Вопросы для самопроверки

1. Какой металл, применяемый в процессе пайки называется

припоем?

2. Какие припои, используемые в процессе пайки называют «мягкими», а какие «твёрдыми»?

3. На базе каких металлов для соединения элементов изделия изготавливаются «мягкие» припои?

4. На базе каких металлов для создания прочного соединения изготавливаются твёрдые припои?

5. Какими достоинствами и недостатками обладают «мягкие» и

«твёрдые» припои?

2. Какими процессами в соединяемых металлах сопровождается

процесс пайки?

2. При каких температурах происходит создание паяного соединения металлов?

3. Какие флюсы применяются в процессе пайки металлов «мягкими» припоями?

4. Какие флюсы применяются в процессе пайки металлов «твёрдыми» припоями?

4. Неметаллические сварочные материалы. Флюсы для дуговой, электрошлаковой и газовой сварки, пайки и кислородной резки металлов

Сварочными флюсами называют специально приготовленные неметаллические гранулированные порошки, применяемые при сварке под флюсом и при электрошлаковой сварке. Расплавляясь под действием источника тепла, флюсы выделяют газы и превращаются в жидкий шлак, а после химико-металлургического взаимодействия с окружающей атмосферой и металлом и затвердевания образуют на поверхности шва шлаковую корку.

В процессе сварки флюс должен обеспечивать защиту зоны сварки от атмосферного воздуха, устойчивость горения дуги, хорошее формирование металла шва, плотные швы, не склонные к кристаллизационным трещинам, легкую отделяемость шлаковой корки после остывания, наименьшее выделение пыли и вредных для здоровья сварщика газов, а также ряд дополнительных требований при использовании флюсов для различных металлов.

4.1. Классификация сварочных флюсов

Флюсы классифицируют по назначению химическому составу, Химическим свойствам, степени легирования металла шва, способу изготовления, строению частиц и т.д.

По назначению, в зависимости от их преимущественного применения, флюсы делятся на три группы: для сварки углеродистых и легированных сталей; для сварки высоколегированных сталей; для сварки цветных металлов и сплавов. В отдельных случаях флюсы, предназначенные для сварки металлов одной группы, могут быть применены для сварки металлов другой группы.

По химическому составу, в зависимости от шлаковой основы сварочные флюсы подразделяют на три группы: оксидные, солевые и солеоксидные.

Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10 % фтористых соединений. Их применяют для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Солевые флюсы состоят из фтористых и хлористых солей металлов и других, не содержащих кислород химических соединений. Они используются для сварки активных металлов и шлакового переплава.

Солеоксидные флюсы состоят из фторидов и оксидов металлов, применяются, для сварки легированных сталей.

Согласно рекомендации Международного института сварки (МИС), по химическому составу сварочные флюсы разделяют на типы (табл.6).

Классификация сварочных флюсов по содержанию основных составляющих, табл. 6.

Таблица 6

Условное обозначение	Содержание базовых составляющих, %	Тип флюса
MS	Mn + SiО2 >50	Марганцево-силикатный
CS	CaО + MgO + SiO2 > 60	Кальциево-силикатный
AR	A12О3 + TiО2 > 45	Глиноземно-рутиловый
АВ	AI2O3 + CaO + MgO > 45	Глиноземно-основный
FB	Cao + MgO + MnO + CaF2 > 50	Фторидно-основный
ST (легирующий)	Нет данных	Специальный

По химическим свойствам оксидные флюсы в зависимости от соотношения входящих в них масс кислых и основных оксидов подразделяются на кислые, основные и нейтральные. К кислым относятся SiO₂ и ТО₂, к основным - CaO, MgO, MnO, FeO. Фториды и хлориды относятся к химически нейтральным соединениям.

В зависимости от содержания SiO₂, MnO различают флюсы высококремнистые (свыше 37-40 % SiO₂), низкокремнистые (до 35 % SiO₂) и безкремнистые ( в качестве примесей не более 4 % SiO₂), безмарганцевые ( не более 1,0 % MnO), марганцевые (более 1,0 % MnO).

По способу изготовления флюсы делятся на плавленые и неплавленые. Плавленые флюсы получают сплавлением компонентов шихты в электрических или пламенных печах. Сплавленную массу после охлаждения подвергают дроблению на зерна требуемого размера.

Неплавленные флюсы представляют собой механическую смесь порошкообразных материалов, замешанную на определенном связующем, например, жидком стекле, прокаленную и гранулированную в зерна определенных размеров. В зависимости от способа изготовления неплавленные флюсы подразделяют на керамические, спеченные и флюсы-смеси.

Принципиальное отличие плавленого флюса от неплавленого в том, что плавленый флюс не может содержать легирующие элементы в чистом виде, в процессе плавки они неизбежно окисляются. Легирование плавлеными флюсами происходит путем восстановления элементов из окислов, находящихся во флюсе, что значительно ограничивает возможность получения наплавленного металла требуемого химического состава.

Преимуществом плавленых флюсов являются высокие технологические свойства (защита, формирование шва, отделимость шлаковой корки и другие) и малая стоимость.

Основным преимуществом неплавленых флюсов является возможность легирования металла шва через флюс и получение наплавленного металла требуемого состава, т.к. флюсы при изготовлении не подвергаются расплавлению и в них можно вводить ферросплавы и другие легирующие компоненты.

К недостаткам неплавленых флюсов можно отнести:

- зависимость химического состава металла шва от режима сварки

(особенно от напряжения дуги);

- малую механическую прочность частиц флюса.

По степени легирования металла шва различают флюсы пассивные, практически не вступающие во взаимодействие с расплавленным металлом, и активные. Активные флюсы могут быть слабо легирующими (например, плавленые флюсы) и сильно легирующими. Почти все керамические флюсы являются сильно легирующими.

По строению частиц плавленые флюсы разделяют на стекловидные, пемзовидные и кристаллические.

Стекловидный флюс представляет - собой прозрачные зерна различных оттенков (коричневого, зеленого, синего, черного и белого цветов).

Пемзовидный флюс имеет зерна пенистого материала, а кристаллический флюс характеризуется кристаллическим строением зерен. Окраска этих флюсов может быть также самой разнообразной,

Строение зерен флюса оказывает влияние на процесс и качество сварки. Пемзовидный флюс одинакового со стекловидным состава имеет в 1,5-2 раза меньше удельный вес. Эти флюсы хуже защищают металл от воздействия воздуха, но обеспечивают лучшее формирование швов при больших токах и скоростях сварки.

В настоящее время в промышленности преимущественно применяют плавленые флюсы. На основные марки флюсов существует ГОСТ 9087-81 "Флюсы сварочные плавленые", который распространяется на плавленые флюсы, применяемые для дуговой автоматической и механизированной сварки и наплавки и электрошлаковой сварки сталей.

В стандарте приведены данные о химическом составе 24 марок флюсов, строении, размере, цвете зерен и другие технические требования, а также правила приемки, методы испытаний, правила маркировки, упаковки, транспортирования и хранения флюсов. Имеется раздел "Требования безопасности". В большинстве флюсов для сварки меди угольным электродом основным компонентом является бура.

Основу флюсов для сварки алюминия и его сплавов составляют галоидные соли щелочных и щелочно-земельных металлов (хлориды и фториды натрия, калия, лития, бария, кальция) и криолит. При дуговой сварке по слою флюса (полуоткрытой дугой) используют флюсы АН-А1 (для технического алюминия), АН-А4, 48-АФ-1, МАТИ-10 (для алюминиево-магниевых сплавов), МАТИ-1a (для алюминиево-марганцевых сплавов).

Керамические флюсы ЖА-64 и ЖА-64А предназначены для сварки алюминия под флюсом (закрытой дугой), при этом для получения коррозионно-стойких соединений из алюминия особой чистоты пригоден только флюс ЖА-64А.

Для электрошлаковой сварки пластинчатым электродом технического алюминия используют плавленые флюсы марок АН-301, АН-302 и АН-305.

Флюсы для сварки никеля и никелевых сплавов имеют фтористо-кальциевую или галоидную основу. Наилучшие результаты при сварке технического никеля и монель-металла достигаются при использовании керамического флюса ЖН-1. Для никеля НП2 рекомендован также плавленый флюс ИМЕТФ-33.

Для сварки различных никелевых сплавов находят применение бескислородные фторидные (АНФ-5, АНФ-22, АНФ-23) и фторидно-хлоридные (ИМЕТФ-7, ИМЕТФ-29) плавленые флюсы и керамический флюс ФЦК.

Для сварки титана и титановых сплавов в большинстве случаев используют флюсы серии АНТ - бескислородные фторидно-хлоридные. Для дуговой сварки плавящимся электродом рекомендуются марки АНТ-1, АНТ-3 и АНТ-7; для сварки неплавящимся электродом - АНТ-17, АНТ-23 и ФАН-1; для электрошлаковой сварки - АНТ-2, АНТ-4 и АНТ-6.