SU1349938A1

SU1349938A1 - Flux for welding aluminium alloys

Info

Publication number: SU1349938A1
Application number: SU864063446A
Authority: SU
Inventors: Елена Владимировна Никитина; Владимир Михайлович Никитин; Феликс Романович Куликов; Евгений Викторович Кузьмин; Софья Александровна Силантьева
Original assignee: Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date: 1986-04-29
Filing date: 1986-04-29
Publication date: 1987-11-07

Abstract

Изобретение относитс к свароч-i ному производству, а именно к созданию флюсов дл дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов , преимущественно линейных сплавов системы алюминий - кремний (силуминов ) . Целью изобретени вл етс снижение пористости сварных соединений , повышение устойчивости модифицирующего эффекта и нейтрализации вредного вли ни железа. Флюс содержит фтористый литий, фтористый алюминий , фтористый кальций, фторцирко- нат кали , фтороборат кали , а также гексафтороалюминат цези The invention relates to welding production, in particular to the creation of fluxes for arc welding in inert gases of aluminum alloys, mainly linear alloys of the aluminum-silicon system (silumin). The aim of the invention is to reduce the porosity of welded joints, increase the stability of the modifying effect and neutralize the harmful effects of iron. The flux contains lithium fluoride, aluminum fluoride, calcium fluoride, potassium fluoro-zirconate, potassium fluoroborate, and also cesium hexafluoroaluminate.

Description

Изобретение относитс к сварочному производству, а именно к созданию флюсов дл Дуговой сварки в среде инертных газов алюминиевых сплавов , преимущественно литых деталей из сплавов системы алюминий - кремний (силуминов).The invention relates to welding production, in particular to the creation of fluxes for arc welding in inert gases of aluminum alloys, mainly cast parts from alloys of the aluminum-silicon system (silumin).

Литейные сплавы системы алюминий кремний характеризуютс высокой , склонностью к формированию газовой и газоусадочной пористости, повышенным по сравнению с конструкционными деформируемьоти алюминиевыми сплавами содержанием железа и неблагопри тной структурой. Б св зи с этим при сварке плавлением литых деталей из сплавов системы алюминий - кремний необходимо более эффективное (чем при сварке деформированных полуфабрикатов конструкционных сплавов) рафинирование сварочной ванны, нейт- реализаци вредного действи железа, измельчение зерна и обеспечение устойчивого эффекта модифицировани эвтектики (А1 - Si), не исчезающего при подварках сварных швов.Casting alloys of the aluminum-silicon system are characterized by a high tendency toward the formation of gas and gas-shrinkable porosity, an increased iron content and unfavorable structure compared to structural deformation of aluminum alloys. In this connection, when fusion welding of cast parts from alloys of the aluminum-silicon system requires more efficient (than when welding deformed semi-finished products of structural alloys) refining of the weld pool, neutralizing the harmful effect of iron, grinding the grain and ensuring a stable effect of modifying the eutectic (A1 - Si), not disappearing during welding seams.

Цель изобретени - создание флюса , обеспечивающего повышенную рафи30 водный CeCl или . Тетрафторид не отщепл ет фтора даже при нагреве в вакууме до 400°С и восстанавливае с до СеГз только при нагревании доThe purpose of the invention is the creation of a flux that provides increased raff30 aqueous CeCl or. Tetrafluoride does not detach fluoride even when heated in vacuum to 400 ° C and reduced to CeHz only when heated to

в токе водорода , По своим свойin a stream of hydrogen

300°С300 ° C

нированную и устойчивую модифицирующую способность, нейтрализацию вредного действи железа, высокую пластичность металла в области темпера- - турного интервала хрупкости и,вследствие этого, отсутствие окисных плен, -js ствам тетрафторид цери значительно снижение газовой и газоусадочной по- отличаетс .от фторида цери (CeF), ристости металла шва, повьшгение пластичности металла шва, что позволит повысить качество сварных соединений и их эксплуатационную надежностьnirovanny and stable modifying ability, neutralization of the harmful effect of iron, high ductility of the metal in the temperature range of fragility and, as a result, the absence of oxide captivity, the reduction of gas and gas shrink differs from cerium fluoride (CeF ), rustosti metal weld, povshenie plasticity weld metal, which will improve the quality of welded joints and their operational reliability

Это св зано с тем, что церий, единственный из всех ла.нтанидов, может быть четырехвалентным, причем ионThis is due to the fact that cerium, the only one of all la.thanides, can be tetravalent, and

40 тер ет признаки, характерные дл всех остальньгх лантанидов, Анализ диаграммы плавкости солевой сис темы CeF-CeF j показывает, что в то врем как фторид цери CeF, имеет40 loses the features characteristic of all the remaining lanthanides, Analysis of the fusibility diagram of the salt system CeF-CeF j shows that while cerium fluoride CeF has

Введение в состав флюса гексафто- роалюмината цези (белой, кристаллической, трудно растворимой в воде соли с температурой плавлени 800°С) позвол ет легко регулировать температуру плавлени флюсовой композиции за счет определенного соотношени ме аду основньми компонентами флюса. Использование фторида цези CsF в составе флюса вместо CSjAlFg не дает положительного эффекта , так как в отличие от гексафторо- алюмината цери , фторид цери легко растворим в воде и вл етс гигроскопичным соединением, что недопустимо дл флюса, используемого при АрДЭС. Введение вл етс целесообразным не только с точки зреThe introduction of cesium hexafluoroaluminate (a white, crystalline, water-difficult salt with a melting point of 800 ° C) into the composition of the flux makes it easy to control the melting point of the flux composition due to a certain ratio of the main components of the flux. The use of csF fluoride in the composition of the flux instead of CSjAlFg does not give a positive effect, because unlike cerium hexafluoroaluminate, cerium fluoride is readily soluble in water and is hygroscopic, which is unacceptable for the flux used at ArDES. The introduction is advisable not only in terms of

499382499382

ни обеспечени необходимой дл сплавов системы алюминий - кремний температуры плавлени флюсовой композиции , но и в св зи с особенност ми )nor the melting point of the flux composition necessary for alloys of the aluminum-silicon system, but also in connection with the features

свариваемых сплавов. Цезий вл етс единственным действенным модификатором сплавов системы алюминий - кремний, так как цезий (в отличиеwelded alloys. Cesium is the only effective modifier of the alloys of the aluminum-silicon system, since cesium (unlike

1(3 от кальци и бари ) не растворим в кремнии. Развитие обменных реакций на многочисленных границах раздела . мельчайших частиц расплавленного флюса с жидким металлом сварочной1 (3 for calcium and barium) insoluble in silicon. The development of exchange reactions at multiple interfaces. the smallest particles of molten flux with a liquid metal welding

15 ванны по реакции15 reaction baths

Cs,Alb;s 3(Gs) (Cs)Cs, Alb; s 3 (Gs) (Cs)

3 3

+ (AlF) if+ (AlF) if

33

(AlF.) + 2F(AlF.) + 2F

20 позвол ет более эффективно, чем в случае введени цези через присадочную проволоку,- осуществить измельчение .зерна и модифицирование (А.-Si) -эвтектики.20 allows, more effectively than in the case of the introduction of cesium through a filler wire, grinding and modifying (A.-Si) eutectic.

25 Установлена целесообразность введени в состав флюса тетрафторида цери СеРц (бесцветной, нерастворимой в воде соли, получаемой при воздействии элементарным фтором на без30 водный CeCl или . Тетрафторид не отщепл ет фтора даже при нагреве в вакууме до 400°С и восстанавливаетс до СеГз только при нагревании до25 The expediency of introducing cerium tetrafluoride sulfur (a colorless water-insoluble salt obtained when exposed to elemental fluorine on water-free CeCl or. Tetrafluoride does not detach fluorine even when heated in vacuum to 400 ° C and recovered to GeGs only when heated, has been established. before

в токе водорода , По своим свой300°Сin a stream of hydrogen, in its own 300 ° C

-js ствам тетрафторид цери значительно отличаетс .от фторида цери (CeF), - js cerium tetrafluoride differs significantly from cerium fluoride (CeF),

ствам тетрафторид цери значительно отличаетс .от фторида цери (CeF), cerium tetrafluoride differs significantly from cerium fluoride (CeF),

тер ет признаки, характерные дл всех остальньгх лантанидов, Анализ диаграммы плавкости солевой системы CeF-CeF j показывает, что в то врем как фторид цери CeF, имеет loses signs characteristic of all the remaining lanthanides. Analysis of the fusibility diagram of the salt system CeF-CeF j shows that while cerium fluoride CeF has

очень высокую температуру плавлени (1 450-1460 с), температура плавлени тетрафторида цери CeF значительно ниже (830 С). Использование тетрафторида цери в составе флюса позвол ет обеспечить не только флюсовзто (шлаковую) защиту и рафинирование металла сварочной ванны, но и газовую защиту (вследствие сильной летучести и разложени тетрафторида цери при температурах вьппе , что ниже, чем дл A1F,)., Поскольку температура металла сварочной ванны при АрДЭС (W) алюминиевых сплавов 700 - , тетрафторид 1:зри переходитa very high melting point (1,450–1460 s), the melting point of cerous tetrafluoride CeF is much lower (830 ° C). The use of cerium tetrafluoride in the composition of the flux provides not only flux (slag) protection and refining of the weld pool metal, but also gas protection (due to the strong volatility and decomposition of cerium tetrafluoride at temperatures higher than A1F,). Since the temperature metal welding bath at ArDES (W) aluminum alloys 700 -, tetrafluoride 1: scream passes

в газообразную форму и позвол ет луше рафи}1ировать сварочную ванну за счет инициированной парами Сер4 дегзации металла.into a gaseous form and allows a better satin} welding of the weld pool due to the degassing of the metal initiated by the Ser4 vapor.

Обменные реакции между расплавле ньм и газообразным CeF. и сварочной ванной привод т к переходу цери в расплав и микролегированию в сего объема сварочной ванны. Образование интерметаллидов цери (СеЛ, СеА CeSij, CeBj, причем фаза CeAl. находитс в равновесии с присутствующей в фазовом составе сплавов ), вл ющихс готовыми центрами кристаллизации , позвол ет видоизменить механизм кристаллизации спла-ва и воздействовать на его завершающую стадию , обеспечива более высокую пластичность металла в области температурного интервала хрупкости. Кроме того, микролегирование церием позвол ет дополнительно измельчать зерно а также способствует нейтрализации вредного действи железа за счет видоизменени формы тройных фаз FeSiA .( иглы), Fe SiAlg (иероглифы) на более округлые на основе интерметаллидов CeFe (773°С), () Exchange reactions between molten gas and gaseous CeF. and the weld pool lead to the transition of the cerium into the melt and microalloying into this volume of the weld pool. The formation of cerium intermetallic compounds (CeL, CeA CeSij, CeBj, and the CeAl phase is in equilibrium with those present in the phase composition of the alloys), which are ready crystallization centers, allows you to modify the mechanism of alloy crystallization and affect its final stage, providing a higher ductility of the metal in the temperature range of brittleness. In addition, microalloying with cerium makes it possible to further grind grain and also helps neutralize the harmful effect of iron by modifying the shape of the ternary phases FeSiA. (Needles), Fe SiAlg (hieroglyphs) to more rounded based on intermetallic compounds CeFe (773 ° C), ()

Совместное введение фтороалюминаCo-administration of fluoroalumin

та цези , тетрафторида цери в предлагаемом соотношении позвол ет за счет образовани целой группы комплексных ионов (AlF) , (AlF.) (BF) и простых ионов (Cs), (Се) значительно повысить активность флюса .This cesium, cerium tetrafluoride in the proposed ratio allows for the formation of a whole group of complex ions (AlF), (AlF.) (BF) and simple ions (Cs), (Ce) to significantly increase the activity of the flux.

Введение порошка молибдена в состав флюса позвол ет эффективно вли ть на форму вьоделений железосодержащих фаз: при введении молибдена вместо игл фазы FeSiAlj. образуютс компактные глобули фазы (FeSiMo) А1/,The introduction of molybdenum powder into the composition of the flux makes it possible to effectively influence the shape of iron-containing phase divisions: when molybdenum is introduced instead of needles of the FeSiAlj phase. compact globules of the (FeSiMo) A1 / phase are formed,

Сравнительные (средние) результаты испытаний сварных соединений пластин из сплава АЛ9-1, выполненных методом аргонодуговой сварки неплав щимс электродом (без присадочной проволоки) с флюсами различного состава даны в таблице.Comparative (average) test results of welded joints of AL9-1 alloy plates, made by argon-arc welding with a non-consumable electrode (without filler wire) with fluxes of different composition, are given in the table.

Толщина свариваемых пластин 6 мм Спиртова 5%-на суспензи флюса наноситс на торцы и корневую поверх- .ность соедин емых кромок. Сварные соединени получают по режиму: ток сварочный 250-260 А,, напр жение на дуге 12-14 В, скорость сварки 20 м/ч На ка одый вариант состава флюса выThe thickness of the welded plates of 6 mm Alcohol 5% flux suspension is applied to the ends and the root surface of the joined edges. Welded joints are obtained according to the mode: welding current 250-260 A ,, arc voltage 12-14 V, welding speed 20 m / h. For each version of the flux composition you

по. 5 йвов. Свойства сварных соединений оценивают по показател м пористости (суммарный объем пор в металле шва после сварки), а также потенциального запаса газов в шве (определ емого по показателю тепловой пробы - нагрева щва до 580°С и вьщержке при этой температуре в течение 15 мин). Кроме того, оцениваютс наличие окисных включений на регламентированной длине шва, размер зерна, формы выделений эвтектики (AI-SL) и железосодержащих .фаз,Дл by. 5 yvov. The properties of welded joints are estimated by the porosity indices (total pore volume in the weld metal after welding), as well as the potential stock of gases in the weld (determined by the thermal sample — heating the weld to 580 ° C and holding at this temperature for 15 minutes) . In addition, the presence of oxide inclusions at a regulated weld length, grain size, shape of eutectic precipitates (AI-SL) and iron-containing phases, D

оценки этих показателей используют гидростатическое взвешивание образцов , анализ изломов швов и шлифов сварных соединений, а также анализ рентгенограммы,estimates of these indicators use hydrostatic weighing of samples, analysis of fractures of welds and thin sections of welded joints, as well as analysis of radiographs,

Использование изобретени позволит снизить пористость металла шва до 0,16-0,2 г и потенциальный запас газов до 0,5-0,6 см /100 г, значительно измельчить зерно, обёспечить устойчивый модифицирующий эф- фек т, нейтрализовать вредное деист- вие примесей железа. Это позволит повысить качество сварных соединений, снизить процент брака при изготовлед юс т ) The use of the invention will reduce the porosity of the weld metal to 0.16-0.2 g and the potential gas supply to 0.5-0.6 cm / 100 g, significantly grind the grain, ensure a stable modifying effect, neutralize the harmful effect impurities of iron. This will improve the quality of welded joints, reduce the reject rate during fabrication)

ых в см , а- /ч, 35s in cm, a- / h, 35

4040

Claims

Invention Formula

Flux for welding aluminum alloys, predominantly alloys of the aluminum-silicon system, containing lithium fluoride, aluminum fluoride, calcium fluoride, potassium fluorozirconate, potassium fluoroborate, which is characterized by the fact that, in order to reduce the porosity of welded joints, increase the stability of the modifying effect and neutralize the adverse effect of iron, the flux additionally contains cerium tetrafluoride, cesium hexafluoroaluminate and molybdenum powder in the following ratio of components, May,%:

Calcium fluoride. 9-14

Aluminum fluoride 16-20

Fluorozir-.

Conate Kali 4-12

Fluoroborate

Kali 4-8

Hexafluoroaluminate

cesium 8-16

Tetrafluoride

ceri. 7-9

50

55

Molybdenum powder

2-6

U6224

169. eight

18P8612

201412 816

221714 1018

9 I I

Editor I.Gorn

Compiled by T, Arrest Tehred L. Oliynyk

Order 5217/12 Circulation 970 Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow,, Raushsk nab., 4/5

production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4

Lithium fluoride

Rest

0,, 25

0.600.1A

0.56tO, 12

0, 20

0.7040.19

0.3-0.4 Molifi- Hieroglyphs inroan- Fe.SlAlj nz

0,2-0,4 Globuli phase (FeSuMo) A1,

0.2-0.4, 2-0.4, .- 0, 4 - - Proofreader M.Sharoshi