Флюс для дуговой сварки неплавящимся электродом

 

Изобретение относится к сварочному производству и может найти применение при выполнении сварки плав лением торцовых швов неплавящимс я электродом в камере с повышенным давлением, где выполнение сварки по слою флюса обеспечивает снижение напряжений зажигания и горения дуги. Это, в свою очередь, пс эволяет исьользовать стандартные сварочные выпрямители для дуговой сварки с напряжением 60-65 В. Цель - снижение напряжения зажигания и горения дуги и повьшение качества сварных соеди нений и их сплавов. Флюс содержит двуокись циркония, фторид магния, фторид гадолиния и фторид бария при следующем соотношении компонентов, мае. %: двуокись циркония 33,, фторид магния 10-15, фторид гадоли- .ния 4-6, фтЬрид бария 45-49. Перед сваркой смешивают компоненты флюса и разводят его спиртом-ректификатом в соотношении 1:1. Полученную спиртовую суспензию наносят на х:вариваемое изделие с толщиной наносимого слоя 0,05-0,10 ММ-. Наличие в составе флюс а фторида гадолиния и фторида бария в указанных количествах позволяют обеспечить высококачественную сварку хрома, никеля и их сплавов в среде инертных тазов высокого Давления за счет снижения напряжения зажигания и горения дуги, также - повьЕпения ее пространственной устойчивости . Двуокись циркония обеспечивает требуемую глубину проплавления. 2 табл. с € (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYEiËÈH (51)5 В 23 К 35/362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ. ЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 23. 12. 90. Бюл. ¹ 47 (21) 4135962/4i -27 (22) 20.10.86 (72) Б.Р Рябиченко, В .Р.Татаринов, В .И.Харченко и 4.Ф.Иус (53) 621.791.75.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 977131, кл. В 23 K 35/362, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1082594, кл. В 23 К 35/362, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Н 1299753, кл. В 23 К 35/362, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1133064, кл. В. 23 К 35/362, 1985. (54) ФЛЮС ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВ ЯЩИИСЯ: ЭЛЕ КТР ОДОМ . (57) Иэобрет ние относится к сварочному производству и может найти применение при выполнении сварки плав лением торцовых швов неплавящимся электродом в камере с повышенным давлением, где выполнение сварки ho слою флюса обеспечивает снижение нап- ряженнй зажигания и горения дуги.

Это, s свою очередь, позволяет использовать стандартные сварочные выпрямители для дуговой сварки с

„„SU„„1445055 А I н апряжениям 60-65 В. Цель — снижение напряжения зажигания и горения дуги и повышение качества сварных соединений и их сплавов. Флюс содержит двуокись циркония, фторид магния, фторид гадолиния и фторид бария при следующем соотношении компонентов, мас. X: двуокись циркония 33,5-35, фторид магния 10-15, фторид гадолиния 4-6, фторид бария 45-49. Перед сваркой смешивают компоненты флюса и разводят его спиртом-ректификатом в соотношении 1:1. Полученную спиртовую суспензию наносят на свариваемое иэделие с толщиной наносимого слоя 0,05-0,10 мм; Наличие в составе флюса фторида гадолиния и фторида бария в указанных количествах позволяют обеспечить высококачественную сварку хрома, никеля и их сплавов С„ в среде инертных .газов высокого дав:ления за счет снижения напряжения зажигания и горения дуги, а также повышения ее пространственной устой-: чивости. Двуокись циркония обеспечивает требуемую глубину проплавления.

2 табл.

1445055

Ф

Изобретение касается сварки, в частности сварочных материалов флюсов, наносимых предварительно на поверхность стыка при сварке, преимущественно хрома, никеля и их сплавов, и может найти применение в судостроении, химической, энергетической и других отраслях промппленнос ти tQ

Сварку некоторых типов изделий из хрома, никеля и нх сплавов осуществляют в камерах в атмосфере высокого давления инертного газа. Основной проблемой в этом случае явля- 15 ется получение требуемой геометрии сварных .соединений (глубинЫ проплав . ления и усиления сварного шва) и механических свойств при минимальном вложении тепла в свариваемое 2Î изделие, так как указанные металюы и их сплавы при излишнем нагреве рез- ко меняют свои пластические свойства, При сварке в атмосфере инертных газов повьпненного давления, особейно гелия, напряжение горения дуги достигает 70-i20 В, при этом значительно ухудшается стабильность возбуждения и горения дуги, что, в свою очередь, приводит к избыточному теп- ЗО ловложению в изделие и получен>по нестабильного процесса горения ду-. ги при повьппенном . давлении инертного газа, требуется применение дополнительных малоампериых, высоковольтных источников питания, напряжение холостого хода которых должно быть более 100 Â . Выпускаемые промышленностью серийные выпрямители не обес печивают получения такой величины 49 холостого хода. Наиболее простым путем снижения напряжения зажигания и горения дуги, а также повьппения стабильности этих процессов, а сле- довательно, и качества сварных соединений является применение активирующих Флюсов с добавками фторидных соединений редкоземельных металлов.

Целью изобретения является снижение напряжения зажи ания и горения дуги и повьппения качества сварных соединений хрома, никеля и их сйлавов при сварке под высоким давлением в среде гелия.

Применение фтористого бария в ука-5g занных пределах в комплексе с фторидом гадолиния позволило резко увеличить пространственную устойчивость дуги при уменьшении напряжения горения дуги до 60 В и менее в условиях высокого давления.

Снижение напряжения горения дуги до величины 60 В и менее при сварке в атмосфере гелия при давлении

3 60 атм позволило повысить стабильность зажигания и горения дуги, ее пространственную устойчивость, что позволяло получить требуемое качество сварных .соединений из хрома, никеля и их сплавов. При этом следует отметить, если фторида гадолиния взять меньше 4%, то требуемое снижение напряжения дуги не обеспечивается, а если его взять больше 67., то заметно снижается пространственная устойчивость дуги в момент ее зажигания. Если фторида бария взять менее 457, то ухуднается пространственная устойчивость дуги в процессе ее стационарного горения.

Если фторида бария взять более

49%, то ухудшаются условия формирования сварного соединения в процессе сварки и в результате не достигается требуемая геометрия сварного соединения. Если двуокиси циркония взять менее 30%, то не обеспечивается требуемая величина проплавления свариваемого стыка, а если его взять более 35%, то его в сварочной ванне так много,.что обжав анодное пятно дуги, он недопустимо увеличит зону термического влияния, т.е. резко уменьшится пластичность сварного шва. Если фторида магния взять менее 10%., то в сварном. соединении пояпляются дефекты.в виде окисных включений, так как этого количества недостаточно для проведения химических реакций разрушения окислов свариваемых металлов. Если же фторида магния взять более 15%, то он начнет взаимодействовать с,цвуокисью циркония, что, приведет к ее разрушению и, следовательно, уменьшению глубины проплавления.

Испытания проводили при сварке торцовйк швов ампул. Сварку осуществляли в гелии при рабочем давлении s камере 20, 40, 60, 80, 100 атм.

Перед сваркой смешивали компоненты флюса и разводили его спиртом-ректификатом в соотношении 1: 1, после чего полученную суспензию наносили на свариваемое изделие. Толщина наносимого слоя флюса составляла 0,05О,ФО мм, Сваривали торцовый.шов ам1445055

Таблица 1

Компоненты

Содержание, мас. 7, в составе

1 ) 1

2 3 4 5

9 10

11 12

29,5 30 32 35 35,5 33 35 35 35 33,5 29 33 Зб 36,5

Двуокись циркония

15 15,5 12 10 9,5 13 15 15 15 13s5 16 9 12 5 16,5

Фтористый магний. Фтористый. барий

° .

50 48,5 49,5 49 49 50,5 46 45 44,5 48 52 51 44 43,5

Фтористый гадолиний

5,5 6,0 6,5 6,0 6,0 3,5 4,0 5,0 5,5 5,0 3 7 7,5 3,5 пул диаметром 8,2 мм из следующих сплавов: ВХ-2К (Cr 98,47), 4С-43 (Ni 43X), НП-4 (Ni 997). Для всех сплавов ток дуги был равен 70 А, а .

5 время сварки составляло 1,5-3,0 с в зависимости от величины давления гелия в камере.

В процессе сварки оценивали элект рические характеристики процесса . 1p горения дуги, при этом определяли вероятность возбуждения дуги 30 зажиганий, максимальную величину напряжения дуги. Данные получены обработкой осциллографом процесса возбужде" ния и горения дуги, снятыми на шлейфовом осциллографе Н-115.

После сварки образцы в количестве 10 штук от партии в 30 штук подвергались рентгеновскому контролю 20 для определения дефектов в сварных швах. (разрешающая способность по порам 0,8 мм), а также внешнему осмотру для определения степени окисленности сварного шва и эоны терми- 26 ческого влияния. После этого на 5 образцах от, каждой партии проводили. металлографические исследования для определения глубины пропланления шва и величины зерна в зоне термического ! влияния (ЗТВ).

В соответствии с требованиями на сварные швы ампул из аустенитных сплавов (ВХ-"К, ЧС-43, НП-4) в них не допускаются следующие дефекты: прожоги на поверхности соединения, образующиеся .в случае, если дуга после возбуждения не переходит в стационарный разряд и угасйет, трещины любой протяженности, единичные поры диаметром 0,10 мм и более; различного рода включения.

Поверхность швов после сварки должна быть белой (металлической) без следов окислов до светло-соломенной, величина зерна в зоне термического влияния не должна быть крупнее 6 балла йо шкале "H 3 ГОСТ

5639-76 (с увеличением балла зерна его размер уменьшается), а губина проплавления сварного шва не менее

2 мм.

Составы исследованных флюсов приведены в табл. 1, необходимые ре" эультаты экспериментов - в табл. 2.

3445055 ф

° О

В о л а

Ф» л с

Ом а Ч» о an о о сс\

° Ф

» W В о сч а сч сч о

° «сч а л ас о о асЧ

° м сч»

А л и л о ссс,р

an сл с »

° caa . В

Dan - О ссЪ о

С.

° сч ф

1 л м

В сч сЧ о

° м а» м о сч ф . а о, CV

В о

Ю

° N

В

С»

w сч о

° М

av 1 сч а 1 сч

МЪ

В о

Ю.

В ф

°" сч о

° Щ

° м

Ж н й-сч

1 1 апап

353 ROCa м r м

° an

o an а»а О а

Са сч

an о ссз сч

Ф

° Г л о о а. м

t о м сч

Ф»

В сч

Г сч Д сЧ сч, 1

° а о с» о о.. асч а» м,О аМ

В N ф\

Ф °

О. Ca ВО

В М, сс

Са о

ВСС

° сч сЧ сч I м а сч

Д

Р6

1 ссс

С1 м

Ф» а о л

В Ч»

Ю .е сч

С» е

ow а о

В о л

В

В в л 4! 5

Ф

Ц сс сс ф е . сф

И

Ф З: с» 40

1в

CI м а е

3.

g 14

f3 1

I м 1.ю и : Цос» йА

g )

3 и

ГС 1 3.

Ф

» г» И ?и

1 ь л, ссс ж

В ) I ) )1-ССС .. СС 11 и аОО

В 1 3. л ca . й. сС,О ССС О

R ц.- I k

4 926 ссс ж с. 1сс ссс с»

1445055

l0 г1 (»«ch

o e ь о о

I !

4 т) Ь

«ь а» а «

О йь4

С1 ЧЬ а а а о

Ф ь «» юь а о tv

4 !

М 1 ьь о еч

Ф. е» C«I ьь ° ь

«« а а о о а ф ю о м мз

4И IN а а о сч о

°" 3

« о л ° а ф «» ф,л ц л а л! !

1 . I ь«Ъ Л Ф« а а

О а» сф л

«» «ь4 . ф а а о м л ю Ф а а ь сч л ь

1

4 6!

-1

3 ж о

° .." .Ф

I I 1 ьб ь» CO Л о Ф

Ф5ЮМ

1! ««и ф м сакоо

1445055 повьппения ее пространственной устойчивости при сварке в среде инертного газа высокого давления.

Формула изобретения

10-15

Составитель Т.Арест

Техред А.Кравчук

Редактор В.Трубченко

Корректор М.Демчик Заказ 4331

Тираж 643

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д., 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4

Из приведенных экспериментальных данных следует, что выполнение приведенных выпе требований: стабильное возбуждение дуги, получение необхо-димой глубины проплавления шва и величины зерна в ЗТВ при отсутствии дефектов, допустимую степень окисленности поверхности шва, а также возможность применения при сварке стандартных выпрямителей с напряжением холостого хода 65 В обеспечивает-. ся при использовании флюса при следующем соотношении компонентов, мас. %: ZrO 33,5.. 35, MgFa 10...15, BaF< 45...49, CsdF3 4...6.

По техническим требованиям сварку описываемых изделий необходимо выполнять при давлении 25-95 атм, поэтому результаты исследований приведены. для диапазона исследований 20...l

100 атм.

Таким образом, новый флюс повьппает качество сварного соединения при сварке в среде инертного rasa высокого давления: обеспечивает получение требуемой геометрии шва и его меха- " нических характеристик. Это достигается за счет снижения напряжения зажигания и горения дуги, а также

Флюс для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов; содержащий фторид магния, фторид бария, фторид редкоэемелъного металла, о т л и ч à ю п1 и и с я тем, что, с целью снижения напряжения зажигания и горения дуги и павы" шения-,качества сварных соединений хрома, никеля и их сплавов при сварке под высоким давлением в среде гелия, флюс дополнительно содержит двуокись циркония, а в качестве фторида редкоземельного йеталлафторид гадолиния при следующем соотношении компонентов, мас. %;

Двуокись циркония 33,5-35,0

Фторид бария 45-49, Фторид магния

Фторид гадолиния 4"6