеА 1 находится в равновесии с присутствующейв фазовом составе сплавов ВА 1), являющихся готовыми центрами кристаллизации, позволяет видоизменить механизм кристаллизации сплава и воздействовать на его завершающую стадию, обеспечивая более высокую пластичность металла в области температурного интервала хрупкости. Крометого, микролегирование церием позволяет дополнительно измельчать зерно,а также способствует нейтрализациивредного действия железа за счет видоизменения формы тройных фаз РеБ 1 А 1.(иглы), Ре БхА 1 з ("иероглифы") наболее округлые на основе интерметаллидов СеРе (773 С), Се Ре(1050 С).Совместное введение фтороалюмината цезия, тетрафторида церия в предлагаемом соотношении позволяет эасчет образования целой группы комплексных ионов (А 1 Р) , (А 1 Р+)фФ(ВР, ) и простых ионов (Сз), (Се)35значительно повысить активность флю Формула изобретения Флюс для сварки алюминиевых сплавов,преимущественно сплавов системы алюминий - кремний, содержащий фторид лития, фторид алюминия, фторид кальция, фторцирконат калия, фтороборат калия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения пористости сварных соединений, повышения устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного влияния железа, флюс дополнительно содержит тетрафторид церия, гексафтороалюминат цезия и молибденовый порошок при следующем соотношении компонентов, мас,Х:Фторид кальция 9-14Фторид алюминия 16-20Фторцир-.конат калия 4-12Фторобораткалия 4-8Гексафторо- алюминат цезия Тетрафторид церия 8-16 7-9 384полнены 5 швов. Свойства сварных соединений оценивают по показателям пористости (суммарный объем пор в металле шва после сварки), а также потенциального запаса газов в шве (определяемого по показателю "тепловой пробы" - нагрева шва до 580 С ивыдержке при этой температуре в течение 15 мин), Кроме того, оцениваются наличие окисных включений нарегламентированной длине шва, размерзерна, формы выделений эвтектики(А 1-Б 1.) и железосодержащих .фаэ,Дляоценки этих показателей используютгидростатическое взвешивание образцов, анализ изломов швов и шлифовсварных соединений, а также анализрентгенограммы,Использование изобретения позволит снизить пористость металла швадо 0,16-0,2 си/100 г и потенциальный запас газов до 0,5-0,6 см/100 г,значительно измельчить зерно, обеспечить устойчивый модифицирующий эффект, нейтрализовать вредное действие примесей железа, Это позволитповысить качество сварных соединений,снизить процент брака при изготовлении изделий,1349938 Молибденовыйпорошок фторид лиОстальное тия Свойства сварных соединений Химический состав предлагаемого флюса,час.Х 1.1 Г Размерзерна,мч форма структурных гостав аюанх Св, А 1 Г,СеГ,Суммарный объем порметалла шва, си 7 1 00 г о-порошок Са Г К 22 тГ А 1 Г К 8 Гу Послесварки ослетепловойпробы фелеэо 3 в те к тик аА 1 - 51 содервашаафаа сварногошва,чм 2 2 0,2660,06 0,860,25"ИероглнфычГе,51 А 1 69 14 0,3"0,4 Коднфи" инрованнаа 0,2"0,4 Глобулн фаы (Ге 5 Ьо) А 1 0,600,16 0,2 ОеО,О 7 50 16 0,16 О,ОЬ 0,560,12 8 6 12 33 18 11 15 20 0 22 0,190,08 0,62+0,20 0,22 сО,1 0,700,9 14 12 8 16 17 14 1 О 18 Составитель ТкАрестТехред Л.Олийнык Корректср М.Шароши Редактор И,Горная Заказ 527/12 Тираж 970 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва ЖРаушская набк д.4/5