В результате использования флюсов при аргонодуговой сварке корень шва сварного соединения отличается плавностью перехода от ^основного металла к проплавленному. Данный эффект позволяет повысить усталостную прочность сварных соединений в результате снижения концентрации напряжений в зоне линии сплавления.

Критерием для оценки конфигурации перехода от проплавленного металла к основному служит коэффициент проплавления КПр = b!h, где Ъ — ширина проплавления, мм; h — высота провисания сварного шва, мм. Вероятно, что повышение величины поверхностного натяжения флюсовых композиций способствует улучшению формирования проплавления сварного шва, которое ха; а т:ризут я плавностью перехода от основного металла к наплавленному и высоким значением коэффициента проплавления.

Флюсам принадлежит также большая роль в образовании надежного физического контакта между алюминием и сталью при сварке.

Специальные флюсы для сварки алюминия со сталью не разработаны. Для этой цели используются флюсы, применяемые для сварки алюминия, алитирования стальных изделий и биметаллического литья. Основные требования к флюсам: обеспечение хорошей смачиваемости поверхности стали в течение сравнительно непродолжительного времени сварки; изменение межфазной свободной энергии на границах сталь —флюс и алюминий —флюс таким образом, что-бы возрастали величины cos 6 и До; обладание травящими свойствами; растекание, адсорбирование или разрушение пленки оксида алюминия. Помимо этих основных технологических требований к флюсам последние должны в расплавленном состоянии иметь плотность меньше плотности жидкого металла, обеспечивать устойчивое прение дуги, хорошее формирование шва и высокие механические свойства сварных соединений, не давать пор и грещин в шве, температура затвердевания их должна быть ниже температуры затверде-.вания металла шва.

Улучшение смачиваемости приводит также к увеличению адгезии на границе свариваемых металлов, т. е. к возрастанию прочности свариваемого соединения. Однако применительно к системе Al — Fe ■одного улучшения смачивания обычно недостаточно из-за возможности образования интерметаллидов. Поэтому специфическим требованием к флюсам при сварке стали с алюминием является содержание компонентов (добавок), которые, осаждаясь в процессе сварки на .-поверхности стальной детали, ускоряют растекание алюминия и препятствуют образованию интерметаллических соединений.

Наиболее широкое применение в качестве флюсов нашли различные композиции хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, а также фторида алюминия. При этом фториды разрушают и растворяют оксид алюминия, а хлориды лучше смачивают поверхность металлов.

Термохимические оценки подтверждают высокую реакционную способность фторидов щелочных металлов с алюминием и его сплавами по сравнению с хлоридами при 1273 К-■'

S.cm-

Для автоматической сварки алюминия и не содержащих магния алюминиевых сплавов предложен флюс АН-А1. По устойчивости горения дуги, формированию, плотности, механическим свойствам и коррозионной стойкости шва лучшими являются флюсы, содержащие 20—40 % ЫаО, 30 % 1Ма3А1Рв (криолит), остальное — КО. Учитывая степень увлажняемости флюса, целесообразно применять минимальное количество хлористого натрия [244].

В соответствии со сказанным выше о влиянии флюса на величину межфазных свободных энергий ст,к, а также в связи с широким применением в качестве флюсов различных хлоридов и фторидов, определялась величина стж_г по границе алюминия с криолитными и крио-литоглиноземными расплавами различной концентрации и с примесями различных хлоридов и фторидов.

Применение в качестве флюсов соле- Д?| вых расплавов удобно тем, что они, обладая малым поверхностным натяжением, 24 хорошо смачивают поверхность металлов. Основу большинства флюсов составляют 1б\ хлористые соли №, К, Ы, Са, 2пС)2, а также соединения фтора: №Р, А12РЧ, 1лР.

В работе [257] приведены данные по смачиванию алюминием стали и чугуна при различных составах флюсов: на основе хлоридов натрия и калия и на основе хлоридов цинка. На рис. 85 кривые 1, 3, 4 соответствуют добавкам ЫаР, №3А1Р6 и КР в случаях, когда основой флюса является смесь ЫаО и КС1, кривая 2 соответствует добавкам КР и 2г.С12. Как видно из рис. 85, присадка фтористых солей резко улучшает растекание алюминия по стали. При этом наиболее эффективны в смеси хлоридов натрия и калия добавки 15—18 % криолита (кривая.?) и КР (кривая 4). Недостатками флюсов КР являются их большие текучесть и гигроскопичность. Флюсы с криолитом более удобны в работе, они обладают высокой реакционной способностью в отношении А1203, малогигроскопичны, достаточно тугоплавки и практически не газотворны. Офлюсование в указанных флюсах улучшает алитирование стали в процессе сварки.

Из рассмотренных в работе [257] флюсов для улучшения качества алитирования авторы рекомендуют расплав из 41—45 % ЫаС1, 41— 45 % КО и 10—18 % ЫазА1Рь; водный раствор на основе 2пС12, с присадкой 30—40 % КР и расплав 28,0 % 1пС\2 — 28,6 % ЫаО — 28,6 % КО —2,2 % Ш40— 12 % №3А1РВ.

В ряде случаев в состав флюса, а также в алюминиевый сплав специально вводят элементы, улучшающие смачивание. Так, для снижения температуры плавления иногда вводят до 6 % 1лО или до 34 % 2пС12. Для флюсования применяют также расплавы фтористых солей циркония (2гР2, К,2гРв) и титана ГПР,, КД'Рв) либо пересыщенные водные растворы фторцирконата калия К.2гР6.

3 6 9 12 15 п,%

Рис. 85. Зависимость растекаш я алюминия по стали от различных добавок к смеси хлоридов натрия и калия.