Сварочный флюс – гранулированный порошок с размером зерен 0,2–4 мм, предназначенный для подачи в зону горения дуги при сварке. Под действием высокой температуры флюс расплавляется, при этом
создает газовую и шлаковую защиту сварочной ванны;
обеспечивает стабильность горения дуги и переноса электродного металла в сварочную ванну;
обеспечивает требуемые свойства сварного соединения;
выводит вредные примеси в шлаковую корку.
Фото. Сварочный флюс ESAB OK Flux 10.71
Сварочные флюсы классифицируются по технологии производства, химическому составу, назначению и др. характеристикам.
По способу производства сварочные флюсы делятся на плавленые и керамические (неплавленые). Рудоминеральные компоненты плавленых флюсов расплавляются в печи, а затем гранулируются, подвергаются прокалке и фракционированию. Керамические флюсы представляют собой сухие смеси компонентов, получаемые в результате смешивания минералов и ферросплавов с жидким стеклом с дальнейшей сушкой, прокалкой и фракционированием. Наиболее распространенными являются плавленые флюсы.
В зависимости от химического состава флюсы бывают оксидные, солеоксидные и солевые.
Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10% фторидных соединений. Они предназначены для сварки низколегированных и фтористых сталей. Оскидные флюсы по содержанию SiO2 подразделяются на бескремнистые (содержание SiO2 меньше 5%), низкокремнистые (6–35% SiO2), высококремнистые (содержание SiO2 больше 35%), а по содержанию марганца – на безмарганцевые (содержание марганца меньше 1%), низкомарганцевые (меньше 10% марганца), среднемарганцевые (10–30% марганца) и высокомарганцевые (более 30% марганца).
Солеоксидные (смешанные) флюсы по сравнению с оксидными содержат меньше оксидов и большее количество солей. Количество SiO2 в них снижено до 15–30%, MnO до 1–9%, а содержание CaF2 увеличено до 12–30%. Солеоксидные флюсы используются для сварки легированных сталей.
Солевые флюсы не содержат оксидов и состоят из фторидов и хлоридов CaF2, NaF, BaCl2 и др. Они применяются для сварки активных металлов, а также для электрошлакового переплава.
Флюсы могут предназначаться для сварки высоколегированных сталей, углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и сплавов и т. п.
По строению зерен (частиц) сварочный флюс может быть стекловидным, пемзовидным или цементированным.
Химическая активность флюса – одна из его важных характеристик, определяемая по суммарной окислительной способности. Показателем активности флюса служит относительная величина Аф со значением от 0 до 1. В зависимости от химической активности флюсы подразделяются на четыре вида:
высокоактивные (Аф > 0,6);
активные (Аф от 0,3 до 0,6);
малоактивные (Аф от 0,1 до 0,3);
пассивные (Аф < 0,1).
Флюсы для сварки низкоуглеродистых сталей
Для сварки низкоуглеродистых сталей используют оксидные флюсы. При этом возможны две комбинации систем «флюс–сварочная проволока»:
Высококремнистый высокомарганцевый флюс в сочетании с низкоуглеродистой нелегированной проволокой (Св08, Св08А и др.);
Высококремнистый низкомарганцевый или безмарганцевый флюс в сочетании с низкоуглеродистой проволокой, легированной марганцем, например, Св10Г2.
Легирование сварного шва марганцем в первой системе выполняется за счет флюса, во второй – за счет проволоки. Легирование кремнием в обеих системах осуществляется за счет флюса. Первая комбинация применяется в основном в России, вторая – за рубежом.
Наиболее распространенными отечественными флюсами для сварки низкоуглеродистых сталей являются следующие:
высококремнистые высокомарганцевые – стекловидные АН-348, АНЦ-1, ОСЦ-45, ФЦ-3, ФЦ-6, ФЦ-9 и пемзовидный АН-60; химическая активность Аф – от 0,75 до 0,9–0,95;
высококремнистые среднемарганцевые стекловидные АН-1, АН-65, ФЦ-7; химическая активность Аф – от 0,75 до 0,9;
При сварке низколегированных сталей используются флюсы с более низкой химической активностью (Аф от 0,3 до 0,6), чем при сварке низкоуглеродистых сталей. В них содержится меньшее количество оксидов SiO2 и MnO и большее количество CaF2 и СаО. За счет меньшей активности сварочного флюса снижается окисление легирующих элементов в стали и улучшается пластичность шва, однако при этом несколько ухудшается формирование шва, повышается вероятность порообразования.
Наиболее распространенные отечественные флюсы для сварки низколегированных сталей:
Флюсы для сварки средне- и высоколегированных сталей
При сварке средне- и высоколегированных сталей обычно используются малоактивные флюсы (Аф от 0,1 до 0,3). В них содержится еще меньшее количество SiO2, практически отсутствует MnO, содержание CaO – до 20%, CaF2 – от 10–20 до 60% (для более легированных сталей содержание CaF2 во флюсе повышается).
Известные отечественные флюсы для сварки средне- и высоколегированных сталей:
активный сварочный флюс АН-26 (Аф составляет около 0,5).
Флюсы для сварки активных металлов
Для сварки активных металлов, например, титана, применяются полностью солевые флюсы. В них не добавляются оксиды, поскольку это приводит к загрязнению швов кислородом и резкому снижению их пластичности. Флюсы производят на основе фторидов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, например, с таким составом: 85–95% CaF2, 0–19% BaCl, 1–6% NaCl, 0-4% CaCl.
Таблица. Химический состав некоторых флюсов, применяемых при дуговой сварке
Флюс
Химический состав, %
кремне- зем SiO2
глино- зем Al2O3
MnO
CaO
MgO
CaF2
Fe2O3 **
S
P
АН-348-А*
40–44
≤ 6
31–38
≤ 12
≤ 7
3–6
0,5–2,0
≤ 0,12
≤ 0,12
ОСЦ-45 *
37–44
≤ 6
37–44
≤ 10
≤ 3
5–9
0,5–2,0
≤ 0,12
≤ 0,14
АН-18 *
17–21
14–18
2,5–5,0
14–18
7–10
19–23
13,5–16,5
≤ 0,05
≤ 0,05
АН-42 *
30–34
13–18
14–19
12–18
–
14–20
≤ 1,0
≤ 0,06
≤ 0,10
АН-43 *
18–22
30–36
5–9
14–18
≤ 2
17–21
2,0–5,0
≤ 0,05
≤ 0,05
АН-47 *
28–33
9–13
11–18
13–17
6–10
8–13
0,5–3,0
≤ 0,05
≤ 0,08
АН-60 *
42–46
≤ 6
36–41
≤ 10
≤ 3
5–9
≤ 0,9
≤ 0,05
≤ 0,05
АН-65 *
38–42
≤ 5
22–28
≤ 8
7–11
8–12
≤ 1,5
≤ 0,05
≤ 0,05
ФЦ-7
46–48
≤ 3
24–26
≤ 3
16–18
5–6
≤ 2
≤ 0,10
≤ 0,10
ФЦ-9 *
38–41
10–13
38–41
≤ 8
≤ 3
2–3
≤ 1,5
≤ 0,10
≤ 0,10
ФЦ-17
24–28
18–22
–
≤ 6,0
23–27
11–18
≤ 1,0
≤ 0,03
≤ 0,025
ФЦ-19
20–25
18–23
–
≤ 6,0
20–25
16–21
1,0–3,0
≤ 0,03
≤ 0,03
ФЦ-22
33–37
16–21
6–9
5–9
18–22
8–12
≤ 1,0
≤ 0,04
≤ 0,03
ФВТ-1
31–35
17–22
8–11
2–6
19–24
8–12
≤ 1,0
≤ 0,05
≤ 0,05
48-ОФ-6
3,5–6,0
20–24
≤ 0,3
16–20
≤ 2,0
50–60
≤ 1,0
≤ 0,025
≤ 0,025
* – согласно ГОСТ 9087-81 «Флюсы сварочные плавленые. Технические условия»
** – для значений по ГОСТ 9087-81 содержание оксидов железа приведено в пересчете на Fe2O3
*** – для флюса АН-47 содержание TiO2 и ZrO2 по массе составляет соответственно 4,0–7,0% и 1,1–2,5%
**** – для флюса АН-65 содержание TiO2 и ZrO2 по массе составляет соответственно 4,0–7,0% и 4,0–7,0%
***** – для флюсов ФЦ-17 и ФЦ-19 содержание K2O и Na2O составляет 5–10%, содержание Cr2O3 – 0,5–2,0%
****** – для флюса ФВТ-1 содержание K2O и Na2O составляет не более 2,5%
Таблица. Области применения флюсов
Флюс
Характерная область применения при дуговой сварке
АН-348-А ОСЦ-45 ФЦ-9
углеродистые низколегированные стали
АН-18
средне- и высоколегированные стали
АН-42 АН-43 АН-47
углеродистые низколегированные и среднелегированные стали высокой и повышенной прочности
АН-60
углеродистые низколегированные стали, сварка труб
АН-65
углеродистые низколегированные стали, сварка на высоких скоростях
ФЦ-7
низкоуглеродистые стали, сварка на больших токах
ФЦ-17
высоколегированные стали аустенитного класса
ФЦ-19
высокохромистые стали
ФЦ-22
сварка угловыми швами углеродистых и легированных сталей
ФВТ-1
сварка углеродистых и легированных сталей с повышенной скоростью (до 150 м/ч)
48-ОФ-6
сварка высоколегированной проволокой
Производство флюса
Технология производства плавленого сварочного флюса представлена на рисунке ниже.
Рисунок. Технология производства плавленого флюса
Основные этапы технологии производства:
Подготовка шихты
Выплавка флюса
Грануляция
Обработка
Контроль качества произведенного флюса
Упаковка
Компоненты флюса должны храниться раздельно по партиям согласно нормативно-технической документации. При подготовке шихты выполняются крупное, среднее и мелкое дробление кусковых компонентов, их мойка и сушка. Далее производятся их взвешивание, дозировка согласно рецепту и смешивание.
Выплавка флюса осуществляется в электродуговых или газопламенных печах. Сварочный флюс после выплавки в газопламенной печи всегда гранулируется мокрым способом и получается стекловидным, а флюс, выплавленный в электродуговой печи может гранулироваться сухим способом и быть пемзовидным.
Грануляция флюса может выполняться мокрым и сухим способом. При мокрой грануляции расплав выливается в наполненный водой бассейн и при соприкосновении с холодной водой делится на мелкие частицы. При сухом способе грануляции расплав сливают в металлический поддон или изложницу с последующим дроблением слитка.
При обработке флюса выполняются его сушка, дробление и просеивание. По окончании просеивания мелкую и крупную фракции, не соответствующие ТУ, возвращают на переплав.
При контроле качества флюса проверяются размер зерен, удельный вес, химический состав, влажность и другие характеристики.
Упаковка флюса может осуществляться в полиэтиленовые мешки, пятислойные бумажные мешки, металлические барабаны или ящики.
