Флюс для сварки изделий из медно-никелевых сплавов


 

B23K103/12 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2406598:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) (RU)

Изобретение может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля, в частности, сплавов типа МНЖМц 11-1,1-0,6. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: фторид алюминия 44-50, фторид кальция 12-16, хлорид калия 10-20, борный ангидрид 10-20, бор аморфный 8-10. Изобретение обеспечивает повышение качества швов и увеличение глубины проплавления основного металла при сварке. 1 табл.

 

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля типа МНЖМц 11-1,1-0,6 для уменьшения пористости в сварных швах и увеличения глубины проплавления основного металла.

При сварке изделий из медно-никелевых сплавов ввиду особенности их физико-химических свойств (высокой теплопроводности, повышенной склонности к окислению при высоких температурах и к водородной болезни) в сварных соединениях часто образуются дефекты в виде пористости, которые приходится исправлять путем удаления дефектного металла с порами и последующей заварки. Из-за высокой теплопроводности медно-никелевого сплава и невозможности существенно увеличить величину сварочного тока сварные швы приходится выполнять с повышенным количеством проходов, что уменьшает производительность сварки. С увеличением содержания никеля в основном металле повышается склонность у медно-никелевых сплавов к порообразованию и повышается температура их плавления.

Повысить качество металла сварного соединения, увеличить проплавление основного металла и производительность труда при аргонодуговой сварке изделий из медно-никелевых сплавов можно за счет использования активирующих флюсов. Для аргонодуговой сварки медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля такой флюс отсутствует.

Известен флюс для аргонодуговой сварки изделий из алюминиевых бронз при их изготовлении и ремонте (патент №2243073), содержащий следующие компоненты, мас.%:

Хлорид калия 37-51
Хлорид лития 25-29
Хлорид цинка 4-8
Хлорид аммония 4-6
Фторид натрия 8-10
Фторид кальция 8-10

Использование этого флюса при аргонодуговой сварке изделий из алюминиевой бронзы обеспечивает удаление пленки оксида алюминия (Al2O3) с поверхности сварочной ванны и тем самым улучшает качество сварного шва. Однако применение этого флюса при аргонодуговой сварке изделий из медно-никелевых сплавов не обеспечивает хорошее формирование металла шва и увеличение глубины проплавления основного металла.

Известен также флюс для сварки цветных металлов (патент Франции №2237723), содержащий следующие компоненты, мас.%:

Фторид бария 3-7
Фторид кальция 83-92
Фторид алюминия 5-10

Недостатком этого флюса при сварке неплавящимся электродом изделий из медно-никелевых сплавов является недостаточно высокая плотность наплавленного металла и недостаточно хорошее формирование шва.

Наиболее близким к предлагаемому флюсу по составу, принятым за прототип, является флюс по а.с. 348314, содержащий следующие компоненты, мас.%:

Фторид алюминия 34-42
Фторид кальция 58-66

Этот флюс предназначен для сварки и электрошлакового переплава цветных металлов, в частности меди и сплавов на ее основе, с целью повышения качества литого металла, устранения пористости швов и повышения производительности сварки. Однако при аргонодуговой сварке изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля с применением этого флюса пористость по сравнению со сваркой без флюса уменьшается незначительно. Проплавление металла при аргонодуговой сварке изделий из медно-никелевых сплавов с применением этого флюса недостаточное.

Техническим результатом изобретения является создание флюса для сварки неплавящимся электродом в среде аргона стыков труб из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля типа МНЖМц 11-1,1-0,6, обеспечивающего уменьшение пористости в сварных швах и увеличение глубины проплавления основного металла.

Технический результат достигается введением во флюс хлорида калия, борного ангидрида и бора аморфного при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид алюминия 44-50
Фторид кальция 12-16
Борный ангидрид 10-20
Хлорид калия 10-20
Бор аморфный 8-10

Наличие во флюсе фторида алюминия и фторида кальция приводит к контрагированию столба дуги и повышению анодного падения напряжения, что, в свою очередь, вызывает увеличение глубины проплавления основного металла. Кроме того, фторид кальция интенсивно взаимодействует с окислами и водяным паром, активно удаляет влагу из зоны сварки, благодаря чему защищает металл шва от насыщения кислородом и водородом. Введение во флюс хлорида калия повышает технологические свойства флюса, его жидкотекучесть, растекаемость и смачивающую способность. Введение во флюс борного ангидрида, обладающего повышенной химической активностью и взаимодействующего при повышенных температурах с поверхностью свариваемых кромок, способствует нейтрализации вредного влияния находящихся на них окислов и предупреждает образование пор. Бор является активным раскислителем и нитридообразующим элементом, связывающим кислород и азот в сварочной ванне в тугоплавкие соединения.

Количественное соотношение компонентов, входящих в состав флюса, установлено экспериментально.

Исследования по влиянию флюсов на глубину проплавления проводили путем проплавления аргонодуговым способом неплавящимся электродом на токе 150 A пластин из сплава марки МНЖМц 11-1,1-0,6 толщиной 10 мм на установке КАТ. Линейная скорость проплавления составляла 6 м/ч.

Исследования по влиянию флюсов на порообразование проводили путем сварки стыков пластин из сплава марки МНЖМц 11-1,1-0,6 размером 100×50×5 мм. Сварка стыков пластин выполнялась на токе 120-160 A. Оценку пористости в швах выполняли при радиографическом контроле по бальной системе (балл 3 - количество пор на 100 мм сварного шва: не более 5 шт. при суммарной предельной длине всех допустимых дефектов не более 4,5 мм; балл 2 - не более 8 шт. при суммарной предельной длине всех допустимых дефектов не более 6,0 мм; балл 1 - более 8 шт. или суммарная предельная длина всех допустимых дефектов более 6,0 мм. Качество швов считается удовлетворительным при их оценке баллами 3 и 2.

Было исследовано 6 составов флюса, из них: 5 составов с различным содержанием компонентов предлагаемого флюса, в том числе 2 состава, соответствующих предлагаемому изобретению(№3 и 4), 3 состава с более высоким и более низким содержанием компонентов, чем в предлагаемом флюсе (№1, 2 и 5), 1 состав флюса по прототипу (№6).

Для оценки влияния состава флюса на глубину проплавления основного металла на каждый его состав производили по пять проплавлений пластин. Для оценки влияния состава флюса на качество швов на каждый состав флюса выполняли сварку десяти стыков. Результаты оценки влияния флюсов на пористость и глубину проплавления приведены в таблице.

Таблица
Влияние состава флюсов на качество швов и глубину проплавлени основного металла
Флюс № флюса Состав флюса, мас.% Из них оценено баллом, шт. Глубина проплавления основного металла, мм
AlF3 CaF2 B2O3 KCl B
1 2 3
Предлагае-
мый состав флюса
1 35 16 14 15 20 1 3 6 3,2
2 40 20 10 15 10 - 2 8 3,7
3 44 16 12 18 10 - 1 9 4,2
4 50 12 15 15 8 - 1 9 4,2
5 58 20 5 7 10 - 3 7 3,9
Прототип 6 42 60 - - - 3 4 3 3,1

Из приведенной таблицы видно, что при сварке 10 стыков пластин из медно-никелевого сплава с флюсом по прототипу процент стыков с недопустимыми дефектами составляет 30%. При сварке по предложенному варианту стыки с недопустимыми дефектами отсутствуют, а количество стыков с наименьшим количеством дефектов, оцененных баллом 3, составляет по 9 из 10, а при сварке по прототипу - 3 из 10.

Глубина проплавления при сварке с флюсом по предлагаемому варианту составляет 3,8 мм, а при сварке с флюсом по прототипу - 2,9 мм.

Приведенные в таблице результаты подтверждают правильность технического решения и выбранных интервалов содержания компонентов во флюсе.

Экономический эффект от предложенного изобретения обеспечивается за счет повышения качества швов (отсутствие необходимости вырубки дефектного металла и повторной заварки) и увеличения глубины проплавления основного металла при сварке (увеличения производительности труда при сварке).

Флюс для аргонодуговой сварки изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля, содержащий фторид алюминия и фторид кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид калия, борный ангидрид и бор аморфный при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид алюминия 44-50
Фторид кальция 12-16
Борный ангидрид 10-20
Хлорид калия 10-20
Бор аморфный 8-10


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области индукционной наплавки, в частности для соединения меди со сталью при производстве медных шин, пластинчатых теплообменников, где минимально допустимым является наличие в сварном шве других компонентов кроме меди.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона стыков труб из медно-никелевого сплава типа МНЖ5-1 для уменьшения пористости в сварных швах и увеличения глубины проплавления основного металла.

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к агломерированным флюсам, и может быть использовано для автоматической сварки коррозионностойкой стали аустенитными сварочными проволоками в различных отраслях промышленности, например в кораблестроении.
Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к флюсам для сварки сталей, имеющих металлизированное алюминиевое покрытие, в углекислом газе плавящимся электродом.
Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к флюсам для сварки по слою флюса сталей, имеющих металлизированное алюминиевое покрытие. .

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к низкокремнистым солеоксидным плавленым флюсам, применяемым преимущественно при автоматической сварке плавлением низколегированных сталей нормальной и повышенной прочности, в том числе и хладостойких.

Изобретение относится к области производства сварочного флюса, используемого для механизированной сварки современных корпусов атомных реакторов и других сосудов высокого давления в энергетическом машиностроении и нефтехимии.

Изобретение относится к области сварки, в частности к составам флюсов, используемых для механизированной сварки с повышенной скоростью, применяемых для восстановления изношенных деталей, работающих в условиях абразивного износа.

Изобретение относится к области сварки, в частности к составам флюсов, используемых для механизированной сварки с повышенной скоростью, применяемых для восстановления изношенных деталей, работающих в условиях абразивного износа.
Изобретение относится к технологии изготовления сварных конструкций и может быть использовано в судостроении, авиационной, космической и других областях промышленности.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для контактной стыковой сварки оплавлением и последующей термообработки полос, работающим в непрерывных металлургических агрегатах, например, в травильных линиях или агрегатах продольной резки, перерабатывающие преимущественно полосы из высокоуглеродистых сталей.

Изобретение относится к способам изготовления слоистых изделий, состоящих из слоев сотовой структуры, а именно тонкостенных титановых сотовых заполнителей для многослойных изделий различной протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например сотовых панелей, применяемых в авиационной и ракетно-космической промышленностях.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в нефтехимическом и энергетическом машиностроении при изготовлении обечаек реакторов и парогенераторов.

Изобретение относится к сварке, а более точно к способу центровки двух профильных заготовок, в частности, рельсов в машине для контактной стыковой сварки. .
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди для увеличения глубины проплавления основного металла без ухудшения качества металла шва
Наверх