Технологичен процес на газово заваряване на средновъглеродни стомани. Заваряване на въглеродни стомани. Заваряване на средно въглеродни стомани

За подобряване на свойствата и характеристиките на стоманите в техния състав се въвеждат различни добавки. Променяйки кристалната решетка на материала, добавките влияят не само на якостта или устойчивостта на корозия на материала, но и на способността за заваряване. За някои сплави заваряването е много лесно, но има материали, които изискват специален подход.

Една от най-често срещаните добавки в производството на стомана е, разбира се, въглеродът. Съгласно GOST 380-2005, в зависимост от количеството му в състава на стоманата, последната може да бъде:

• нисковъглеродно, със съдържание на въглерод не повече от 0,25% обемни;
• средно въглероден, съдържащ въглерод в количество от 0,25% -0,6%;
• високовъглеродни, които съдържат от 0,6% до 2,07% въглерод от обема на материала.

Заваряването на въглеродни стомани се характеризира с редица характеристики, които позволяват получаването на висококачествена, равномерна заварка.

Когато свързвате части, изработени от въглеродна стомана, те са разположени така, че шевът да е „тегло“. За да направите това, частите са надеждно фиксирани върху масата за заваряване с помощта на монтажни устройства - скоби, скоби, менгемета.

В началото и края на шева се монтират специални ленти от същия материал като заваряваните части. Началото и краят на процеса на заваряване се случва на тези ленти. Така шевът по цялата дължина е равномерен, има стабилни свойства и точно определени характеристики.

След като закрепите частите и разширителните пръти в желаната позиция, залепете метала по дължината на шева. За предпочитане е да захванете от обратната страна на шева.

Ако дебелината на заваряваните части е голяма и се планира да се извърши многослойно заваряване в няколко прохода, заваряването може да се извърши от предната страна на шева.

При многослойно заваряване всеки предишен слой се проверява за пукнатини и липса на проникване. Ако бъдат открити, заваръчният метал се отрязва, ръбовете се изрязват и процесът се повтаря.

Основното изискване при заваряване е здравината на метала на заваръчния шев и засегнатата от топлина зона да не е по-ниска от якостта на метала на частите.

Ниско въглерод

Нисковъглеродната стомана, която съдържа в допълнение към въглерода, легиращи добавки, се заварява като правило, като се използва някоя от заваръчните технологии.

Работата не изисква висококвалифициран заварчик. Такива материали са сред лесно заваряемите стомани. Следователно тук може успешно да се използва конвенционално дъгово заваряване.

Характеристиките на заваряването на нисковъглеродни стомани са намаленото съдържание на въглерод в заваръчния метал и увеличеното количество легиращи добавки, така че е възможно известно укрепване на заваръчния метал по отношение на метала на частите.

Друг проблем, който трябва да се вземе предвид, е повишената крехкост на шева при извършване на многослойно заваряване.

За свързване на нисковъглеродни стомани се използват електроди с рутилни и калциево-флуороирутилни покрития. Професионалните заварчици използват електроди, покрити с малко желязо на прах. От електродите, произведени от промишлеността, следните марки са подходящи за заваряване: UONI-13/85, TsL-14, TsL-18-63.

Нисковъглеродните стомани са лесни за заваряване. В този случай можете дори да направите без използването на поток, а газът се консумира в малък обем.

За получаване на висококачествена връзка с якост не по-малка от тази на основния метал се използва силициево-манганова заваръчна тел. След завършване на работата със шева пламъкът не се гаси или отстранява от съединението на частите, а плавно се отклонява, позволявайки на шева да се охлади.

Ако незабавно премахнете пламъка, тогава без флюс заваръчният материал, който се нагрява, ще се окисли. За да се придадат на шева по-добри якостни свойства, заваръчният метал обикновено се кове и термично обработва.

Среден въглерод

Поради голямото количество въглерод, съединяването на такива части е сложно. В резултатите от работата това се изразява във факта, че металът на детайла и завареното съединение могат да бъдат с различна якост. В допълнение, в близост до краищата на шева могат да се образуват пукнатини и джобове с изразена крехкост на материала.

За да се избегнат тези недостатъци, се използват електроди, чийто материал съдържа малко количество въглерод.

При увеличаване на тока, необходим за нагряване на свързаните части, е възможно проникване на основния метал. За да се елиминират такива случаи, краищата на частите, които трябва да се съединят, се изрязват.

Друга мярка за подобряване на качеството на връзката е предварителното загряване и постоянното нагряване на частите по време на процеса. При заваряване на стомани с полуавтоматична машина, за да се подобри качеството на шева, е по-добре електродът да се движи не напречно, а по дължината на съединението на частите и да се използва къса дъга. За работа се използват електроди от марките UONI-13/55, UONI-13/65, OZS-2, K-5a.

При използване на ацетилен за заваряване на средновъглеродни стомани се постига такъв пламък на горелката, че дебитът на газа е 75-100 dm³/h. За продукти с дебелина 3 милиметра или повече се използва общо нагряване до 250-300 °C или локално нагряване до 600-650 °C.

След заваряване шевът се изковава и се подлага на топлинна обработка. За заваряване на метални изделия с количество въглерод, близко по съдържание до високовъглеродните стомани, се използва специален поток.

Високо въглероден

Стоманите с високо съдържание на въглерод са много трудни за заваряване. Използват се и други алтернативни методи за свързване на части от такива материали.

Заваряването на високовъглеродни стомани, които са устойчиви на корозия, се извършва само по време на ремонтни работи.

В този случай се използва предварително загряване на зоната на шева до 250-300 ° C и последваща термична обработка на шева. Категорично не се допуска извършването на заваръчни работи с високовъглеродни стомани при температура на въздуха под 5 °C или когато има заваръчни работичернови

Ако са изпълнени всички условия, заваряването на високовъглеродни стомани се извършва по същите техники като средновъглеродните стомани.

Допуска се газово заваряване с ацетилен. Мощността на пламъка на горелката трябва да осигурява разход на газ в диапазона от 75-90 dm³/h на 1 милиметър дебелина на шева.

За предотвратяване на окисляването се използват флюси, чиито състави са подобни на тези, използвани при заваряване на средно въглеродни стомани. След газово заваряванеШевът е изкован и след това закален.

Аустенитни

Аустенитните стомани са материали, които съдържат високотемпературната фаза на желязото - аустенит. Те са включени например в групата на хромоникеловите стомани, които могат да работят в различни агресивни средиах и при много високи температури.

Основната характеристика при заваряване на устойчива на корозия стомана е необходимостта да се осигури устойчивост на междукристална корозия в зоната на топлинно въздействие.

Проблемът е, че дори при предварително нагряване на стоманата, хромните карбиди изпадат от кристалната решетка по границите на нагряване. В резултат на намаляване на количеството на този елемент в материала, при повторно нагряване се появява корозионно напукване по границите.

На практика може да се наложи да се създадат конструкции, използващи аустенитни стомани с хром-никелови легиращи добавки, които да работят при високи температури. За заваряване на такива конструкции е необходимо да се изберат материали, в които съдържанието на въглерод е възможно най-ниско.

Ако е необходимо процентът на въглерод да бъде по-висок и в същото време стоманените конструкции изпълняват предназначението си в агресивни среди и високи температури, трябва да изберете легираща добавка, която по свойства е подобна на въглерода.

Като такава добавка могат да се използват титан, цирконий, тантал, ванадий и волфрам. Тези елементи свързват въглерода, който се отделя от стоманата по време на последващото нагряване, и предотвратяват изчерпването на засегнатите от топлина зони по време на процеса на заваряване.

Неръждаема стомана

Най-често неръждаемите стомани, използвани в промишлеността, получават своите антикорозионни свойства чрез въвеждането на легиращи добавки - хром и никел.

При заваряване на хромирани части трябва да се има предвид, че при високи температури (повече от 500 ° C) е възможно окисляване на съединението на частите.

За да избегнете това, използвайте или TIG заваряване (TIG). Тази технология включва извършване на заваръчни операции без достъп на въздух директно до зоната на заваряване. Съответно липсата на кислород, чието наличие във въздуха е задължително, елиминира предпоставките за окисляване на материала.

Ограничаването на достъпа на въздух се осъществява чрез въвеждане на аргон, инертен газ в зоната на заваряване, който, тъй като е по-тежък от въздуха, го измества. Понякога този метод се нарича заваряване на стомана с аргон. Всъщност стоманата е или просто заварена заедно с дъга, или с помощта на добавъчен материал.

Tig заваряването изисква специално оборудване. Работата се извършва с неконсумируеми волфрамови електроди, изискванията за които се определят от GOST 10052-75.

Вторият проблем е следният. Неръждаемите стомани имат висок коефициент на топлинно разширение и при заваряване на листова стомана, когато съединението е дълго в сравнение с линейните размери на детайла, заваръчният шев може да се огъне по време на процеса на охлаждане.

Проблемът се решава чрез задаване на празнини между листовете и използване на щифтове за фиксиране на частите в желаната позиция.

Инструментал

Инструменталната стомана е един от твърдите, механично устойчиви материали. Използва се за производство на металообработващи и дърводелски инструменти и части от оборудване за различни индустрии.

Работните части на инструментите - свредла, фрези, чиято цел е да въздействат върху материалите с цел обработката им, очевидно трябва да са по-здрави и твърди от обработваните материали. Такива свойства се постигат чрез включване на голямо количество въглерод и легиращи добавки - никел, хром, молибден.

Заваряването на инструментална стомана се използва при ремонт на оборудване и инструменти. В този случай се поставят високи изисквания към заваръчните шевове: фугите трябва да са хомогенни с останалата част от материала и тяхната якост не трябва да се различава, за да се избегнат концентрации на напрежение по време на работа.

За да се осигури съответствие с такива изисквания, е необходимо да се използват специални електроди. В повечето случаи това може да е UONI-13/NZH/20ZH13.

При заваряване на специални въглеродни стомани, чието използване е тясно фокусирано, се използват електроди, предназначени за специфични степени.

С правилното определяне на характеристиките на материала, вида на заваряване и режимите, при използване на електроди от подходящи марки, заваръчните шевове ще имат висока якост и устойчивост на корозия.

В зависимост от химичния състав стоманата може да бъде въглеродна или легирана. Въглеродната стомана се разделя на нисковъглеродна (съдържание на въглерод до 0,25%), средно въглеродна (съдържание на въглерод от 0,25 до 0,6%) и високо въглеродна (съдържание на въглерод от 0,6 до 2,07o). Стоманата, която в допълнение към въглерода съдържа легиращи компоненти (хром, никел, волфрам, ванадий и др.), Нарича се легирана. Легираните стомани са: нисколегирани (общото съдържание на легиращи компоненти, с изключение на въглерод, е по-малко от 2,5%); средно легирани (общо съдържание на легиращи компоненти, с изключение на въглерод, от 2,5 до 10%), силно легирани (общо съдържание на легиращи компоненти, с изключение на въглерод, повече от 10%).

Въз основа на тяхната микроструктура стоманите се класифицират в перлитни, мартензитни, аустенитни, феритни и карбидни класове.

Според метода на производство стоманата може да бъде:

а) обикновено качество (съдържание на въглерод до 0,6%), кипящо, полуспокойно и спокойно. Кипящата стомана се получава чрез непълно дезоксидиране на метала със силиций, съдържа до 0,05% силиций. Спокойната стомана има равномерна, плътна структура и съдържа най-малко 0,12% силиций. Полуспокойната стомана заема междинна позиция между кипящи и спокойни стомани и съдържа 0,05-0,12% силиций;

б) висококачествени - въглеродни или легирани, в които съдържанието на сяра и фосфор не трябва да надвишава 0,04% от всеки елемент;

в) висококачествени - въглерод или сплав, в които съдържанието на сяра и фосфор не трябва да надвишава съответно 0,030 и 0,035%.Такава стомана също има повишена чистота за неметални включвания и се обозначава с буквата А, поставена след обозначение на марката.

Според предназначението си стоманите могат да се използват за строителни, инженерни (конструкционни), инструментални стомани и стомани със специални физични свойства.

Конструкциите, изработени от средно въглеродна стомана, могат да бъдат заварявани добре при спазване на правилата, посочени в гл. 13, както и следните допълнителни указания. В челни, ъглови и Т-образни съединения, при сглобяване на елементите, които се свързват, трябва да се поддържат празнините, предвидени от GOST, между ръбовете, така че напречното свиване при заваряване да се извършва по-свободно и да не причинява кристализационни пукнатини. Освен това, като се започне от дебелина на стоманата от 5 mm или повече, ръбовете се изрязват в челни фуги и заваряването се извършва на няколко слоя. Заваръчният ток е намален. Заваряването се извършва с електроди с диаметър не повече от 4-5 mm, като се използва постоянен ток с обратна полярност, което осигурява по-малко топене на ръбовете на основния метал и следователно по-малък дял от него и по-ниско съдържание на С в заваръчния метал. За заваряване се използват електроди E42A, E46A или E50A. Стоманените пръти на електродите съдържат малко въглерод, така че когато се стопят и смесят с малко количество средно въглероден неблагороден метал, няма да има повече от 0,1-0,15% въглерод в заваръчния шев. В този случай заваръчният метал е легиран с Mn и Si поради разтопеното покритие и по този начин се оказва равен по якост на основния метал. Заваряването на метал с дебелина над 15 mm се извършва в "шипа", "каскада" или "блокове" за по-бавно охлаждане. Използва се предварително и съпътстващо нагряване (периодично нагряване преди заваряване на следващата "каскада" или "блок" до температура 120-250 ° C). Конструкциите от стоманени марки VSt4ps, VSt4sp и стомана 25 с дебелина не повече от 15 mm и без твърди елементи обикновено се заваряват без нагряване. В други случаи е необходимо предварително и спомагателно нагряване и дори последваща топлинна обработка. Дъгата се запалва само на мястото на бъдещия шев. Не трябва да има незаварени кратери и резки преходи от основата към наслоения метал, подрязвания и пресичания на шевове. Създаването на кратери върху основния метал е забранено. На последния слой на многослойния шев се нанася валяк за отгряване.

Заваряването на средно въглеродни стомани от марки VSt5, 30, 35 и 40, съдържащи въглерод 0,28-0,37% и 0,27-0,45%, е по-трудно, тъй като с увеличаване на съдържанието на въглерод заваряемостта на стоманата се влошава.

Средно въглеродната стомана от марките VSt5ps и VSt5sp, използвани за стоманобетонна армировка, се заваряват по метода на банята и конвенционалните разширени шевове, когато са свързани с наслагвания (16.1). За заваряване краищата на свързаните пръти трябва да бъдат подготвени: за заваряване в долно положение, отрязани с нож или трион, а за вертикално заваряване, отрязани. Освен това те трябва да бъдат почистени в ставите до дължина, която надвишава заваръчния шев или фугата с 10-15 mm. Заваряването се извършва с електроди E42A, E46A и E50A за удължени шевове. При температури на въздуха до минус 30 °C е необходимо да се увеличи заваръчният ток с 1% за всеки 3 °C спад на температурата от 0 °C. Освен това трябва да използвате предварително загряване на съединените пръти до 200--250 °C за дължина от 90--150 mm от съединението и да намалите скоростта на охлаждане след заваряване чрез обвиване на ставите с азбест, а в случай на баня заваряване, не отстранявайте оформящите елементи, докато съединението не се охлади до 100 °C и по-ниска.

При по-ниски температури на околната среда (от -30 до -50 ° C) трябва да се ръководите от специално разработена технология за заваряване, която осигурява предварително и едновременно нагряване и последваща топлинна обработка на армировъчните съединения или заваряване в специални парници.

Заваряването на други конструкции от средно въглеродна стомана класове VSt5, 30, 35 и 40 трябва да се извършва в съответствие със същите допълнителни инструкции. Съединенията на релсите обикновено се заваряват чрез заваряване във вана с предварително загряване и последващо бавно охлаждане, подобно на съединенията на армировката. При заваряване на други конструкции от тези стомани трябва да се използва предварително и спомагателно нагряване, както и последваща термична обработка.

Заваряването на високовъглеродни стомани от марки VStb, 45, 50 и 60 и въглеродни стомани със съдържание на въглерод до 0,7% е още по-трудно. Тези стомани се използват главно за отливки и производство на инструменти. Тяхното заваряване е възможно само с предварително и съпътстващо нагряване до температура 350-400 ° C и последваща термична обработка в нагревателни пещи. При заваряване трябва да се спазват правилата, определени за средно въглеродна стомана. Добри резултати се постигат при заваряване с тесни перли и в малки площис охлаждане на всеки слой. След приключване на заваряването е необходима топлинна обработка.

Въглеродните конструкционни стомани включват стомани, съдържащи 0,1 - 0,7% въглерод, който е основният легиращ елемент в стоманите от тази група и определя техните механични свойства. Увеличаването на съдържанието на въглерод усложнява технологията на заваряване и получаването на висококачествени заварени съединения. В заваръчното производство, в зависимост от съдържанието на въглерод, въглеродните конструкционни стомани условно се разделят на три групи: ниско, средно и високо въглеродни. Технологията на заваряване на стомани от тези групи е различна.

Повечето заварени конструкции в момента се изработват от нисковъглеродни стомани, съдържащи до 0,25% въглерод. Нисковъглеродните стомани са добре заварени метали с почти всички видове и методи на заваряване чрез стопяване.

Технологията за заваряване на тези стомани е избрана от условията за съответствие с набор от изисквания, осигуряващи на първо място еднаква якост на заварената връзка с основния метал и липсата на дефекти в заварената връзка. Завареното съединение трябва да е устойчиво на преход към крехко състояние, а деформацията на конструкцията трябва да бъде в граници, които не влияят на работата й. Заваръчният метал при заваряване на нисковъглеродна стомана се различава леко по състав от основния метал - въглерод съдържанието намалява, а съдържанието на манган и силиций се увеличава. Осигуряването на еднаква якост по време на електродъгово заваряване обаче не създава трудности. Това се постига чрез увеличаване на скоростта на охлаждане и легиране с манган и силиций чрез заваръчните материали. Ефектът от скоростта на охлаждане се проявява значително при заваряване на еднослойни шевове, както и в последните слоеве на многослоен шев. Механичните свойства на метала в зоната на топлинно въздействие претърпяват някои промени в сравнение със свойствата на основния метал - за всички видове дъгова заварка това е леко укрепване на метала в зоната на прегряване. При заваряване на стареене (например кипящи и полу-тихи) нисковъглеродни стомани в зоната на рекристализация на засегнатата от топлина зона е възможно намаляване на ударната якост на метала. Металът на зоната на топлинно въздействие става по-интензивно крехък по време на многослойно заваряване в сравнение с еднослойно заваряване. Заварените конструкции от мека стомана понякога се подлагат на топлинна обработка. Въпреки това, за конструкции с еднослойни ъглови заварки и многослойни заварки, прилагани периодично, всички видове топлинна обработка, с изключение на закаляването, водят до намаляване на якостта и увеличаване на пластичността на заваръчния метал. Шевовете, направени чрез всички видове и методи на заваряване чрез стопяване, имат доста задоволителна устойчивост на образуване на кристализационни пукнатини поради ниското съдържание на въглерод. Въпреки това, когато се заварява стомана с горна граница на въглеродно съдържание, могат да се появят кристализационни пукнатини, предимно във ъглови заварки, първия слой на многослойни челни заварки, едностранни заварки с пълно проникване на ръба и първия слой на челни заварки, заварени с задължителна празнина.

Ръчното заваряване с покрити електроди е широко разпространено при производството на конструкции от нисковъглеродни стомани. В зависимост от изискванията към заварената конструкция и якостните характеристики на заваряваната стомана се избира видът на електрода. През последните години широко се използват електроди от типа E46T с рутилово покритие. За особено критични конструкции се използват електроди с калциево-флуоридни и калциево-флуор-рутилови покрития тип Е42А, които осигуряват повишена устойчивост на заваръчния метал срещу кристализационни пукнатини и по-високи пластични свойства. Използват се и високопроизводителни електроди с прахово покритие от желязо и електроди за заваряване с дълбоко проникване. Типът и полярността на тока се избират в зависимост от характеристиките на покритието на електрода.

Въпреки добрата заваряемост на нисковъглеродните стомани, понякога трябва да се вземат специални технологични мерки, за да се предотврати образуването на втвърдяващи се структури в зоната на топлинно въздействие. Ето защо при заваряване на първия слой на многослойна заварка и ъглови шевове върху дебел метал се препоръчва предварителното му загряване до 120-150 ° C, което осигурява устойчивост на метала срещу появата на кристализационни пукнатини. За да се намали скоростта на охлаждане, преди да се коригират дефектните зони, е необходимо да се извърши локално нагряване до 150 ° C, което ще предотврати намаляване на пластичните свойства на отложения метал.

Стоманите с ниско съдържание на въглерод могат да бъдат заварени с газ без много затруднения, като се използва нормален пламък и, като правило, без поток. Силата на пламъка при левия метод се избира въз основа на консумацията на 100--130 dm3/h ацетилен на 1 mm дебелина на метала, а при десния метод - 120--150 dm3/h. Висококвалифицирани заварчици работят с пламък с висока мощност - 150-200 dm 3 / h ацетилен, използвайки тел за пълнене с по-голям диаметър, отколкото при конвенционалното заваряване. За да се получи връзка с еднаква якост с основния метал при заваряване на критични конструкции, трябва да се използва силициево-манганова заваръчна тел. Краят на жицата трябва да се потопи във вана с разтопен метал. По време на процеса на заваряване заваръчният пламък не трябва да се отклонява от басейна с разтопен метал, тъй като това може да доведе до окисляване на заваръчния метал с кислород. За уплътняване и повишаване на пластичността на отложения метал се извършва коване и последваща термична обработка.

Разликата между средно въглеродните и нисковъглеродните стомани се състои главно в различното съдържание на въглерод. Средно въглеродните стомани съдържат 0,26 - 0,45% въглерод. Повишеното съдържание на въглерод създава допълнителни трудности при заваряване на конструкции от тези стомани. Те включват ниска устойчивост на кристализационни пукнатини, възможността за образуване на нископластични втвърдяващи се структури и пукнатини в зоната на топлинно въздействие и трудността да се осигури еднаква якост на заваръчния метал с основния метал. Увеличаването на устойчивостта на заваръчния метал срещу кристализационни пукнатини се постига чрез намаляване на количеството въглерод в заваръчния метал чрез използване на електродни пръти и тел за пълнене с намалено съдържание на въглерод, както и намаляване на дела на основния метал в заваръчния метал, което се постига чрез заваряване с подготовка на ръбовете в режими, които осигуряват минимално проваряване на основния метал и максимална стойност на коефициента на формата на заваръчния шев. Това също се улеснява от електроди с висока скорост на отлагане. За преодоляване на трудностите, възникващи при заваряване на продукти от средновъглеродни стомани, се извършва предварително и съпътстващо нагряване, модификация на заваръчния метал и двойно дъгово заваряване в отделни басейни. Ръчното заваряване на средновъглеродни стомани се извършва с електроди, покрити с калциев флуорид от марки UONI-13/55 и UONI-13/45, които осигуряват достатъчна якост и висока устойчивост на заваръчния метал срещу образуване на кристализационни пукнатини. Ако към заварената връзка са наложени високи изисквания за пластичност, е необходимо тя да бъде подложена на последваща топлинна обработка. При заваряване трябва да се избягва използването на широки перли, заваряването се извършва с къса дъга и малки перли. Напречните движения на електрода трябва да бъдат заменени с надлъжни, кратерите трябва да бъдат заварени или поставени върху технологични плочи, тъй като в тях могат да се образуват пукнатини.

Газовото заваряване на средновъглеродни стомани се извършва с нормален или леко карбуризиращ пламък с мощност 75-100 dm3 / h ацетилен на 1 mm дебелина на метала само вляво, което намалява прегряването на метала. За продукти с дебелина над 3 mm се препоръчва общо нагряване до 250-350°C или локално нагряване до 600-650°C. За стомани със съдържание на въглерод в горната граница е препоръчително да се използват специални потоци. За подобряване на свойствата на метала се използва коване и термична обработка.

Високовъглеродните стомани включват стомани със съдържание на въглерод в диапазона 0,46-0,75%. Тези стомани обикновено не са подходящи за производство на заварени конструкции. По време на ремонтните работи обаче възниква необходимостта от заваряване. Заваряването се извършва с предварително, а понякога и с придружаващо нагряване и последваща термична обработка. При температури под 5°C и на течение не може да се извършва заваряване. Останалите технологични методи са същите като при заваряване на средно въглеродни стомани. Газовото заваряване на високовъглеродни стомани се извършва с нормален или леко карбуризиращ пламък с мощност 75 - 90 dm3 / h ацетилен на 1 mm дебелина на метала, загрят до 250 - 300 ° C. Използва се методът на ляво заваряване, което позволява да се намали времето за прегряване и времето, през което металът на заваръчната вана остава в разтопено състояние. Използват се флюси със същия състав като за средновъглеродни стомани. След заваряването шевът се изковава, последвано от нормализиране или темпериране.

През последните години намериха приложение термоукрепените въглеродни стомани. Стоманите с висока якост позволяват да се намали дебелината на продуктите. Режимите и техниките за заваряване на топлинно усилени стомани са същите като при конвенционалната въглеродна стомана със същия състав. Материалите за заваряване се избират, като се вземе предвид осигуряването на еднаква якост на заваръчния метал с основния метал. Основната трудност при заваряването е омекването на зоната на термично засегнатата зона, която се нагрява до 400 - 700 ° C. Следователно, за термично усилена стомана се препоръчват режими на заваряване с ниска мощност, както и методи на заваряване с минимално отделяне на топлина в основния метал.

Използват се и стомани със защитни покрития. Поцинкованата стомана е най-широко използвана при производството на различни конструкции на санитарни тръбопроводи. При заваряване на поцинкована стомана, ако цинкът попадне в заваръчната вана, се създават условия за появата на пори и пукнатини. Следователно цинковото покритие трябва да се отстрани от заваряваните ръбове. Като се има предвид, че по ръбовете остават следи от цинк, трябва да се вземат допълнителни мерки за предотвратяване на образуването на дефекти: в сравнение със заваряването на конвенционална стомана, празнината се увеличава 1,5 пъти, а скоростта на заваряване се намалява с 10 g-20%, електродът се движи по шева с надлъжни вибрации. При ръчно заваряване на поцинкована стомана най-добри резултати се получават при работа с електроди с рутилно покритие, които осигуряват минимално съдържание на силиций в заваръчния метал. Но могат да се използват и други електроди. Поради факта, че цинковите изпарения са изключително токсични, заваряването на поцинкована стомана може да се извършва при наличие на силна локална вентилация. След завършване на заваръчните работи е необходимо да се нанесе защитен слой върху повърхността на шева и да се възстанови в зоната на засегнатата от топлина зона.

Въглеродната стомана е сплав от желязо и въглерод с малки количества силиций, манган, фосфор и сяра. Във въглеродната стомана, за разлика от неръждаемата стомана, няма легиращи елементи (молибден, хром, манган, никел, волфрам).Свойствата на въглеродната стомана варират значително в зависимост от лека промяна в съдържанието на въглерод. С увеличаване на съдържанието на въглерод твърдостта и здравината на стоманата се увеличават, докато жилавостта и пластичността намаляват. Със съдържание на въглерод над 2,14% сплавта се нарича чугун.

Класификация на въглеродни стомани

• нисковъглероден (със съдържание на въглерод до 0,25%)
• среден въглерод (със съдържание на въглерод 0,25 - 0,6%)
• високовъглеродни (със съдържание на въглерод 0,6 - 2,0%)

Стоманата се класифицира според метода на производство:

1. Обикновено качество (въглерод до 0,6%) кипене, полуспокойно, спокойно

Има 3 групи стомани с обикновено качество:

• Група А. Доставя се според механичните свойства без регулиране на състава на стоманата. Тези стомани обикновено се използват в продукти без последваща обработка под налягане и заваряване. Колкото по-голям е номерът на условното число, толкова по-висока е якостта и толкова по-ниска е пластичността на стоманата.
• Група B. Предлага се с гаранция за химическия състав. Колкото по-високо е референтното число, толкова по-високо е съдържанието на въглерод. Впоследствие те могат да бъдат обработени чрез коване, щамповане или излагане на температура без запазване на първоначалната структура и механични свойства.
• Група Б. Може да се заварява. Доставя се с гаранция за състав и свойства. Тази група стомани има механични свойства в съответствие с номерата в група А, а химичният състав - в съответствие с номерата в група Б, с корекция по метода на дезоксидация.

2. Висококачествени със съдържание на сяра до 0,030% и фосфор до 0,035%. Стоманата е с повишена чистота и се обозначава с буквата А след марката стомана

Според предназначението стоманата може да бъде:

• строителство
• машиностроене (конструктивно)
• инструментална
• стомани със специални физични свойства

Такива стомани се заваряват добре. За да изберете правилно електроди от желания тип и марка, трябва да се вземат предвид следните изисквания:

• Еднакво силна заваръчна връзка към основния метал
• Бездефектна заварка
• Оптимален химичен състав на заварения метал
• Устойчивост на заварени съединения при вибрационни и ударни натоварвания, високи и ниски температури

За заваряване на нисковъглеродни стомани се използват електроди от марките OMM-5, SM - 5, TsM - 7, KPZ-32R, OMA - 2, UONI - 13/45, SM - 11.

Заваряване на въглеродни стомани

Въглеродът увеличава способността на стоманата да се закалява. Стоманата със съдържание на въглерод (0,25–0,55%) подлежи на закаляване и темпериране, което значително повишава нейната твърдост и устойчивост на износване. Тези качества на стоманата се използват при производството на части на механизми, полуоси, зъбни колела, корпуси, зъбни колела и други части, които изискват повишена устойчивост на износване. Често заваряването се превръща в единствената технология за производство и ремонт на машинни части, рамки на производствено оборудване и др.

Проблеми на заваряването на въглеродни стомани и методи за тяхното решаване

Въпреки това, заваряването на въглеродни стомани е трудно поради следната причина: въглеродът, съдържащ се в такива стомани, допринася за образуването на кристализационни горещи пукнатини и образувания с ниско пластично втвърдяване и пукнатини в зоните на топлинно въздействие по време на заваряване. Самият метал на шева се различава по свойства от основния метал, а въглеродът намалява устойчивостта на шевовете към напукване, увеличавайки отрицателните ефекти на сярата и фосфора.

Критичното съдържание на въглерод в заваръчния шев зависи от:

• дизайн на единица
• форми на шевове
• съдържание на различни елементи в шева
• предварително загряване на зоната на шева

Съответно методите за повишаване на устойчивостта срещу образуването на горещи пукнатини са насочени към:

• Ограничаващи елементи, които насърчават напукване
• Намаляване на напреженията на опън в шева
• Формиране на оптимална форма на заваръчния шев с най-хомогенен химичен състав

В допълнение, повишеното съдържание на въглерод допринася за образуването на структури с ниска пластичност, които под въздействието на различни напрежения са склонни към образуване на студени пукнатини и разрушаване. За да се предотврати това, се използват методи за елиминиране на факторите, които допринасят за появата на такива състояния.

Изисквания към технологията на заваряване на въглеродни стомани

При извършване на заварени съединения на стомани с високо съдържание на въглерод трябва да се спазват следните условия, за да се осигури устойчивост на заваръчните шевове на напукване:

• Използвайте заваръчни електроди и тел с ниско съдържание на въглерод
• Използвайте режими на заваряване и технологични мерки, които ограничават дрейфа на въглерод от основния метал в заваръчния шев (кантиране, увеличен надвес, използване на тел за пълнене и др.)
• Въведете елементи, които насърчават образуването на огнеупорни или заоблени сулфидни образувания (манган, калций и др.) В заваръчния шев.
• Използвайте определен ред шевове, намалете твърдостта на възлите. Използвайте други режими и методи за намаляване на напрежението в заваръчния шев
• Изберете желаните форми на заваръчния шев и намалете неговата химическа хетерогенност
• Минимизирайте съдържанието на дифузионен водород (използвайте електроди с ниско съдържание на водород, изсушаващи защитни газове, почистващи ръбове и жици, калциниращи електроди, жици, флюсове)
• Осигурете бавно охлаждане на заваръчния шев (използвайте многослойно, двудъгово или многодъгово заваряване, наваряване на отгряваща перла, използвайте екзотермични смеси и др.)

Технологични особености на заваряване на въглеродни стомани

Някои характеристики на подготовката и заваряването на части от въглеродни стомани:

При заваряване на въглеродна стомана основният метал се почиства от ръжда, мръсотия, котлен камък, масло и други замърсители, които са източници на водород и могат да образуват пори и пукнатини в заваръчния шев. Почистват се ръбовете и прилежащите участъци от метал с ширина до 10 мм. Това осигурява плавен преход към основния метал на конструкцията и здравината на заваръчния шев при различни натоварвания.

• Сглобяване на части за заваряване. Рязане на ръбове

При сглобяване на части за заваряване трябва да се поддържа празнина в зависимост от дебелината на частите. Ширината на междината е с 1-2 mm по-голяма, отколкото при сглобяване на елементи от добре заварени стомани. Рязането на ръбовете трябва да се извършва с дебелина на метала от 4 mm или повече, което спомага за намаляване на прехвърлянето на въглерод в шева. Тъй като има висока склонност към втвърдяване, трябва да се изоставят лепенките с малко напречно сечение или трябва да се използва локално предварително загряване преди лепенките.

• Режимът на заваряване трябва да осигурява най-малко проникване на основния метал и оптимална скорост на охлаждане. Правилният избор на режим на заваряване може да бъде потвърден от резултатите от измерването на твърдостта на заваръчния метал. В оптимален режим не трябва да надвишава 350 HV.
• Критичните компоненти се заваряват на два или повече прохода. Заваръчният шев към основния метал трябва да има плавен подход. Не се допускат чести прекъсвания на дъгата, кратери върху основния метал и изгаряния.
• С предварително нагряване се заваряват критични конструкции от въглеродни стомани, както и възли с твърд контур и др. Нагряването се извършва в температурния диапазон 100–400 ° C, като колкото по-висока е температурата на нагряване, толкова по-високо е съдържанието на въглерод и дебелината на заваряваните части.
• Охлаждането на заварените съединения след завършване на заваряването на въглеродна стомана трябва да бъде бавно. За тази цел заварената единица се покрива със специален топлоизолационен материал, премества се в специален термостат или се използва след нагряване на заваряване.

Заваръчни консумативи за заваряване на въглеродни стомани

• За заваряване на стомани със съдържание на въглерод до 0,4% могат да се използват заваръчни електроди, които са подходящи за заваряване на нисколегирани стомани с малки ограничения. За ръчно заваряване се използват електроди с основен тип покритие, които осигуряват минимално съдържание на водород в заваръчния шев. Използват се електроди от марките УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др.
• Механизираното заваряване на въглеродна стомана в защитен газ включва използването на телове Sv-08G2S, Sv-09G2STs или подобни, както и газова смес от въглероден диоксид и кислород (със съдържание на последното до 30%) или въглероден диоксид. Разрешено е използването на окислителни газови смеси аргон (70-75% Ar+20-25% CO2+5% O2). Най-оптималната дебелина на телта е 1,2 мм.
• Ако въглеродната стомана е претърпяла термична обработка или легирана, тогава електродната тел Sv-08G2S няма да осигури необходимите механични свойства. В тези случаи за заваряване се използват сложнолегирани телове от марките Sv-08GSMT, Sv-08KhGSMA, Sv-08Kh3G2SM и др.
• Автоматичното заваряване под флюс на въглеродна стомана се извършва с помощта на проводници Sv-08A, Sv-08AA, Sv-08GA, когато се използват заедно с потоци AN-348A, OSTS-45. Препоръчва се използването на флюсове AN-43 и AN-47, които имат добри технологични свойства и устойчивост на напукване.
• Заваръчните материали (тел, електроди) трябва да отговарят на изискванията на стандартите и техническите спецификации. Не трябва да се използват електроди със значителни дефекти на покритието. Жицата трябва да бъде без замърсявания и ръжда, флюсовете и електродите трябва да бъдат калцинирани преди употреба при температури, препоръчани в придружаващата техническа документация. За заваряване трябва да се използва само заваръчен въглероден диоксид. Хранителният въглероден диоксид може да се използва само след допълнително изсушаване.

Подобни статии

goodsvarka.ru

Заваряване на нисковъглеродни стомани – Osvarke.Net

Нисковъглеродните стомани са стомани с ниско съдържание на въглерод до 0,25%. Нисколегираните стомани са стомани, съдържащи до 4% легиращи елементи, с изключение на въглерод.

Добрата заваряемост на нисковъглеродните и нисколегирани конструкционни стомани е основната причина за широкото им използване в производството на заварени конструкции.

Химичен състав и свойства на стоманите

Във въглеродните конструкционни стомани въглеродът е основният легиращ елемент. Механичните свойства на стоманите зависят от количеството на този елемент. Нисковъглеродните стомани се делят на стомани с обикновено качество и висококачествени.

Стомана с обикновено качество

В зависимост от степента на дезоксидация стоманата с обикновено качество се разделя на:

• кипене - kp;
• полуспокоен - пс;
• спокойствие - сп.

Кипяща стомана

Стоманите от тази група съдържат не повече от 0,07% силиций (Si). Стоманата се произвежда чрез непълно деоксидиране на стомана с манган. Отличителна черта на кипящата стомана е неравномерното разпределение на сярата и фосфора по цялата дебелина на валцувания продукт. Ако зона с натрупване на сяра навлезе в зоната на заваряване, това може да доведе до появата на кристализационни пукнатини в заваръчния шев и зоната на топлинно въздействие. Когато е изложена на ниски температури, такава стомана може да стане крехка. Поддавайки се на заваряване, такива стомани могат да стареят в зоната на топлинно въздействие.

Спокойна стомана

Меките стомани съдържат поне 0,12% силиций (Si). Спокойните стомани се получават чрез деоксидиране на стомана с манган, силиций и алуминий. Те се отличават с по-равномерно разпределение на сярата и фосфора в тях. Спокойните стомани реагират по-малко на топлина и са по-малко склонни към стареене.

Полутиха стомана

Полуспокойните стомани имат средни характеристики между спокойни и кипящи стомани.

Въглеродните стомани с обикновено качество се произвеждат в три групи. Стоманите от група А не се използват за заваряване, те се доставят според техните механични свойства. Буквата "А" не се използва при обозначаването на стомана, например "St2".

Стоманите от групи B и C се доставят според техните химични свойства, съответно химични и механични. Буквата на групата се поставя в началото на обозначението на стоманата, например BSt2, VSt3.

Полутихите стомани класове 3 и 5 могат да бъдат доставени с по-високо съдържание на манган. В такива стомани буквата G се поставя след обозначението на марката (например BSt3Gps).

За производството на критични конструкции трябва да се използват обикновени стомани от група В. Производството на заваръчни конструкции от нисковъглеродни стомани с обикновено качество не изисква използването на термична обработка.

Качествени стомани

Качествените стомани с ниско съдържание на въглерод се доставят с нормално (класове 10, 15 и 20) и повишено (класове 15G и 20G) съдържание на манган. Висококачествените стомани съдържат намалено количество сяра. За производството на заваръчни конструкции от стомани от тази група се използват горещо валцувани стомани, по-рядко термично обработени стомани. За да се увеличи здравината на конструкцията, заваряването на тези стомани може да се извърши с последваща термична обработка.

Нисколегирани стомани

Ако във въглеродната стомана се въвеждат специални химически елементи, които първоначално не присъстват в нея, тогава такава стомана се нарича легирана стомана. Манганът и силицийът се считат за легиращи компоненти, ако тяхното съдържание надвишава съответно 0,7% и 0,4%. Следователно стоманите VSt3Gps, VSt5Gps, 15G и 20G се считат както за нисковъглеродни, така и за нисколегирани структурни стомани.

Легиращите елементи са способни да образуват съединения с желязо, въглерод и други елементи. Това спомага за подобряване на механичните свойства на стоманите и намалява границата на студена чупливост. В резултат на това става възможно да се намали теглото на конструкцията.

Легирането на метал с манган повишава якостта на удар и устойчивостта на студена чупливост. Заваръчните съединения от манганови стомани се характеризират с по-висока якост при променливи ударни натоварвания. Устойчивостта на стоманата срещу атмосферна и морска корозия може да се повиши чрез легиране с мед (0,3-0,4%). Повечето нисколегирани стомани за производство на заваръчни конструкции се използват в горещовалцувано състояние. Механичните свойства на легираните стомани могат да бъдат подобрени чрез термична обработка, поради което някои видове стомана за заварени конструкции се използват след термична обработка.

Заваряемост на нисковъглеродни и нисколегирани стомани

Нисковъглеродните и нисколегирани конструкционни стомани имат добра заваряемост. Тяхната технология на заваряване трябва да осигурява еднакви механични свойства на заваръчния шев и основния метал (не по-ниски от долната граница на свойствата на основния метал). В някои случаи, поради условията на работа на конструкцията, се допуска намаляване на някои механични свойства на шева. Шевът трябва да е без пукнатини, липса на проникване, пори, подрязвания и други дефекти. Формата и геометричните размери на шева трябва да съответстват на необходимите. Завареното съединение може да бъде обект на Допълнителни изисквания, които са свързани с условията на експлоатация на конструкцията. Всички без изключение заварки трябва да са издръжливи и надеждни, а технологията да осигурява производителност и икономичност на процеса.

Механичните свойства на заварената връзка се влияят от нейната структура. Структурата на метала по време на заваряване зависи от химичния състав на материала, условията на заваряване и термичната обработка.

Подготовка и монтаж на детайли за заваряване

Подготовката и монтажът за заваряване се извършват в зависимост от вида на заваръчното съединение, метода на заваряване и дебелината на метала. За да се поддържа разстоянието между ръбовете и правилната позиция на частите, се използват специално създадени монтажни приспособления или универсални приспособления (подходящи за много прости части). Сглобяването може да се извърши с помощта на скоби, чиито размери зависят от дебелината на заварения метал. Дължината на халсите може да бъде 20-120 mm, а разстоянието между тях е 500-800 mm. Напречното сечение на халс е равно на приблизително една трета от шева, но не повече от 25-30 mm2. Прихващащото заваряване може да се извърши чрез ръчно дъгово заваряване или механизирано заваряване в защитен газ. Преди да се пристъпи към заваряване на конструкцията, клемите се почистват, проверяват и ако има дефекти, те се изрязват или отстраняват по друг начин. По време на заваряване прихватите се претопяват напълно, поради възможното възникване на пукнатини в тях в резултат на бързото отвеждане на топлината. Преди електрошлаковото заваряване частите се поставят с междина, която постепенно се увеличава към края на заваръчния шев. Фиксирането на частите за запазване на относителната им позиция се извършва с помощта на скоби. Скобите трябва да са на разстояние 500-1000 мм. Те трябва да бъдат отстранени, докато се прилага конецът.

За автоматичните методи на заваряване трябва да се монтират входни и изходни пръти. При автоматично заваряване е трудно да се осигури висококачествено проникване на корена на заваръчния шев и да се предотврати изгарянето на метала. За тази цел се използват оставащи и подвижни облицовки и флюсови подложки. Можете също така да заварявате корена на шева с помощта на ръчно електродъгово заваряване или полуавтоматично заваряване в защитни газове, а останалата част от шева се извършва с помощта на автоматични методи.

Заваряването чрез ръчни и механизирани методи се извършва по тегло.

Ръбовете на заваръчните части се почистват старателно от шлака, ръжда, масло и други замърсители, за да се предотврати образуването на дефекти. Критичните конструкции се заваряват предимно от двете страни. Методът за запълване на ръбовете на каналите при заваряване на дебелостенни конструкции зависи от неговата дебелина и топлинната обработка на метала преди заваряване. Липсата на проникване, пукнатини, пори и други дефекти, идентифицирани след заваряване, се отстраняват с механичен инструмент, въздушно-дъгово или плазмено рязане и след това се заваряват обратно. При заваряване на нисковъглеродни стомани свойствата и химичният състав на заваръчното съединение до голяма степен зависят от използваните материали и режимите на заваряване.

Ръчно дъгово заваряване на нисковъглеродни стомани

За да получите висококачествена връзка с помощта на ръчно електродъгово заваряване, е необходимо да изберете правилните заваръчни електроди, да зададете режимите и да приложите правилната техника на заваряване. Недостатъкът на ръчното заваряване е високата зависимост от опита и квалификацията на заварчика, въпреки добрата заваряемост на въпросните стомани.

Заваръчните електроди трябва да се избират въз основа на вида на заваряваната стомана и предназначението на конструкцията. За да направите това, можете да използвате каталога на електродите, където се съхраняват паспортните данни на много марки електроди.

Когато избирате електрод, трябва да обърнете внимание на препоръчителните условия за вида и полярността на тока, пространственото положение, силата на тока и т.н. Паспортът на електродите може да показва типичния състав на отложения метал и механичните свойства на връзка, осъществена от тези електроди.

В повечето случаи заваряването на нисковъглеродни стомани се извършва без мерки, насочени към предотвратяване на образуването на втвърдяващи се структури. Но все пак при заваряване на дебелостенни ъглови шевове и първия слой на многослойна заварка се използва предварително загряване на частите до температура от 150-200 ° C, за да се предотврати образуването на пукнатини.

При заваряване на нетермично усилени стомани се постига добър ефект с помощта на каскадни и плъзгащи методи за заваряване, което не позволява на заваръчния метал да се охлади бързо. Предварителното загряване до 150-200° C дава същия ефект.

За заваряване на топлинно усилени стомани се препоръчва да се правят дълги шевове по охладени предишни шевове, за да се избегне омекване на засегнатата от топлина зона. Трябва също така да изберете режими с ниско входяща топлина. Коригирането на дефекти по време на многослойно заваряване трябва да се извършва с шевове с голямо сечение с дължина най-малко 100 mm или стоманата трябва да бъде предварително загрята до 150-200 ° C.

Дъгово заваряване в защитен газ на нисковъглеродни стомани

Заваряването на нисковъглеродни и нисколегирани стомани се извършва с въглероден диоксид или негови смеси като защитен газ. Можете да използвате смеси от въглероден диоксид + аргон или кислород до 30%. За критични структури заваряването може да се извърши с аргон или хелий.

В някои случаи заваряването с въглероден и графитен електрод се използва за заваряване на бордови връзки с дебелина 0,2-2,0 mm (например корпуси на кондензатори, кутии и др.). Тъй като заваряването се извършва без използване на пълнежен прът, съдържанието на манган и силиций в заваръчния шев е ниско, което води до загуба на якост на съединението, която е с 30-50% по-ниска от тази на основния метал.

Заваряването с въглероден диоксид се извършва със заваръчна тел. За автоматично и полуавтоматично заваряване в различни пространствени позиции се използва тел с диаметър до 1,2 mm. За долната позиция използвайте тел 1,2-3,0 mm.

Както се вижда от таблицата, тел Sv-08G2S може да се използва за заваряване на всички стомани.

Дъгово заваряване под флюс на нисковъглеродни стомани

Висококачествено заварено съединение с еднаква здравина на шева и основния метал се постига чрез правилния подбор на флюсове, телове, режими и техники на заваряване. Препоръчително е да се извършва автоматично заваряване под флюс на нисковъглеродни стомани с тел с диаметър от 3 до 5 mm и полуавтоматично заваряване под флюс с диаметър 1,2-2 mm. За заваряване на нисковъглеродни стомани се използват потоци AN-348-A и OSTS-45. Нисковъглеродна заваръчна тел от марките Sv-08 и Sv-08A, а за критични конструкции можете да използвате тел Sv-08GA. Този набор от заваръчни консумативи дава възможност да се получат заварки с механични свойства, равни или по-добри от тези на основния метал.

За заваряване на нисколегирани стомани се препоръчва използването на заваръчна тел Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2 и други, съдържащи манган. Флюсовете са същите като при нисковъглеродните стомани. Такива материали позволяват да се получат необходимите механични свойства и устойчивост на метала от образуването на пори и пукнатини. При заваряване без скосяване, увеличаването на дела на основния метал в заваръчния метал може да увеличи съдържанието на въглерод. Това повишава якостните свойства, но намалява пластичните свойства на връзката.

Режимите на заваряване на нисковъглеродни и нисколегирани стомани се различават леко и зависят от техниката на заваряване, вида на съединението и шева. При заваряване на еднослойни ъглови шевове, ъглови и челни заварки от дебела стомана клас VSt3 в режими с ниско влагане на топлина, в зоната на топлинно въздействие могат да се образуват втвърдяващи се структури и пластичността може да намалее. За да се предотврати това, трябва да се увеличи напречното сечение на шева или да се използва заваряване с двойна дъга.

За да се предотврати разрушаването на заваръчния шев в зоната на термично въздействие при заваряване на нисколегирани стомани, трябва да се използват режими с ниско внасяне на топлина, а за заваряване на неукрепени стомани трябва да се използват режими с повишено внасяне на топлина. Във втория случай, за да се гарантира, че пластичните свойства на шева и съседната зона не са по-лоши от основния метал, е необходимо да се използва двойно дъгово заваряване или предварително загряване до 150-200 ° C.

osvarke.net

Заваряване на въглеродни стомани: висока, ниска, средна, легирана, неръждаема, електроди, технология, потопена дъга

Начало » За заваряването » Как да заваряваме правилно » Заваряване на въглеродни стомани

Въглеродната стомана е сплав от желязо и въглерод с малко съдържание на полезни примеси: силиций и манган, вредни примеси: фосфор и сяра. Концентрацията на въглерод в стоманите от този тип е 0,1-2,07%. Въглеродът действа като основен легиращ елемент. Именно това определя заваръчните и механичните свойства на този клас сплави.

В зависимост от съдържанието на въглерод се разграничават следните групи въглеродни стомани:

• по-малко от 0,25% - ниско съдържание на въглерод;
• 0,25-0,6% - среден въглерод;
• 0,6-2,07% - високо въглерод.

Заваряване на нисковъглеродни стомани

Благодарение на нисковъглеродния концентрат, този тип има следните свойства:

• висока еластичност и пластичност;
• значителна якост на удар;
• Може да се обработва добре чрез заваряване.

Нисковъглеродните стомани се използват широко в строителството и при производството на части чрез студено щамповане.

Технология на заваряване на нисковъглеродни стомани

Нисковъглеродните стомани са най-добре заварени. Свързването им може да се извърши с помощта на ръчно дъгово заваряване с помощта на покрити електроди. Когато използвате този метод, е важно да изберете правилната марка електроди, което ще осигури еднаква структура на отложения метал. Заваряването трябва да се извършва бързо и точно. Преди да започнете работа, трябва да подготвите частите, които ще свържете.

Газовото заваряване се извършва без използването на допълнителни потоци. Като пълнежен материал се използват метални телове с ниско съдържание на въглерод. Това ще помогне да се предотврати образуването на пори.

Газовото заваряване в аргонова среда се използва за обработка на критични структури.

След заваряване готовата конструкция трябва да бъде подложена на топлинна обработка чрез операция за нормализиране: продуктът трябва да се нагрее до температура от приблизително 400 ° C; стои и се охлажда на въздух. Тази процедура помага да се гарантира, че стоманената конструкция става еднородна.

Характеристики на заваряване на нисковъглеродни стомани

Добрата заваряемост на такива стомани осигурява еднаква якост на заваръчния шев с основния метал, както и липсата на дефекти.

Заваръчният метал е с намалено съдържание на въглерод, повишено е съотношението на силиций и манган.

При ръчно електродъгово заваряване засегнатата от топлина зона се прегрява, което допринася за нейното леко укрепване.

Заваръчен шев, нанесен чрез многослойно заваряване, се характеризира с повишено ниво на крехкост.

Съединенията са силно устойчиви на MCC поради ниската им концентрация на въглерод.

Видове заваряване на нисковъглеродни стомани

1. Първият метод за свързване на нисковъглеродни стомани е ръчно електродъгово заваряване с покрити електроди. За да изберете оптималния тип и марка консумативи, трябва да се вземат предвид следните изисквания:

• заваръчен шев без дефекти: пори, подрязвания, неварени зони;
• връзка с еднаква якост с основния продукт;
• оптимален химичен състав на заваръчния метал;
• стабилност на шевовете при ударни и вибрационни натоварвания, както и при високи и ниски температури.

Изпълнителят получава най-ниското ниво на напрежение и деформация при заваряване в по-ниско пространствено положение.

За заваряване на обикновени конструкции се използват следните видове електроди:

Заваръчни електроди ANO-6

• АНО-3.
• АНО-4.
• АНО-5.
• АНО-6.
• ОЗС-3.
• ОММ-5.
• ЦМ-7.

За заваряване на критични конструкции се използват следните видове заваръчни материали:

2. Газовото заваряване се извършва в защитна среда от аргон, без използване на флюс, като се използва метална тел като пълнежен материал.

3. Електрошлаковото заваряване се извършва с помощта на потоци. Телените и пластинчатите електроди се избират, като се вземе предвид съставът на основната сплав.

4. Автоматично и полуавтоматично заваряване се извършва в защитена среда; използва се чист аргон или хелий, често се използва въглероден диоксид. CO2 трябва да е с високо качество. Ако комбинацията от кислород и въглерод е пренаситена с водород или азот, това ще доведе до образуване на пори.

5. Автоматичното заваряване под флюс се извършва с електродна тел с диаметър 3-5 mm; полуавтоматичен - 1,2-2 мм. Заваряването се извършва с постоянен ток с обратна полярност. Режимът на заваряване варира значително.

6. Най-оптималният метод е заваряването с телове с флюсова сърцевина. Силата на тока варира от 200 до 600 A. Заваряването се препоръчва да се извършва в долно положение.
7. За заваряване в защитен газ се използва въглероден диоксид, както и смеси от инертен газ с кислород или CO2.

Свързващи продукти с дебелина под 2 мм. извършва се в атмосфера на инертни газове с волфрамов електрод.

За да се увеличи стабилността на дъгата, да се подобри образуването на заваръчен шев и да се намали чувствителността на отложения метал към порьозност, трябва да се използват смеси от газове.

Заваряването в атмосфера на въглероден диоксид е предназначено за работа със сплави с дебелина над 0,8 mm. и по-малко от 2,0 мм. В първия случай се използва консумативен електрод, във втория - графит или въглерод. Видът на тока е постоянен, полярността е обърната. Трябва да се отбележи, че този метод се характеризира с повишено ниво на пръскане.

Заваряване на средно въглеродни стомани

Средно въглеродните стомани се използват в случаите, когато се изискват високи механични свойства. Тези сплави могат да бъдат изковани.

Те се използват и за части, произведени чрез студена пластична деформация; се характеризират като спокойни, което им позволява да се използват в машиностроенето.

Технология на заваряване на средновъглеродни стомани

Тези сплави не се заваряват толкова добре, колкото нисковъглеродните стомани. Това се дължи на няколко трудности:

• липса на еднаква якост на основния и наслоения метал;
• високо ниворискът от образуване на големи пукнатини и непластични структури в зоната на топлинно въздействие;
• ниска устойчивост на образуване на кристализационни дефекти.

Тези проблеми обаче могат да бъдат разрешени доста лесно, като следвате следните препоръки:

• използването на електроди и тел с ниско съдържание на въглерод;
• заваръчните пръти трябва да имат повишена скорост на отлагане;
• за да се осигури най-ниската степен на проникване на основния метал, трябва да се изрежат ръбовете, да се зададе оптимален режим на заваряване и да се използва тел за пълнене;
• предварително и съпътстващо нагряване на детайлите.

Технологията за заваряване на въглеродна стомана, при спазване на горните препоръки, не разкрива никакви проблеми или трудности.

Характеристики на заваряване на средно въглеродни стомани

Преди заваряване продуктът трябва да бъде почистен от мръсотия, ръжда, масло, мащаб и други замърсители, които са източник на водород и могат да допринесат за образуването на пори и пукнатини в шева. На почистване подлежат ръбовете и прилежащите участъци с ширина не повече от 10 мм. Това гарантира здравината на връзката при различни видове натоварвания.

Сглобяването на части за заваряване изисква поддържане на празнина, чиято ширина зависи от дебелината на продукта и трябва да бъде 1-2 mm. повече, отколкото при работа с добре заварени материали.

Ако дебелината на продукт със средна въглеродна стомана надвишава 4 mm, трябва да се извърши рязане на ръба.

За най-малко проникване на основния метал и оптимално ниво на охлаждане режимът на заваряване трябва да бъде избран правилно. Правилността на избора може да се потвърди чрез измерване на твърдостта на отложения метал. В оптимален режим тя не трябва да бъде по-висока от 350 HV.

Отговорните възли са свързани в два или повече прохода. Не се допускат чести прекъсвания на дъгата, изгаряне (обгаряне) на основния метал и образуване на кратери върху него.

Заваряването на критични конструкции се извършва с предварително загряване от 100 до 400°C. Колкото по-високо е съдържанието на въглерод и дебелината на частите, толкова по-висока трябва да бъде температурата.

Охлаждането трябва да е бавно, продуктът трябва да се постави в термостат или да се покрие с топлоизолационен материал.

Видове заваряване на средно въглеродни стомани

Заваряването на средно въглеродни стомани може да се извърши по няколко начина, които ще разгледаме по-долу.

1. Ръчното дъгово заваряване се извършва с електроди с основен вид покритие, осигуряващо ниско съдържание на водород в наплавения метал. Най-често изпълнителите използват следните електроди за заваряване на въглеродни стомани:

• АНО-7.
• АНО-8.
• АНО-9.
• ОЗС-2.
• УОНИ-13/45.
• УОНИ-13/55.
• УОНИ-13/65.

Специалното покритие на заваръчните материали UONI гарантира повишаване на устойчивостта на фугата срещу напукване и също така осигурява здравина на шева.

Трябва да се вземат предвид следните нюанси:

• вместо напречни движения трябва да се извършват надлъжни;
• е необходимо да се заваряват кратерите, в противен случай рискът от образуване на пукнатини се увеличава;
• Препоръчва се термична обработка на шева.

2. Газовото заваряване на тънколистови въглеродни стомани се извършва по левия метод с помощта на тел, като се използва и нормален пламък за заваряване. Средният разход на ацетилен е 120-150 l/h на 1 mm. дебелината на заваряваната сплав. За да се намали рискът от кристализационни пукнатини, трябва да се използват заваръчни материали със съдържание на въглерод не повече от 0,2-0,3%.

Продуктите с дебели стени трябва да се съединяват по метода на дясно газово заваряване, който се характеризира с по-висока производителност. Изчислението на ацетилена също е 120-150 l / h. За да се избегне прегряване на работната зона, дебитът трябва да се намали.

Газовото заваряване на въглеродни стомани също включва следните характеристики:

• намаляване на окисляването в заваръчната вана се постига чрез използване на пламък с лек излишък на ацетилен;
• използването на потоци има положителен ефект върху процеса;
• За да се избегне крехкостта в зоната на термично въздействие, охлаждането се забавя чрез предварително нагряване до 200-250 ° C или последващо темпериране при температура 600-650 ° C.

След заваряване продуктът може да бъде термично обработен или изкован. Тези операции значително подобряват свойствата.

Технологията за газово заваряване на въглеродни стомани е разработена за получаване на съединения с необходимите механични свойства. Затова е важно изпълнителят да се съобразява с тези специфични особености.

3. Технологията на заваряване под флюс на въглеродни стомани включва използването на заваръчна тел и разтопени потоци: AN-348-A и OSTS-45. Заваряването се извършва при ниски стойности на тока. Това ви позволява да „наситете“ отложения метал с необходимото ниво на силиций и манган. Тези елементи интензивно преминават от флюса към заваръчния метал.

Предимства на този метод: висока производителност; отложеният метал е надеждно защитен от взаимодействие с въздуха, което гарантира високо качествовръзки; ефективността на процеса се постига поради ниското разпръскване и поради намаляването на загубите на метал поради отпадъци; стабилността на дъгата гарантира фино люспеста заваръчна повърхност.

4. Изпълнителите често използват метода за заваряване с аргонова дъга с неконсумативен електрод. Основната трудност при заваряване на средно въглеродни стомани по този метод е, че е трудно да се избегне образуването на пори поради леко дезоксидиране на основния метал. За да се реши този проблем, е необходимо да се намали делът на основния метал в депозита. За да направите това, е необходимо правилно да изберете режимите за заваряване на въглеродна стомана с аргон. Заваряването се извършва с постоянен ток с права полярност.

Стойността на напрежението се задава в зависимост от дебелината на конструкцията за еднопроходно заваряване и въз основа на височината на ръба, която е 2,0-2,5 mm за многопроходно заваряване. Приблизителните индикатори на тока могат да бъдат определени, както следва: 30-35 A на 1 mm. волфрамова пръчка.

Заваряване на високовъглеродни стомани

Демонстрационно заваряване на стомана от пружини с електрод Zeller 655

Необходимостта от високовъглеродни стомани възниква при извършване на ремонтни дейности, при производството на пружини, режещи, пробивни, дървообработващи и други инструменти, високоякостна тел, както и в онези продукти, които трябва да имат висока устойчивост на износване и здравина.

Технология на заваряване на високовъглеродни стомани

Заваряването е възможно, като правило, с предварително и съпътстващо нагряване до 150-400 ° C, както и последваща термична обработка. Това се дължи на склонността на този тип сплав да стане крехка, чувствителна към горещи и студени пукнатини и химическа хетерогенност на заваръчния шев.

За ваша информация! Възможни са изключения, ако използвате специализирани електроди за различни стомани. Вижте снимката и надписа по-долу.

• След нагряване е необходимо да се извърши отгряване, което трябва да се извърши, докато продуктът се охлади до температура от 20 ° C.
• Важно условие е недопустимостта на заваряване на течение и при температура на околната среда под 5°C.
• За да се увеличи здравината на връзката, е необходимо да се създадат плавни преходи от един към друг метал, който се заварява.
• Добри резултати се постигат при заваряване с тесни перли, с охлаждане на всеки наслоен слой.
• Изпълнителят трябва също така да спазва правилата, предвидени за свързване на средно въглеродни сплави.

Този демонстрационен образец (пружина, пили, лагер и хранителна неръждаема стомана). Ако не обърнете внимание на качеството на шевовете, заваръчните шевове не са направени от професионални заварчици, снимката потвърждава, че заваряването на „незаваряеми“ стомани е напълно възможно.

Характеристики на заваряване на високовъглеродни стомани

Работната повърхност трябва да бъде почистена от различни видове замърсители: ръжда, мащаб, механични неравности и мръсотия. Наличието на замърсители може да доведе до образуване на пори.

Конструкциите, изработени от високовъглеродни стомани, трябва да се охлаждат бавно на въздух, за да се нормализира структурата.

Предварителното загряване на критичните продукти до 400°C позволява да се постигне необходимата якост.

Видове заваряване на високовъглеродни стомани

1. Най-добрият вариантПроцесът на заваряване се извършва чрез ръчно електродъгово заваряване с електроди с покритие. Работата с високовъглеродни стомани има голям брой специфични характеристики. Следователно заваряването на високовъглеродна стомана се извършва със специално проектирани електроди, например NR-70. Заваряването се извършва с постоянен ток с обратна полярност.

2. Заваряване под флюс също се използва за свързване на този тип сплави. Доста е трудно ръчно да се покрие равномерно работната зона с флюс. Поради това в повечето случаи се използва автоматична технология. Разтопеният флюс образува плътна обвивка и предотвратява влиянието на вредните атмосферни фактори върху заваръчната вана. За заваряване под флюс се използват трансформатори, които произвеждат променлив ток. Тези устройства ви позволяват да създадете стабилна дъга. Основното предимство на този метод е малката загуба на метал поради малки пръски.

Важно е да се отбележи, че методът на газово заваряване не се препоръчва. Процесът се характеризира с изгаряне на голямо количество въглерод, което води до образуване на втвърдяващи се структури, които влияят негативно върху качеството на заваръчния шев.

Въпреки това, ако обикновените конструкции са заварени, тогава използването на този метод е възможно. Връзката се извършва на нормален или слаб пламък, чиято мощност не надвишава 90 m3 ацетилен на час. Продуктът трябва да се загрее до 300°C. Заваряването се извършва по метода на лявата ръка, което позволява да се намали времето, през което металът е в разтопено състояние и продължителността на неговото прегряване.

Заваряване на неръждаема и въглеродна стомана

Заваряването на устойчиви на корозия и въглеродни стомани е отличен пример за свързване на различни материали.

Предварителното и съпътстващо нагряване на продуктите до температура от около 600°C ще позволи да се получи шев с по-равномерна структура. След работа трябва да извършите топлинна обработка, това ще помогне да се избегне образуването на пукнатини. За заваряване на неръждаема стомана и нисковъглеродни стомани на практика се използват два метода, които включват използването на заваръчни пръти:

• електроди от високолегирана стомана или електроди на никелова основа запълват заваръчния шев;
• Ръбовете на продукта от нисковъглеродна стомана се заваряват с легирани електроди, след това плакираният слой, ръбовете от неръждаема стомана се заваряват със специални електроди за неръждаема стомана.

Заваряването на неръждаема и въглеродна стомана може да се извърши и по метода на аргонова дъга. Тази технология обаче се използва изключително рядко и само за работа с особено критични структури.

Изпълнителят може също така да направи връзка с помощта на полуавтоматично заваряване с помощта на метален електрод в защитна среда от инертни газове.

Заваряване на въглеродни и легирани стомани

Заваряването и наваряването на въглеродни и нисколегирани стомани се извършва с електроди от типове E42 и E46.

Заваряването на въглеродни стомани и легирани стомани по електродъгов метод се извършва с електродни материали, които осигуряват необходимите механични характеристики и топлоустойчивост на заваръчния метал:

Електроди TsL-39

Основният проблем е втвърдяването на зоната на топлинно въздействие, за да се предотврати образуването на студени пукнатини. За да разрешите този проблем, трябва:

• за да забавите охлаждането, трябва да загреете продуктите до температура от 100-300 ° C;
• вместо еднослойно заваряване използвайте многослойно заваряване, при което заваряването се извършва върху малък участък върху неохладения предишен слой;
• калцинатни електроди и флюсове;
• връзката се осъществява с постоянен ток с обратна полярност;
• За да се увеличи пластичността, продуктите трябва да бъдат темперирани до 300°C веднага след заваряването.

weldelec.com

§ 75. Заваряване на нисколегирани стомани

Легираните стомани се делят на нисколегирани (общо легиращи елементи по-малко от 2,5%), среднолегирани (от 2,5 до 10%) и високолегирани (повече от 10%). Нисколегираните стомани се разделят на нисколегирани нисковъглеродни стомани, нисколегирани топлоустойчиви стомани и нисколегирани невъглеродни стомани.

Механичните свойства и химичният състав на някои марки нисколегирани стомани са дадени в табл. 33.

33. Механични свойства на нисколегирани нисковъглеродни стомани със зададен химичен състав

Съдържанието на въглерод в нисколегирани нисковъглеродни структурни стомани не надвишава 0,22%. В зависимост от легирането стоманите се разделят на манган (14G, 14G2), силиций-манган (09G2S, 10G2S1, 14GS, 17GS и др.), Хром-силиций-манган (14KhGS и др.), Манган-азот-ванадий ( 14G2AF, 18G2AF, 18G2AFps и др.), манган-ониобий (10G2B), хром-силиций-никел-мед (10HSND, 15HSND) и др.

Нисколегираните нисковъглеродни стомани се използват в транспортното инженерство, корабостроенето, хидротехниката, производството на тръби и др. Нисколегираните стомани се доставят в съответствие с GOST 19281 - 73 и 19282 - 73 и специални технически спецификации.

Нисколегираните топлоустойчиви стомани трябва да имат повишена якост при високи работни температури. Топлоустойчивата стомана се използва най-широко в производството на парни електроцентрали. За да се увеличи топлоустойчивостта, в техния състав се въвеждат молибден (M), волфрам (B) и ванадий (F), а за осигуряване на топлоустойчивост - хром (X), който образува плътен защитен филм върху металната повърхност.

Нисколегираните, средно въглеродни (повече от 0,22% въглерод) конструкционни стомани се използват в машиностроенето, обикновено в термично обработено състояние. Технологията за заваряване на нисколегирани средно-въглеродни стомани е подобна на технологията за заваряване на среднолегирани стомани.

Характеристики на заваряване на нисколегирани стомани. Нисколегираните стомани са по-трудни за заваряване от нисковъглеродните структурни стомани. Нисколегираната стомана е по-чувствителна към топлинни влияния по време на заваряване. В зависимост от класа на нисколегираната стомана, по време на заваряване в зоната на топлинно въздействие на заваръчното съединение могат да се образуват втвърдяващи се структури или прегряване.

Структурата на засегнатия от топлина метал зависи от неговия химичен състав, скоростта на охлаждане и продължителността на времето, през което металът остава при подходящите температури, при които микроструктурата и размерът на зърното се променят. Ако аустенитът се получава в хипоевтектоидна стомана чрез нагряване (фиг. 100) и след това стоманата се охлажда с различни скорости, тогава критичните точки на стоманата намаляват.

Ориз. 100. Диаграма на изотермично (при постоянна температура) разлагане на аустенит от нисковъглеродна стомана: A - начало на разлагане, B - край на разлагане, A1 - критична точка на стомана, Mn и Mk - начало и край на превръщането на аустенита в мартензит; 1, 2, 3 и 4 - скорости на охлаждане с образуването на различни структури

При ниска скорост на охлаждане се получава перлитна структура (механична смес от ферит и цементит). При висока скорост на охлаждане аустенитът се разпада на компонентни структури при относително ниски температури и се образуват структури - сорбитол, троостит, бейнит, а при много висока скорост на охлаждане - мартензит. Най-крехката структура е мартензитната, следователно по време на охлаждане не трябва да се допуска превръщането на аустенита в мартензит при заваряване на нисколегирани стомани.

Скоростта на охлаждане на стоманата, особено на дебелата стомана, по време на заваряване винаги значително надвишава обичайната скорост на охлаждане на метала във въздуха, в резултат на което при заваряване на легирани стомани може да се образува мартензит.

За да се предотврати образуването на втвърдяваща се мартензитна структура по време на заваряване, е необходимо да се прилагат мерки, които забавят охлаждането на засегнатата от топлина зона - нагряване на продукта и използване на многослойно заваряване.

В някои случаи, в зависимост от условията на работа на продуктите, се допуска прегряване, т.е. разширяване на зърната в метала на зоната на топлинно въздействие на заварени съединения от нисколегирани стомани.

При високи работни температури на продуктите, за да се увеличи устойчивостта на пълзене (деформация на продукта при високи температури с течение на времето), е необходимо да има едрозърнеста структура в заварената връзка. Но металът с много едри зърна има намалена пластичност и следователно размерът на зърното е разрешен до определена граница.

При работа на продукти при ниски температури пълзенето се елиминира и е необходима финозърнеста метална структура, осигуряваща повишена здравина и пластичност.

При заваряване на нисколегирани стомани, покритите електроди и други заваръчни материали се избират така, че съдържанието на въглерод, сяра, фосфор и други вредни елементи в тях да е по-ниско в сравнение с материалите за заваряване на нисковъглеродни конструкционни стомани. Това позволява да се повиши устойчивостта на заваръчния метал срещу кристализационни пукнатини, тъй като нисколегираните стомани са значително податливи на тяхното образуване.

Технология за заваряване на нисколегирана стомана. Нисколегираните нисковъглеродни стомани 09G2, 09G2S, 10HSND, 10G2S1 и 10G2B не са закалени по време на заваряване и не са склонни към прегряване. Заваряването на тези стомани се извършва при всякакви термични условия, подобни на условията на заваряване на нисковъглеродна стомана.

За да се осигури еднаква здравина на връзката, ръчното заваряване се извършва с електроди тип E50A. Твърдостта и здравината на зоната на топлинно въздействие практически не се различават от основния метал.

При заваряване с тел с флюсова сърцевина и защитен газ заваръчните материали се избират така, че да осигурят якостните свойства на заваръчния метал на нивото на якост, постигнато от електроди от тип E50A.

Нисколегираните нисковъглеродни стомани 12GS, 14G, 14G2, 14KhGS, 15KhSND, 15G2F, 15G2SF, 15G2AF по време на заваряване могат да образуват втвърдяващи се микроструктури и прегряване на заваръчния метал и зоната на топлинно въздействие. Броят на втвърдяващите се структури намалява рязко, ако заваряването се извършва със сравнително високо влагане на топлина, което е необходимо за намаляване на скоростта на охлаждане на завареното съединение. Въпреки това, намаляването на скоростта на охлаждане на метала по време на заваряване води до огрубяване (прегряване) на заваръчния метал и засегнатия от топлина метал поради повишеното съдържание на въглерод в тези стомани. Това важи особено за стомани 15ХСНД, 14ХГС. Стоманите 15G2F, 15G2SF и 15G2AF са по-малко склонни към прегряване в зоната на топлинно въздействие, тъй като са легирани с ванадий и азот. Следователно заваряването на повечето от тези стомани е ограничено до по-тесни граници на топлинни условия, отколкото заваряването на нисковъглеродна стомана.

Режимът на заваряване трябва да бъде избран така, че да няма голям брой втвърдяващи се микроструктури и силно прегряване на метала. След това е възможно да се заварява стомана с всякаква дебелина без ограничения при температура на околната среда най-малко - 10°C. При по-ниски температури е необходимо предварително загряване до 120 - 150 ° C. При температури под - 25 ° C заваряването на продукти от закалени стомани е забранено. За да се предотврати голямо прегряване, заваряването на стомани 15KhSND и 14KhGS трябва да се извършва при намалено внасяне на топлина (при по-ниски стойности на тока с електроди с по-малък диаметър) в сравнение със заваряването на нисковъглеродна стомана.

За да се осигури еднаква якост на основния метал и завареното съединение при заваряване на тези стомани, е необходимо да се използват електроди тип E50A или E55.

Технологията за заваряване на нисколегирани средновъглеродни стомани 17GS, 18G2AF, 35ХМ и други е подобна на технологията на заваряване на нелегирани стомани.

Най-консумираният метал в света е стоманата; всъщност стоманата не е метал, а сплав от желязо и въглерод. В момента общото количество произведена стомана в света надхвърля милиард и половина тона годишно. Стоманите се разделят на въглеродни и легирани; легираните стомани се отличават с факта, че по време на производствения процес към стоманата се добавят различни елементи (например никел за повишаване на устойчивостта на корозия, манган за увеличаване якостни характеристикии така нататък), придавайки му специални свойства. Въглеродните стомани най-често се използват за заваряване, има нисковъглеродни стомани, съдържащи по-малко от 0,3% въглерод, те се поддават добре на всяко заваряване, средно въглеродните стомани със съдържание от 0,3 до 0,6% са по-малко податливи на процеса на заваряване, но по-здрави, но по-малко пластични, високовъглеродните стомани са най-здрави, но имат малко относително удължение и са най-малко податливи на процеса на заваряване. Те се различават по съдържание на въглерод и, следователно, по химични и физични свойства.

Нисковъглеродната стомана принадлежи към голяма група конструкционни стомани. Съдържанието на въглерод в него е не повече от 0,3%; поради толкова нисък процент той има следните свойства:

• Висока пластичност и еластичност;
• Подходящ за процеса на заваряване;
• Висока якост на удар.

Тази марка е широко използвана в строителството поради факта, че е много лесна за заваряване, тъй като в нейната структура има много малко въглерод, което има лош ефект върху процеса на заваряване, тъй като в металния шев могат да се образуват крехки структури и порьозности. , което след това води до провал. Също така, поради високата си мекота, части се изработват от него чрез студено щамповане.

Заваряване на въглеродни стомани

Заваряват се абсолютно всички видове стомана. Въпреки това, всеки тип метал има своя собствена технология за заваряване. Технологията за заваряване на въглеродни стомани трябва да отговаря на изискванията, които включват:

• Равномерно разпределение на якостта на шева по цялата дължина;
• Липсата на заваръчни дефекти, шевовете не трябва да имат различни пукнатини, пори, жлебове и т.н.;
• Размерите и геометричната форма на шева трябва да бъдат направени в съответствие със стандартите, предписани в съответния GOST 5264-80;
• Виброустойчивост на заварената конструкция;
• Използването на електроди с ниско съдържание на водород и въглерод, което може да има отрицателно въздействие върху качеството на шева;
• Конструкцията трябва да е здрава и твърда.

По този начин технологията трябва да бъде възможно най-ефективна, тоест да дава най-висока производителност на процеса, като същевременно осигурява висока якост и надеждност.

Механичните свойства на заваръчния метал и завареното съединение изцяло зависят от микроструктурата, която е химическият състав, а също така се определя от режима на заваряване и термичната обработка, която се извършва както преди, така и след заваряването.

Нисковъглеродна стомана: технология на заваряване

Както бе споменато по-горе, нисковъглеродните стомани се поддават най-добре на процеса на заваряване. Те могат да бъдат заварени чрез газово заваряване в кислородно-ацетиленов пламък без допълнителни потоци. Като добавка се използват метални проводници. Водородът, който може да образува пори, може да повлияе отрицателно на процеса на заваряване. За да се предотврати този проблем, се препоръчва да се извърши процесът на заваряване с добавъчен метал, съдържащ малко количество въглерод.

След процеса на заваряване конструкцията трябва да бъде термично обработена, за да се подобрят механичните свойства - пластичността и здравината ще бъдат същите. Топлинната обработка на заварени конструкции се извършва чрез операция за нормализиране, която се състои в нагряване на продукта до определена температура, приблизително 400 градуса, задържане и допълнително охлаждане във въздуха. В резултат на това структурата се изравнява, въглеродът под формата на цементит в метала дифундира в зърната, поради което структурата става равномерна.

Газовото заваряване се извършва в присъствието на аргон, което създава неутрална среда. Конструкциите, които се заваряват в аргонова среда, имат по-важна цел.

Заваряването на нисковъглеродни стомани може да се извърши ръчно; дъговата заварка на такъв материал изисква правилният изборелектрод. При избора на електрод е необходимо да се вземат предвид следните фактори, които ще осигурят еднаква структура на заваръчния шев без дефекти. Преди да извършите процеса на заваряване, е необходимо да калцинирате електродите, за да ги подготвите по-нататъшна работа, премахнете водорода. Заваряването на нисковъглеродни железни сплави трябва да бъде прецизно и бързо, а металните части трябва да бъдат подготвени преди започване на процеса.

Заваръчна среда въглерод

Процедурата за заваряване на стоманени части със средно съдържание на въглерод, от 0,3% до 0,55%, е по-трудна в сравнение с ниско въглерод, тъй като по-високото количество въглерод може да повлияе отрицателно на заваръчния шев. Въглеродът намалява границата на студена крехкост - т.е. разрушаване при ниски температури, увеличава якостта и твърдостта, но намалява пластичността на заваръчния шев.

За заваряване се използват електроди с ниско съдържание на въглерод, които осигуряват здрава връзка.

Заваряване на високовъглеродни стомани

Стоманите с висок процент съдържание на въглерод, от 0,6% до 0,85%, са много трудни за заваряване. В този случай не може да се използва газово заваряване, тъй като в процеса въглеродът изгаря в големи количества и се образуват втвърдяващи се структури, които влошават качеството на заваръчния шев. Най-добре е в този случай да използвате дъгова заварка.

Изисквания

При заваряване на въглеродни стомани, за постигане на максимални параметри, трябва да бъдат изпълнени следните изисквания:

• Заваръчните електроди и телове трябва да имат нисък процент въглерод, за да се избегнат ненужни дефекти;
• Необходимо е да се гарантира, че въглеродът от метала не се прехвърля в заваръчния шев под въздействието на висока температура; за това се използва тел за заваряване на стомани със средно съдържание на въглерод и по-високо, например Forte E71T-1, Bars-71 . Тези видове са идеални за заваряване на стомани със съдържание на въглерод над 0,3%;
• При извършване на процеса на заваряване трябва да се добавят потоци, които допринасят за образуването на огнеупорни образувания;
• Намалете химическата хетерогенност на шева чрез последваща топлинна обработка;
• Намалете съдържанието на водород чрез калциниране на електродите, използване на електроди с ниско съдържание на водород и др.

Особености

Трябва да се отбележат и следните характеристики на заваръчните въглеродни стомани:

• Преди да извършите тази операция, е необходимо да почистите добре заварения материал от ръжда, механични неравности, мръсотия и мащаб. Тези замърсители допринасят за образуването на пукнатини в заваръчния шев;
• Заваръчните конструкции от въглеродни стомани трябва да се охлаждат бавно във въздуха, така че структурата да се нормализира;
• При извършване на процеса на заваряване критичните части изискват предварително загряване до приблизително 400 градуса; с помощта на нагряване ще се осигури необходимата якост на шева; също в този случай заваряването може да се извърши в няколко подхода.

По този начин процесът на заваряване на въглеродни стомани зависи главно от съдържанието на въглерод в тях. Ето защо е необходимо да обмислите какво съдържание и да изберете правилното технологична схемаза да получите висококачествен, издръжлив продукт, който може да издържи дълго време.

Конструкциите от средно въглеродна стомана могат да се заваряват добре, ако се спазват стриктно правилата за заваряване и следните допълнителни указания. В челни, ъглови и Т-образни съединения, при сглобяване на елементите, които се свързват, трябва да се поддържат празнините, предвидени от GOST, между ръбовете, така че напречното свиване при заваряване да се извършва по-свободно и да не причинява кристализационни пукнатини. Освен това, като се започне от дебелина на стоманата от 5 mm или повече, ръбовете се изрязват в челни фуги и заваряването се извършва на няколко слоя. Заваръчният ток е намален.

Заваряване на високовъглеродна стомана

Заваряването на високовъглеродни стомани от класове VSt6, 45, 50 и 60 и ляти въглеродни стомани със съдържание на въглерод до 0,7% е още по-трудно. Тези стомани се използват главно за отливки и производство на инструменти. Тяхното заваряване е възможно само с предварително и съпътстващо нагряване до температура 350-400 ° C и последваща термична обработка в нагревателни пещи. При заваряване трябва да се спазват правилата за средно въглеродна стомана; ще обсъдим този процес по-долу.

Технологии за заваряване на високовъглеродни стомани

Добри резултати се постигат при заваряване на тесни перли и малки площи с охлаждане на всеки слой. След приключване на заваряването е необходима топлинна обработка.

Заваръчна средно въглеродна стомана

Заваряването на средно въглеродни стомани от марки VSt5, 30, 35 и 40, съдържащи въглерод 0,28-0,37% и 0,27-0,45%, е по-трудно, тъй като заваряемостта на стоманата се влошава с увеличаване на съдържанието на въглерод.

Средната въглеродна стомана от марките VSt5ps и VSt5sp, използвани за стоманобетонна армировка, се заваряват по метода на банята и конвенционалните разширени шевове при свързване към облицовките (фиг. 16.1). За заваряване краищата на свързаните пръти трябва да бъдат подготвени: за заваряване в долно положение, отрязани с нож или трион, а за вертикално заваряване, отрязани. Освен това те трябва да бъдат почистени в ставите до дължина, която надвишава заваръчния шев или фугата с 10-15 mm. Заваряването се извършва с електроди E42A, E46A и E50A за удължени шевове. При температури на въздуха до минус 30 ° C е необходимо да се увеличи силата

Ориз. 16.1. Заваръчни фуги от стоманобетонна армировка: а - баня; 1 - хоризонтален; 2 - вертикална; б - шев

заваръчен ток с 1%, когато температурата се понижи от 0°C за всеки 3°C. Освен това трябва да използвате предварително загряване на съединените пръти до 200-250 °C за дължина 90-150 mm от съединението и да намалите скоростта на охлаждане след заваряване чрез обвиване на съединенията с азбест, а в случай на заваряване във вана, не отстранявайте оформящите елементи, докато фугата не се охлади до 100 °C и по-ниска.

При по-ниски температури на околната среда (от -30 до -50 °C) трябва да се ръководите от специално разработена технология за заваряване, която предвижда предварително и съпътстващо нагряване и последваща термична обработка на армировъчните съединения или заваряване в специални парници.

Заваряването на други конструкции от средно въглеродна стомана класове VSt5, 30, 35 и 40 трябва да се извършва в съответствие със същите допълнителни инструкции. Съединенията на релсите обикновено се заваряват чрез заваряване във вана с предварително загряване и последващо бавно охлаждане, подобно на съединенията на армировката. При заваряване на други конструкции от тези стомани трябва да се използва предварително и спомагателно нагряване, както и последваща термична обработка.

Електроди

Заваряването се извършва с електроди с диаметър не повече от 4-5 mm, като се използва постоянен ток с обратна полярност, което осигурява по-малко топене на ръбовете на основния метал и следователно по-малък дял от него и по-ниско съдържание на С в заваръчния метал. За заваряване се използват електроди E42A, E46A или E50A. Стоманените електродни пръти съдържат малко въглерод, така че когато се разтопят и смесят с малко количество средно въглероден неблагороден метал, няма да има повече от 0,1-0,15% въглерод в заваръчния шев.

В този случай заваръчният метал е легиран с Mn и Si поради разтопеното покритие и по този начин се оказва равен по якост на основния метал. Заваряването на метал с дебелина над 15 mm се извършва в "шипа", "каскада" или "блокове" за по-бавно охлаждане. Използва се предварително и съпътстващо нагряване (периодично нагряване преди заваряване на следващата "каскада" или "блок" до температура 120-250 ° C). Конструкциите от стоманени марки VSt4ps, VSt4sp и стомана 25 с дебелина не повече от 15 mm и без твърди елементи обикновено се заваряват без нагряване. В други случаи е необходимо предварително и спомагателно нагряване и дори последваща топлинна обработка. Дъгата се запалва само на мястото на бъдещия шев. Не трябва да има незаварени кратери и резки преходи от основата към наслоения метал, подрязвания и пресичания на шевове. Създаването на кратери върху основния метал е забранено. На последния слой на многослойния шев се нанася валяк за отгряване.