Флюс для сварки меди и ее сплавов

Бюл. У 39ий индустриальный енко, В.Д. Кассовий, А,А. Кузнецов ьство ССГ(57) Изобретение относится к свар а именно к флюсам для электродуго относится к сва Изобретени именно к флюой сварки ме ам для электродугои ее сплавов плавя м и может быть прим)роении и электротех Ю 00 щимся электрод но в машиноснической промышленности,Цель изобретения - снижение пористости шва, увеличение глубины провара меди, ликвидация легирования шва кремнием, снижение расхода флюса и ликвидация необходимости уборки нерасплавившегося ФлюсаДиизобутилен представляет собой жидкость, используемую в производстве синтетических каучуков, и приен для предотвращения сепарации предлагаемого длюса. мен ОСУДАРСТпЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское сьидетел9 933335, кл. В 23 К 3517, 11.80.Гуревич С.М. Ске цветных металлва думка, 1981, с,801516285 вой сварки меди и ее сплавов плавящимся электродом. Цель изобретения -снижение пористости шва, увеличениеглубины провара и снижение расходафлюса. 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 сепарациюфлюса, Терморасширяющийся нитрат графита, являясь теплоизолятором, обеспечивает увеличение тепловложенияв изделие, увеличивая глубину проплавления и уменьшая расход флюсаАпатит обеспечивает раскислениемеди, а циркон улучшает формирование шва. 2 табл. Алюминий является активным восстановителем, способствующим восстановлению 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,7уменьшается 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.Х его влияние оказьвается недостаточным, а при содержании магнезита более 7 мас.дальнейшего улучшения свойств флюса не происходит.Плавиковый шпат является источником фтора, связьвающего водород,н повышает глубину проплавления. При 15 содержании плавикового шпата менее 8,8 мас. . его воздействие оказывается недостаточным, а при содержании плавикового шпата более 10,6 мас.Е ухудшается формирование шва. 20Кремнефтористый 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 такжеуменьшается, увеличивается концентрация вводимой в металл энергии, что способствует увеличению глубины про плавления о сновного металла. Кремний 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 атмосферу, содержащую фтористый крем ний, и избежать наличия в шлаке окиси кремния,иэ-за чего не происходит насыщения сварного шва кремнием, Фтористый кремний свяэьвает водород, выделяющийся при разложении диизобути 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.Х в металле шва имеются поры, а при содержании его более 30 мас.М 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 загиты 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 начинаетувеличиваться 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. Приэтом 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 егосбор 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 восстанавливаетокись 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.Х возрастает расход Флюса, 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 снижаетсяпадания Апюса в зону горения дуги одновременно с началом терморасширениянитрата графита, вследствие чегобольшая часть продуктов разложениядиизобутнлена успевает покинуть зону сварки. Диизобутилен также приразложении выделяет газы, оттесняющие воздух из пространства междучастицами эпоса, чем препятствуетокислению меди. При содержании дииэобутилена менее 2 мас.й его влияние недостаточно, а при содержаниидиизобутилена более 4 мас.Х увеличивается газовыделение из флюса лрисварке. Готовят пять составов флюса(табл. 1). Выполняют сварку листовоймеди встык на фпюсовой подушке беэразделки кромок. Толщина меди 16 мм,марка М 1. Режим сварки следующий:ток дуги 860 А; напряжение 44 В;скорость сварки 18 м/ч; диаметрэлектрода 4 мм. Измеряют глубину проплавления меди на макрошлифах. 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 сварном шве остается лишь шлаковая корка, поэтому собирать остатки флюса не приходится, в то время как после сварки с известньи фщосом необходимо убирать его остатки. Кроме того, как видно из табл. 2, предлагаеый флюс состава 2-4 имеет преимущества перед известным. При этом при содержании компонентов больше или меньше предлагаемого состава свойства флюса ухудшаются. Формула и э о б р е т е н и я 50 Флис для сварки меди и ее сплавовсодержащий безводную буру, магнезит,плавиковый шлат, алюминий, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения пористости в металле шваи увеличения глубины проплавленияпри одновременном снижении расходафщоса, он дополнительно содержиткремнефтористый 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 газы5 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 раскис- ление 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 пятствующей образованию трещин. Иэ апатита часть кальция восстанавливается до металла и растворяется в ,металле шва, что улучшает как раскис- ление, так и удаление серы из метал 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. 30Циркон 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 40 содержании циркона менее 14 мас.Ж ухудшается формирование шва, а при содержании циркона более 16 мас.й 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. Диизобутилен 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 лоТаблица 1 Содержание компонентов,мас,7, состава Компоненты 1 2 3 4 5 Таблица 2 лубина Пористость, роплав- штуки/пор на ения, 100 мм шва Составфпюса Примечание Расходфлюса,2/1 пог.м,Плохое формирование шва. 176 164 147 139 олноео же То же2 3 4 Поры в кори шва Сепарация флю звест 13,8 687 местные повер ностные дефек Составитель Т. АрестРедактор И. Дербак Техред Л,Олийнык Корректор М, Мак Заказ 6331/14 Тираж 894 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,Производственно-изда ге; при следующем соотношении компонентов, мас.7.1АлюминийБезводная бураМагнезитПлавиковый шпат АпюминийБезводная бураМагнезитПлавиковый шпатКремнефтористый натрийНитрат графитаАпатитЦирконДьязобутилен 1,0 1,230, 262 38 8,833 304 64 717 161 2 КремнефтористыйнатрийНитрат графитаАпатитЦирконДииэобутилен 2 2,4 3 24 20 17 5 7 9 9 106 12 25 20 15 9 12 14 8 10 12 15 14 12 3 4 б 20-30 6-12 7-10 14-16 2-4