Технологія зварювання вуглецевих сталей

Самий споживаний в світі метал – сталь, фактично сталь – це не метал, а сплав заліза з вуглецем. На даний момент загальна кількість виробленої сталі в світі перевищує півтора мільярда тонн в рік. Стали поділяються на вуглецеві і леговані, леговані відрізняються тим, що в процесі виробництва в сталь додають різні елементи (наприклад нікель, для збільшення опору корозії, марганець для збільшення міцності і так далі), які надають їй особливі властивості. Вуглецеві сталі використовуються найчастіше для зварювання, існують низьковуглецевих сталі, що містять менше 0,3% вуглецю, вони добре піддаються будь зварюванні, середньовуглецеві з вмістом від 0,3 до 0,6% піддаються зварювального процесу гірше, зате міцніше, але менш пластичнее, високовуглецеві стали найміцніші, але мають невелику відносне подовження, піддаються зварювального процесу гірше всіх. Відрізняються вони за змістом вуглецю, а, отже, за хімічними та фізичними властивостями.

Малоуглеродистая сталь і її властивості

Низьковуглецевий сталь відноситься до великої групи конструкційних. Зміст вуглецю в ній не більше 0,3%, через такого невисокого процентного вмісту вона має такі властивості:

  • Висока пластичність і пружність;
  • Добре піддається зварювального процесу;
  • Висока ударна в’язкість.

Дана марка знайшла широке застосування в будівництві завдяки тому, що вона дуже легко зварюється, так як в її структурі дуже мало вуглецю, який погано впливає на зварювальний процес, так як в металевому шві можуть утворюватися тендітні структури і пористості, які потім призводять до поломки. Також через високу м’якості з неї виготовляються деталі методом холодного штампування.

Сварка вуглецевих сталей

Зварювати можливо абсолютно все марки стали. Однак для зварювання кожного виду металу існує своя технологія. Технологія зварювання вуглецевих сталей повинна відповідати вимогам, які включають в себе:

  • Рівномірний розподіл міцності шва по всій довжині;
  • Відсутність зварних дефектів, шви не повинні мати різних тріщин, пор, нарізів і так далі;
  • Розміри і геометрична форма шва повинні бути виконані у відповідність з нормами, прописаними в відповідному ГОСТі 5264-80;
  • Вібраційна стійкість свариваемой конструкції;
  • Використання електродів зі зниженим вмістом водню і вуглецю, які можуть мати негативний вплив на якість шва;
  • Конструкція повинна бути міцною і жорсткою.

Таким чином, технологія повинна бути максимально ефективною, тобто давати найвищу продуктивність процесу при забезпеченні високої міцності і надійності.

Механічні властивості металу шва і зварного з’єднання повністю залежать від мікроструктури, яка представляє собою хімічний склад, а також визначається режимом зварювання і термообробкою, яка здійснюється як до, так і після зварювання.

Нізкоуглеродсіая сталь: технологія зварювання

Як вже було сказано вище, низьковуглецевих сталі піддаються зварювального процесу найкраще. Вони можуть зварюватись за допомогою газового зварювання в ацетіленкіслородном полум’я без додаткових флюсів. Як присадки використовуються металеві дроти. Негативно вплинути на зварювальний процес може водень, який здатний утворювати пори. Для запобігання цій проблему рекомендують проводити зварювальний процес з присадним металом, що містить невелику кількість вуглецю.

Після здійснення процесу зварювання конструкцію необхідно термічно обробити, щоб поліпшити механічні властивості – пластичність і міцність будуть однакові. Термічну обробку зварних конструкцій проводять операцією нормалізації, яка полягає в нагріванні виробу до певної температури, приблизно 400 градусів, витримці і подальшому охолодженню на повітрі. В результаті структура зрівнюється, вуглець у вигляді цементиту в металі дифундує всередину зерен, завдяки чому структура стає рівномірною.

Газове зварювання проводять в присутності аргону, який створює нейтральне середовище. Конструкції, які виконуються зварюванням в середовищі аргону мають більш відповідальне призначення.

Сварка низьковуглецевих сталей може проводитися вручну, дугова зварка такого матеріалу вимагає правильного вибору електрода. При виборі електрода необхідно враховувати такі фактори, завдяки яким забезпечитися рівномірна структура шва без дефектів. Перед тим як здійснювати процес зварювання необхідно прожарити електроди, щоб підготувати їх до подальшої роботи, прибрати водень. Сварка низьковуглецевих залізних сплавів повинна бути точною т швидкої, перед початком процесу потрібно підготувати металеві деталі.

Сварка середньовуглецевих

Процедура зварювання сталевих деталей з середнім вмістом вуглецю, від 0,3% до 0,55% складніше в порівнянні з низьковуглецевих, так як більша кількість вуглецю може негативно вплинути на зварювальний шов. Вуглець зменшує межа хладноломкости – тобто руйнуванні при низьких температурах, збільшує міцність і твердість, проте знижує пластичність шва.

Для зварювання застосовуються електроди з пониженим вмістом вуглецю, які забезпечують міцне з’єднання.

Сварка високовуглецевих сталей

Стали, що мають високий відсоток вмісту вуглецю, від 0,6% до 0,85%, дуже погано піддаються зварювального процесу. Газове зварювання застосовуватися в даному випадку не може, так як в процесі вуглець вигорає в великих кількостях і утворюються гартівні структури, які погіршують якість шва. Найкраще в даному випадку застосовувати дугове зварювання.

вимоги

Під час зварювання вуглецевих сталей для досягнення максимальних параметрів, слід дотримуватись таких вимог:

  • Зварні електроди і дріт повинні мати низький відсоток вуглецю, щоб уникнути появу непотрібних дефектів;
  • Необхідно стежити, щоб вуглець з металу під дією високої температури не буде переходити в зварений шов, для цього застосовується дріт для зварювання сталей із середнім вмістом вуглецю і вище, наприклад Forte E71T-1, Барс-71. Дані типи відмінно підійдуть для зварювання сталей з вмістом вуглецю вище 0,3%;
  • При проведенні зварювального процесу слід додавати флюси, які сприяють утворенню тугоплавких утворень;
  • Знижувати хімічну неоднорідність шва шляхом подальшої термічної обробки;
  • Знижувати вміст водню шляхом розжарювання електродів, використанням електродів з низьким вмістом водню та інше.

Особливості

Також слід зазначити наступні особливості проведення зварювання вуглецевих сталей:

  • Перед проведенням даної операції потрібно ретельно очищати зварюваний матеріал від іржі, механічних нерівностей, бруду, окалини. Ці забруднення сприяють утворенню тріщин в зварювальному шві;
  • Охолоджувати зварювальні конструкції з вуглецевих сталей потрібно повільно, на повітрі, щоб структура нормалізувалася;
  • При проведенні зварного процесу для відповідальних деталей потрібен попередній підігрів, приблизно до 400 градусів, за допомогою підігріву обеспечится необхідна міцність шва, також в даному випадку зварювання можна здійснювати в кілька підходів.

Таким чином, процес зварювання вуглецевих сталей залежить, головним чином, від вмісту в них вуглецю. Тому необхідно враховувати, який зміст і вибирати правильну технологічну схему, щоб отримати високоякісне міцне виріб, який зможе прослужити довгий термін.

0

Ссылка на основную публикацию