Другой опасный дефект швов, сваренных под флюсом, - пористость. При сварке под флюсом основными причинами возникновения пор в швах могут быть загрязнение основного металла и сварочной проволоки ржавчиной, маслом и т. п., влажный флюс и др. Роль флюса в предупреждении появления пор заключается в защите металла сварочной ванны от доступа воздуха; выделении в атмосферу дуги газов и паров, снижающих концентрацию в ней водорода путем разбавления; выделении в атмосферу дуги газообразных соединений фтора, образующего с водородом нерастворимый в жидкой стали фтористый водород; окислении металла сварочной ванны.

Для уменьшения пористости швов в состав флюса вводят фтористый кальций или фтористый натрий, флюс тщательно прокаливают перед сваркой и т. д. Так как наиболее эффективно связывает водород в виде HF газообразный фтористый кремний, то чем больше в составе флюса CaPg и SiOg и меньше СаО, NaO и КгО, тем больше в атмосфере дуги находится водорода в виде Н F.

Для получения плотных швов на кипящей и полуспокойной стали важное значение имеет кремниевосстановительный процесс и поступление кремния в металл сварочной ванны из других источников.

Требуемые механические свойства металла шва и сварного соединения в целом обеспечиваются путем получения швов нужного химического состава и без дефектов. Для механических свойств металла шва существенное значение имеет реакция восстановления фосфора

Р205(шл) + 5Fe eT 5РеОшл + 2Р ет. (7-8)

При сварке под флюсами, содержащими значительные количества кислых окислов, эта реакция во всех частях сварочной ванны идет в правую сторону, т. е. фосфор восстанавливается из флюса в металл. Так как фосфор является вредной примесью, для уменьшения прохождения этой реакции необходимо максимально снижать содержание фосфора во флюсе. Окисление фосфора и переход его из металла в шлак может иметь место только при сварке под основными окислительными флюсами и то лишь в небольшой степени.

Реакции взаимодействия шлака и металла зависят от соотношения между количествами реагирующих флюса и металла. Чем больше соотношение между флюсом и металлом, тем сильнее взаимодействие. Изменяя режим сварки, можно изменять соотношение между расплавляемыми флюсом и металлом, влияя этим на интенсивность их взаимодействия.

В шихту для изготовления высококремнистых марганцевых флюсов обязательно входит марганцевая руда, которая вместе с тем является главным источником загрязнения флюса фосфором. В связи с этим во флюсах данного типа содержание фосфора мо-{<ет быть чрезмерно высоким (до 0,2%). При сварке углеродистой

Рис. 7-32. Переход фосфора из высоко-кремнистого марганцевого флюса в металл шва в зависимости от содержания фосфора во флюсе

0,02

Ь0,01

0,0S 0,10 0.15

ИЛИ низколегированной стали под высококремнистым марганцевым флюсом фосфор в результате прохождения реакции (7-8) интенсивно переходит из флюса в металл шва.

На рис, 7-32 показан график влияния содержания фосфора во флюсе на величину перехода фосфора из плавленого высококремнистого марганцевого флюса в металл шва. Различие величин перехода фосфора при одном и том же содержании его во флюсе обусловлено влиянием исходного содержания фосфора в сварочной проволоке и основном металле и влиянием степени окислен-ности флюса и его состава. Чем больше содержится фосфора в сварочной проволоке и основном металле, тем меньше его перейдет из флюса в металл шва, потому что будет задерживаться прохождение реакции (7-8). В том же направлении действует повышение степени окисленности флюса и увеличение содержания в нем FeO.

Формирование шва прежде всего зависит от режима сварки, т. е. от длины дуги, ее подвижности и т. п. В одинаковых условиях длина дуги и ее подвижность зависят от размеров зерен флюса. При сварке под крупным флюсом дуга более подвижна и ширина шва больше, чем при сварке под мелким флюсом. Соответственно этому глубина провара больше при сварке под мелким флюсом, чем под крупным.

Внешний вид шва в значительной мере зависит от равномерности отложения металла, зависящей от состояния сварочной ванны. Кипение сварочной ванны вследствие выгорания углерода и выделения растворенных в металле газов может значительно ухудшить внешний вид шва. Повышение окисленности флюса, способствующее интенсивному окислению углерода, также ухудшает внешний вид шва. Введение в сварочную ванну вместе с флюсом раскислителей успокаивает ее и способствует образованию швов с более мелкими чешуйками на поверхности.

Если при температуре затвердевания металла вязкость флюса очень высокая, то шов имеет форму затвердевшей шлаковой корки. Чрезмерно жидкоплавкий флюс также ухудшает формирование швов. В данном случае образуется много шлака, затрудняющего процесс сварки. Хорошее качество формирования швов обеспечивается при средних величинах вязкости флюса.

Хорошо сформированные кольцевые швы при сварке изделия малого диаметра образуются в том случае, если отсутствует стекание расплавленного шлака. Жидкий шлак, стекая в процессе

Рис. ?-33. Изменение вязкости флюса в зависимо сти от температуры:

/ - короткий флюс, г - длинный флюс

то 1200 шо то °с

пературы для двух

сварки, тянет за собой жидкий металл и в результате образуются плохо сформированные бугристые швы с натеками металла, подрезами и т. п. Характер формирования швов зависит от свойств применяемого флюса. На рис. 7-33 показано изменение вязкости в зависимости от тем-жидких флюсов. Для короткого флюса нисходящая ветвь кривой вязкости круто падает вниз, что указывает на быстрое уменьшение вязкости флюса с повышением температуры. Для длинного флюса изменение вязкости происходит значительно медленнее.

Для сварки кольцевых швов малого диаметра, а также для наплавки небольших деталей цилиндрической формы значительно больше подходят короткие флюсы, потому что при них шлак твердеет быстро и надежно удерживает сварочную ванну от растекания. В связи с этим для сварки кольцевых швов, особенно кольцевых швов малого диаметра, желательно применять специальные флюсы, например ФЦ-1.

Плавленые флюсы для сварки углеродистых сталей. Получения качественных швов на углеродистых и низколегированных конструкционных сталях в настоящее время практически достигают применением следующих сочетаний флюсов и сварочных проволок: 1) плавленый высококремнистый марганцевый флюс и обычная низкоуглеродистая сварочная проволока; 2) плавленый высококремнистый безмарганцевый флюс и низкоуглеродистая марганцовистая сварочная проволока; 3) керамический флюс и обычная низкоуглеродистая сварочная проволока.

Общим для первых двух сочетаний является применение высококремнистых флюсов и проволоки из кипящей или полуспокойной стали. Успокоить металл сварочной ванны и предупредить появление пористости при сварке кипящей стали можно путем введения некоторого количества кремния из флюса. Легируют металл шва марганцем с целью повышения стойкости против образования кристаллизационных трещин или через флюс (первое сочетание), или через проволоку (второе сочетание).

Сравнение этих сочетаний флюса и проволоки показывает, что сварочные свойства высококремнистых марганцевых флюсов несколько л\чше, чем высококремнистых безмарганцевых. Положительным свойством высококремнистых марганцевых флюсов является высокая стойкость сварных швов против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено малым переходом серы из флюсов данного типа в металл шва и сравнительно сильным выгоранием углерода из металла сварочной ванны. Кроме