3. Присадочные металлы и флюсы для газовой сварки.

Из теории металлургических процессов известно, что чем больше химическое сродство данного металла к кислороду и чем меньше упругость диссоциации его оксида, тем большей устойчивостью обладает этот оксид, тем труднее восстановить металл.

Применяемые для восстановления из оксидов вещества (газ, жидкость или твердое тело) металлы должны обладать большим химическим сродством к кислороду, нежели восстанавливаемый металл. Оксиды таких металлов, как магний, алюминий, цинк и др. не восстанавливаются газами пламени и для восстановления их или связывания их оксидов прибегают обычно к флюсам – веществам, вводимым в сварочную ванну для раскисления расплавленного металла и извлечения из него образующихся оксидов и неметаллических включений.

Флюс наносят заранее на кромки свариваемого металла и на присадочные прутки, либо вносят в ванну в процессе сварки периодическим погружением присадочного прутка в сосуд с флюсом.

В случае применения флюса в виде паров (например, флюса БМ-1 при сварке меди, медных и никелевых сплавов) он подается в пламя горелки автоматически в строго дозированном количестве специальным прибором.

Флюсы образуют на поверхности ванны пленку шлака и тем самым предохраняют металл от дальнейшего окисления и азотирования. Необходимость применения флюсов при сварке таких металлов, как высоколегированные стали, чугун, а так же цветные металлы и сплавы, возникает в связи с тем, что при нагреве последних до высокой температуры на их поверхности образуется пленка оксида, переходящая при расплавлении в сварочную ванну и препятствующая надежному сплавлению основного и присадочного металлов. При сварке низкоуглеродистой стали эта пленка легко удаляется при перемешивании ванны и восстанавливается газами пламени.

Медь, алюминий, магний и их сплавы при нагревании в процессе сварки энергично вступают в реакцию с кислородом воздуха или сварочного пламени (при сварке окислительным пламенем), образуя окислы, которые имеют более высокую температуру плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке.

К сварочным флюсам, применяемым при сварке и пайке, предъявляются следующие требования:

• флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металлы;

• расплавленный флюс должен хорошо растекаться по нагретой поверхности металла, т. е. обладать достаточной жидкотекучестью;

• расплавленный флюс не должен выделять ядовитых газов в процессе сварки и вызывать коррозию сварного соединения;

• флюс должен обладать высокой реакционной способностью, активно раскислять окислы, переводить их в более легкоплавкие химические соединения или удалять их, растворяя так, чтобы процесс растворения заканчивался до затвердевания сварочной ванны;

• образовавшийся в процессе сварки шлак должен хорошо защищать металл от окисления кислородом и азотом воздуха;

• шлаки должны хорошо отделяться от шва после сварки;

• плотность флюса должна быть меньше плотности основного и присадочного металла, чтобы в процессе сварки образуемый флюсом шлак всплывал на поверхность сварочной ванны, а не оставался в металле шва,

• флюс должен сохранять свои свойства на протяжении всего процесса сварки;

• флюс должен быть дешевым и недефицитным.

В зависимости от вида свариваемого металла в сварочной ванне образуются основные и кислые окислы. Если образуются основные окислы, то применяется кислый флюс, если кислые — основной флюс. В обоих случаях реакция протекает по следующей схеме:

кислотный окисел + основной окисел = соль.

В качестве флюсов применяют прокаленную буру – Na2B4O7•10H2O, борную кислоту – H3BO3, окислы и соли бария, калия, лития, натрия, фтора и др. Состав флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла.

При сварке чугуна в сварочной ванне образуется кислый окисел Si02, для растворения его вводят сильные основные окислы — К2О, Na20. В качестве основных флюсов применяются углекислый натрий (Na2C03), углекислый калий (К2С03) и бура (Na2B407).

При газовой сварке меди, латуни образуются основные окислы (Cu20, ZnO, FeO и др.), поэтому для растворения их вводят кислые флюсы. Они обычно представляют собой соединения бора.

Применение флюсов необходимо при сварке чугуна и некоторых специальных легированных сталей, меди и ее сплавов. При сварке углеродистых сталей флюсы не применяют.

Для заполнения зазора между кромками свариваемого металла и образования валика шва в сварочную ванну вводят присадочный металл в виде проволоки, прутков или полосок, нарезаемых из металла того же или близкого состава, что и свариваемый металл. Нельзя сваривать металл проволокой неизвестной марки.

Для улучшения свойств металла шва в присадочный металл добавляют легирующие элементы.

Сварочная проволока перед сваркой должна быть тщательно очищена от краски, масла, ржавчины и других загрязнений.

Сварочная проволока поставляется в мотках массой не более 80 кг. На каждый моток проволоки крепят бирку, где указывается завод-изготовитель, условное обозначение проволоки, номер партии.

Марки сварочной проволоки применяют по ГОСТ 2246—70, который включает в себя 6 марок низкоуглеродистой, 30 — легированной, 41—высоколегированной неомедненной и омедненной проволоки. Для сварки изготовляют стальную холоднотянутую проволоку диаметром 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм.

Обозначение сварочной проволоки состоит из букв Св (сварочная) и буквенно-цифрового обозначения ее состава. Легирующие элементы, содержащиеся в металле проволок, обозначаются:

Б — ниобий,

В — вольфрам,

Г — марганец,

Д — медь,

М — молибден,

Н — никель,

С — кремний,

Ф — ванадий,

X — хром,

Ц — цирконий,

Ю— алюминий.

Цифры после букв Св указывают на содержание в проволоке углерода в сотых долях процента, а цифры после буквенного обозначения легирующего элемента указывают на содержание данного элемента в составе проволоки в процентах. Отсутствие цифр после буквы означает, что данного легирующего элемента в проволоке меньше одного процента. Буква А в конце условного обозначения марок низкоуглеродистой и легированной проволоки указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. Сдвоенная буква А указывает на пониженное содержание серы и фосфора по сравнению с проволокой, в обозначении которой одна буква А.

Например, проволока сварочная диаметром 4 мм, марки Св-08А, с омедненной поверхностью обозначается 4Св-08А-О ГОСТ 2246—70. Проволока сварочная диаметром 3 мм, марки Св-08Г2С, с неомедненной поверхностью - ЗСв-08Г2С ГОСТ 2246—70.

Химический состав некоторых марок сварочной проволоки, применяемой для газовой сварки углеродистых и легированных сталей приведен в таблице 1.

Таблица 1. Проволока стальная сварочная (ГОСТ 2246-70)

Присадочный металл при газовой сварке должен отвечать следующим требованиям:

• температура плавления присадочного металла должна быть не выше температуры плавления основного металла;

• поверхность проволоки и стержней должна быть ровной и чистой — без окалины, ржавчины, масла, краски и других загрязнений;

• присадочный металл должен плавиться спокойно, без разбрызгивания, способствуя получению наплавленного металла, по свойствам близкого к основному;

• присадочный металл должен содержать минимальное количество вредных примесей.

Диаметр присадочной проволоки и прутков выбирают в зависимости от толщины и вида свариваемого металла.