3. Активированная сварочная проволока

Активированная сварочная проволока, как и порошковая, имеет в своем составе порошкообразные добавки. Однако их количество значительно меньше и составляет 5–7% от общей массы проволоки. Небольшое количество порошкообразных активирующих добавок позволяет запрессовать их в проволоку сплошного сечения в виде тонких фитилей, используя специальную технологию. Наибольшее распространение получили проволоки с введением активирующих добавок в центральный канал.

Активированные проволоки предназначены в основном для сварки в углекислом газе и его смесях, поэтому металлическую основу составляет, как правило, проволока Св08Г2С.

В качестве активирующих добавок используются легко ионизирующиеся соли щелочных и щелочноземельных металлов: Cs₂CO₃, К₂СО₃, Na₂C0₃, ВаСО₃, а также шлакообразующие компоненты: ТiO₂, SiO₂, MgO, CaF₂.

Введение солей щелочных и щелочноземельных металлов способствует снижению эффективного потенциала дуги и повышает устойчивость ее горения. Особенно заметно снижение потенциала ионизации в периферийных, относительно холодных областях дуги.

Теплопроводность щелочных металлов в диапазоне 2500–4000°K на один-два порядка ниже, чем углекислого газа, что существенно уменьшает отбор тепла в радиальном направлении, т.е. способствует расширению столба дуги и активных пятен за пределы капель. В свою очередь это уменьшает электромагнитную силу, действующую на каплю электродного металла, и уменьшает размер капли, при котором происходит ее отрыв от сварочной проволоки. Происходит переход к мелкокапельному переносу, уменьшается разбрызгивание.

Наличие шлакообразующих компонентов снижает силу поверхностного натяжения расплавленного металла и также способствует мелкокапельному переносу, снижает разбрызгивание, улучшает формирование шва.

Существенным преимуществом активированной сварочной проволоки по сравнению с порошковой является возможность использования того же оборудования, что и при сварке проволокой сплошного сечения. По своим механическим свойствам активированная проволока близка к проволоке сплошного сечения, допускает многократные перегибы в процессе работы, надежно подается по шлангам полуавтоматов, не сплющивается и не сминается в подающих роликах. Техника сварки не отличается от обычной сварки в углекислом газе.

4. Флюсы

С варочные флюсы – неметаллические материалы, которые при различных способах сварки осуществляют разные функции: при дуговой сварке гранулированные зернистые флюсы защищают дугу и сварочную ванну от воздействия окружающей среды, предупреждают разбрызгивание металла, осуществляют физико-химическую обработку металла сварочной ванны; при электрошлаковой сварке используются гранулированные зернистые флюсы, образующие электропроводный расплав с заданными технологическими свойствами, при газовой сварке используются порошковые или пастообразные флюсы, которые очищают поверхность металла.

С варочные флюсы предназначены для защиты зоны сварки от доступа воздуха, легирования наплавленного металла и ряда других важных функций. Взаимодействуя в процессе сварки с жидким металлом, расплавленный флюс в значительной степени определяет химический состав металла шва, а следовательно, и его механические свойства. Образуя затем над металлом шва корку шлака, флюс способствует медленному остыванию металла, выходу на поверхность газов и шлаковых включений и тем самым образованию плотного и высокопрочного шва. При этом корка шлака легко отделяется от металла шва. Флюс также способствует устойчивому горению дуги и стабильному течению процесса сварки.

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.

Для дуговой электросварки и электрошлакового переплава применяются гранулированные зернистые флюсы, для газовой сварки — флюсы в виде порошка или пасты. Различают зернистые флюсы плавленые, изготовленные сплавлением его составляющих, и неплавленые (называются также керамическими и агломерированными), изготовляемые перемешиванием порошкообразных материалов со связующим веществом. По составу плавленые флюсы — сплавы окислов и солей силикатов, неплавленые — смесь измельченных руд, минералов, ферросплавов, металлов и др. материалов, объединённая связующим веществом (обычно водный раствор жидкого стекла, реже — алюминат натрия и др.).

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. Плавленые флюсы представляют собой сравнительно сложные силикаты, по своим свойствам близкие к стеклу. Они аморфны, стеклообразны (флюс-стекло) или пемзовидны (флюс-пемза). 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 А_ф со значением от 0 до 1. В зависимости от химической активности флюсы подразделяются на четыре вида:

• высокоактивные (А_ф > 0,6);

• активные (А_ф от 0,3 до 0,6);

• малоактивные (А_ф от 0,1 до 0,3);

• пассивные (А_ф < 0,1).