Плавленный флюс для механизированной сварки

72) Авторы изобретен ссо .;, .,уЯ, Фроло о ораб стро Ленинградский ордена Ленина ительйый,7) Заявите инстиМЕХАНИЗ ИРОВАННО ши гоИзобретение относится к сварке, а именно,к сварочным флюсам, и предназначено дляэлектродугфвой сварки йа повышенных скоростях углеродистых и среднелегированных сталейс пределом прочности менее 60 кгс/мма.Для сварки названных сталей используются 5либо высококремнистые марганцевые флюсы,либо ниэкокремнистые флюсы, не содержащиеокислов железа,Флюсы первой группы не позволяют улуч оть вязкие свойства сварных швов и не придны для сварки на повышенных скоростяхиз - за образования в металлае.шва пор,Флюсы второй группы, хотя и улучшаютвязкие и пластические свойства шва, но обладают неудовлетворительными сварочно - технологическими свойствами и вызывают повышенную склонность к образованию пор вследствиевозрастания содержания водорода в сварном, шве, Повышенное содержание водорода в ме 20галле шва способствует также образованиюхолодных трещин в сварных соединенияхнизколегированных улучшенных сталей и при-; 2водит к необходимости подогревастали иудорожанию технологии.Известен плавленый флюс для сваркисталей 11, содержащий следующие компоненты,%: ТЮ, 5 - 30; ЕгОр 5 - 30; 8 Юэ 15-35:МпО 15 - 40 А 1 гОЗ с 20; СаО 10;РеО С 10; Сакэ ( 10; МдО10.Однако сварочный флюс, который содержит одновременно около 35% 8 Ю 1 и до 30%ТЮэ не позволяет улучшить вязкие свойствашва из - за окисления металла и засорениясварного шва оксидныминеметаллическимивключениями. Кроме того, термодинамическаяактивность 8 Юэ во флюсах, содержащих до40% двуокиси кремния и одновременно иесодержащих окись кальция(что являетсяодним из вариантов этого флюса) чрезвычайновысока, что также приводит к падению вязких свойств шва. Поэтому, с тем, чтобы ис.ключить образование пор водородного проис.ходжения при использовании для сварки флюсов, относящихся к шлаковой системе 8 Юэ - СаО (более 30%), необходимо увеличить верхйий предел по содержанию 810 т.3 988504Известен, также флюс 121 следующего состава, вес.%:БО 35,5-395А 1 Оз 14-16РеО 1,5 5ТОз+ЕгО 4СаО+ВаО 21-24СаР 4,5 - 8,25МпО 6,25 - 8,25,МдО 10 - 12,5 10йагО + КзО 0,5Этот флюс также обладает пониженнойстойкостью против водородных пор, особеннопри увеличении скорости сварки.Целью изобретения является повышение15производительности эа счет увеличения ско.рости сварки при одновременном уменьшенюсодержания водорода в сварном.шве и улуч.шении ударной вязкости металла шва.Указанная цель достигается тем, что всостав флюса, содержащего двуокись кремния,окись кальция, фтористый кальций, окислы .железа, двуокись циркония, дополнительновведены фториды меди, железа, никеля и нитриды кремния и - :циркония при следующихсоотношениях компонентов, вес.%:Двуокись кремния 50,5 - 57Двуокись циркония 0,5-25Окись кальция 20 - 30Окислы железа 4,5 - б 30 0,5 - 3 0,5 - 1 Фтористый кальцийФторцды меди, железа,никеляЙитриды кремния ициркония35При этом фториды меди, железа, никелявведены вместе или порознь и при совмест-,ном введении фторидов между ними должнособлюдаться соотношение СцРз:РеРз: ИР=1;1,4:3,5.Нитриды кремния .и циркония введеныв его состав вместе или порознь в любыхсоотношениях,Основным компонентом в предлагаемом45флюсе является двуокись кремния. В результате повышения ее концентрации против про.тотипа удается резко снизить концентрациюводорода в шве и предотвратить, в итогеобразование пор в сварном шве, Другим основным компонентом является окись каль.ция, В принятых пределах окись кальцияподдерживает на оптическом уровне термо.динамическую активность кремнезема - иауровне, желательном с точки зрения ударной вязкости металла шва и содержания в немводорода.Во флюс дополнительно введены фторидыи нитриды. В качетсве фторидов необходимоиспользовать СцЕз, ЕеРйР. Их основноеназначение - интенсифицировать образованиететрафторида кремния 8 Е 4 который разлагает водородсодержащие соединения в атмосфере дуги с образованием нерастворимогов металле фтористого водорода НЕ, что осо.бенно необходимо при сварке на повышеннойскорости сварки. Увеличение скорости сваркивызывает рост скорости кристаллизации ме.талла сварочной ванны, вследствие чего дажеотносительно низкие содержания водорода2,5 - 3 см /100 г приводят к образованиюпор, Выполненные термодинамические расчеты и эксперименты показывают, что наиболее эффективны для снижения водородадобавки СцЕ, а добавки ЕеР и МР, должны находится в отношении к концентрацииСцЕз, равном соответственно 1,4 и 3,5В результате проведенных исследованийустановлено, что увеличение содержанияфторидов в предлагаемом высококремнистомфлюсе более принятого верхнего предела 3%чрезмерно повышает газовыделение при сварке.Добавки нитридов кремния и цирконияв любых соотношениях в количестве до 1%благоприятно сказываются на ударной вязкости сварных швов вследствие измельчениязерна, особенно при сварке сталей, легиро.ванных нитридообразующими элементами: ванадием, бором, алюминием, титаном.Назначение двуокиси циркония в предлагаемом флюсе состоит в том, что этот компонент снижает газовыделение при сварке, врезультате чего улучшаются санитарно - гигиени.ческие условия труда сварщиков,Окислы железа введены в предлагаемыйфлюс, с целью дополнительного;окисленияметалла и снижения в результате этого кон.центрации,растворенного водорода, а такжев связи с тем, что они тормозят кремневосстановительный процесс,П р и м е р, Для определения свойств флюса приготавливают три разных состава, в которых изменяют концентрации ингредиентов, Каждый состав выплавляют в электрической печи с металлическим водоохлаждаемым кокилем. . Перед сливом расплава в печь добавляют нитриды и фториды. Сушку флюсов производят при 400 С. Составы флюсов приведены в табл. 1.988504 Таблица 1 Плавка Компоненты 1 2 50,5 53 Ег 02 0,5 СаО 30 25 20 ЕегОз 45 15 СаЕг 10 12,5 СаЕ+ ЕеЕ, + ЙЕ1,3 0,5 0,7 313 4+ 0,5 П р и м е ч а н и е: Соотношение нитридов кремния и циркония в их сумме - равное, а соотношение фторидов меди, железа и никеля - в соответствии с,формулой предлагаемого изобретения. 1Под полученными флюсами 1, 2 и 3 про- ки - 35 - 40 м/ч. Данные о содержании визводят сварку низколегированной стали 10 ХСНД металле шва общего (диффузионио подвижпроволокой марки Св - 08 ХН 2 НМТА диаметр- ного и остаточного) водорода и его ударнойром 5 мм на режиме: ток - 750 - 850 А, на- . Зв вязкости при 40 С представлены впряжение на дуге - 38 - 42 В, скорость свар-табл. 2. Таблица 2 Плавка флюса Показатели 8,4 Ударная вязкость, кгс, м(см 2 9,2 7,9 Содержание водорода, смз/100 г 1,91,7 1,2 Из сравнения результатов, представленных . в табл, 2 следует, что предложенный флюс обеспечивает получение на скорости сварки более 35 м/ч металла шва с высокой ударной50 вязкостью и низким содержанием водорода.Дополнительно к описанным испытаниям производят сварку швов тавровых соединений стали 10 ХСНД под флюсами 1, 2 и 3 проволокой марки Св - 08 Г 2 С диаметром 2 мм на .режиме: сварочный ток - 400 - 500 А, напряжение на дуге - 35 - 38 В, скорость сварки -75 и 120 м/ч (катеты угловых швов соответственно 4 и 3 мм). Контроль швов у-графи-,рованием показывает отсутСтвие в них норпри использовании предлагаемого флюса,Таким образом,предлагаемый флюс позволяет повысить производительность сварки иснизить содержание в швах водорода, а значити температуру предварительного подогрева,если он применяется в целях предотвращенияобразования холодных трещин по сравнениюс базовым объектом (один из вариантов флюса 1),Предлагаемый флюс можно рекомендоватьдля использования на высокопроизводительныхпоточных линиях, предназначенных для сварки.988504 Составитель М. СаленкоТехред Ж.Кастелевич Редактор А. Гулько Корректор Г. ОгаР Тираж 1103 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Заказ 10959/16 Филипа ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 протяженных швов, в частности стыковых пвов полотнищ, угловых ребер жесткоеп : и т. и.Флюс можно применять совместно со сварочными проволоками марок: Св - 08 ГСМТ, 3 Св - 08 ХН 21 МТА, Св - 08 ГА, СвГ 2 С и дру гимн, обязательно легированными марганцем. Формула изобретения 1 О 1. Плавленый флюс для механизированной сварки преимущественно углеродистых. и низ- колегированных сталей, содержащий двуокись кремния, двуокись циркония, окись кальция, 5 фтористый кальций, окислы железа, о т л и .- ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения производительности эа счет увеличения скорости сварки и повышения качества сварно. го соединения за счет уменьшения содержания гО водорода в металле шва и увеличения его ударной вязкости, флюс дополнительно содержит фторнды меди, железа,. никеля и нитриды кремния и цирконня прн следующем соотношении компонентов, вес.%: гу Двуокись кремния 50,5 - 57Двуокись циркония 0,5-2,5Окись кальция 20-30Окислы железа 4,5 - 6Фтористый кальций 10-15Фториды меди, железаи никеля 05 - 3Нитриды кремния и циркония 0,5 - 12. Флюс по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что фториды меди, железа, никеля введены вместе или порознь и при совместном введении фторидов между ними должно соблюдаться соотношение СиЕз:РвЕа,й Ез = 1:1,4:3,5.3. Флюс по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нитриды кремния и цир. копия введены в его состав вместе или по. рознь в любых соотношениях.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Заявка Японии Нф 53 - 26214,кп. В 23 К 35/362, 01.08.78,2. Патент Великобритании Иф 935520,.кл. 82 /а/, 30.04.62(прототип).