9.2. Керамические неплавленые флюсы

Главной особенностью керамических флюсов является способ их изготовления. Составные части флюса тонко измельчаются, смешиваются в нужных соотношениях и замешиваются на водном растворе жидкого стекла в густую пасту, как для покрытия электродов. Полученная сырая масса гранулируется, т.е. превращается в зерна размером 1-3 мм, затем подсушивается, прокаливается 2 ч при температуре 300-400⁰С для удаления остатков влаги и повышения механической прочности зерен за счет реакции схватывания жидкого стекла с частицами флюса. Прокаливанием заканчивается изготовление керамического флюса. Каждое зерно керамического флюса состоит из многих тысяч мелких частиц, смешанных в надлежащих соотношениях и прочно скрепленных.

Для создания шлака в состав керамических флюсов вводятся различные минеральные вещества. Принципиальным, очень важным преимуществом керамических флюсов является возможность введения в них веществ, разлагающихся при высоких температурах с образованием газов, защищающих зону сварки. Для этой цели вводят карбонат кальция в форме мрамора, разлагающийся при высоких температурах с образованием двуокиси углерода. В процессе сварки особенно важно раскисление металла. Для этой цели в керамические флюсы вводят такие сильные раскислители как металлические титан, кремний, иногда алюминий. При этом часто попутно удается удалить большую часть серы, снизив ее содержание до нескольких тысячных долей процента, для чего шлаку придается основной характер за счет повышения содержания в нем окиси кальция.

Преимуществом керамических неплавленных флюсов для сварки низкоуглеродистых сталей является малая чувствительность к различным загрязнениям поверхности металла и к ржавчине, что позволяет снизить требования к очистке поверхности, проводить сварку на открытом воздухе в сырую погоду; при этом получается плотный металл без пор с высокими показателями механических свойств.

10. Электрошлаковая сварка

Исследования в Институте электросварки им. Е.О. Патона по вертикальной сварке под флюсом с принудительным формированием привели к созданию принципиально нового способа электросварки, получившего название электрошлаковой сварки. Этот вид сварки плавлением тесно связан с дуговой сваркой под флюсом. Процесс начинается, как дуговая сварка, и постепенно переходит в электрошлаковую, которая при нарушениях снова легко переходит в дуговую сварку. В обоих случаях сходны общая технологическая схема, флюсы, одинаковы электроды, источники питания током, но имеется и весьма существенное, принципиальное различие. При электрошлаковой сварке отсутствует дуговой разряд, что дает основание считать электрошлаковую сварку самостоятельным способом электросварки.

Рис. 10.1. Электрошлаковая сварка:

а) – однофазным током; б) - трехфазным

Источником нагрева при электрошлаковой сварке является тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак.

Шлак, получаемый расплавлением флюса, периодически подаваемого в ванну, представляет собой расплавленный электролит, проводимость которого быстро растет с повышением температуры. Охладившийся и затвердевший шлак практически не проводит тока и является изолятором.

Флюсы для электрошлаковой сварки должны отвечать дополнительным требованиям: иметь высокую температуру кипения, отличаться минимальным газообразованием при высоких температурах, иметь низкие стабилизирующие свойства, плохо поддерживать горение дуги и даже подавлять его, способствуя переходу дугового процесса в электрошлаковый.

Расход флюса на образование тонкой шлаковой корки под ползунами очень мал и составляет не более 5% наплавленного металла, т. е. в 15-30 раз меньше, чем при обычной сварке под флюсом. Снижается и расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, так как уменьшается расход энергии на плавление флюса.

Наплавленный металл при электрошлаковой сварке, в противоположность обычной сварке под флюсом, образуется главным образом за счет расплавленного электродного металла. Доля основного расплавляемого металла снижена до 10 - 20%.