Изучение сварочных флюсов: Виды, состав, функции, принцип работы | MachineMFG

Изучение сварочных флюсов: Виды, состав, функции, принцип работы

0
(0)

Что такое сварочный флюс?

Сварочный флюс представляет собой гранулированный сварочный материал который при расплавлении во время сварки образует шлак и газ. Это вещество играет важную роль в защите расплавленного металла и помогает в металлургической обработке.

Флюс - это смесь, состоящая в основном из канифоли, вспомогательного материала, который обеспечивает бесперебойное протекание процесса сварки. Сварка является одним из основных процессов при сборке электроники, а флюс - это вспомогательный материал, используемый во время сварки.

Основная функция флюса - удаление окислов с припоя и поверхности спаиваемого материала, что позволяет добиться необходимой чистоты поверхности.

Он предотвращает повторное окисление поверхности во время сварки, снижает поверхностное натяжение припоя и улучшает качество сварки. Качество флюса напрямую влияет на качество электронных изделий.

Состав флюса

Сварочный флюс состоит из смеси минералов, включая мрамор, кварц, флюорит и другие, а также химических веществ, таких как титан диоксид и целлюлоза.

Основное применение сварочного флюса - дуговая сварка под флюсом и электрошлаковая сварка.

Похожие статьи: Виды сварки

В последние несколько десятилетий в процессе пайки электронных изделий часто используется канифольно-смоляной флюс, состоящий в основном из канифоли, смолы, галоидсодержащих активаторов, добавок и органических растворителей.

Хотя этот тип флюса обладает хорошей паяемостью и низкой стоимостью, он имеет большое количество остатков после сварки. Эти остатки содержат галоидные ионы, которые постепенно вызывают такие проблемы, как снижение характеристик электроизоляции и короткие замыкания.

Для решения этой проблемы необходимо очищать остатки канифольно-смоляного флюса на электронной печатной плате, что не только увеличивает производственные затраты, но и растворитель, используемый для очистки остатков канифольно-смоляного флюса, в основном состоит из фторхлорсодержащих соединений. Это соединение является веществом, разрушающим озоновый слой атмосферы, и в настоящее время оно запрещено и снято с производства.

Однако по разным причинам многие компании до сих пор используют процесс пайки с канифольным флюсом и последующей очистки фторхлорным очистителем, который имеет низкую эффективность и высокую стоимость, а также вызывает серьезное загрязнение окружающей среды.

В состав неочищаемого флюса, который чаще используется на рынке и имеет более высокий класс, входят: органические растворители, натуральные смолы и их производные, поверхностно-активные вещества синтетических смол, активаторы органических кислот, антикоррозионные агенты, сорастворители и пленкообразующие агенты.

Проще говоря, это однородный прозрачный смешанный раствор, образованный путем растворения различных твердых компонентов в различных жидкостях, где каждый компонент имеет свои пропорции и функции.

Органические растворители:

Смесь одного или нескольких типов кетонов, спиртов, эфиров; обычно используются этанол, пропанол, бутанол; ацетон, толуол-изобутилкетон; этилацетат, бутилацетат и т.д.

Как жидкий компонент, его основная функция заключается в растворении твердых компонентов во флюсе с образованием однородного раствора, что облегчает пайку компонентов, равномерно покрывая их соответствующим количеством флюса, а также позволяет очистить легкую грязь и масло на металлическая поверхность.

Составные компонентыОсновная функция
Летучие компонентыРастворительРегулирование вязкости и дисперсности твердых компонентов
Твердый составСмолаОсновные ингредиенты, функции каталитической пайки
ДиспергаторПредотвращение расслоения, характеристики текучести
АктиваторРаскисление

Натуральная смола и ее производные или поверхностно-активные вещества на основе синтетической смолы:

Галогенсодержащие поверхностно-активные вещества обладают высокой активностью и способностью к пайке, но поскольку ионы галогенов трудно очистить, ионные остатки высоки, а галогенные элементы (в основном хлориды) обладают сильными коррозионными свойствами, они не подходят для использования в качестве сырья для неочищаемого флюса.

Негалогенсодержащие ПАВ обладают несколько более слабой активностью, но в них меньше ионных остатков. ПАВ - это в основном неионогенные поверхностно-активные вещества семейства жирных кислот или ароматического семейства. Их основная функция - снижение поверхностного натяжения, возникающего при контакте припоя с металлом свинца, увеличение силы смачивания поверхности, усиление проникновения активаторов органических кислот, а также роль пенообразователя.

Активатор органических кислот:

Состоит из одного или нескольких видов дикарбоновых кислот или ароматических кислот, таких как янтарная, глутаровая, итаконовая, салициловая, фумаровая, гептанолевая, яблочная, янтарная и т.д., его основная функция - удаление оксидов на свинцовой ножке и поверхности расплавленного припоя, и он является одним из ключевых компонентов флюса.

Антикоррозийное средство:

Уменьшает остатки твердых компонентов, таких как смолы и активаторы, после высокотемпературного разложения.

Сорастворитель:

Предотвращает склонность твердых компонентов, таких как активаторы, к десорбции из раствора, что позволяет избежать плохого равномерного распределения активаторов.

Пленкообразующий агент:

В процессе пайки свинца нанесенный флюс выпадает в осадок и кристаллизуется, образуя однородную пленку. Остатки после высокотемпературного разложения могут быстро затвердеть, упрочниться и уменьшить липкость благодаря присутствию пленкообразующего агента.

Принцип работы флюса

Принцип работы флюса легко понять. В двух словах: в течение всего процесс сваркиФлюс удаляет оксидный слой на поверхности сварочного материала под действием собственных активных веществ.

В то же время он снижает поверхностное натяжение между оловянной жидкостью и сварочным материалом, улучшая текучесть и смачиваемость оловянной жидкости, что способствует завершению сварки. Отсюда и название "флюс".

Если полностью проанализировать принцип работы флюса, то он предполагает использование активаторов в составе флюса для очистки окислов на поверхности сварочного материала, что позволяет сплаву припоя хорошо соединиться со сварочным материалом и сформировать точку сварки. Основную роль в этом процессе играют активаторы, входящие в состав флюса, которые способны быстро удалить окислы с паяльных площадок и контактов компонентов, а иногда и защитить сварочный материал от дальнейшего окисления до завершения сварки.

Кроме того, при удалении оксидной пленки начинают действовать поверхностно-активные вещества, входящие в состав флюса. Они могут значительно снизить поверхностное натяжение жидкого припоя на поверхности сварочного материала, повысить текучесть и способность жидкого припоя к растеканию, а также обеспечить проникновение оловянного припоя в каждую мельчайшую точку. пайка разрыв.

В процессе сварки в оловянной печи в момент, когда свариваемое тело покидает поверхность оловянной жидкости, благодаря смачивающему действию флюса излишки оловянного припоя стекают вниз вдоль штыря, что позволяет избежать таких неприятных явлений, как всплески припоя и образование мостиков.

Функции сварочного флюса

Функции флюса:

(1) Удалите оксиды из поверхность сваркиСнизить температуру плавления и поверхностное натяжение припоя и как можно быстрее достичь температуры пайки.

(2) Защита металла сварного шва в жидком состоянии от воздействия вредных газов в окружающей атмосфере.

(3) Обеспечьте необходимый расход жидкого припоя для заполнения шва пайки.

(4) Разрушение пленки оксида металла для очистки поверхности припоя, что способствует смачиванию припоем и образованию сплавов паяного соединения.

(5) Может покрывать поверхность припоя, предотвращая дальнейшее окисление припоя или металла.

(6) Повышение активности припоя и поверхности спаиваемого металла, снижение поверхностного натяжения припоя.

(7) Припой и флюс сплавляются, что позволяет увеличить текучесть припоя и улучшить смачиваемость.

(8) Он может ускорить передачу тепла от головки паяльника к поверхности припоя и спаиваемого объекта.

(9) Соответствующий флюс также может придать паяному соединению лучший вид.

Функции потока в погруженном состоянии дуговая сварка:

(1) . Механическая защита: Под действием электрической дуги флюс расплавляется в поверхностный шлак, защищая находящийся в жидком состоянии металл шва от проникновения газов из окружающей атмосферы, тем самым предотвращая появление газовых включений в сварной шов.

(2) . Передача необходима металлические элементы в расплавленный бассейн.

(3) . Способствует получению гладкой и прямой поверхности сварного шва с хорошим формированием. Температура плавления флюса должна быть на 10-30℃ ниже, чем температура плавления припоя, при особых обстоятельствах температура плавления флюса может быть выше, чем у припоя.

Если температура плавления флюса слишком низкая по сравнению с припоем, флюс расплавится раньше времени, в результате чего флюсовая композиция потеряет активность при плавлении припоя из-за испарения и взаимодействия с исходным материалом.

Выбор флюса обычно зависит от природы оксидной пленки. Для щелочных оксидных пленок, таких как Fe, Ni, Cu и т.д., часто используются кислые флюсы, содержащие борный ангидрид (B2O3), для кислых оксидных пленок, например, для чугуна с высоким содержанием оксидной пленки SiO2, часто используется щелочной флюс Na2CO3, который образует легкоплавкий Na2SiO3 и входит в шлак. Некоторые фтористые газы также часто используются в качестве флюсов, они реагируют равномерно и не оставляют следов после сварки.

BF3 часто смешивают с N2 для пайка нержавеющей стали при высоких температурах. Флюсы, используемые для пайки при температуре ниже 450℃, являются мягкими флюсами, которые делятся на два типа, один из них водорастворимый, обычно состоит из одного или смешанных солевых растворов соляной и фосфорной кислоты, они имеют высокую активность и сильную коррозионную активность, и должны быть очищены после сварки.

Другой представляет собой нерастворимый в воде органический флюс, обычно на основе канифоли или синтетической смолы, с добавлением органической кислоты, органического амина или его соли HCl или HBr для повышения способности к дефилированию и активности.

Условия, при которых часто используется флюс

(1) Температура плавления должна быть ниже, чем у припоя.

(2) Поверхностное натяжение, вязкость и плотность должны быть меньше, чем у припоя.

(3) Он не должен вызывать коррозию исходного материала, а также должен повышать текучесть припоя и удалять оксидную пленку на металлической поверхности при температура сварки.

(4) Остатки флюса легко удаляются.

(5) Он не должен выделять токсичных газов и запахов, чтобы предотвратить вред для человеческого организма и загрязнение окружающей среды.

Виды сварочного флюса

Существует несколько способов классификации сварочного флюса, включая его применение, способ изготовления, химический состав, металлургические свойства при сварке, а также рН и размер частиц флюса.

Независимо от используемого метода классификации, он выделяет лишь некоторые аспекты сварочного флюса и не может полностью охватить все его характеристики.

Общие методы классификации включают:

1. Нейтральный сварочный флюс

Нейтральный сварочный флюс - это флюс, который не изменяет существенно химический состав наплавленного металла или сварочной проволоки после сварки.

Этот тип флюса часто используется для многопроходной сварки, особенно если толщина основного металла превышает 25 мм.

Характеристики нейтрального сварочного флюса следующие:

a. Флюс содержит мало или совсем не содержит оксидов, таких как SiO2, MnO и FeO.

b. Флюс не вызывает окисления в металле шва.

c. Сварка сильно окисленного основного металла может привести к образованию пористости и трещин в сварная шайба.

2. Активный сварочный флюс

Активный сварочный флюс - это флюс, содержащий небольшое количество раскислителей, таких как Mn и Si. Этот тип флюса может повысить устойчивость к пористости и растрескиванию.

Ниже приведены характеристики активного сварочного флюса:

a. Присутствие раскислителей, таких как Mn и Si, может вызвать изменения в химическом составе осажденного металла при колебаниях напряжения дуги. Увеличение содержания Mn и Si может повысить прочность осажденного металла, но снизить его ударную вязкость. Поэтому важно тщательно контролировать напряжение дуги при многопроходной сварке.

b. Активный сварочный флюс обладает сильной способностью предотвращать пористость.

3. Флюс для сварки сплавов

An сварка сплавом Флюс содержит дополнительные компоненты сплава, которые служат переходными элементами. Большинство сварка сплавом флюсы спекаются.

Этот тип флюса используется в основном для сварки низколегированной стали и для износостойкой наплавки.

4. Плавящийся сварочный флюс

Плавящийся сварочный флюс производится путем соединения сырья из различных минералов в определенной пропорции, нагревания до температуры более 1300 ℃, плавления и тщательного перемешивания, а затем охлаждения в воде с образованием гранул.

Далее процесс продолжается сушкой, дроблением, просеиванием и упаковкой для использования.

В Китае распространенной маркой плавящегося сварочного флюса является "HJ". Первая цифра после обозначения "HJ" указывает на содержание MnO, вторая - на содержание SiO2 и CaF2, а третья цифра различает разные марки одного и того же типа сварочного флюса.

5. Спеченный сварочный флюс

После пропорционирования ингредиентов производится сухое смешивание, а для мокрого смешивания добавляется связующее вещество (водный стакан). Затем смесь гранулируется.

Затем он отправляется в сушильную печь для отверждения и сушки, а затем спекается при температуре около 500 градусов.

В Китае распространенная марка спеченного сварочного флюса обозначается "SJ". Первая цифра после обозначения "SJ" указывает на систему шлака, а вторая и третья цифры различают разные марки одного и того же типа флюса с системой шлака.

6. Другие методы классификации

Типы флюсов можно условно разделить на органические, неорганические и смоляные.

Смоляной флюс обычно добывают из выделений деревьев. Это натуральный продукт с низкой коррозионной активностью. Канифоль является представителем этого типа флюса, поэтому ее также называют канифольным флюсом.

Поскольку флюс обычно используется в сочетании с припоем, его можно разделить на мягкий и твердый флюс, соответствующий припою.

При сборке и обслуживании электронных изделий обычно используются канифоль, канифольный смешанный флюс, паяльная паста, соляная кислота и другие мягкие флюсы. Их следует выбирать в соответствии с различными сварочными заготовками в разных случаях.

Контроль сварочного флюса

  1. Контроль сушки флюса и сохранения тепла

Перед использованием флюса его необходимо запечь в соответствии с инструкцией к флюсу. Данный стандарт сушки получен в результате испытаний и контроля технологического процесса и является гарантией качества и правильными данными. Это стандарт предприятия, и у разных предприятий разные требования.

Далее обратитесь к температуре сушки флюса и времени выдержки, рекомендованным JB4709-2000 "Процедура сварки стальных сосудов, работающих под давлением". Как правило, при сушке флюса высота ворса не превышает 5 см. В библиотеке сварочных материалов часто за один раз высушивается больше, чем меньше, и при укладке предпочтение отдается толщине, а не толщине. В связи с этим необходимо строго следить за качеством сушки флюса.

Избегайте чрезмерной толщины укладки и обеспечьте тщательное высыхание флюса, увеличив время сушки.

  1. Контроль за утилизацией флюса на месте и утилизацией отходов

Зона сварки должна быть очищена, и мусор не должен быть смешан с флюсом, в том числе флюс, используемый для флюсовой прокладки, должен быть выпущен в соответствии с правилами, желательно поддерживать температуру около 50℃, своевременная утилизация флюса, чтобы избежать загрязнения. Флюс, используемый неоднократно, использует 8 и 40 меш сита для просеивания и удаления примесей и мелкого порошка, а затем смешивается с три раза новый флюс для использования.

Перед использованием его необходимо высушить при температуре 250-350℃ и держать в тепле в течение 2 часов. После сушки он хранится в инкубаторе при температуре 100-150℃ до следующего использования, хранение на открытом воздухе запрещено. В сложных полевых условиях или при высокой относительной влажности необходимо своевременно управлять площадкой, содержать ее в чистоте, проводить необходимые испытания на влагостойкость флюса и механических смесей, контролировать скорость поглощения влаги и механических включений, избегать беспорядочной укладки и смешивания флюса.

  1. Требования к размеру и распределению частиц флюса

Флюс имеет определенные требования к размеру частиц, размер частиц должен быть соответствующим, так что флюс имеет определенную проницаемость, процесс сварки не излучает непрерывный свет дуги, и избежать загрязнения воздуха в расплавленный бассейн, чтобы сформировать поры. Флюсы обычно делятся на два типа, один с общим размером частиц 2,5-0,45 мм (8-40 меш), а другой с мелким размером частиц 1,43-0,28 мм (10-60 меш).

Мелкий порошок с размером частиц меньше указанного обычно не превышает 5%, а крупный порошок с размером частиц больше указанного обычно превышает 2%. Испытания и контроль гранулометрического состава флюса должны проводиться для определения используемого сварочного тока.

  1. Контроль размера частиц потока и высоты рассеивания кучи

Если слой флюса слишком тонкий или слишком толстый, это приведет к появлению ям, пятен и пор на поверхности сварного шва, формируя неровную форму траектории сварки. Толщина слоя флюса должна строго контролироваться в диапазоне 25-40 мм. При использовании спеченного флюса, из-за его низкой плотности, высота ворса флюса 20%-50% выше, чем у плавленого флюса. Чем больше диаметр сварочной проволоки, тем выше сварочный ток и, соответственно, больше толщина слоя флюса.

Из-за нестандартного процесса сварки и недобросовестного обращения с мелкодисперсным порошковым флюсом на поверхности шва появляются периодические неровные ямки, неразрушающий контроль проходит квалифицированно, но качество внешнего вида страдает, а толщина оболочки локально ослабляется.

Как выбрать правильный флюс?

Для пользователей невозможно проверить состав флюса. Если вы хотите узнать, испаряется ли растворитель флюса, вы можете просто измерить это по удельному весу. Если удельный вес сильно увеличивается, можно определить, что растворитель испарился.

При выборе флюса есть несколько рекомендаций для пользователей:

(1) Понюхайте запах, чтобы предварительно определить, какой растворитель используется. Запах метанола относительно небольшой, но резкий, запах изопропанола немного тяжелее, а этанол имеет ароматный запах.

Хотя поставщик может использовать и смешанный растворитель, он обычно готов предоставить отчет о составе по запросу.

Однако цена изопропанола примерно в 3-4 раза выше цены метанола, поэтому если вы попросите поставщика снизить цену, качество может оказаться сомнительным.

(2) Определите образец, это также наиболее фундаментальный метод для многих компаний при выборе флюса. При подтверждении образца следует попросить поставщика предоставить отчет о соответствующих параметрах и сравнить его с образцом.

Если образец подтверждает, что он в порядке, последующие поставки следует сравнить с исходными параметрами. При появлении каких-либо отклонений проверьте удельный вес, значение кислотности и т. д.

(3) Текущий рынок флюсов неоднозначен. При выборе вы должны четко понимать квалификацию поставщика.

Вопросы и ответы о сварочном флюсе

  1. Что такое флюс в сварке?

Флюс для сварки - это материал, используемый для содействия, облегчения и защиты плавления металлов в процессе сварки. Он используется для предотвращения образования оксидов и других нежелательных побочных продуктов, которые могут образовываться под воздействием тепла. Флюс может быть в виде жидкости, пасты или твердого материала, и он помогает создать более качественный, чистый и прочный сварной шов.

  1. Нужен ли вам флюс для контактной сварки?

Да, флюс необходим при сварке палкой. Электрод, используемый при сварке палкой, часто называемый "палкой", покрыт флюсом. По мере расходования флюса вокруг зоны сварки образуется газовая защита, которая защищает расплавленный металл от окружающего воздуха, что может привести к загрязнению и слабым сварным швам, если их не защитить.

  1. Является ли сварка под флюсом такой же сильной, как MIG?

Сайт прочность сварного шва определяется в первую очередь мастерством сварщика и подготовкой материалов, а не типом сварки. При этом сварка MIG (в среде инертного газа), как правило, дает более чистые и иногда более прочные швы, чем сварка с флюсовым сердечником, поскольку в ней используется защитный газ. Однако сварка под флюсом более универсальна и лучше работает с более толстыми, грязными и ржавыми материалами.

  1. Для чего лучше всего подходит сварка под флюсом?

Сварку под флюсом лучше всего использовать в ситуациях, когда сложно контролировать условия окружающей среды, например, на открытом воздухе или на сквозняке. Это связано с тем, что флюс создает защитный барьер, ограждающий сварной шов от атмосферных газов. Он также отлично подходит для сварки более толстых и шероховатых материалов и при сварке в неположенном месте. Кроме того, он обычно более экономичен и прост в освоении, чем другие виды сварки.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх