Большинство металлов и сплавов при сварке взаимодействуют с окружающей атмосферой. Особенно реагирует расплавленный металл. Менее подвержены этому закристаллизовавшийся металл шва и металл в зоне термического шшяния. В результате взаимо­действия с окружающей средой происходит окисление металла, а также растворение в нем азота и водорода. Это приводит в боль­шинстве случаев к ухудшению свойств металла шва и сварных соединений. Поэтому при сварке необходима зашита металла сва­рочной ванны от контакта с воздухом. Применяется шлаковая, газовая и комбинированная защита.

Особенность шлаковой защиты заключается в возможности металлургической обработки расплавленного металла. Для этого применяют специальные сварочные флюсы, образующие при рас­плавлении шлаки с определенными физико-химическими свойст­вами. Такие флюсы используют при автоматической и механизированной дуговой и электрошлаковой сварке и наплавке. Шлаки условно можно разделить на две группы: активные и пас­сивные. Активные шлаки наряду с защитой осуществляют и метал­лургическую обработку (раскисление, связывание серы и фосфора, легирование). Пассивные шлаки осуществляют в основном защит­ные функции. Кроме того, шлаки должны обеспечивать хорошее формирование шва, надлежащий химический состав металла, от­сутствие пор и трещин, устойчивость процесса сварки, легкую отделяемость шлаковой корки от поверхности шва. Для сварки сталей используют шлаки различных систем. В большинстве из них в качестве обязательной составляющей, оказывающей влияние на физические свойства шлака, входит фтористый кальций CaF2. Наибольшее распространение получили шлаки, содержащие МпО, FcO, CaO, MgO, А1203 и др. Соотношение оксидов в шлаках для сварки различных сталей изменяется. Уменьшение в шлаках кон­центрации активных оксидов (FeO, МпО, Si02) и повышение в них содержания прочных оксидов (CaO, MgO, А1203) приводят к сни­жению окислительной способности системы по отношению к боль­шинству легирующих элементов в сварочной ванне.

По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и нсплавленые. Плавленый флюс получают сплавлением его состав­ляющих. Сплавленную массу после охлаждения подвергают дроб­лению на зерна требуемого размера. Нсплавленые флюсы представляют собой механическую смесь порошкообразных мате­риалов, замешанную на определенном связующем, например жид­ком стекле, прокаленную и гранулированную в зерна определенных размеров. Преимуществом плавленых флюсов являются высокие технологические свойства (защита, формирование, отделимость шлаковой корки и др.) и малая стоимость. Преимуществом неплав - леных флюсов является возможность в более широких пределах легирования металла шва через флюс.

В настоящее время в промышленности преимущественно при­меняют плавленые флюсы. Плавленые флюсы для сталей различают по содержанию в них оксидов кремния — высококремнистые (до 40—50% Si02), низкокремнистые (до 35% SiOz) и бескремнистые; по содержанию оксида марганца — высокомарганцовистые (более 30% МпО), среднемарганцовистые (от 15 до 30% МпО) и низко­марганцовистые. Низкокремнистые флюсы применяют обычно для сварки легированных сталей. Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют преимущественно высококремнистые марганцовистые флюсы в сочетании с низкоуглеродистой сварочной проволокой. Для сварки высоколегированных сталей с большим содержанием таких легкоокисляющихся элементов, как С, Мо, Ті, АІ и др., применяют бескремнистые флюсы на основе соединений СаО, CaF2, А1203 и бескислородные фтористые флюсы на основе CaF2, NaF и др. Для сварки алюминия, магния, титана и их сплавов используют флюсы, образующие бескислородные шлаковые систе­мы. Для титана — на основе CaF2 с небольшими добавками хлори­дов; для алюминия —на основе хлористых (NaCl, КС1, LiCl) солей с добавками фторидов (NaF, KF, LiF и др.), для магниевых сплавов — на основе фторидных соединений (KF, NaF, BaF3 и др.). Для сварки меди и медных сплавов применяют флюсы, образующие шлаковые системы, основу которых составляют бораты: бура Na2B407 * 10Н2О и борная кислота Н3ВО> В другие шлаковые системы эти соединения вводят в виде добавок.

Для изготовления флюсов используют исходные материалы (руды, кварцевый песок, рутил, каолин, мрамор, фтористые и хлористые соли и другие компоненты). Компоненты должны быть недорогими и чистыми от вредных примесей (серы, фосфора и др.). Особенно высокая чистота требуется для флюсов, используемых при сварке титана и его сплавов и других активных материалов.

Несмотря на большое количество флюсов, используемых при сварке и наплавке различных металлов, общий стандарт на них пока не разработан. Имеющийся ГОСТ 9087-81 регламентирует требова­ния к плавленым флюсам для сварки сталей. По этому стандарту выпускается 21 марка плавленых флюсов. Наиболее распространен­ными являются флюсы марок АН-348А, ОСЦ-45, АН-20, АН-26, АН-15М и др. В табл. 9.3 приведены рекомендуемые области применения плавленых флюсов.