概要
溶接フラックス溶接の最も重要かつかけがえのない部品の 1 つです。
多くの人は溶接機と溶接ワイヤだけに注目しており、溶接プロセスの安定化と溶接シームの品質の最適化におけるフラックスの重要な役割を見落としています。簡単に言うと、フラックスは溶接作業用に特別に設計された化学冶金補助材料です。無機鉱物、化学添加剤、機能助剤の複雑な混合物で構成されており、サブマージ アーク溶接、ろう付け、はんだ付け、フラックス入りワイヤ アーク溶接に広く使用されています。-溶接技術を包括的に理解し、高品質の溶接生産を習得するには、フラックスの定義、分類、動作原理、中心的な機能、種類、応用分野を明確に理解する必要があります。{4}
の定義
溶接フラックス
溶接フラックスとは何ですか?溶接フラックスは、溶接用の粒状、粉末、またはペースト状の補助材料です。{0}}これは、溶接プロセス中にアークおよび溶融池に適用または接触して使用されます。溶加材を提供する溶接ワイヤや電極とは異なり、フラックスの主な機能は溶加材として機能することではありません。その代わりに、物理的な被覆と化学冶金反応を通じて、保護、浄化、修飾の役割を果たします。専門的な観点から見ると、溶接フラックスは複合タイプのフラックス剤です。空気を隔離し、溶接金属内の有害な不純物を除去し、溶融池の化学組成を調整し、溶接部の微細構造と機械的特性を最適化します。溶接冶金システムにおける「浄化剤」および「保護層」とみなすことができます。
動作原理
1. 物理的隔離と断熱
フラックスの主な機能は、物理的な絶縁を提供することです。溶接プロセス中、高温の電気アークと溶鋼プールは非常に活発で、空気中の酸素、窒素、水蒸気と反応しやすくなります。-これらの反応により脆い酸化物や窒化物が生成され、溶接シームの靭性が低下し、多数の気孔欠陥が発生します。フラックスが高温で溶けると、溶融池の表面を完全に覆う高密度の液体スラグ層が形成されます。このスラグ層は、高温の溶融金属を外気から効果的に隔離し、酸化および窒化反応の経路を遮断します。さらに、スラグ層は優れた断熱特性を備えているため、溶接シーム金属の冷却速度が遅くなります。適切な冷却速度により、急速な凝固欠陥を回避し、溶接残留応力を低減し、過度の温度差によって引き起こされる低温割れを防ぐことができます。
2. 化学的精製と不純物の除去
溶接フラックスにはさまざまな活性化学成分が含まれています。高温では、溶融池内の有害な不純物と酸化還元、脱硫、脱珪、その他の冶金反応が起こる可能性があります。{1}硫黄とリンは、溶接金属中で最も有害な不純物元素です。硫黄含有量が過剰になると溶接継ぎ目に高温割れが発生する可能性があり、リン含有量が過剰になると溶接継ぎ目の低温靱性が大幅に低下します。-溶接フラックス中のアルカリ成分は硫黄およびリン化合物と完全に反応し、溶融池の表面に浮かぶ安定した不溶性のスラグ層を生成します。冷却後、このスラグ層は除去できます。同時に、溶接フラックスは溶接領域の残留水蒸気を分解し、水素-誘起割れの原因となる水素元素を除去し、それによって溶接金属の純度を大幅に向上させることができます。
溶接フラックスの主な分類
さまざまな形状、組成、溶接塗布方法に基づいて、溶接フラックスはいくつかのカテゴリに分類できます。各カテゴリには、独自の適用範囲と処理特性があります。業界で最も一般的に使用されている分類方法は、物理的形状と化学的アルカリ度に基づいています。
1. 形状による分類
まず、粒状固体フラックスは最も広く使用されているタイプであり、主にサブマージ アーク溶接に適用されます。粒子径が均一で化学的性質が安定しており、濡れ性も良好です。溶接プロセス中に、連続的で安定したスラグ層を形成できるため、厚板溶接、長い溶接シーム溶接、自動生産ラインに適しています。次に、ペースト状フラックスは主にろう付けや特殊精密溶接に使用されます。粘着力が強く、溶接現場に正確に塗布できるため、小物部品や精密部品の溶接に適しています。第三に、粉末フラックスは通常溶接ワイヤと組み合わせて使用され、反応速度が速く、浄化効果が優れています。移動式で複雑な溶接施工シナリオに適しています。
2. 化学的アルカリ度による分類
アルカリ度係数に応じて、溶接フラックスは酸性フラックス、中性フラックス、アルカリ性フラックスに分類できます。酸性フラックスは溶接加工が安定し、溶接形状が美しく、スパッタが少なく作業性が良いため、一般炭素鋼溶接や一般構造部品の製造に適しています。アルカリ性フラックスは、強力な不純物除去能力、優れた耐亀裂性、靱性向上効果を有しており、主に高張力鋼、低温圧力容器鋼、および高い安全性が求められる重要な構造溶接に使用されています。-中性フラックスは、プロセスの安定性と機械的性能を考慮したバランスの取れた性能を備えており、従来の工業用溶接生産で広く使用されています。
溶接フラックスの働き
1. 溶接アークを安定させ、溶接プロセスを最適化します。
溶接フラックスの成分はアーク安定性に優れています。溶接プロセス中、フラックスは継続的に分解およびイオン化するため、溶接アークの安定性が維持され、アーク切断、アークのふらつき、その他の不安定な現象が回避されます。安定したアーク燃焼により、均一な溶接入熱、一貫した溶接幅と溶け込み深さが確保され、手動操作や装置パラメータの変更による溶接プロセスの変動が効果的に低減され、溶接製品の合格率が向上します。
2. 一般的な溶接欠陥の除去
コア浄化材として、フラックスはさまざまな一般的な溶接欠陥を根本的に防ぐことができます。ガス隔離機能により、ガスの浸透による気孔欠陥を回避できます。脱硫および脱リン反応により、高温亀裂や脆性破壊のリスクを排除できます。徐冷効果により、残留応力と低温亀裂を軽減できます。同時に、フラックススラグの均一な溶解と浮遊スラグの現象により、スラグ介在欠陥を効果的に回避し、溶接表面を滑らかにし、内部構造を緻密にします。
3. 溶接の機械的特性と寿命の向上
多くの場合、溶接継手は機械装置の最も弱い部分です。溶接フラックスの合金化および結晶粒微細化効果により、溶接部の総合的な機械的特性を大幅に向上させることができます。最適化された溶接金属は、より高い強度、より優れた靱性、耐疲労性を備えており、産業運転における長期にわたる機械振動、衝撃荷重、環境腐食に耐えることができます。{2}}溶接構造部品の耐用年数が大幅に延長され、機器のメンテナンスと交換のコストが削減されます。
産業応用分野
1. 重機・鉄骨溶接
鋼構造物の建築、港湾機械、鉱山機械、建設機械などの重工業分野では、厚板や高負荷の溶接が必要です。-このような場合には、エレクトロスラグ溶接用フラックスが広く使用されています。大電流、深い溶け込み、長期連続溶接の要件を満たし、大型鋼部品の構造安定性と耐荷重能力を確保します。-
2. 圧力容器とパイプラインの溶接
圧力容器や石油やガスの輸送パイプラインでは、溶接継手に非常に高い安全性要件があり、優れた耐亀裂性、低温靱性、気密性が必要です。{0}この分野では、主にアルカリ性の高品質溶接フラックスが使用されます。これにより、有害な不純物を効果的に除去し、溶接の脆性を軽減することができ、溶接シームが長期運転中の高圧や複雑な環境変化に確実に耐えることができます。-
3. 自動車・精密製造溶接
自動車車体の製造や精密部品の加工、軽産業機器の製造などでは、主に中性フラックスや酸性フラックスが使用されます。美しい溶接形状、小さな溶接変形、安定した性能という特徴があり、最新のインテリジェント製造および自動溶接生産ラインの精度と外観の要件を満たすことができます。
フラックスは現代の溶接技術に欠かせない機能補助材です。これは単なる付属品ではなく、溶接の品質、プロセスの安定性、および機器の寿命を決定するコア材料です。フラックスは、物理的な隔離保護、化学的不純物の除去、冶金的特性の改善を通じて、高温溶接におけるさまざまな技術的問題を効果的に解決し、溶接欠陥を大幅に回避し、溶接シームの機械的特性を最適化します。-工業生産がより高い精度、より高い強度、より高い安全性を目指して発展し続けるにつれて、フラックス性能に対する要件も常に増加しています。将来の工業生産では、効率的、低水素、環境に優しい、インテリジェントな特殊フラックスが開発の主流の方向になるでしょう。-フラックスの定義、原理、用途を包括的に理解することは、標準化された溶接プロセスを習得し、高品質の溶接製品を製造するための基本的な前提条件であり、現代の溶接エンジニアや製造担当者にとって不可欠な専門知識でもあります。{7}}
