Чтобы улучшить качество шва, повысить КПД оборудования, снизить затраты при производстве, используют сварочный флюс. Что это такое, в какой форме бывает сварочный флюс, как его классифицируют и применяют – рассмотрим это в статье.
Сварочный флюс – вещество, подаваемое заранее в зону сварки или непосредственно при наложении шва. Это может быть порошок с гранулами от 0,25 до 4 мм или паста. Некоторые флюсы изначально поставляются в виде сыпучих средств, но перед использованием смешиваются с этанолом для образования кремообразной консистенции. Бывает сварочная проволока для полуавтоматов с полой структурой в виде трубки, внутри которой содержится флюс. Называется такая проволока порошковой. Существует самозащитная (газ не нужен) и для сварки с газом.
Под действием температуры сварочной дуги флюс плавится, выделяя плотный газ. Он защищает расплавленный металл от воздействия внешней среды. Низкая плотность гранул обеспечивает мгновенное расплавление еще когда металл не стал жидким, поэтому к моменту образования сварочной ванны образуется надежная изолированная среда. Кроме защитных функций, у флюса есть и другие преимущества, которые рассмотрены ниже.
Для чего нужен флюс при сварке
Использование флюсов обеспечивает следующие преимущества при сварке.
- Как при электродуговой, так и при газовой сварке флюс сварочный обеспечивает более интенсивное расплавление металла — (соответственно при больших токах или высокой концентрации кислорода). Благодаря этому нет необходимости заблаговременно разделывать кромки будущего сварного шва.
- В зоне шва и на прилегающих к нему поверхностях удается избежать угара металла — его потерь на окисление и испарение.
- Горение дуги имеет более высокую стабильность, что особенно важно при сложных конфигурациях шва
- Снижаются потери энергии источника тока на нагрев металла, соответственно увеличивается его КПД.
- Оптимизируется расход присадочного материала.
- Более удобное выполнение работ для сварщика, потому что флюс экранирует некоторую часть пламени дуги.
Применение для различных металлов
Ортофосфорная и паяльная кислоты применяются для пайки деталей из нержавеющей и легированной стали. Бура используется при пайке чугуна, драгоценных металлов, никель-кобальтовых сплавов. Часто бура находит применение при ремонте водопроводных систем. Паяльный жир используется при пайке свинцовых муфт к свинцовой оболочке кабеля. Он состоит из канифоли, животного жира и стеарина.
Флюс марки ФППУ25 применяется для лужения и пайки токоведущих частей из меди и её сплавов. Для пайки чёрных металлов используется активный вспомогательный материал хлорид цинка.
Если нет готового флюса под рукой, то можно использовать вместо него раствор таблетки аспирина в одеколоне, фруктовый сок или оливковое масло.
Для создания прочного паяльного соединения необходим хороший паяльник с правильно подобранным жалом, а также припой и флюс, которые подходят для этого типа работ. Только при выполнении этих условий можно обеспечить необходимое качество соединения.
Условия использования сварочных флюсов
Задача флюса — стабилизация металлургических процессов при сохранении необходимой производительности электродов. Для этого в процессе сварки следует соблюдать определенные условия.
- Флюс не должен вступать в химическую реакцию с металлом стержня и основным металлом.
- Зона сварной ванны должна оставаться изолированной на протяжении всего сварочного процесса.
Остатки флюса, связанные со шлаковой коркой в результате сварки, по завершении работ должны легко удаляться. При этом до 80% материла после очистки можно использовать заново.
Полуавтоматическая
Используется защитный инертный газ (аргон или гелий), и применяется порошковая проволока. Газ защищает сварочную ванну все время, а порошок плавится по мере горения электрода, образуя дополнительную изоляцию. При этом снижается энергопотребление, шов получается очень ровный, практически без чешуи. После окончания сварки на поверхности шва присутствует тонкая шлаковая корка, которая легко удаляется молотком. Это наиболее дорогой способ сварки, поскольку расходуется защитный газ и порошковая проволока с флюсом. Зато соединения получаются высокого качества и подойдут для ответственных конструкций, например, для емкостей в химической промышленности.
Для полуавтоматической сварки под флюсом задействуется обычный аппарат MIG/MAG с постоянным током. Меняется только сварочная проволока и ролики. Важно правильно настроить прижим в подающем механизме, чтобы ролик не придавил полую проволоку.
Как работают флюсы
- Перед сваркой на места соединений наносится толстый (40-60 мм) слой флюса.
- Электрод вводится в зону сварки, происходит поджиг дуги.
- Под воздействием высоких температур (до 6000 °C) флюс с его низкой плотностью быстро плавится в газовом пузыре, изолируя сверху сварную ванну, перекрывая к ней доступ газовых, водяных паров и других химических веществ.
- Имея высокое поверхностное натяжение, таким же образом расплав флюса предотвращает интенсивное разбрызгивание металла.
- Это позволяет значительно увеличить ток дуги (до 1000-2000 Ампер) без серьезных потер материала электрода и с сохранением хорошего качества шва.
- Под воздействием флюса в зоне дуги происходит концентрация тепловой мощности — в результате плавление металла происходит быстрее.
- При этом металлом заполняются все стыки, независимо от состояния кромок.
- Изменяется материальный баланс сварного шва — 60-65% процентов в нем составляет металл свариваемых деталей, и только остальное — это металл сварочного электрода.
Требования к вспомогательным материалам
Существуют общие требования, которые относятся ко всем видам вспомогательных веществ. Какими основные свойствами они должны обладать:
- Текучесть и вязкость состава должны находиться в таком соотношении, чтобы имелась возможность смочить всю обрабатываемую поверхность без растекания за границы обработки.
- Флюсы должны реагировать только с окисленными плёнками, а не с соединяемыми деталями и припоем.
- Флюс должен обладать меньшей адгезией, чем припой.
- Вещество не должно испаряться или выгорать.
- Флюс должен легко удаляться после окончания работ.
Как паять флюсом: сначала нужно подготовить детали, потом обработать их материалом, далее разогреть детали до нужной температуры и внести припой в обрабатываемую зону.
Сварочные флюсы — классификация
Классификация флюсов чрезвычайно широка. Их различают по внешнему виду и физическому состоянию, химическому составу, способу получения, назначению. Так, например, для наплавки или дуговой сварки, как правило, используются гранулированные или порошковые флюсы с определенными показателями электропроводности, а для газовой — газы, порошки, пасты.
По способу получения композитов
Различают флюсы плавленые и неплавленые.
Флюс сварочный плавленый широко используют не только при сварке, но при наплавке. Он демонстрирует высокую эффективность в случаях, когда поверхность металла сварного шва путем добавления дополнительных химических элементов должна получить более высокие технические характеристики — например, повышенную стойкость к коррозии или очень ровный и гладкий шов.
Наплавка под флюсом
Получают плавленые флюсы следующим способом: компоненты размалывают, смешивают, затем расплавляют в пламенных или электропечах при полном отсутствии кислорода. Далее нагретые частицы пропускаются через непрерывный поток воды, затвердевая и превращаясь таким образом в гранулят. Размер частиц различен — чем тоньше сварочный пруток, тем меньше должны быть и гранулы.
Неплавленые флюсы (керамические) для сварки изготавливаются путем перемешивания измельченных частиц шихты из ферросплавов, минералов, шлакообразующих без последующего плавления. Частицы смешиваются со стеклом и далее спекаются.
В ряду их преимуществ:
- низкий расход,
- возможность многократного использования,
- высокое качество получаемого шва.
Пример — керамический сварочный флюс марки UF (UF-01, UF-02, UF-03) который используется в энергетике и гражданском строительстве для сварки металлоконструкций из низколегированных сталей повышенной прочности.
Химический состав флюсов для сварки
Химический состав — важная составляющая в характеристике флюсов. Материал должен быть химически инертен в условиях очень высоких температур. Помимо этого, он должен обеспечивать эффективную диффузию отдельных элементов (например, легирующих) в металл шва.
Наибольшую массовую долю (от 35…80% от общего объема) в сварочном флюсе обычно (но не во всех) составляет диоксид кремния (кремнезём) — кислотный оксид, бесцветный прозрачный кристаллический минерал. Кремний препятствует процессу образования углерода, тем самым снижая риски появления трещин и пор в металле шва.
Значительную часть составляет марганец. Как активный раскислитель, этот компонент флюсов для сварки снижает образование окислов в зоне сварочной ванны, вступая в реакцию вначале с кислородом в окислах железа, затем и с оксидом кремния. Результат сложной реакции — оксид марганца, нерастворяемый в стали и впоследствии легко удаляемый. Кроме того, марганец реагирует с вредной для металла шва серой — он связывается с ней в сульфид, который затем также удаляется с поверхности шва.
Также в ряду химических элементов флюсов — легирующие добавки — помимо кремния и марганца это молибден, хром, титан, вольфрам, ванадий и другие. Из задача — восстановить первичный химический состав металла, а в ряде случаев — путем легирования восполнить собой выгоревшие основные примеси стали и обеспечить металлу шва дополнительные специальные свойства. Обычно во флюсе они представлены соединениями с железом — ферросплавами (феррохром и т. д.).
Технология изготовления флюса
В процессе изготовления основа для флюса (шихта) подвергается нескольким процедурам переработки, в числе которых выплавка, грануляция, формовка и проверка на качество. Сырье шихты перед производственным процессом сегментируется на мелкое, среднее и крупное. Каждая партия проходит тщательную мойку и сушку, так как чистота и точность в параметрах будущего флюса поддерживаются изначально. Затем выполняют взвешивание, дозировку и смешивание с другими технологическими компонентами. Выплавка и грануляция флюса для сварки производится на специальном оборудовании – задействуются газопламенные или электродуговые печи, бассейны для обливки холодной водой и металлические поддоны. На финальных этапах обработки выполняется сушка с просеиванием. Прошедший контроль флюс упаковывается в специальные мешки или ящики с огнеупорными свойствами.
Виды флюсов для сварки по назначению
От назначения сварочных флюсов напрямую зависит их выбор по химическому составу.
- Для сварки низкоуглеродистых сталей применяются флюсы с большим содержанием кремния и марганца в сочетании с проволокой из низкоуглеродистой стали без легирующих добавок. Второй вариант — малая доля марганца (или вообще его отсутствие) во флюсе, но легирующие добавки присутствуют в стали сварочного прутка.
- Для сварки низколегированных сталей используются флюсы с высокой химической инертностью, — выше, чем для низкоуглеродистых сталей. Благодаря этому получают более пластичный сварной шов. Пример — флюс для сварки стали АН-46.
- Для сварки высоколегированных металлов применяются флюсы с минимальной химической активностью. Кремний, как и марганец, практически не используется — его заменяет флюорит (плавиковый шпат), благодаря которому образуются легко отделяемые легкоплавкие шлаки. Также в таких флюсах обычно содержатся оксид алюминия, негашеная известь.
- Для сварки активных металлов (таких, как титан) используют солевые флюсы — как правило, это хлоридные и фторидные соли щелочных металлов. Примесь кислорода в них полностью отсутствует, поскольку она снижает пластичность шва.
Активность
Важной характеристикой флюсовых композитов является условная единица Аф – активность сварочного флюса. Ее значения укладываются в диапазон от 1 до 10. Чем выше цифра, тем большую активность проявляет добавка. Флюсы с высокой активностью характеризуются величиной показателя от 0,6 до 1.
При взаимодействии компонентов флюса со шлаком происходит химическое вытеснение одних элементов другими, механическое перемешивание либо два процесса одновременно.
Интенсивность внедрения флюса в сварочную зону зависит от режима сварки и активности флюса. При умелом сочетании параметров, правильном подборе всех материалов выполняется поставленная задача.
Назначение сварочного флюса — примеры
Плавленые флюсы | Неплавленые флюсы | ||
АН-348-А, АН-348-АМ, АН-348-В, АН-348-ВМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-60, ФЦ-9 | Механическая сварка и наплавка низколегированных и углеродистых сталей низколегированной и углеродистой сварочной проволокой | АНК-35 | Сварка низкоуглеродистых сталей низкоуглеродистой проволокой Св-08 и Св-08А |
АН-8 | Электрошлаковая сварка углеродистых и низколегированных сталей; сварка низколегированных сталей углеродистой и низколегированной сварочной проволокой. | АНК-46 | Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей |
АН-15М, АН-18, АН-20С, АН-20П, АН-20СМ | Дуговая автоматическая сварка и наплавка высоко- и среднелегированных сталей | АНК-30, АНК-47 | Сварка швов высокой хладостойкости |
АН-22 | Электрошлаковая сварка и дуговая автоматическая наплавка и сварка низко- и среднелегированных сталей | АНК-45 | Сварка высоколегированных сталей |
АН-26С, АН-26П, АН-26СП | Автоматическая и полуавтоматическая сварка нержавеющих, коррозионностойких и жаропрочных сталей | АНК-40, АНК-18, АНК-19 | Наплавка низкоуглеродистой сварочной проволокой Св-08 и Св-08А; |
АН-17М, АН-43 и АН-47 | Дуговая сварка и наплавка углеродистых, низко- и среднелегированных сталей высокой и повышенной прочности | АНК-3 | В качестве добавки к флюсам марок АН-348А, ОСЦ-45, АН-60 для повышения стойкости швов к образованию пор |
Электродные ленты
Для уменьшения доли участия основного металла в наплавленном слое и получения более гладкой наплавленной поверхности используют сварочные электродные ленты различной конструкции (табл. 5…5.7); при этом заданный состав наплавленного металла можно получить уже в первом слое, а допуск на механическую обработку составит не более 1…1,5 мм. По сравнению с электродной проволокой, это весьма производительный способ наплавки, особенно плоских и цилиндрических поверхностей изделий большого диаметра.
Таблица 5. Электродные ленты сварочные
Марка | Тип наплавленного металла | Условия работы наплавляемых деталей, свойства наплавленного металла |
Св-2Х13 | 20Х12 | Трение металла по металлу при температуре до 450 °С и наличии агрессивной среды (детали трубопроводной арматуры). После наплавки НRС 45…46, после отпуска НRС 28…34 |
Св-04Х19Н11М3 | 4Х18Н10М2Г1 | Коррозионное изнашивание. Наплавка второго слоя на стали перлитного класса, если конструкция не подвергается термической обработке в интервале температур 500…800 °С. Наплавленный металл стоек против МКК |
Св-03Х22Н11Б (ЭП-799) | 3Х20Н9Б | Коррозионное изнашивание. Для однослойной наплавки и нанесения первого слоя при двухслойной наплавке на детали из стали перлитного класса. Наплавленный металл стоек против МКК |
Св-10Х16Н25АМ6 | 9Н22Х14М5АГ1 | Коррозионное изнашивание. Наплавка первого слоя при двухили трехслойной наплавке на детали из сталей перлитного класса. Наплавленный металл стоек против МКК |
Св-07Х25Н13 | 8Х23Н12Г1 | Коррозионное изнашивание. Однослойная наплавка деталей, если конструкция термически не обрабатывается в интервале температур 500…800 °С и нанесения первого слоя при двухслойной наплавке на детали из сталей перлитного класса |
Св-03Х15Н35Г7М6Б | 2Н34Х14Г6М6Б1 | Коррозионное изнашивание. Однослойная наплавка на детали из теплоустойчивых сталей перлитного класса и сталей типа 18-8, если изделия термически не обрабатываются. Наплавленный металл стоек против МКК |
Примечание. 1. Размер электродных лент: 50×0,7; 65×0,7; 100×0,7 мм.
2. Коэффициент расхода материала — 1,05.
Таблица 6. Порошковые электродные ленты
Марка и размер | Тип наплавленного металла | Марка флюса | Условия работы наплавленного металла и его свойства |
ПЛ-У25Х25Г3Ф2Р 45×3 | 250Х25Г3Ф1Н1РС | АН-20 АН-15М | Абразивное изнашивание с умеренными ударами (рабочие органы землеройных машин) НRС-54 |
ПЛ-У30Х30Г3ТЮ 45×1 | 300Х30Г3ТЮ | АН-60 | То же. НRС ≥ 47 |
ПЛ-АН171 20×4 | 100Х20Г4С3Ф2 | АН-15М | Интенсивное газо- и гидроабразивное изнашивание (корпуса и рабочие колеса землесосов, рабочие органы землеройных машин) НRС 50…65 |
ПЛ-АН111 14×4 | 550Х44Н34ГСР | АН-20 АН-15 | Абразивное изнашивание с умеренными ударами при повышенных температурах до 600 °С (контактные поверхности засыпных устройств доменных печей, колосники) |
ПЛ-У40Х38Г3РТЮ 45×3 | 400Х38ГЗРТ | AH-60 | Интенсивное абразивное изнашивание без ударов (лопасти глиномешалок, детали землеройных машин) HRC 50…54 |
ПЛ-АН150 20×4 | 9Х18Н9С5Г2Т | AH-26 AH-15M | Трение металла о металл в условиях коррозии и кавитацнонной эрозии при нормальных и повышенных температурах до 540° (Детали крупной нефтяной и энергетической арматуры) HRC 28…34 |
Примечание. Коэффициент расхода материала 1,05…1,15.
Таблица 7. Электродные ленты спеченные по ГОСТ 22366-93
Марка ленты | Тип наплавленного металла | Марка флюса | Условия работы наплавляемых деталей, свойства наплавленного металла |
ЛС-5Х4В3ФС | 50Х4В3ФСГ | АН-60 | Термическая усталость, большие нагрузки и умеренное абразивное изнашивание (валки горячей прокатки, ножи резки горячего металла, штампы горячей штамповки) HRC 38…44 |
ЛС-5ХВ2М2ФС | 50Х4В2М1Г | АН-60 | То же. HRC 45…48 |
ЛС-70Х3НМ(А) ЛС-70Х3НМ(Б) | 70Х3ГСНМ | АН-60 АН20П АН26П | Интенсивное абразивное изнашивание и умеренные нагрузки при нормальных и повышенных температурах до 300°С. А — для однослойной, Б — для многослойной наплавки (ходовая часть грузовых автомобилей и тракторов, подрессорных опор, детали автосцепки вагонов, ролики рольгангов, опорные катки). HRC 52…58 |
ЛС-У10Х7ГР1 | 100Х7ГР | АН-60 | Интенсивное абразивное изнашивание с умеренными ударами (колеса и катки гусеничных машин, ножи бульдозеров и грейдеров). HRC 56…58 |
ЛС-1Х14Н3 | 12X14Н3 | АН20П АН26П | Абразивное изнашивание и коррозия при нормальных и повышенных температурах до 450° (плунжеры гидропрессов, судовые валы). HRC 47…49 |
ЛС-20Х10Г10Т | 20Х10Г10Т | АН20П АН26П | Трение и коррозия (плунжеры гидропрессов, крановые колеса, детали автосцепных устройств) НВ 220…240, после наклепа НВ 450…520 |
ЛС-08Х21Н9Г | 6Х21Н9Г | АН26П | Коррозионное изнашивание (фланцы, патрубки и сосуды энергетической и нефтехимической аппаратуры), наплавленный металл склонен к МКК |
Примечание. 1. Размеры ленты: 30×0,8…1,2, 60×0,8…1,2; 80×0,8…1,2 мм.
2. Коэффициент расхода материала — 1,05.
Флюсы для газовой сварки
Для сварки алюминия и других цветных металлов, чугуна, инструментальных сталей, отдельных марок тонколистовой стали используется защитная газовая атмосфера. Ее обеспечивают газообразные, пастообразные, а также порошковые флюсы. Они могут наносится:
- на кромки соединяемых деталей;
- напрямую в сварную ванну;
- на присадочный пруток.
В зависимости от физического состояния материала флюсы для сварки подают в рабочую зону по-разному. Некоторую сложность вызывают порошкообразные композиты — их необходимо равномерно и точно вносить в расплав, не позволяя потоку газа раздувать порошок. Составы в виде паст подают на участок соединения. Для подачи газообразных флюсов используют расходомеры — с их помощью газ дозированно подается в рабочую зону.
Электромагнитный расходомер
Важный момент: для газовой сварки флюс по составу подбирают в зависимости от образующихся в ходе сварки оксидов. Если они кислые, флюсы должны быть щелочными (основными), напротив, если щелочные оксиды — выбирают кислые флюсы.
Флюсы, применяемые при газовой сварке наиболее широко:
- медь, латунь, бронза — для их сварки используют кислые флюсы с включением борсодержащих соединений (борная кислота и т. д.) — например, такие марки, как МБ-2 или БМ-1;
- чугун — для его сварки обычно используются флюсы с включением различных соединений щелочных металлов — натрия и калия;
- алюминий — здесь используются составы с содержанием фторидов калия, лития и натрия, а также хлориды. В этом случае наиболее широко применяется сварочный флюс марки АФ-4А.
Флюсы для газовой сварки не используются для соединения деталей из низкоуглеродистых сталей, поскольку на поверхности расплавленного металла интенсивно скапливаются легкоплавкие оксиды железа.
Предназначение для различных металлов и сплавов
Флюс для сварки стали низкой степени легирования относится к оксидным. В зависимости от марки он содержит от 5 % до 35 % оксида кремния (кремнезема).
Второй компонент с фиксированной массовой долей – оксида марганца. Его содержание варьируется от 1 % до 30 %. На практике используют разные комбинации.
Если в сварочном флюсе содержание оксида марганца невелико, то берут сварочную проволоку с большим содержанием марганца. При большом содержании оксида марганца во флюсе, используют проволоку без легирующих компонентов.
Флюс для активных металлов состоит из смеси галогенидов: фторидов, хлоридов кальция, натрия, бария, других щелочных и щелочноземельных элементов.
Для сталей высокой степени легирования применяют сварочные флюсы смешанного типа. В их состав входят соли и оксиды. Массовая доля кремнезема может составлять 15 %, оксида марганца – от 1 % до 9 %, а фторида кальция – до 30 %.
Флюсы для автоматической сварки
Автоматическая и полуавтоматическая сварка наиболее широко применяется при работе с большими конструкциями. Благодаря высоким токам и флюсу возможно сваривание деталей значительной толщины, при этом — без предварительной разделки кромки. Области использования — сваривание труб, изготовление резервуаров, судостроение.
Для такого способа сварки характерно автоматическое поддержание стабильно горящей электродуги, необходимого количества флюса (с отсосом нерасплавившегося), а также непрерывное обновление расплавленного электрода. Чтобы поддерживать в сварочной зоне защитное газовое облако нужного состава, толщина слоя флюса должна быть 40-80 мм, ширина 50-100 мм. Марка флюса для автоматической сварки, как и для классической дуговой, также зависит от характеристик свариваемого металла. Сварка осуществляется в нижнем пространственном положении.
Выгодно купить флюс для сварки различных типов и марок вы можете в .
Товары этой категории
Флюс керамический UF-03 мешки ТУ 5929-053-00186654-2013 Флюс керамический UF-N мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс керамический UF-K мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс АН 348 А мешки ГОСТ 9087-81 Флюс АН 47 мешки ГОСТ 9087-81 Флюс керамический UF-01 мешки ТУ 5929-051-00186654-2013 Флюс керамический UF-02 мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс керамический UF-03 мешки ТУ 5929-053-00186654-2013 Флюс керамический UF-N мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс керамический UF-K мешки ТУ 5929-052-00186654-2013 Флюс АН 348 А мешки ГОСТ 9087-81 Флюс АН 47 мешки ГОСТ 9087-81 Флюс керамический UF-01 мешки ТУ 5929-051-00186654-2013
Функции флюсовых добавок
Большинство металлов обладают высокой активностью, поэтому покрыты сверху слоем оксидов. Содержания в воздухе кислорода (21 %) вполне хватает для реакции окисления.
При работе с металлами в место контакта неизбежно попадает оксидная пленка. Даже если накануне вы ее сняли каким-либо методом, то она очень быстро образуется заново.
Особенно легко окислительные реакции происходят на алюминиевых поверхностях. Сваривать их обычными методами практически невозможно. Нужно обязательно использовать флюсы, инертную газовую среду.
Оксиды, попадая в сварочную ванну, нарушают процесс формирования шва. Компоненты флюса могут предотвратить контакт металла с кислородом, убрать слой продуктов окисления. Образующееся облако газов уменьшает расход электрода, предотвращает разбрызгивание сварочной массы.
Для качественной сварки нужна постоянная дуга. Газы, образующиеся из флюсов, стабилизируют процесс горения дуги.
Сварочный шов формируется в нормальных условиях без дефектов. Компоненты флюсов взаимодействуют с расплавом металлов, улучшая свойства и внешнюю поверхность соединения.
Выбор флюса обусловлен составом металла, условиями сварки в каждой производственной ситуации.