RU2096151C1

RU2096151C1 - Welding compound for welding aluminum and its alloys

Info

Publication number: RU2096151C1
Application number: RU95115766A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Аносов; Г.В. Теляков; А.В. Бутолин; М.Ю. Комлев; Ф.К. Тепляков; А.М. Андреев; В.П. Скворцов; С.А. Кохановский; А.Н. Бордовский; В.А. Чемоданов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод"
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: welding compound contains, wt.-%: sodium fluoride, 50- 70; aluminum fluoride, 27-40; at least one of sodium and potassium chlorides, 2.8-8; at least one of potassium and sodium fluoroborate, 0.2-2. EFFECT: improved welding conditions. 1 tbl

Description

Предложение относится к сварке и может быть использовано для сварки и его сплавов. The proposal relates to welding and can be used for welding and its alloys.

Флюсы предназначены для защиты металла сварочной ванны от образования окиси алюминия, а также для разрушения ее пленки при сварке угольным электродом. Fluxes are designed to protect the metal of the weld pool from the formation of aluminum oxide, as well as to destroy its film when welding with a carbon electrode.

Известен флюс для сварки алюминия и его сплавов угольным электродом, содержащий 30 35% криолита и 75 65% флюса АФ 4А (см. Я.Л.Клячкин. Электродуговая сварка алюминия М. Машгиз, 1959, табл. 7, флюс N 3, с. 21). Known flux for welding aluminum and its alloys with a carbon electrode, containing 30 35% cryolite and 75 65% flux AF 4A (see Ya.L. Klyachkin. Electric arc welding of aluminum M. Mashgiz, 1959, table. 7, flux N 3, s . 21).

Флюс АФ 4А содержит хлористый калий 47,0 50,5% фтористый натрий 6,3 8,5% хлористый натрий 26,0 29,0% хлористый литий 13,0 14,5% влага не более 1% (см. ТУ 48 5 228 82). Flux AF 4A contains potassium chloride 47.0 50.5% sodium fluoride 6.3 8.5% sodium chloride 26.0 29.0% lithium chloride 13.0 14.5% moisture not more than 1% (see TU 48 5,228 82).

Недостатком известного флюса является то, что он не обеспечивает достаточно высокое качество сварного шва из-за наличия окисных включений допускает повышенный расход электроэнергии и содержит значительное количество вредных для здоровья хлористых соединений. Кроме того, хлориды присутствующие в составе флюса, снижают впоследствии коррозионную стойкость сварного соединения, а сам флюс требует герметичной упаковки при хранении и прокалки перед использованием. A disadvantage of the known flux is that it does not provide a sufficiently high quality of the weld due to the presence of oxide inclusions, allows increased energy consumption and contains a significant amount of harmful chloride compounds. In addition, the chlorides present in the flux subsequently reduce the corrosion resistance of the welded joint, and the flux itself requires airtight packaging during storage and calcination before use.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению относится "Флюс для электрошлаковой сварки и наплавки алюминия и его сплавов" по а.с. 366949, В 23 К 35/36, 1972. Closest to the proposed technical solution is "Flux for electroslag welding and surfacing of aluminum and its alloys" by A. with. 366949, B 23K 35/36, 1972.

Известный флюс, принятый за прототип, содержит, мас. Known flux, adopted as a prototype, contains, by weight.

хлористый калий 30 60
хлористый литий 10 40
хлористый барий 0 30
фтористый литий 2 10
фтористый алюминий 1,5 7
фторборат калия 0,5 4
Этот флюс имеет те же недостатки, что и вышеописанный флюс, т.е. не обеспечивает достаточно высокое качество свариваемого шва, допускает повышенный расход электроэнергии и выделяет значительное количество вредных выбросов. Целью данного предложения является повышение качества свариваемого шва, уменьшение расхода электроэнергии и снижение вредных выбросов в атмосферу.potassium chloride 30 60
lithium chloride 10 40
barium chloride 0 30
lithium fluoride 2 10
aluminum fluoride 1.5 7
potassium fluoroborate 0.5 4
This flux has the same disadvantages as the flux described above, i.e. It does not provide a sufficiently high quality of the welded seam, allows for increased energy consumption and emits a significant amount of harmful emissions. The aim of this proposal is to improve the quality of the welded seam, reduce energy consumption and reduce harmful emissions into the atmosphere.

Поставленная цель достигается тем, что флюс, включающий фтористый алюминий, хлористые соли щелочных металлов, дополнительно содержит фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. This goal is achieved in that the flux, including aluminum fluoride, chloride salts of alkali metals, additionally contains sodium fluoride in the following ratio, wt.

фтористый натрий 50 70
фтористый алюминий 27 40
хлористый калий и/или натрий 2,8 8
фторборат калия и/или натрия 0,2 2
Общими признаками предложенного состава флюса и флюса по прототипу является наличие фтористого алюминия, хлористых и фторборатных солей щелочных металлов.sodium fluoride 50 70
aluminum fluoride 27 40
potassium chloride and / or sodium 2.8 8
potassium and / or sodium fluoroborate 0.2 2
Common features of the proposed composition of the flux and flux of the prototype is the presence of aluminum fluoride, chloride and fluoroborate salts of alkali metals.

Отличительными признаками предложенного флюса является то, что основным составляющим компонентом его является наличие фтористого натрия (50 70%), тогда как основным составляющим компонентом флюса по прототипу является наличие хлористой соли щелочных металлов (хлористого калия 30 60%). Distinctive features of the proposed flux is that its main component is the presence of sodium fluoride (50–70%), while the main component of the prototype flux is the presence of alkali metal chloride salt (potassium chloride 30–60%).

Другим существенным отличительным признаком предложенного флюса является то, что наличие хлористых солей щелочных металлов составляет 2,8 8, тогда как у прототипа 30 60% что существенно снижает концентрацию вредных составляющих в сварочных газах. Another significant distinguishing feature of the proposed flux is that the presence of alkali metal chloride salts is 2.8–8, while the prototype has 30–60%, which significantly reduces the concentration of harmful components in welding gases.

Указанные отличия позволяют повысить качество сварного шва, уменьшить расход электроэнергии и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. These differences can improve the quality of the weld, reduce energy consumption and reduce emissions of harmful substances into the atmosphere.

Таким образом данное предложение отвечает критерию изобретения "новизна". Thus, this proposal meets the criteria of the invention of "novelty."

Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе. To compare offers with other well-known solutions, a search was carried out in patent and scientific and technical literature.

Известный флюс N 3, так же как и предложенный, содержит фтористый натрий. Отличие заключается в том, что в предложенном составе флюса фтористый натрий составляет 50 70% тогда как в известном он составляет лишь 1,5 7% Кроме того, предложенный флюс, так же как и известный, содержит фтористый алюминий. Отличие заключатся в том, что в предложенном составе он содержится в количестве 27 40% тогда как в известном 6,3 8,5%
Указанные отличия в совокупности с другими признаками позволяют получить такие же преимущества, что и в сравнении с прототипом. Таким образом данное предложение отвечает современному уровню техники.Known flux N 3, as proposed, contains sodium fluoride. The difference is that in the proposed composition of the flux, sodium fluoride is 50–70%, while in the known it is only 1.5–7%. In addition, the proposed flux, as well as the known one, contains aluminum fluoride. The difference lies in the fact that in the proposed composition it is contained in an amount of 27 40% whereas in the known 6.3 8.5%
These differences in combination with other features allow you to get the same advantages as in comparison with the prototype. Thus, this proposal meets the current level of technology.

Раздел HОУ ХАУ. Section HOW HOW.

Флюс готовят следующим образом:
Сухие компоненты флюса, NaF, AlF₃, KCl, NaCl в соответствующих соотношениях тщательно перемешивают для их дальнейшего сплавления. Плавление солей ведут в герметичной ванне электродной печи. Вначале за счет тепла выделяемого на подине ванны наплавляют уровень расплава, затем в него вводят подготовленную шихту и ведут наплавление флюса. Сверху расплав покрывается закристаллизовавшейся корочкой, в окно которой добавляют очередную порцию шихты. Перед тем как флюс сливать за 10 15 мин в расплаве при температуре 720 750^oC вводят фторбораты.The flux is prepared as follows:
The dry components of flux, NaF, AlF ₃ , KCl, NaCl in appropriate proportions are thoroughly mixed for their further fusion. Melting of salts is carried out in a sealed bath of the electrode furnace. First, due to the heat generated at the bottom of the bath, the melt level is melted, then the prepared charge is introduced into it and the flux is deposited. From above, the melt is covered by a crystallized crust, in the window of which another portion of the charge is added. Before the flux is drained for 10 15 minutes in the melt at a temperature of 720 750 ^o C injected fluoroborates.

Готовый флюс сливают в изложницы из алюминиевого сплава, интенсивно охлаждаемые. После кристаллизации флюс извлекают из изложниц дробят и помещают в герметичную емкость для хранения. The finished flux is poured into aluminum alloy ingots, intensively cooled. After crystallization, the flux is removed from the molds and crushed and placed in an airtight container for storage.

Примеры осуществления предложения. Examples of the proposal.

Пример 1 (опыт 2)
Флюс, приготовленный из смеси,
фтористого алюминия 50
фтористого натрия 40
хлористого калия 8
фторбората натрия 2,
имеет следующие показатели:
температуру начала кристаллизации 698^oC
гигроскопичность 0,42%
летучесть при 800^oC 8%
степень адсорбции флюсом оксида алюминия 15%
предел прочности сварного соединения 32 кг/мм²
перепада напряжения 34 МВ
Пример 2 (опыт 3)
Флюс, приготовленный из смеси,
фтористого алюминия 60
фтористого натрия 30
хлористого натрия 8
фторбората натрия 2
имеет следующие показатели:
температуру начала кристаллизации 690^oC
гигроскопичность 0,2%
летучесть при 800^oC 2%
степень адсорбции флюсом оксида алюминия 28%
предел прочности сварного соединения 35 кг/мм²
перепад напряжения 25 МВ
Пример 3 (опыт 5)
Флюс, приготовленный из смеси,
фтористого алюминия 70
фтористого натрия 26
хлористого натрия 3
фторбората калия 1
имеет следующие показатели:
температуру начала кристаллизации 694^oC
гигроскопичность 0,43%
летучесть при 800^oC 3%
степень адсорбции флюсом оксида алюминия 26%
предел прочности сварного соединения 30 кг/мм²
перепад напряжения 26 МВ
Другие примеры показаны в таблице.Example 1 (experiment 2)
A flux prepared from a mixture
aluminum fluoride 50
sodium fluoride 40
potassium chloride 8
sodium fluoroborate 2,
has the following indicators:
crystallization onset temperature 698 ^o C
hygroscopicity 0.42%
volatility at 800 ^o C 8%
the degree of adsorption of flux alumina 15%
tensile strength of welded joint 32 kg / mm ²
voltage drop 34 MV
Example 2 (experiment 3)
A flux prepared from a mixture
aluminum fluoride 60
sodium fluoride 30
sodium chloride 8
sodium fluoroborate 2
has the following indicators:
crystallization onset temperature 690 ^o C
hygroscopicity 0.2%
volatility at 800 ^o C 2%
28% flux alumina adsorption rate
tensile strength of the welded joint 35 kg / mm ²
voltage drop 25 MV
Example 3 (experiment 5)
A flux prepared from a mixture
aluminum fluoride 70
sodium fluoride 26
sodium chloride 3
potassium fluoroborate 1
has the following indicators:
crystallization onset temperature 694 ^o C
hygroscopicity 0.43%
volatility at 800 ^o C 3%
aluminum oxide flux adsorption rate of 26%
tensile strength of the welded joint 30 kg / mm ²
voltage drop 26 MV
Other examples are shown in the table.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает следующее. Analysis of the data given in the table shows the following.

При увеличении содержания фтористого алюминия свыше 70% ухудшается его растворимость и увеличивается летучесть флюса, снижается качество соединения (опыт 6). With an increase in the content of aluminum fluoride over 70%, its solubility worsens and the volatility of the flux increases, the quality of the compound decreases (experiment 6).

При снижении содержания фтористого алюминия ниже 50% снижается адгезионная способность по отношению к оксидным включениям при сварке (опыт 1). With a decrease in the content of aluminum fluoride below 50%, the adhesive ability with respect to oxide inclusions during welding decreases (experiment 1).

При снижении содержания фтористого натрия ниже 27% и увеличении его содержание свыше 40% ухудшается качество сварного шва (опыт 1, 6, 7, 12). With a decrease in the content of sodium fluoride below 27% and an increase in its content over 40%, the quality of the weld worsens (experiment 1, 6, 7, 12).

Содержание хлористых солей натрия и калия ограничено пределами 2,8 8% для понижения летучести флюса и снижение выделения вредных хлоридных составляющих при температуре сварки. The content of chloride salts of sodium and potassium is limited to 2.8-8% to reduce the volatility of the flux and reduce the emission of harmful chloride components at the welding temperature.

Снижение содержание фторборатов ниже 0,2% не дает эффекта повышения предела прочности сварного соединения, а увеличение их содержания свыше 2% является экономически нецелесообразно, так как эффект увеличения прочности незначителен. A decrease in the fluoroborate content below 0.2% does not have the effect of increasing the tensile strength of the welded joint, and an increase in their content over 2% is not economically feasible, since the effect of increasing the strength is negligible.

Таким образом, данное предложение обеспечивает повышение качества свариваемого шва, уменьшение расхода электроэнергии и снижение вредных выбросов в атмосферу. Thus, this proposal provides an increase in the quality of the weld being welded, reduction of energy consumption and reduction of harmful emissions into the atmosphere.

Claims

A flux for welding aluminum and its alloys containing aluminum fluoride, characterized in that it further comprises sodium fluoride, at least one alkali metal salt selected from the group consisting of potassium chloride and sodium chloride, and at least one alkali metal fluoroborate salt selected from the group consisting of potassium fluoroborate and sodium fluoroborate, in the following ratio of components, wt.

Sodium fluoride 50 70
Aluminum fluoride 27 40
At least one alkali metal chloride salt selected from the group consisting of potassium chloride and sodium chloride 2.8 8.0
At least one alkali metal fluoroborate salt selected from the group consisting of potassium fluoroborate and sodium fluoroborate 0.2 2.0%