Потоксе отнася до група химични вещества, широко използвани в процесите на заваряване, спояване, спояване и топене на метали. Съществува в множество форми, включително прах, паста, течно, гранулирано и покритие от сърцевина. Много хора погрешно разбират флюса просто като "почистващ агент", докато той всъщност изпълнява множество сложни металургични задачи по време на свързване на метали. Без подходящо прилагане на флюс разтопеният метал лесно ще реагира с кислорода, азота и водните пари в заобикалящата атмосфера, генерирайки оксидни включвания, порьозност и лоша якост на свързване. Дефектите, причинени от недостатъчен поток, ще намалят механичните характеристики и устойчивостта на корозия на съединенията, което води до скрити рискове от повреда на тръбопроводи, структурни рамки и компоненти на оборудването.
Различните технологии за заваряване приемат различни видове поток. Заваряването под флюс използва гранулиран флюс; електродъговото заваряване с флюсова сърцевина разчита на запълнена с прах заваръчна тел; запояване и меко запояване нанесете течен или пастообразен флюс. Дори в металургията и производството на горещо поцинковане флюсът със специално предназначение играе незаменима роля. Този документ обяснява основните функции на потока, класифицира общите категории поток, анализира неговия работен механизъм в различни сценарии, обсъжда често срещани грешки в практическата работа и ограничения и изяснява стойността му за съвременната металообработваща индустрия.
Отстраняване на съществуващи повърхностни оксиди
Една основна функция на флюса е да разтваря и елиминира съществуващите оксидни слоеве върху повърхности от неблагородни метали. Почти всички метали образуват стабилни оксиди, след като са изложени на въздух. Стоманата произвежда ръжда от железен оксид; алуминият образува плътен филм от алуминиев оксид; медта генерира патина. Тези оксиди притежават високи точки на топене. Например точката на топене на алуминиевия оксид надвишава 2000 градуса, много по-висока от температурата на топене на неблагородния алуминий. Ако оксидите останат върху повърхностите на фугите по време на заваряване или спояване, те предотвратяват плътния контакт между разтопения добавъчен метал и основния материал, което води до непълно сливане, лошо омокряне и слаба якост на фугата.
Flux съдържа активни химични компоненти като халогениди и киселинни съединения. При работна температура тези съставки реагират химически с метални оксиди, превръщайки твърдите твърди оксиди в шлака с ниска точка на топене. Шлаката изплува от металната повърхност, разкривайки чист метален субстрат, готов за свързване. Струва си да се отбележи, че флюсът не може да премахне гъста ръжда, тежка боя или замърсяване с масло. Тежките повърхностни замърсявания все още се нуждаят от механично смилане или почистване с разтворител преди добавяне на флюс. Flux обработва само тънки, плътно свързани оксидни филми, образувани при нормални атмосферни условия.
Предотвратете повторното окисление по време на работа при висока температура
След като оригиналните оксиди бъдат отстранени, прясно изложените горещи метални повърхности остават силно химически активни. При температура на заваряване или спояване голият метал бързо ще реагира повторно с кислорода и азота от околния въздух. Нови оксиди ще се образуват в рамките на милисекунди и ще развалят качеството на фугата. Flux решава този проблем чрез изграждане на физическа бариера.
При нагряване флюсът се топи и създава непрекъснат слой от течна шлака, покриващ разтопената заваръчна вана и нагрятата зона на основния метал. Тази разтопена шлака запечатва металната повърхност и изолира кислорода, азота и водните пари във въздуха от контакт с горещ метал. При електродъгово заваряване под флюс дебелият гранулиран флюс напълно покрива електрическата дъга. Почти нулев въздух може да достигне до заваръчната вана. Ето защо SAW доставя стабилни, висококачествени заварки за дебели стоманени плочи и тръби с голям диаметър. За заваряване с флюсова сърцевина, разтопените съставки на флюса генерират шлака, покриваща втвърдяващия се заваръчен шев веднага след втвърдяването на метала. Този екраниращ ефект продължава, докато температурата на детайла падне достатъчно ниско, за да се избегне бързото окисление. Тази функция отличава флюса от обикновените почистващи химикали, тъй като почистващите агенти работят само при стайна температура и не предлагат защита при висока температура.
Подобрете ефективността на намокряне и разпръскване на разтопен добавъчен метал
Намокрянето описва способността на течния добавъчен метал да се разпространява равномерно и да прилепва плътно към твърдата повърхност на основния метал. Лошото намокряне води до образуване на топки, набраздяване и непълно запълване на фугите, често наблюдавани при спояване и запояване. Flux химически модифицира повърхностното напрежение на разтопената пълнежна сплав и твърдата метална повърхност. След отстраняване на оксида течният добавъчен метал може да тече свободно по протежение на фугите, вместо да се свива в изолирани капчици.
Тази функция е изключително критична за спояване на компоненти от неръждаема стомана, медна сплав и алуминий. При производството на топлообменници, изграждането на тръбопроводи и монтажа на хардуер, доброто намокряне гарантира пълно запълване на празнините и равномерно образуване на фуги. Дори в процесите на електродъгово заваряване, образуваната от флюс шлака може да регулира начина, по който разтопената стомана тече вътре в заваръчната вана, помагайки за оформянето на правилната геометрия на заваръчния шев и избягвайки дефекти като подрязване или прекомерно укрепване на заваръчния шев.
Модифициране на металургичните характеристики на заваръчния метал
Освен почистването и екранирането, флюсът може да регулира химичния състав и механичните свойства на крайния заваръчен метал чрез металургични реакции. Легирането и деоксидирането са два типични механизма. Много флюсове за заваряване съдържат деоксидиращи елементи като манган, силиций и титан. Тези елементи имат по-силен афинитет към кислорода в сравнение с желязото. Когато кислородът се разтваря в разтопения заваръчен метал, деоксидантите се свързват с кислорода, за да образуват шлака, премахвайки разтворения кислород и намалявайки порьозността и чупливостта, причинени от замърсяване с кислород.
Някои флюсове със специална формула въвеждат легирани елементи в заваръчния метал. Когато в основния материал или телта за пълнене липсват определени елементи, флюсът може да ги допълни, за да подобри якостта на опън, якостта или закаляването на заваръчните шевове. Например, определен флюс за дъга под флюс е проектиран за високоякостно заваряване на тръби от нисколегирана стомана, като оптимизира ударната якост на заваръчния шев при работни условия при ниски температури. Междувременно флюсът може също така да контролира нивата на примеси на сяра и фосфор чрез реакция шлака-метал, намалявайки склонността към горещо напукване на заваръчните съединения. Тази функция за металургично регулиране прави потока много повече от обикновен бариерен материал.
Влияйте на скоростта на охлаждане на заваръчния шев и прецизирайте структурата на втвърдяване
Скоростта на втвърдяване пряко влияе върху микроструктурата на заваръчния метал и механичното поведение. Шлаката, генерирана от разтопен флюс, има относително ниска топлопроводимост. Покривайки повърхността на заваръчния шев, той забавя скоростта на охлаждане на заваръчния шев. Бавното охлаждане намалява топлинния стрес, понижава риска от втвърдяване на високовъглеродна стомана и минимизира възможността за студено напукване.
От друга страна, различните формулировки на флюса произвеждат шлака с различни точки на топене и втвърдяване. Шлаката със съвпадаща температура на втвърдяване може да ограничи свиването на заваръчната вана по време на втвърдяването, подобрявайки покритието на повърхността и намалявайки повърхностните дефекти. За широкомащабно заваряване под флюс на надлъжни шевове на ERW тръби или дебелостенна конструкционна стомана, изборът на флюс трябва да вземе предвид контрола на скоростта на охлаждане, за да се гарантира издръжливост на заваръчния шев. Неправилният флюс може да доведе до груба зърнеста структура и лошо въздействие при удар, дори ако не може да се наблюдава очевиден повърхностен дефект.
Отстранете примесите и генерирайте лесно отстранима шлака
По време на заваряване неметалните включвания, плаващите оксиди и реакционните продукти трябва да бъдат отделени от течния метал. Flux превръща тези примеси в разтопена шлака с ниска плътност. Тъй като плътността на шлаката е по-ниска от тази на стопената стомана, тези странични продукти изплуват нагоре от заваръчния метал. След охлаждане шлаката образува твърди или крехки слоеве, покриващи повърхностите на заваръчните шевове, които могат да бъдат отрязани, изчеткани или шлифовани след завършване на заваряването.
Ако потокът е недостатъчен или с лошо качество, примесите не могат да изплуват напълно. Те ще бъдат хванати във втвърден метал и ще образуват дефекти от включването на шлака, което сериозно отслабва здравината на заваръчния шев и антикорозионните характеристики. За тръбопроводи, носещи налягане, шлаковите включвания действат като точки на образуване на пукнатини при работно натоварване. Следователно пълното отстраняване на шлаката след заваряване също е съществена стъпка за проверка.
Спомагателни функции за различни сценарии на приложение
При запояване на електронни платки флюсът също така подобрява качеството на електрическия контакт и предотвратява повторното окисляване на малките медни подложки. В цеховете за горещо поцинковане флюсът за предварителна обработка подобрява овлажняването на цинковата течност върху стоманената повърхност и намалява дефектите при поцинковане. В теловете с флюсова сърцевина съставките на флюса могат да генерират защитен газ чрез термично разлагане, предлагайки защита дори без външни газови бутилки за полеви строителни работи.
Важно е да се разграничи функцията на потока при ERW високочестотно съпротивително заваряване. Стандартният HF‑ERW го правине използвайте поток. ERW постига съединяване чрез коване под налягане, а оксидите се изстискват под формата на заваряване. Това е ключова разлика от технологиите за електродъгово заваряване. Много начинаещи бъркат ERW с SAW или заваряване с флюсова сърцевина. Флюсът не е необходим за нормално производство на HF-заварени тръби.
Класификация на често срещаните видове поток
Според метода на нанасяне флюсът може да бъде разделен на гранулиран флюс за електродъгова дъга, флюс във вътрешността на флюсирана тел, флюс за паста или прах, флюс за течно спояване. Въз основа на химичните свойства, той попада в киселинен поток и основен поток. Основният флюс се отличава с подобряването на якостта на заваръчния шев за стомана с висока якост, докато киселинният флюс осигурява по-добър външен вид на заваръчната повърхност. Остатъчният поток трябва да се третира правилно. Някои флюсове съдържат корозивни халидни съединения. Ако остатъци от флюс останат върху повърхността на компонента, това ще причини дълготрайна корозия, особено за части от неръждаема стомана, използвани в богата на хлорид водна среда на плувен басейн. За тези ситуации е необходимо почистване след заваряване.
Често срещани проблеми, причинени от неправилно използване на поток
Недостатъчното добавяне на поток води до непълно отстраняване на оксида, недостатъчно екраниране и висока степен на порьозност и лошо топене. Прекомерният поток може да причини улавяне на шлака, прекомерни остатъци и повишено работно натоварване след почистване. Използването на грешен клас на потока е друга често срещана грешка. Прилагането на обикновен киселинен флюс за нискотемпературна стомана с висока якост ще доведе до лоша устойчивост на удар при заваряване. Хигроскопичният флюс трябва да се съхранява при сухи условия. Влажният флюс внася водород в заваръчния метал и задейства предизвикано от водород студено напукване за стомана с висока якост. Процедурата за изпичане на флюса, определена от производствените стандарти, не може да бъде пропусната.
За да обобщим, флюсът изпълнява множество жизненоважни металургични функции в процесите на заваряване и свързване на метали: елиминиране на съществуващи повърхностни оксиди, образуване на течна шлакова бариера срещу повторно окисление при висока температура, подобряване на омокрянето и разпространението на пълнежния метал, регулиране на химичния състав на заваръчния шев чрез деоксидация и легиране, модифициране на скоростта на охлаждане и микроструктурата на втвърдяване и абсорбиране на примеси за образуване отстранима шлака. В зависимост от практическите изисквания флюсът може също така да реализира специални спомагателни функции за индустрии за спояване, сглобяване на електроника и повърхностна обработка.
Трябва да се подчертае, че потокът не е универсален. Потребителите трябва да изберат подходящ тип флюс, съответстващ на класа на основния метал, технологията на заваряване и работната среда. Неправилен избор на флюс, влажно съхранение, недостатъчна или прекомерна дозировка ще генерират различни дефекти при заваряване. Освен това остатъчният корозивен флюс трябва да бъде напълно почистен след работа, за да се избегне корозионна повреда на по-късен етап. Също така си струва да запомните, че някои усъвършенствани процеси на заваряване, като например високочестотен ERW, не разчитат на флюс за образуване на фуги. Разбирането какво прави потокът и неговите ограничения помага на производствените инженери да вземат правилни решения за процеса за производство на тръби, производство на стоманени конструкции и производство на метални компоненти.
