Электродные материалы и флюсы

Сварочные флюсы предназначены для защиты зоны сварки от доступа воздуха, легирования наплавленного металла и ряда других важных функций. Взаимодействуя в процессе сварки с жидким металлом, расплавленный флюс в значительной степени определяет химический состав металла шва, а следовательно, и его механические свойства. Образуя затем над металлом шва корку шлака, флюс способствует медленному остыванию металла, выходу на поверхность газов и шлаковых включений и тем самым образованию плотного и высокопрочного шва. При этом корка шлака легко отделяется от металла шва. Флюс также способствует устойчивому горению дуги и стабильному течению процесса сварки.
По способу изготовления флюсы делятся на плавленые и неплавленые.

Плавленые флюсы.

Плавленые флюсы представляют собой сравнительно сложные силикаты, по своим свойствам близкие к стеклу. Они аморфны, стеклообразны (флюс-стекло) или пемзовидны (флюс-пемза). Насыпная масса стеклообразного флюса 1,5-1,8 г/см3, пемзовидного — 0,6-0,9 г/см3. Температура плавления флюса не более 1200 °С. Флюсы изготавливают следующим образом: исходные материалы (марганцевая руда, кварцевый песок, доломит, мел, плавиковый шпат и т. п.) размалывают до необходимых размеров, перемешивают в определенных массовых соотношениях и помещают для плавки в пламенные или электропечи. После расплавления флюса его подвергают мокрой или сухой грануляции. При мокрой грануляции расплавленный флюс выпускают в проточную воду, где он остывает и растрескивается на мелкие частицы. Затем флюс сушат в барабанах или сушильных шкафах при температуре 300-500 °С и просеивают через сито. При сухой грануляции расплав выливается в металлические формы, и после остывания флюс дробят механическим способом. Мокрой грануляцией можно получить стекловидный и пемзовидный флюс. Стекловидный флюс представляет собой твердые, прозрачные, похожие на стекло различных цветовых оттенков зерна. Пемзовидный флюс состоит из зерен мелкопористого материала светлых цветовых оттенков. По ГОСТ 9087-69 флюс изготовляют мелкой и крупной грануляции. Флюс мелкой грануляции с размерами зерен 0,25-1,6 мм предназначен для сварки проволокой диаметром не более 3 мм, с размерами зерен 0,35-3 мм — для сварки проволокой 3 мм и более.

Неплавленые флюсы.

Неплавленые флюсы, получившие название керамических, изготавливают по технологии, во многом схожей со способом изготовления качественных покрытий электродов. Компоненты флюса тонко измельчают на шаровых мельницах или другим способом и в необходимых соотношениях тщательно перемешивают в водном растворе жидкого стекла в густую пасту. Сырая паста гранулируется в зерна размером 0,25-2,00 мм, подсушивается в сушильных шкафах при температуре 150 °С в течение 15-20 мин. Затем прокаливается при температуре 300-400 °С в течение двух часов. Средняя насыпная масса керамического флюса 1,0 г/см3. Неплавленые керамические флюсы позволяют значительно проще легировать металл шва различными примесями. Для этого в состав флюса вводят необходимое количество легирующих примесей в виде металлического порошка, минеральных веществ или ферросплавов. Кроме того, флюс содержит газозащитные, шлакообразующие, раскисляющие, модифицирующие и связывающие элементы. Разновидностью керамических флюсов являются магнитные флюсы. По технологии изготовления и применению они аналогичны керамическим. Кроме веществ, входящих в состав керамических флюсов, магнитные флюсы содержат железный порошок, который не только придает им магнитные свойства, но и способствует повышению производительности сварки. Во время сварки такой флюс под действием магнитного поля сварочного тока притягивается к зоне сварки. При этом обеспечивается минимальный расход флюса и появляется возможность качественной сварки в горизонтальном и вертикальном положениях. Керамические флюсы малочувствительны к ржавчине, окалине, влаге и другим загрязнениям на поверхности свариваемых кромок деталей. Это особенно важно при строительно-монтажных работах на открытом воздухе. Перед применением флюс необходимо просушить в электрических печах при температуре (400 +20) °С в течение (125 +15) мин. При этом толщина слоя флюса должна быть не более 60 мм. После сушки и охлаждения флюс в период до его непосредственного применения при сварке может храниться в специальных плотно закрывающихся бункерах в отапливаемых сухих помещениях или в помещениях с температурой воздуха не ниже 17 °С и относительной влажностью не выше 80% не более одних суток. Хранение флюса после сушки в течение более длительного времени проводят в сушильном шкафу при температуре 100-120 °С. Ниже приведены краткие характеристики некоторых типов флюсов.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых сталей

OK Flux 10.30.Основной флюс. Предназначен для односторонней сварки средне- и высокопрочных сталей низкоуглеродистой и низколегированной проволокой. Флюс содержит до 35% железного порошка и дает очень высокую производительность. Используя трехэлектродную технологию, флюс позволяет сваривать при однопроходной односторонней сварке металл толщиной до 25 мм. Рекомендуемые режимы сварки:

OK Flux 10.45. Кислотный плавленый флюс с небольшим содержанием марганцевых сплавов и сбалансированными силикатами. Применяется для высокоскоростной сварки. При сварке тонколистовых материалов позволяет достигать скорости сварки до 5 м/мин.

ОК Flux 10.47. Основной, нелегирующий плавленый флюс. Предназначен для одно- и многопроходной сварки стыковых соединении из стали низкой и средней прочности. Применяется для сварки конструкционных сталей в судостроении и для сварки изделий, требующих сохранения прочности при температуре до -40 °С. Флюс позволяет производить сварку на больших значениях как переменного, так и постоянного тока.

OK Flux 10.61. Высокоосновный флюс, предназначен для многопроходной, однопроволочной сварки низко-, средне- и высокопластичных сталей, требующих сохранения прочности при температуре -40/-60 °С. Из-за отсутствия легирующего эффекта флюс применяется для сварки легированной проволокой. Флюс может применяться при сварке как на переменном, так и на постоянном токе. Кроме того, может применяться при наплавке.

OK Flux 10.62. Высокоосновный нелегирующий флюс из минералов. Состав металла сварного шва определяется составом электродной проволоки. Это позволяет выполнять многопроходную сварку толстых металлов одно- или многоэлектродными головками. Флюс применяется для многопроходной сварки низко-, средне- и высокопластичных сталей, а также низколегированных сталей, требующих сохранения прочности при температуре -40/-60 °С. OK Flux 10.62 позволяет вести сварку на больших значениях сварочного тока как на переменном, так и постоянном токе. Для увеличения производительности без ухудшения механических свойств сварного шва можно добавлять железный порошок. Из-за хорошего диспергирования флюс хорошо подходит для сварки изделий, имеющих небольшие зазоры. Металл сварного шва имеет низкий уровень содержания кислорода (приблизительно 300 ррт) и низкое содержание водорода (менее 5 мл/100 г).

OK Flux 10.70. Основной с алюминатами флюс, предназначен для сварки электродной проволокой OK Autrod 12.10 и OK Autrod 12.20 стыковых и угловых швов низко-, средне- и высокопластичных сталей, требующих сохранения прочности при температуре -20 °С. Флюс позволяет производить сварку переменным и постоянным током больших величин. Значительное содержание Si и Мп разжижает шлак, что сказывается положительно при сварке стыковых швов с небольшим числом проходов одно- или многоэлектродными головками.

ОК Flux 10.71. Основной керамический флюс, с небольшим содержанием Si и Мп сплавов, предназначен для одно- и многопроходной сварки угловых швов из низко-, средне- и высокопластичных сталей. Флюс содержит алюминаты, что позволяет производить сварку на очень больших значениях сварочного тока одно- и многоэлектродными головками. Из-за хорошего диспергирования флюс хорошо подходит для сварки изделий, имеющих небольшие зазоры.

OK Flux 10.73. Основной флюс с алюминатами. Разрабатывался для многоэлектродной сварки труб из низко- и высокопрочных сталей. Благодаря металлургическим особенностям флюс не оставляет твердых включений на свариваемой трубе.

OK Flux 10.80. Нейтральный флюс, предназначен для одно- и двухсторонней сварки стыковых швов низко- и высокопластичных сталей, когда нужно обеспечить среднюю прочность на разрыв. OK Flux 10.80 — флюс на основе кальциевого силиката, допускает ведение сварки на переменном и постоянном токе, при очень больших значениях тока и малой скорости сварки. Флюс отлично подходит для сварки стыковых соединений металла толщиной от 10 до 40 мм и применяется в судостроении. Особенно хороша комбинация флюса с электродной проволокой OK Autrod 12.10 и OK Autrod 12.20 при сварке одно- или многоэлектродными головками.

ОК Flux 10.81. Кислотный керамический флюс, содержащий Si и Мп сплавы, предназначен для сварки, когда разжижение основного металла имеет большое значение, например при сварке с малым числом проходов стыковых соединений металла малой и средней толщины. Флюс допускает высокоскоростную сварку стыковых соединений, т. е. сварку по спирали труб и выполнение угловых швов, когда большое значение имеет хорошая форма валика сварного шва, легкость удаления шлака и хорошее качество обработанной поверхности.

ОК Flux 10.82. Кислотный керамический флюс, предназначен для сварки тавровых, стыковых и нахлесточных соединений. Флюс позволяет сваривать покрытые ржавчиной и окалиной тавровые соединения в нижнем положении с катетом до 8 мм без подрезов или наплывов. Применяется для сварки на постоянном токе до 1000 А одно- и двухэлектродной головкой баллонов сжиженного горючего газа, баков водонагревателей, автомобильных цистерн, корабельной и конструкционной стали. OK Flux 10.83.Кислотный керамический флюс для высокоскоростной однопроходной сварки стыковых, тавровых и нахлесточных соединений без подрезов, даже при сварке свыше 3 м/мин. Предназначен для сварки одно- и двухэлектродной головкой при токе до 1300 А. Применяется при высокоскоростной сварке труб теплообменников, емкостей и балок.

Флюсы для сварки низколегированных сталей

OK Flux 10.47. Основной нелегирующий флюс, предназначен для одно- и многопроходной сварки стыковых соединении низко- и среднепрочных сталей. Применяется для сварки конструкционных сталей в судостроении, при изготовлении ресиверов и т. п., когда требуется сохранение прочности вплоть до температуры -40 °С. Флюс позволяет производить сварку на больших значениях переменного и постоянного тока.

OK Flux 10.61. Высокоосновный флюс, предназначен для одноэлектродной многопроходной сварки стыковых соединении из низко-, средне- и высокопластичной стали, когда требуется сохранение прочности вплоть до температуры -40/-60 °С. Флюс позволяет вести сварку как на переменном, так и на постоянном токе, кроме того, позволяет выполнять наплавку.

OK Flux 10.62. Высокоосновный, полностью из минералов нелегирующий флюс. Состав наплавленного металла зависит от типа применяемой для сварки электродной проволоки. Флюс пригоден для многопроходной сварки одно- и многоэлектродной головкой. OK Flux 10.62 применяется для многопроходной сварки стыковых соединений из низко-, средне- и высокопластичной, а также низколегированной стали, когда требуется сохранение прочности вплоть до температуры -40/-60 °С. Флюс позволяет вести сварку на высоких значениях переменного и постоянного тока. Наилучшие параметры сварки получаются при нижнем пределе напряжения дуги. Чтобы повысить производительность сварки, без ухудшения механических свойств сварного шва, можно добавлять железный порошок. Из-за хорошего диспергирования флюс хорошо подходит для сварки изделий, имеющих небольшие зазоры. Металл сварного шва имеет низкий уровень содержания кислорода (приблизительно 300 ррт) и низкое содержание водорода (менее 5 мл/100 г).

OK Flux 10.63. Высокоосновный керамический, полностью из минералов, нелегирующий флюс, предназначен для многопроходной сварки непластичных сталей. Применяется с низколегированной Cr-Мо электродной проволокой. Низкий уровень примесей позволяет получать исключительно чистый металл сварного шва, имеющий высокую ударную вязкость, даже после закалки.

OK Flux 10.71. Основной керамический флюс с небольшим легированием Si и Мп, предназначен для сварки тавровых и одно- и многопроходных стыковых соединений из низко-, средне- и высокопластичной стали. Алюминаты, содержащиеся во флюсе, позволяют с легкостью вести сварку на больших значениях переменного и постоянного тока одно- и многоэлектродной сварочной головкой. Из-за хорошего диспергирования флюс хорошо подходит для сварки изделий, имеющих небольшие зазоры.

OK Flux 10.73. Алюминато-основный флюс предназначен для сварки труб из низко- и высокопрочной стали многоэлектродной сварочной головкой. Флюс не дает шлаковых включений в металле сварного шва при сварке труб.

Флюсы для сварки нержавеющих и высоколегированных сталей

ОК Flux 10.05. Основной керамический флюс. Рекомендуется для сварки Сг, CrNi и CrNiMo нержавеющих сталей. Флюс дает отличное сплавление и легкое удаление шлака.

OK Flux 10.07. Нейтральный, кальциево-силикатный флюс. Предназначен для сварки сталей с содержанием 17% хрома. Металл сварного шва 14Cr4NiMo имеет твердость 370-420 НВ.

OK Flux 10.92. Нейтральный керамический флюс, легирующий хромом, предназначен для сварки стыковых соединений из нержавеющей стали. Хром, содержащийся во флюсе, компенсирует выгорание хрома в металле шва в процессе сварки.

OK Flux 10.93. Фторидно-основный керамический флюс, предназначен для сварки нержавеющих высоколегированных CrNiMo сталей.

OK Flux 10.94. Фторидно-основный хромолегирующий флюс, предназначен для сварки стыковых соединений из нержавеющей стали. Флюс пригоден для сварки нержавеющих высоколегированных CrNiMo сталей.

Флюсы для сварки никелевых сплавов

OK Flux 10.16. Фторидно-основный, нелегирующий керамический флюс, предназначен для сварки стыковых соединений изделий из никелевых сплавов электродной проволокой из никелевого сплава. Хорошо сбалансированный состав флюса сводит к минимуму попадание кремния в металл сварного шва, тем самым уменьшая вероятность образования горячих трещин. Для уменьшения разжижения основного металла и предупреждения образования горячих трещин сварку необходимо выполнять на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде).

ОК Flux 10.90. Фторидно-основный керамический флюс совместно с электродной проволокой из никеля с добавкой ниобия, предназначен для сварки сталей с содержанием 9% никеля. Флюс обеспечивает компенсацию хрома и присадку марганца. ОК. Flux 10.90 дает легкоотделимый шлак и хороший внешний вид валика сварного шва.

Флюсы для наплавки

ОК Flux 10.37. Алюминато-фторидно-основный керамический флюс, предназначен для наплавки одно- или двухэлектродной сварочной головкой катков установки непрерывного литья. Флюс дает легкоотделимый шлак и выдерживает высокую температуру, возникающую между проходами.

OK Flux 10.96. Хромолегирующий, керамический, нейтральный флюс, предназначен для наплавки низкоуглеродистой электродной проволокой слоя твердостью до 40 HRC. Наилучший результат дает наплавка проволокой OK Autrod 12.10, при которой твердость достигает 35-40 HRC. Содержание хрома в наплавленном металле зависит от напряжения дуги, изменяя напряжение, можно изменять твердость и способность к закалке. Наплавку можно производить на переменном или постоянном токе. Как отмечалось ранее, флюсы влияют на устойчивость горения дуги, формирование и химический состав металла шва. Флюсы в значительной мере определяют стойкость металла шва против образования пор и кристаллизационных трещин. Требуемые механические свойства, структура металла шва и сварного соединения в целом обеспечиваются применением сочетания флюса и электродной проволоки.