Флюс для зварювання чавуну

Реферат: Флюс для зварювання чавуну містить буру. Додатково флюс містить керніт. UA 120155 U (54) ФЛЮС ДЛЯ ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНУ UA 120155 U UA 120155 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області зварювання, зокрема до складу флюсів, які використовуються для гарячого газового зварювання чавуну з використанням литих чавунних присадкових прутків. У зварювальному виробництві відомі склади флюсів для зварювання чавуну по авторських свідоцтвах [1, 2], які вміщують соду, буру, оксид нікелю, азотнокислий калій, фтористий натрій, оксид кобальту та інші компоненти. Найбільш близьким по складу компонентів до флюсу, що заявляється, і взятий як прототип є флюс [3], який вміщує наступні компоненти, в мас. %: лігатура рідкісноземельних 1-20 металів бура 80-99. При газовому зварюванні чавуну застосовують переважно кислі флюси, що складаються головним чином з борвмісних речовин. Одне з основних завдань флюсу: - переведення оксиду кремнію SiО2 у більше легкоплавке з'єднання, наприклад Na2O·SiО2. Саме у зв'язку із цим при виборі складу флюсу з бористих з'єднань перевагу віддають бурі Na 2B4O7, що дисоціює з виділенням Na2O і В2О3. Недоліком аналогічних флюсів, у тому числі і прототипу, є деякі зварювально-технологічні властивості. Під дією струменя газів, що виходять із пальника, флюс роздувається й частково безповоротно видаляється із зони зварювання. Подача флюсу у ванну в більшості випадків нерівномірна. Звичайно флюс подається шляхом занурення нагрітого кінця присадкового прутка в порошкоподібний флюс або вноситься вручну в розплавлену ванну. Ці способи не можуть забезпечити рівномірність подачі флюсу й зменшують продуктивність процесу зварювання, тому що в момент введення флюсу зварник змушений на якийсь час припинити нормальний процес нагрівання ванни й плавлення присадкового прутка, що може сприяти утворенню пористості. Використання чистої бури не забезпечує необхідної якості наплавленого металу через великі втрати на здування, температурний інтервал активності флюсу зміщений убік низьких температур і становить 800-1200 °C, коли основний і присадковий метал перебуває ще у твердому стані. Основними причинами, по яких в аналогах і прототипі неможливо отримати технічний результат, що досягається корисною моделлю, є недосконала газошлакова система флюсу, що не дозволяє отримати якісний метал шва і стабільне змочування поверхні присадкового прутка і зварювальної ванни розплавленим флюсом. Технічною задачею корисної моделі є створення флюсу для гарячого зварювання чавуну, що забезпечує підвищення якості металу шва й зварювально-технологічних властивостей флюсу при газовому зварюванні чавуну за рахунок зміни газошлакової системи захисту поверхні рідкого металу. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що для оптимізації газошлакової системи флюсу в його склад, що містить буру, додатково вводять керніт, при наступному співвідношенні компонентів флюсу, в мас. %: бура 90-95 керніт 5-10. Новим, у порівнянні з прототипом, є введення до складу флюсу керніту 5-10 %. Істотність відмін складу флюсу, що заявляється, полягає в невідомості використання у ньому керніту як розкислювача і наповнювача флюсу. Як новий борвміщуючий компонент до складу флюсу вводиться 5-10 % мінералу керніт, що являє собою боронатрокальцит складу Na2B4O6(OH)2·3H2O. Керніт у складі флюсу для зварювання чавуну дає новий технологічний ефект комплексного введення Na і В у сполученні з бурою. Дія керніту при зварюванні чавуну зводиться до наступного: При нагріванні чавуну на крайках деталей, що зварюються, а також у зварювальній ванні утворюються різні оксиди Fe2O3, FeO2, SiO2, і ін. У результаті дисоціації керніту у зварювальну ванну виділяються оксиди В 2О3, Na2O, а також атомарний кисень, при цьому можливо плин наступних реакцій: 2Fe + О = Fe2O3 Fe2O3 + В2О3=2Fe2O3·3В2О3 - легкоплавкий борат; SiO2+Na2O=Na2O·SiО2 - легкоплавкий силікат натрію. Таким чином, керніт взаємодіє з оксидами шляхом розчинення або зв'язування їх у легкоплавкі з'єднання з малою щільністю. Він бере участь також у видаленні з поверхні оброблення графітних включень, що погано змочуються рідким металом, за рахунок утвореного при дисоціації керніту атомарного кисню. Атомарний кисень має високу активність і, 1 UA 120155 U 5 10 15 перебуваючи на межі розділу метал-флюс, енергійно окислює мікровиступи графітових включень і тим самим поліпшує процес змочування поверхні чавуну й утворення легкоплавких шлаків. При вмісті у флюсі керніту в кількості менше 5 мас. % не забезпечується достатнє розкислення зварювальної ванни, змочування поверхні чавуну й утворення легкоплавких шлаків. При вмісті керніту в кількості більше 10 мас. % значно підвищується окисний потенціал флюсу, що призводить до надмірного окислення поверхні рідкого металу, зашлаковкам і втратам електродного металу на угар. Запропоноване кількісне співвідношення всіх компонентів флюсу є оптимальним і забезпечує підвищення якості металу шва й зварювально-технологічних властивостей флюсу при газовому зварюванні чавуну. Флюси виготовлялися шляхом механічного змішування порошків бури і керніту в кульовому млині протягом 0,5-1 години до одержання однорідного по кольору складу. Були виготовлені флюси для зварювання чавуну різного складу (див. табл. 1). Таблиця 1 Склад дослідних флюсів для зварювання чавуну Компоненти флюсу Бура Лігатура РЗМ Керніт 20 Склади флюсів, мас. % Прототип 1 90 89 10 11 2 90 10 3 93 7 4 95 5 5 96 4 Перевірку зварювально-технологічних властивостей дослідних складів флюсів проводили при газовому (ацетилено-кисневому) зварюванню сірого чавуну марки СЧ 18. Імітацію дефектів робили шляхом строжки канавок на поверхні чавунних пластин товщиною 30 мм. Результати випробування зварювально-технологічних властивостей і якості наплавленого металу при газовому зварюванні сірого чавуну із застосуванням прутків марки А і дослідних флюсів у порівнянні із прототипом наведені в таблиці 2. 25 Таблиця 2 Результати випробування зварювально-технологічних властивостей флюсів Варіант флюсу Прототип 1 2 3 4 5 Зварювально-технологічні властивості Недостатня змочуваність рідким металом поверхні основного металу. Поганий захист зварювальної ванни, великі втрати на здування, недостатня флюсуюча здатність, підвищена тугоплавкість шлаків. Змочуваність задовільна. Підвищилася легкоплавкість шлаків. Спостерігаються одиничні зашлаковки в металі шва. Змочуваність зварювальної ванни рідким металом задовільна. Утворюються легкоплавкі шлаки. Зашлаковок і несплавлень немає. Змочуваність зварювальної ванни рідким металом гарна. Шлаки легкоплавкі й не утруднюють ведення процесу зварювання розробок великого обсягу. Дефектів зварених швів немає. Гарне змочування рідким металом поверхні основного металу й утворення легкоплавких шлаків. Гарний захист зварювальної ванни, втрати на здування малі. Спостерігається висока здатність, флюсування на стадії рідкої ванни. Пор і зашлаковок у наплавленому металі немає. Змочуваність зварювальної ванни гарна. Спостерігається кипіння рідкого металу, утворюються пори в наплавленому металі. Шлаки занадто рідкотекучі і погано вкривають метал шва. 2 UA 120155 U 5 10 15 На підставі проведених випробувань зварювально-технологічних властивостей дослідних флюсів визначено, що оптимальним складом, що забезпечує високу якість наплавленого металу й гарні зварювально-технологічні властивості є флюс варіанта № 3. При вмісті компонентів менше пропонованого мінімального співвідношення змочуваність задовільна, підвищилася легкоплавкість шлаків, спостерігаються одиничні зашлаковки в металі шва. При вмісті компонентів більше пропонованого співвідношення, спостерігається кипіння рідкого металу, утворюються пори в наплавленому металі, шлаки занадто рідкотекучі і погано вкривають метал шва. Впровадження запропонованого складу флюсу для зварювання чавуну дозволить підвищити продуктивність праці зварювальників і якість виготовлення продукції зварювального виробництва за рахунок підвищення якості металу шва й зварювально-технологічних властивостей флюсу. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР № 343802, кл. В23K 35/36, 1972 г. 2. Авторское свидетельство СССР № 454106, кл. В23K 35/36, 1974 г. 3. Авторское свидетельство СССР № 538870, кл. В23К 35/36, 1976 г. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Флюс для зварювання чавуну, що містить буру, який відрізняється тим, що додатково містить керніт, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: бура 90-95 керніт 5-10. Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3