Зварювання вуглецевих сталей

Зварювання вуглецевих сталей

Вуглецева сталь - це сплав заліза і вуглецю з невеликим вмістом корисних домішок: кремнію і марганцю, шкідливих домішок: фосфору і сірки. Концентрація вуглецю в сталях цього типу становить 0, 1-2, 07%. В якості основного легуючого елемента виступає вуглець. Саме він визначає зварювальні та механічні властивості цього класу сплавів.

Вуглистими, як відомо, називають такі сталеві сплави, вміст вуглецю в яких може коливатися в межах 0, 1-2, 07%. Залежно від того, скільки вуглецю містять такі сплави в своєму складі, їх поділяють на низько- (до 0, 25%), середньо- (0, 25-0, 6%), а також високовуглецеві (0, 6-2, 07%). Зварювання низьковуглецевих сталей, а також середньовуглецевих і високовуглецевих сталей має певні особливості. Однак існують загальні правила здійснення такого процесу, які дозволяють отримувати якісні і надійні сполуки виробів з вуглецевої сталі.

Низьковуглецеві стали широко використовуються в будівництві і при виробництві деталей методом холодного штампування.

Технологія зварювання низьковуглецевої сталі

Низьковуглецеві стали найкраще піддаються зварюванню. Їх з'єднання може здійснюватися ручним дуговим зварюванням електродами з покриттям. Використовуючи цей метод, важливо правильно підібрати марку електродів, яка забезпечить рівномірну структуру звареного металу. Зварювання повинна проводитися швидко і точно. Перед початком робіт потрібно підготувати деталі, що з'єднуються.

Газове зварювання здійснюється без застосування додаткових флюсів. В якості присадного матеріалу використовуються металеві дроти з невеликим вмістом вуглецю. Це допоможе запобігти утворенню пір.

Для обробки відповідальних конструкцій використовується газове зварювання в середовищі аргону.

Після зварювання готову конструкцію необхідно піддати термічній обробці операцією нормалізації: виріб слід нагріти до температури близько 400 ° С; замочити і остудити на повітрі. Така процедура сприяє тому, що структура зі сталі стає однорідною.

Види зварювання низьковуглецевих сталей

1. Перший спосіб з'єднання низьковуглецевих сталей - ручне дугове зварювання електродами з покриттям. Щоб вибрати оптимальний тип і марку витратних матеріалів, необхідно враховувати наступні вимоги:

• зварний шв без дефектів: пори, підрізи, неварені ділянки;
• рівновіддалений зв'язок з основним продуктом;
• оптимальний хімічний склад шовного металу;
• стійкість швів при ударних і вібраційних навантаженнях, а також високих і низьких температурах.

Підрядник отримує найнижчий показник напруги і деформації при виконанні зварювання в нижньому просторовому положенні.

Для зварювання звичайних конструкцій використовуються такі марки електродів: АНО-6, АНО-3, АНО-4, АНО-21, SF 6013 и др.

Для зварювання відповідальних конструкцій використовуються такі марки зварювальних витратних матеріалів: МР-3, УОНИИ-13/55, УОНИИ-13/45, SF 7018 та ін..

2. Газове зварювання здійснюється в захисному середовищі аргону, без застосування флюсу, використовуючи в якості присадочного матеріалу металевий дріт.

3. Електрошлакове зварювання здійснюється за допомогою флюсів. Дротяні і пластинчасті електроди підбираються з урахуванням складу основного сплаву.

4. Автоматичне і напівавтоматичне зварювання здійснюється із захисним середовищем; використовується чистий аргон або гелій, часто використовується вуглекислий газ. СО2 повинен бути якісним. Якщо поєднання кисню і вуглецю буде перенасичено воднем або азотом, це призведе до утворення пір.

Середньовуглецеві сталі

Ці стали мають властивість загартовуватися після нагрівання і швидкого охолодження. Наприклад, стали з вмістом вуглецю більше 0, 4% вигідніше зварювати дуговим зварюванням шляхом плавлення, і не можна виключати можливість зварювання ацетиленоксидним полум'ям. Для отримання хорошого зварного з'єднання процес зварювання повинен проводитися на максимальній швидкості, з попередньою і подальшою термічною обробкою. Для газового зварювання сталей цього класу слід використовувати присадний дріт з раскислителями (марганцем і кремнієм), це робиться для того, щоб уникнути вигоряння вуглецю і утворення пористості шва.

Технологія зварювання середньовуглецевої сталі

Зварювання цих сплавів не так добре, як з'єднання низьковуглецевих сталей. Це пов'язано з декількома труднощами:

• відсутність еквівалентності базових і депонованих металів;
• високий ризик утворення великих тріщин і непластикових конструкцій в зоні промежини;
• низька стійкість до утворення дефектів кристалізації.

Однак ці проблеми досить легко вирішуються виконанням наступних рекомендацій:

• використання електродів і дроту з невеликим вмістом вуглецю;
• зварювальні стрижні повинні мати підвищений коефіцієнт наплавлення;
• щоб забезпечити найнижчий ступінь проникнення основного металу, необхідно вирізати кромки, встановити оптимальний режим зварювання, використовувати присадний дріт;
• попередній підігрів і супутній нагрів заготовок.

Технологія зварювання вуглецевої сталі при виконанні вищеописаних рекомендацій не виявляє появи проблем і труднощів.

Особливості зварювання середньовуглецевих сталей

Перед зварюванням виріб необхідно очистити від бруду, іржі, масла, накипу та інших забруднень, які є джерелом водню і можуть сприяти утворенню пір і тріщин в шві. Зачищаються кромки і прилеглі ділянки шириною не більше 10 мм. Це гарантує міцність з'єднання при навантаженнях різного роду.

Збірка деталей для зварювання має на увазі відповідність зазору, ширина якого залежить від товщини виробу і повинна бути на 1-2 мм. Більше, ніж при роботі з добре звареними матеріалами.

Якщо товщина виробу з середньовуглецевої сталі перевищує 4 мм., Потрібно зрізати краю.

Для найменшого плавлення основного металу і оптимального рівня охолодження слід правильно підібрати режим зварювання. Правильність вибору можна підтвердити, вимірявши твердість нанесеного металу. В оптимальному режимі вона не повинна бути вище 350 HV.

Відповідальні вузли з'єднуються в два і більше проходів. Не допускаються часті розриви дуги, опік (припікання) основного металу і вихід кратера на нього.

Зварювання відповідальних конструкцій проводиться при попередньому нагріванні від 100 до 400 ° С. Чим більше вміст вуглецю і товщина деталей, тим вище повинна бути температура.

Охолодження повинно бути повільним, виріб поміщають в терморегулятор або накривають теплоізоляційним матеріалом.

Для зварювання конструкцій використовуються такі марки електродів: УОНИИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, SF 7018.

Спеціальне покриття витратних матеріалів для зварювання UONI гарантує підвищення стійкості з'єднання до розтріскування, а також забезпечує міцність шва.

Слід враховувати наступні нюанси:

• замість бічних рухів необхідно виконувати поздовжні;
• необхідно зварювати кратери, інакше підвищується ступінь ризику утворення тріщин;
• рекомендується проводити термічну обробку шва.

Зварювання високовуглецевих сталей

Високий вміст вуглецю в сталях цього типу робить їх, як правило, непридатними для виготовлення зварних конструкцій. Вони характеризуються низькою пластичністю, тому мають обмежене застосування.

Потреба в високовуглецевих сталях виникає при ремонтних роботах, при виробництві пружин, різання, свердління, деревообробки та інших інструментів, високоміцного дроту, а також в тих виробах, які повинні мати високу зносостійкість і міцність.

Технологія зварювання високовуглецевих сталей

Зварювання можливо, як правило, при попередньому і супутньому нагріванні до 150-400 ° С, а також подальшої термічної обробки. Це пов'язано зі схильністю даного виду сплавів до ламкості, чутливістю до гарячих і холодних тріщин, хімічної неоднорідністю шва.

Примітка! Винятки можливі, якщо використовувати спеціалізовані електроди для гетерогенних сталей. См. фото і підпис нижче.

Після нагрівання необхідно провести відпал, який необхідно проводити до тих пір, поки виріб не охолоне до температури 20 ° С.

Важливою умовою є неприпустимість зварювання на протягах і при температурі навколишнього середовища нижче 5 ° С.

Щоб підвищити міцність з'єднання, необхідно створити плавні переходи від одного до іншого з зварного металу.

Хороші результати досягаються при зварюванні вузькими роликами, з охолодженням кожного зрощеного шару.

Підрядник також повинен дотримуватися правил, передбачених для з'єднання середньовуглецевих сплавів.

Особливості зварювання високовуглецевих сталей

Робоча поверхня повинна бути очищена від забруднень різного роду: іржі, накипу, механічних нерівностей і бруду. Наявність забруднень може привести до утворення пір.

Охолоджувати конструкції з високовуглецевих сталей потрібно повільно, на повітрі, для нормалізації структури.

Попередній підігрів критичних виробів до 400 ° С дозволяє домогтися необхідного показника міцності.

Зварювання високовуглецевої сталі здійснюється спеціально сконструйованими електродами, наприклад, НР-70. Зварювання здійснюється постійним струмом зворотної полярності.