Материал: Технология ремонта танков [учебник].

При автоматическом и полуавтоматической наплавке, как и при ручной сварке, основной причиной образования горячих трещин является образование жидких прослоек между столбчатыми кри­ сталлами металла шва. Образование жидких прослоек предупреж­ дают путем введения в сварочную ванну марганца, алюминия и титана.

Требования к флюсам. Флюсы, применяемые при автоматической и полуавтоматической наплавке стальных деталей, должны обеспе­ чивать:

—устойчивость процесса сварки (горения дуги);

—хорошее формирование металла шва;

—отсутствие пор и трещин в шве;

—минимальное выделение вредных газов при сварке;

—• требуемый химический состав и механические свойства ме­ талла шва;

— хорошее отделение шлаковой корки от металла шва.

Для обеспечения перечисленных требований в состав флюсов вводят компоненты: стабилизирующие сварочную дугу, шлакообра­ зующие, раскисляющие, легирующие и связующие. Устойчивость дуги повышают положительно заряженные ионы калия, натрия, кальция и других металлов. Отрицательно заряженные ионы фто­ ра легко рекомбинируют (соединяются) с ионами металлов и рез­ ко снижают проводимость газов и устойчивость горения дуги. По­ этому для повышения устойчивости горения дуги в состав флюса вводят калий, натрий и кальций н ограничивают количество фтори­ стого кальция. Однако увеличивать содержание этих металлов во флюсе не желательно вследствие образования значительной пори­ стости наплавленного металла.

Исключить фтористый кальций из состава флюса нельзя, таккак фтор является наиболее эффективным средством борьбы с по­ рами, образующимися вследствие выделения водорода.

Формирование валика, плотность шва и химический состав ме­ талла определяются шлакообразующими компонентами, которые являются основой флюса.

В настоящее время в качестве основы флюса применяют три вида веществ: мрамор, титановый концентрат и марганцовую руду.

Флюс на основе мрамора предупреждает образование горячих трещин. Основной компонент мрамора (СаО) хорошо связывает серу и удаляет фосфор

F eS -f CaO — CaS + FeO;

2[-е2Р -S~ 5FeO -}- ЗСаО —->Са3Р20ц -j- 9Fe.

Недостатком флюса на мраморной основе является выделение С 02 при высокой температуре

СаС03^ СаО + СО,.

В результате выделения газов и образуется некоторая пори­ стость в наплавленном металле. Благоприятные условия для выхо-

218

да газов, образовавшихся в расплавленном металле, создаются при использовании флюса мелкой грануляции.

Флюсы на основе титанового концентрата обеспечивают хоро­ шее формирование валика и надежную защиту ванночки. Однако такие флюсы не обеспечивают связывание серы и фосфора.

Марганцовая руда обеспечивает хорошее формирование вали­ ка. Флюсы на марганцовой основе имеют низкую температуру плав­ ления, что обеспечивает хорошие условия для выхода газов. Кроме того, окись марганца способствует уменьшению содержания серы в металле.

Следовательно, флюсы на марганцовой основе обеспечивают получение плотного наплавленного металла без пор и раковин.

Для того, чтобы связать кислород, растворенный в сварочной ванне, в зону сварки вводят примеси, обладающие большим срод­ ством с кислородом (раскисляющие вещества). Установлено, что тугоплавкие окислы образуют с кислородом кремний, титан и алю­ миний.

Легирующие компоненты флюса для наплавки выбирают в за­ висимости от физико-механических свойств металла наплавляемой детали.

Флюсы для автоматической и полуавтоматической наплавки классифицируют по способу изготовления и по химическому со­ ставу.

По способу изготовления различают плавленные и не плавлен­ ные (керамические) флюсы.

Плавленные флюсы получают путем сплавления компонентов шихты в электрических печах. Эти флюсы обеспечивают большую стабильность (однородность) химического состава наплавленного металла.

Не плавленные (керамические) флюсы представляют собой ме­ ханическую смесь легирующих, раскисляющих и шлакообразую­ щих компонентов. Керамические флюсы дают возможность леги­ ровать наплавленный металл любыми элементами. Основным не­ достатком этих флюсов является неоднородность химического со­ става наплавленного металла.

По химическому составу классификация плавленных флюсов про изводится по содержанию в них кремния и марганца.

По содержанию кремния плавленные флюсы подразделяют на две группы: высококремнистые (40—50% SiOo) и низкокремнистые

(до 35% S i02). '

По содержанию марганца различают безмарганцовистые и мар­ ганцовистые флюсы. К первой группе относятся флюсы с содержа­ нием не более 1%МпО. При более высоком содержании МпО флюс относится к марганцовистым.

Высококремнистые марганцовистые флюсы предназначены для сварки малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей малоугле­ родистой проволокой. В процессе сварки и наплавки под этими

219

флюсами наблюдается частичное окисление углерода и легирова­ ние наплавленного металла марганцем и кремнием. Такие флюсы обеспечивают удовлетворительную стабильность сварочной дуги, хорошее формирование наплавленного валика, малую склонность к образованию пор и удовлетворительную отделимость шлаковой корки.

Лучшим и наиболее широко применяемым флюсом этой группы является флюс АН-348А (табл. 14), разработанный в Институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР.

Низкокремнистые плавленные флюсы применяют для наплавки легированных и высоколегированных сталей кремнистой проволо­ кой. Они незначительно окисляют углерод и уменьшают содержание серы в металле. Поэтому при использовании этих флюсов меньше возможность образования горячих трещин в наплавленном слое.

Кроме того, низкокремнистые флюсы обеспечивают хорошее формирование валика и его плотность. Формирование плотного шва объясняется наличием в этих флюсах до 40% стеклообразую­ щих окислов S i0 2 и AI2O3. В них также содержится 18,0—33,0% фтористого кальция, который с кремнеземом образует тетрафторид кремния (SiF-i). Последний способствует уменьшению пор в на­ плавленном металле. В практике наибольшее применение получи­ ли флюсы АН-20 и АН-30.

Керамические флюсы обеспечивают хорошую кристаллизацию, раскисление, обессеривание и легирование расплавленного метал­ ла, элементами, входящими в его состав.

При ремонте деталей машин чаще применяют керамические флюсы ЖС-320 и КС-Х12Т (табл. 15).

Способы легирования металла. При автоматической и полуавто­ матической наплавке под слоем флюса для легирования наплавлен­ ного металла хромом, никелем, вольфрамом, молибденом и другими элементами применяют:

—легированную сварочную проволоку и обычный плавленный

флюс;

—порошковую проволоку и обычный плавленный флюс;

—малоуглеродистую проволоку и легирующий керамический

флюс.

Выбор способа легирования зависит от требований, предъявляе­ мых к химическому составу и физико-механическим свойствам на­ плавленного металла.

В настоящее время нет систематизированных и научно обосно­ ванных данных по выбору способа легирования металла шва при автоматической и полуавтоматической наплавке. Некоторое обосно­ вание имеется в сравнительной оценке способов легирования, пред­ ложенной доктором технических наук И. И. Фруминым (табл. 16).

Исследованиями И. И. Фрумина установлено также, что при раз­ личных способах легирования влияние режима наплавки на хими­ ческий состав наплавленного металла проявляется по разному. Из

220

графика (рис. 126) видно, что химический состав наплавленного металла (при изменении режима наплавки в широких пределах) остается стабильным при легировании ванны через легированную или порошковую проволоку. Менее стабильный по химическому

•составу металл получается при легировании через флюс. Исследованиями, проводившимися в Военной академии броне­

танковых войск и Всесоюзном научно-исследовательском институте автомобильного транспорта (НИИАТ), установлено, что при леги­ ровании металла через высокоуглеродистую (0,5—0,6%С) прово­ локу Р-1 или ОВС и использовании стандартного плавленного вы­ сококремнистого флюса АН-348А получают наплавленный металл твердостью 250—350НВ. Примерно такая же твердость обеспечи­ вается при использовании легированной проволоки Св-ЗОХГСА и флюса АН-20.

Существенным недостатком такого способа легирования являет­ ся образование мелких поверхностных трещин.

222