Proceso tecnológico de soldadura con gas de aceros de medio carbono. Soldadura de aceros al carbono. Soldadura de aceros de medio carbono.

Para mejorar las propiedades y características de los aceros, se introducen en su composición diversos aditivos. Al cambiar la red cristalina del material, los aditivos afectan no solo la resistencia o la resistencia a la corrosión del material, sino también la capacidad de soldadura. Para algunas aleaciones, soldar es muy fácil, pero hay materiales que requieren un enfoque especial.

Uno de los aditivos más comunes en la producción de acero es, por supuesto, el carbono. Según GOST 380-2005, dependiendo de su cantidad en la composición del acero, este último puede ser:

• bajas en carbono, con un contenido de carbono no superior al 0,25% en volumen;
• carbono medio, que contiene carbono en una cantidad de 0,25% -0,6%;
• con alto contenido de carbono, que contienen de 0,6% a 2,07% de carbono por volumen del material.

La soldadura de aceros al carbono se caracteriza por una serie de características que permiten obtener una soldadura uniforme y de alta calidad.

Al conectar piezas de acero al carbono, se colocan de modo que la costura quede "en peso". Para hacer esto, las piezas se fijan de forma segura en la mesa de soldadura mediante dispositivos de montaje: abrazaderas, soportes, tornillos de banco.

Al principio y al final de la costura, se instalan tiras especiales del mismo material que las piezas a soldar. Sobre estas tiras se produce el inicio y el final del proceso de soldadura. Por lo tanto, la costura en toda su longitud es uniforme, tiene propiedades estables y tiene características especificadas con precisión.

Una vez aseguradas las piezas y las barras de expansión en la posición deseada, pegue el metal a lo largo de la costura. Es preferible virar por el reverso de la costura.

Si el espesor de las piezas a soldar es grande y se prevé realizar una soldadura multicapa en varias pasadas, la soldadura por puntos se puede realizar desde la parte frontal de la costura.

Cuando se realiza una soldadura multicapa, cada capa anterior se inspecciona en busca de grietas y falta de penetración. Si se detectan, se corta el metal de soldadura, se cortan los bordes y se repite el proceso.

El principal requisito al soldar es que la resistencia del metal de la soldadura y del área afectada por el calor no sea inferior a la resistencia del metal de las piezas.

Bajo en carbon

El acero con bajo contenido de carbono, que contiene, además de carbono, aditivos de aleación, se suelda, por regla general, utilizando cualquiera de las tecnologías de soldadura.

El trabajo no requiere un soldador altamente calificado. Estos materiales se encuentran entre los aceros fácilmente soldables. Por lo tanto, aquí se puede utilizar con éxito la soldadura por arco convencional.

Las características de la soldadura de aceros con bajo contenido de carbono son un contenido reducido de carbono en el metal de soldadura y una mayor cantidad de aditivos de aleación, por lo que es posible cierto fortalecimiento del metal de soldadura en relación con el metal de las piezas.

Otro problema que conviene tener en cuenta es la mayor fragilidad de la costura al realizar soldadura multicapa.

Para realizar conexiones en aceros con bajo contenido de carbono se utilizan electrodos con recubrimientos de rutilo y calcio-fluoroisrutilo. Los soldadores profesionales utilizan electrodos recubiertos con un poco de polvo de hierro. De los electrodos producidos por la industria, las siguientes marcas son adecuadas para soldar: UONI-13/85, TsL-14, TsL-18-63.

Los aceros con bajo contenido de carbono son fáciles de soldar. En este caso, incluso puede prescindir del uso de fundente y el gas se consume en una pequeña cantidad.

Para obtener una unión de alta calidad con una resistencia no menor que la del metal base, se utiliza alambre de soldadura de silicio-manganeso. Al finalizar el trabajo con la costura, la llama no se apaga ni se retira de la unión de las piezas, sino que se desvía suavemente, permitiendo que la costura se enfríe.

Si retira la llama inmediatamente, sin fundente, el material de soldadura, al calentarse, se oxidará. Para darle a la costura mejores propiedades de resistencia, el metal de soldadura generalmente se forja y se trata térmicamente.

Carbono medio

Debido a la gran cantidad de carbono, unir dichas piezas es complicado. En los resultados del trabajo, esto se expresa en el hecho de que el metal de la pieza y la junta soldada pueden tener diferentes resistencias. Además, cerca de los bordes de la costura se pueden formar grietas y bolsas con una pronunciada fragilidad del material.

Para evitar estos inconvenientes se utilizan electrodos cuyo material contiene una baja cantidad de carbono.

Con un aumento en la corriente requerida para calentar las piezas que se van a conectar, es posible la penetración del metal base. Para eliminar estos casos, se cortan los bordes de las piezas a unir.

Otra medida para mejorar la calidad de la conexión es el precalentamiento y calentamiento constante de las piezas durante el proceso. Al soldar acero con una máquina semiautomática, para mejorar la calidad de la costura, es mejor mover el electrodo no a través, sino a lo largo de la unión de las piezas y utilizar un arco corto. Para el trabajo se utilizan electrodos de las marcas UONI-13/55, UONI-13/65, OZS-2, K-5a.

Cuando se utiliza acetileno para soldar aceros con contenido medio en carbono, se consigue una llama del quemador tal que el caudal de gas es de 75-100 dm³/h. Para productos con un espesor de 3 milímetros o más, se utiliza calentamiento general hasta 250-300 °C o calentamiento local hasta 600-650 °C.

Después de soldar, la costura se forja y se somete a un tratamiento térmico. Para soldar productos metálicos con una cantidad de carbono cercana a la de los aceros con alto contenido de carbono, se utiliza un fundente especial.

Alto contenido de carbono

Los aceros con alto contenido de carbono son muy difíciles de soldar. Se utilizan otros métodos alternativos para conectar piezas hechas de dichos materiales.

La soldadura de aceros con alto contenido de carbono que son resistentes a la corrosión se realiza únicamente durante los trabajos de reparación.

En este caso se utiliza un calentamiento previo de la zona de la costura a 250-300 °C y un posterior tratamiento térmico de la costura. Está absolutamente prohibido realizar trabajos de soldadura con aceros con alto contenido de carbono a temperaturas del aire inferiores a 5 °C o en presencia de trabajo de soldadura borradores

Si se cumplen todas las condiciones, la soldadura de aceros con alto contenido de carbono se realiza utilizando las mismas técnicas que los aceros con medio carbono.

Se permite la soldadura con gas con acetileno. La potencia de la llama del quemador debe garantizar un consumo de gas de entre 75 y 90 dm³/h por 1 milímetro de espesor de costura.

Para evitar la oxidación se utilizan fundentes cuyas composiciones son similares a las utilizadas en la soldadura de aceros de medio carbono. Después soldadura de gas La costura se forja y luego se templa.

austenítico

Los aceros austeníticos son materiales que contienen la fase de hierro de alta temperatura: la austenita. Se incluyen, por ejemplo, en el grupo de los aceros al cromo-níquel, que pueden trabajar en diversos ambientes agresivos Ah y a temperaturas muy altas.

La característica principal al soldar acero resistente a la corrosión es la necesidad de garantizar la resistencia a la corrosión intercristalina en la zona afectada por el calor.

El problema es que incluso durante el precalentamiento del acero, los carburos de cromo caen de la red cristalina a lo largo de los límites de calentamiento. Como resultado de una disminución en la cantidad de este elemento en el material, al recalentar, aparecen grietas por corrosión en los límites.

En la práctica, puede ser necesario crear estructuras utilizando aceros austeníticos con aditivos de aleación de cromo y níquel que funcionen a altas temperaturas. Para soldar tales estructuras, es necesario seleccionar materiales en los que el contenido de carbono sea lo más bajo posible.

Si es necesario que el porcentaje de carbono sea mayor y, al mismo tiempo, las estructuras de acero cumplan su propósito en condiciones de ambientes agresivos y altas temperaturas, es necesario elegir un aditivo de aleación que tenga propiedades similares al carbono.

Como tales aditivos se pueden utilizar titanio, circonio, tantalio, vanadio y tungsteno. Estos elementos unen el carbono que se libera del acero durante el calentamiento posterior y evitan el agotamiento de las áreas afectadas por el calor durante el proceso de soldadura.

Acero inoxidable

Muy a menudo, los aceros inoxidables utilizados en la industria obtienen sus propiedades anticorrosión mediante la introducción de aditivos de aleación: cromo y níquel.

Al soldar piezas cromadas hay que tener en cuenta que a altas temperaturas (más de 500 °C) es posible la oxidación de la unión de las piezas.

Para evitar esto, utilice soldadura TIG (TIG). Esta tecnología implica la implementación de operaciones de soldadura sin acceso de aire directamente a la zona de soldadura. En consecuencia, la ausencia de oxígeno, cuya presencia es obligatoria en el aire, elimina las condiciones previas para la oxidación del material.

La limitación del acceso de aire se realiza introduciendo en la zona de soldadura argón, un gas inerte que, al ser más pesado que el aire, lo desplaza. A veces, este método se denomina soldadura de acero con argón. De hecho, el acero se suelda simplemente con un arco o se utiliza material de aportación.

La soldadura Tig requiere equipo especial. El trabajo se lleva a cabo con electrodos de tungsteno no consumibles, cuyos requisitos están determinados por GOST 10052-75.

El segundo problema es este. Los aceros inoxidables tienen un alto coeficiente de expansión térmica y al soldar chapa de acero, cuando la junta es larga en comparación con las dimensiones lineales de la pieza, la soldadura puede doblarse durante el proceso de enfriamiento.

El problema se soluciona dejando espacios entre las láminas y utilizando tachuelas para fijar las piezas en la posición deseada.

Instrumental

El acero para herramientas es uno de los materiales duros y mecánicamente resistentes. Se utiliza para fabricar herramientas para trabajar metales y carpintería y piezas de equipos para diversas industrias.

Las partes funcionales de las herramientas (taladros, cortadores, cuyo propósito es influir en los materiales para procesarlos) obviamente deben ser más fuertes y duras que los materiales que se procesan. Estas propiedades se logran incluyendo una gran cantidad de carbono y aditivos de aleación: níquel, cromo, molibdeno.

La soldadura de acero para herramientas se utiliza en la reparación de equipos y herramientas. En este caso, se imponen altas exigencias a las costuras de soldadura: las uniones deben ser homogéneas con el resto del material y su resistencia no debe diferir para evitar concentraciones de tensiones durante el funcionamiento.

Para garantizar el cumplimiento de dichos requisitos, es necesario utilizar electrodos especiales. En la mayoría de los casos, puede ser UONI-13/NZH/20ZH13.

Al soldar aceros al carbono especiales, cuyo uso está estrictamente enfocado, se utilizan electrodos diseñados para grados específicos.

Con la correcta determinación de las características del material, tipo de soldadura y modos, al utilizar electrodos de las marcas adecuadas, las soldaduras tendrán alta resistencia y resistencia a la corrosión.

Dependiendo de la composición química, el acero puede ser al carbono o aleado. El acero al carbono se divide en bajo en carbono (contenido de carbono de hasta 0,25%), medio en carbono (contenido de carbono de 0,25 a 0,6%) y alto en carbono (contenido de carbono de 0,6 a 2,07o). El acero que, además del carbono, contiene componentes de aleación (cromo, níquel, tungsteno, vanadio, etc.), se denomina aleado. Los aceros aleados son: poco aleados (el contenido total de componentes de aleación, excepto el carbono, es inferior al 2,5%); medio aleado (contenido total de componentes de aleación, excepto carbono, de 2,5 a 10%), altamente aleado (contenido total de componentes de aleación, excepto carbono, más del 10%).

Según su microestructura, los aceros se clasifican en clases perlíticas, martensíticas, austeníticas, ferríticas y de carburo.

Según el método de producción, el acero puede ser:

a) calidad ordinaria (contenido de carbono hasta 0,6%), en ebullición, semicalma y calma. El acero en ebullición se produce por desoxidación incompleta del metal con silicio; contiene hasta un 0,05% de silicio. El acero en calma tiene una estructura densa y uniforme y contiene al menos un 0,12% de silicio. El acero semisilencioso ocupa una posición intermedia entre los aceros en ebullición y los tranquilos y contiene entre un 0,05 y un 0,12% de silicio;

b) de alta calidad: carbono o aleados, en los que el contenido de azufre y fósforo no debe exceder el 0,04% de cada elemento;

c) de alta calidad: carbono o aleación en la que el contenido de azufre y fósforo no debe exceder el 0,030 y el 0,035%, respectivamente. Dicho acero también tiene una mayor pureza para inclusiones no metálicas y se designa con la letra A, colocada después de la designación de marca.

Según su finalidad prevista, los aceros se pueden utilizar para la construcción, la ingeniería (estructural), aceros para herramientas y aceros con propiedades físicas especiales.

Las estructuras hechas de acero al carbono medio se pueden soldar bien siempre que se cumplan las reglas establecidas en el Cap. 13, así como las siguientes instrucciones adicionales. En juntas a tope, en esquina y en T, al ensamblar los elementos que se van a conectar, se deben mantener los espacios proporcionados por GOST entre los bordes para que la contracción transversal de la soldadura se produzca más libremente y no cause grietas de cristalización. Además, a partir de un espesor de acero de 5 mm o más, los bordes se cortan en juntas a tope y la soldadura se realiza en varias capas. La corriente de soldadura se reduce. La soldadura se realiza con electrodos de no más de 4-5 mm de diámetro mediante corriente continua de polaridad inversa, lo que asegura una menor fusión de los bordes del metal base y, en consecuencia, una menor proporción del mismo y un menor contenido de C en el metal de soldadura. Para soldar se utilizan electrodos E42A, E46A o E50A. Las varillas de acero de los electrodos contienen poco carbono, por lo que cuando se funden y se mezclan con una pequeña cantidad de metal base con contenido medio de carbono, no habrá más de 0,1-0,15% de carbono en la soldadura. En este caso, el metal de soldadura se alea con Mn y Si debido al recubrimiento fundido y, por tanto, resulta tener la misma resistencia que el metal base. La soldadura de metal con un espesor de más de 15 mm se realiza en "corredera", "cascada" o "bloques" para un enfriamiento más lento. Se utiliza calentamiento preliminar y complementario (calentamiento periódico antes de soldar la siguiente "cascada" o "bloque" a una temperatura de 120-250 ° C). Las estructuras de acero de las calidades VSt4ps, VSt4sp y acero 25 con un espesor no superior a 15 mm y sin componentes rígidos suelen soldarse sin calentar. En otros casos, se requiere un calentamiento preliminar y auxiliar e incluso un tratamiento térmico posterior. El arco se enciende solo en el lugar de la futura costura. No debe haber cráteres no soldados ni transiciones bruscas desde la base al metal depositado, socavaduras ni intersecciones de costuras. Está prohibido crear cráteres en el metal base. Se aplica un rodillo de recocido a la última capa de la costura multicapa.

Soldar aceros con contenido medio de carbono VSt5, 30, 35 y 40, que contienen 0,28-0,37% y 0,27-0,45% de carbono, es más difícil, ya que a medida que aumenta el contenido de carbono se deteriora la soldabilidad del acero.

El acero con contenido medio de carbono de los grados VSt5ps y VSt5sp utilizado para el refuerzo de hormigón armado se suelda mediante el método del baño y costuras extendidas convencionales cuando se conecta a superposiciones (16.1). Para soldar se deben preparar los extremos de las varillas conectadas: para soldar en la posición inferior, cortar con un cortador o sierra, y para soldadura vertical, cortar. Además, se deben limpiar en las juntas hasta una longitud que supere la soldadura o junta en 10-15 mm. La soldadura se realiza con electrodos E42A, E46A y E50A para costuras de cordón extendidas. A temperaturas del aire de hasta -30 °C, es necesario aumentar la corriente de soldadura en un 1 % por cada 3 °C que baje la temperatura desde 0 °C. Además, conviene precalentar las varillas unidas a 200--250 °C en una longitud de 90--150 mm desde la unión y reducir la velocidad de enfriamiento después de la soldadura envolviendo las uniones con amianto, y en el caso de baño soldadura, no retire los elementos formadores hasta que la junta se haya enfriado a 100 °C o menos.

A temperaturas ambiente más bajas (de -30 a -50°C), conviene guiarse por una tecnología de soldadura especialmente desarrollada, que prevé el calentamiento preliminar y simultáneo y el tratamiento térmico posterior de las juntas de refuerzo o la soldadura en invernaderos especiales.

La soldadura de otras estructuras de acero al carbono medio VSt5, 30, 35 y 40 debe realizarse siguiendo las mismas instrucciones adicionales. Las juntas de vías ferroviarias se suelen soldar mediante soldadura por baño con precalentamiento y posterior enfriamiento lento, de forma similar a las juntas de refuerzo. Al soldar otras estructuras fabricadas con estos aceros se debe utilizar un calentamiento preliminar y auxiliar, así como un tratamiento térmico posterior.

Soldar aceros con alto contenido de carbono de los grados VStb, 45, 50 y 60 y aceros al carbono fundidos con un contenido de carbono de hasta el 0,7% es aún más difícil. Estos aceros se utilizan principalmente en fundiciones y fabricación de herramientas. Su soldadura sólo es posible con un calentamiento preliminar y simultáneo a una temperatura de 350-400 ° C y un tratamiento térmico posterior en hornos de calefacción. Al soldar se deben seguir las reglas especificadas para acero de medio carbono. Se obtienen buenos resultados al soldar con cordones estrechos y en áreas pequeñas con enfriamiento de cada capa. Una vez completada la soldadura, se requiere tratamiento térmico.

Los aceros estructurales al carbono incluyen aceros que contienen entre un 0,1 y un 0,7% de carbono, que es el principal elemento de aleación en los aceros de este grupo y determina sus propiedades mecánicas. Un aumento en el contenido de carbono complica la tecnología de soldadura y la obtención de uniones soldadas de alta calidad. En la producción de soldadura, según el contenido de carbono, los aceros estructurales al carbono se dividen convencionalmente en tres grupos: de bajo, medio y alto contenido de carbono. La tecnología de soldadura para aceros de estos grupos es diferente.

Actualmente, la mayoría de las estructuras soldadas se fabrican con aceros con bajo contenido de carbono que contienen hasta un 0,25% de carbono. Los aceros con bajo contenido de carbono son metales bien soldados con casi todos los tipos y métodos de soldadura por fusión.

La tecnología de soldadura de estos aceros se selecciona a partir del cumplimiento de un conjunto de requisitos, asegurando, en primer lugar, la igual resistencia de la unión soldada con el metal base y la ausencia de defectos en la unión soldada. La junta soldada debe ser resistente a la transición a un estado frágil y la deformación de la estructura debe estar dentro de límites que no afecten su rendimiento. El metal de soldadura al soldar acero con bajo contenido de carbono difiere ligeramente en composición del metal base: el carbono. El contenido disminuye y el contenido de manganeso y silicio aumenta. Sin embargo, garantizar la misma resistencia durante la soldadura por arco no causa dificultades. Esto se logra aumentando la velocidad de enfriamiento y aleando con manganeso y silicio a través de los materiales de soldadura. El efecto de la velocidad de enfriamiento se manifiesta significativamente al soldar costuras de una sola capa, así como en las últimas capas de una costura multicapa. Las propiedades mecánicas del metal en la zona afectada por el calor sufren algunos cambios en comparación con las propiedades del metal base; para todos los tipos de soldadura por arco, se trata de un ligero fortalecimiento del metal en la zona de sobrecalentamiento. Al soldar aceros con bajo contenido de carbono envejecidos (por ejemplo, en ebullición y semisilenciosos) en el área de recristalización de la zona afectada por el calor, es posible una disminución en la tenacidad al impacto del metal. En la soldadura multicapa, el metal de la zona afectada por el calor se vuelve más frágil que en la soldadura monocapa. Las estructuras soldadas de acero dulce a veces se someten a un tratamiento térmico. Sin embargo, para estructuras con soldaduras de filete de una sola capa y soldaduras multicapa aplicadas de forma intermitente, todos los tipos de tratamiento térmico, excepto el endurecimiento, provocan una disminución de la resistencia y un aumento de la ductilidad del metal de soldadura. Las costuras realizadas mediante todos los tipos y métodos de soldadura por fusión tienen una resistencia bastante satisfactoria a la formación de grietas de cristalización debido al bajo contenido de carbono. Sin embargo, al soldar acero con un límite superior de contenido de carbono, pueden aparecer grietas por cristalización, principalmente en soldaduras de filete, la primera capa de soldaduras a tope multicapa, soldaduras unilaterales con penetración total del borde y la primera capa de soldaduras a tope soldadas con una brecha obligatoria.

La soldadura manual con electrodos revestidos se ha generalizado en la fabricación de estructuras de aceros bajos en carbono. Dependiendo de los requisitos de la estructura soldada y las características de resistencia del acero a soldar, se selecciona el tipo de electrodo. En los últimos años se han utilizado ampliamente electrodos del tipo E46T con revestimiento de rutilo. Para estructuras particularmente críticas, se utilizan electrodos con recubrimientos de fluoruro de calcio y fluoruro de calcio-rutilo del tipo E42A, que proporcionan una mayor resistencia del metal de soldadura contra grietas por cristalización y mayores propiedades plásticas. También se utilizan electrodos de alto rendimiento con recubrimiento de polvo de hierro y electrodos para soldadura de penetración profunda. El tipo y la polaridad de la corriente se seleccionan según las características del revestimiento del electrodo.

A pesar de la buena soldabilidad de los aceros con bajo contenido de carbono, a veces es necesario tomar medidas tecnológicas especiales para evitar la formación de estructuras endurecidas en la zona afectada por el calor. Por lo tanto, al soldar la primera capa de una soldadura multicapa y soldaduras en ángulo sobre metal grueso, se recomienda precalentarla a 120-150°C, lo que asegura la resistencia del metal contra la aparición de grietas de cristalización. Para reducir la velocidad de enfriamiento, antes de corregir las zonas defectuosas, es necesario realizar un calentamiento local a 150°C, lo que evitará una disminución de las propiedades plásticas del metal depositado.

Los aceros con bajo contenido de carbono se pueden soldar con gas sin mucha dificultad utilizando una llama normal y, por regla general, sin fundente. La potencia de la llama con el método izquierdo se selecciona en función del consumo de 100--130 dm3/h de acetileno por 1 mm de espesor de metal, y con el método derecho - 120--150 dm3/h. Los soldadores altamente calificados trabajan con una llama de alta potencia: 150-200 dm 3 / h de acetileno, utilizando alambre de relleno de mayor diámetro que en la soldadura convencional. Para obtener una conexión de igual resistencia con el metal base al soldar estructuras críticas, se debe utilizar alambre de soldadura de silicio-manganeso. El extremo del alambre debe sumergirse en un baño de metal fundido. Durante el proceso de soldadura, la llama de soldadura no debe desviarse del baño de metal fundido, ya que esto puede provocar la oxidación del metal de soldadura con oxígeno. Para compactar y aumentar la ductilidad del metal depositado se realiza forjado y posterior tratamiento térmico.

La diferencia entre los aceros de medio carbono y los aceros de bajo carbono radica principalmente en el diferente contenido de carbono. Los aceros de medio carbono contienen entre un 0,26 y un 0,45% de carbono. El mayor contenido de carbono crea dificultades adicionales a la hora de soldar estructuras de estos aceros. Estos incluyen la baja resistencia a las grietas de cristalización, la posibilidad de formación de estructuras de endurecimiento de baja plasticidad y grietas en la zona afectada por el calor, y la dificultad de garantizar la misma resistencia del metal de soldadura que del metal base. El aumento de la resistencia del metal de soldadura contra las grietas por cristalización se logra reduciendo la cantidad de carbono en el metal de soldadura mediante el uso de varillas de electrodos y alambre de aporte con un contenido reducido de carbono, así como reduciendo la proporción del metal base en el metal de soldadura. que se logra soldando con preparación de bordes en modos que aseguren una penetración mínima del metal base y el valor máximo del coeficiente de forma de la soldadura. Esto también se ve facilitado por electrodos con una alta tasa de deposición. Para superar las dificultades que surgen al soldar productos hechos de aceros de medio carbono, se realiza un calentamiento preliminar y concomitante, una modificación del metal de soldadura y una soldadura de doble arco en baños separados. La soldadura manual de aceros de medio carbono se realiza con electrodos recubiertos de fluoruro de calcio de los grados UONI-13/55 y UONI-13/45, que proporcionan suficiente resistencia y alta resistencia del metal de soldadura contra la formación de grietas de cristalización. Si se imponen requisitos elevados de ductilidad a la unión soldada, es necesario someterla a un tratamiento térmico posterior. Al soldar se debe evitar la aplicación de cordones anchos, la soldadura se realiza con arco corto y cordones pequeños. Los movimientos transversales del electrodo deben reemplazarse por longitudinales, los cráteres deben soldarse o colocarse sobre placas tecnológicas, ya que se pueden formar grietas en ellas.

La soldadura con gas de aceros con contenido medio de carbono se realiza con llama normal o ligeramente carburante con una potencia de 75-100 dm3/h de acetileno por 1 mm de espesor de metal sólo en el lado izquierdo, lo que reduce el sobrecalentamiento del metal. Para productos con un espesor superior a 3 mm se recomienda un calentamiento general hasta 250-350°C o un calentamiento local hasta 600-650°C. Para aceros con contenido de carbono en el límite superior, es aconsejable utilizar fundentes especiales. Para mejorar las propiedades del metal se utiliza la forja y el tratamiento térmico.

Los aceros con alto contenido de carbono incluyen aceros con un contenido de carbono en el rango de 0,46-0,75%. Estos aceros generalmente no son adecuados para la fabricación de estructuras soldadas. Sin embargo, la necesidad de soldar surge durante los trabajos de reparación. La soldadura se realiza con calentamiento preliminar y, a veces, concomitante y tratamiento térmico posterior. A temperaturas inferiores a 5°C y en corrientes de aire, no se puede realizar soldadura. El resto de métodos tecnológicos son los mismos que para soldar aceros de medio carbono. La soldadura con gas de aceros con alto contenido de carbono se realiza con llama normal o ligeramente carburante con una potencia de 75 - 90 dm3/h de acetileno por 1 mm de espesor de metal, calentada a 250 - 300 ° C. Se utiliza el método de soldadura a la izquierda, que permite reducir el tiempo de sobrecalentamiento y el tiempo que el metal del baño de soldadura permanece en estado fundido. Se utilizan fundentes de la misma composición que para los aceros de medio carbono. Después de la soldadura, la costura se forja y luego se normaliza o templa.

En los últimos años, los aceros al carbono termoendurecidos han encontrado aplicación. Los aceros de alta resistencia permiten reducir el espesor de los productos. Los modos y técnicas de soldadura de los aceros termoendurecidos son los mismos que los del acero al carbono convencional de la misma composición. Los materiales de soldadura se seleccionan teniendo en cuenta garantizar la misma resistencia del metal de soldadura que del metal base. La principal dificultad al soldar es el ablandamiento de la zona afectada por el calor, que se calienta a 400 - 700 °C. Por lo tanto, para el acero termoendurecido, se recomiendan modos de soldadura de baja potencia, así como métodos de soldadura con una mínima eliminación de calor en el metal base.

Aceros con recubrimientos protectores. El acero galvanizado es el más utilizado en la fabricación. varios diseños Tuberías sanitarias. Al soldar acero galvanizado, si el zinc ingresa al baño de soldadura, se crean las condiciones para la aparición de poros y grietas. Por lo tanto, se debe retirar el recubrimiento de zinc de los bordes a soldar. Teniendo en cuenta que quedan restos de zinc en los bordes, se deben tomar medidas adicionales para evitar la formación de defectos: en comparación con la soldadura de acero convencional, la brecha aumenta 1,5 veces y la velocidad de soldadura se reduce entre 10 g y 20%, la El electrodo se mueve a lo largo de la costura con vibraciones longitudinales. Al soldar manualmente acero galvanizado, los mejores resultados se obtienen cuando se trabaja con electrodos recubiertos de rutilo, que aseguran un contenido mínimo de silicio en el metal de soldadura. Pero también se pueden utilizar otros electrodos. Debido al hecho de que los vapores de zinc son extremadamente tóxicos, la soldadura de acero galvanizado se puede realizar en presencia de una fuerte ventilación local. Después de completar el trabajo de soldadura, es necesario aplicar una capa protectora a la superficie de la costura y restaurarla en el área de la zona afectada por el calor.

El acero al carbono es una aleación de hierro y carbono con cantidades menores de silicio, manganeso, fósforo y azufre. En el acero al carbono, a diferencia del acero inoxidable, no existen elementos de aleación (molibdeno, cromo, manganeso, níquel, tungsteno) Las propiedades del acero al carbono varían mucho dependiendo de un ligero cambio en el contenido de carbono. A medida que aumenta el contenido de carbono, aumentan la dureza y resistencia del acero, mientras que disminuyen la tenacidad y ductilidad. Con un contenido de carbono superior al 2,14%, la aleación se llama hierro fundido.

Clasificación de aceros al carbono.

• Bajo en carbono (con contenido de carbono de hasta 0,25%)
• carbono medio (con un contenido de carbono de 0,25 - 0,6%)
• alto contenido de carbono (con un contenido de carbono de 0,6 - 2,0%)

El acero se clasifica según el método de producción:

1. Calidad ordinaria (carbono hasta 0,6%) hirviendo, semi-calma, calma

Existen 3 grupos de aceros de calidad ordinaria:

• Grupo A. Se suministra según propiedades mecánicas sin regulación de composición del acero. Estos aceros se suelen utilizar en productos sin tratamiento posterior por presión ni soldadura. Cuanto mayor sea el número condicional, mayor será la resistencia y menor la ductilidad del acero.
• Grupo B. Viene con garantía de la composición química. Cuanto mayor sea el número de referencia, mayor será el contenido de carbono. Posteriormente pueden procesarse mediante forja, estampación o exposición a temperatura sin conservar la estructura inicial y las propiedades mecánicas.
• Grupo B. Se puede soldar. Se suministra con garantía de composición y propiedades. Este grupo de aceros tiene propiedades mecánicas de acuerdo con los números del grupo A y composición química, de acuerdo con los números del grupo B, con corrección según el método de desoxidación.

2. Alta calidad con contenido de azufre hasta 0,030% y fósforo hasta 0,035%. El acero tiene mayor pureza y se designa con la letra A después del grado de acero.

Según la finalidad prevista, el acero puede ser:

• construcción
• ingeniería mecánica (estructural)
• instrumental
• Aceros con propiedades físicas especiales.

Estos aceros sueldan bien. Para seleccionar correctamente los electrodos del tipo y marca deseados se deben tener en cuenta los siguientes requisitos:

• Conexión de soldadura igualmente fuerte con el metal base.
• Soldadura sin defectos
• Composición química óptima del metal de soldadura.
• Estabilidad de uniones soldadas bajo cargas de vibración y choque, temperaturas altas y bajas.

Para soldar aceros con bajo contenido de carbono se utilizan electrodos de las marcas OMM-5, SM - 5, TsM - 7, KPZ-32R, OMA - 2, UONI - 13/45, SM - 11.

Soldar aceros al carbono

El carbono aumenta la capacidad del acero para endurecerse. El acero con un contenido de carbono (0,25-0,55%) se templa y revene, lo que aumenta significativamente su dureza y resistencia al desgaste. Estas calidades del acero se utilizan en la producción de piezas de mecanismos, semiejes, engranajes, carcasas, ruedas dentadas y otras piezas que requieren una mayor resistencia al desgaste. A menudo, la soldadura se convierte en la única tecnología para la fabricación y reparación de piezas de máquinas, bastidores de equipos de producción, etc.

Problemas de soldadura de aceros al carbono y métodos para solucionarlos.

Sin embargo, soldar aceros al carbono es difícil por la siguiente razón: el carbono contenido en dichos aceros contribuye a la formación de grietas de cristalización en caliente y formaciones de endurecimiento de baja plasticidad y grietas en las zonas afectadas por el calor durante la soldadura. El metal de la costura en sí difiere en propiedades del metal base, y el carbono reduce la resistencia de las costuras al agrietamiento, aumentando los efectos negativos del azufre y el fósforo.

El contenido crítico de carbono en una soldadura depende de:

• diseño de la unidad
• formas de costura
• contenido de varios elementos en la costura
• precalentar el área de la costura

En consecuencia, los métodos para aumentar la resistencia contra la formación de grietas en caliente tienen como objetivo:

• Elementos limitantes que favorecen el agrietamiento.
• Reducción de tensiones de tracción en la costura.
• Formación de la forma de soldadura óptima con la composición química más homogénea.

Además, un mayor contenido de carbono contribuye a la formación de estructuras de baja plasticidad que, bajo la influencia de diversas tensiones, son propensas a la formación de grietas en frío y destrucción. Para prevenir esto, se utilizan métodos para eliminar los factores que contribuyen a la aparición de tales condiciones.

Requisitos para la tecnología de soldadura de aceros al carbono.

Al realizar uniones soldadas sobre aceros con alto contenido en carbono se deben observar las siguientes condiciones para asegurar la resistencia de las soldaduras al agrietamiento:

• Utilice electrodos de soldadura y alambres con bajo contenido de carbono.
• Utilice modos de soldadura y medidas tecnológicas que limiten la deriva de carbono desde el metal base hacia la soldadura (bordes, mayor voladizo, uso de alambre de relleno, etc.)
• Introducir elementos que favorezcan la formación de formaciones de sulfuros refractarios o redondeados (manganeso, calcio, etc.) en la soldadura.
• Utilice un cierto orden de suturas, reduzca la rigidez de los ganglios. Utilice otros modos y métodos para reducir la tensión en la costura de soldadura.
• Seleccione las formas de soldadura deseadas y reduzca su heterogeneidad química.
• Minimizar el contenido de hidrógeno difusible (utilizar electrodos con bajo contenido de hidrógeno, secar gases protectores, limpiar bordes y cables, calcinar electrodos, cables, fundentes)
• Asegúrese de que el cordón de soldadura se enfríe lentamente (use soldadura multicapa, de doble arco o de arco múltiple, revestimiento de un cordón de recocido, use mezclas exotérmicas, etc.)

Características tecnológicas de la soldadura de aceros al carbono.

Algunas características de preparación y soldadura de piezas fabricadas en aceros al carbono:

Al soldar acero al carbono, el metal base se limpia de óxido, suciedad, incrustaciones, aceite y otros contaminantes, que son fuentes de hidrógeno y pueden formar poros y grietas en la soldadura. Se limpian los bordes y zonas adyacentes de metal de hasta 10 mm de ancho. Esto asegura una transición suave al metal base de la estructura y la resistencia de la soldadura bajo diversas cargas.

• Montaje de piezas para soldar. Corte de bordes

Al ensamblar piezas para soldar se debe mantener un espacio, dependiendo del espesor de las piezas. El ancho del espacio es 1-2 mm mayor que cuando se ensamblan elementos de aceros bien soldados. El corte de bordes debe realizarse con un espesor de metal de 4 mm o más, lo que ayuda a reducir la transferencia de carbono a la costura. Dado que existe una alta tendencia al endurecimiento, se deben abandonar las tachuelas de sección transversal pequeña o se debe utilizar un precalentamiento local antes de las tachuelas.

• El modo de soldadura debe proporcionar la menor penetración del metal base y una velocidad de enfriamiento óptima. La elección correcta del modo de soldadura puede confirmarse mediante los resultados de medir la dureza del metal de soldadura. En modo óptimo, no debe exceder los 350 HV.
• Los componentes críticos se sueldan en dos o más pasadas. La soldadura al metal base debe tener un acercamiento suave. No se permiten roturas frecuentes del arco, cráteres en el metal base ni quemaduras.
• Las estructuras críticas de aceros al carbono, así como unidades de contorno rígido, etc., se sueldan con precalentamiento. El calentamiento se realiza en el rango de temperatura de 100 a 400 °C y cuanto mayor es la temperatura de calentamiento, mayor es el contenido de carbono y el espesor de las piezas a soldar.
• El enfriamiento de las uniones soldadas después del acabado de la soldadura de acero al carbono debe ser lento. Para ello, la unidad soldada se cubre con un material especial aislante del calor, se traslada a un termostato especial o se utiliza después del calentamiento de la soldadura.

Consumibles de soldadura para soldar aceros al carbono.

• Para soldar aceros con un contenido de carbono de hasta el 0,4%, se pueden utilizar electrodos de soldadura adecuados para soldar aceros de baja aleación con pequeñas restricciones. Para la soldadura manual se utilizan electrodos con un tipo de recubrimiento básico, que aseguran un contenido mínimo de hidrógeno en la soldadura. Se utilizan electrodos de las marcas UONI-13/45, UONI-13/55, etc.
• La soldadura mecanizada de acero al carbono en gas de protección implica el uso de alambres de calidad Sv-08G2S, Sv-09G2ST o similares, así como una mezcla de gases de dióxido de carbono y oxígeno (con un contenido de este último de hasta el 30%) o dióxido de carbono. Se permite el uso de mezclas oxidantes de gas argón (70-75% Ar+20-25% CO2+5% O2). El espesor de alambre más óptimo es 1,2 mm.
• Si el acero al carbono se ha sometido a un tratamiento térmico o se ha aleado, entonces el alambre del electrodo Sv-08G2S no proporcionará las propiedades mecánicas necesarias. En estos casos, para soldar se utilizan alambres de aleaciones complejas de las marcas Sv-08GSMT, Sv-08KhGSMA, Sv-08Kh3G2SM, etc.
• La soldadura automática por arco sumergido de acero al carbono se realiza utilizando cables Sv-08A, Sv-08AA, Sv-08GA cuando se usan junto con fundentes AN-348A, OSTS-45. Se recomienda utilizar fundentes AN-43 y AN-47, que tienen buenas propiedades tecnológicas y resistencia al agrietamiento.
• Los materiales de soldadura (alambre, electrodos) deben cumplir con los requisitos de las normas y especificaciones técnicas. No se deben utilizar electrodos con defectos importantes en el revestimiento. El cable debe estar libre de suciedad y óxido; los fundentes y electrodos deben calcinarse antes de su uso a las temperaturas recomendadas en la documentación técnica adjunta. Para soldar solo se debe utilizar dióxido de carbono. El dióxido de carbono de calidad alimentaria sólo se puede utilizar después de un secado adicional.

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Soldadura de aceros con bajo contenido de carbono – Osvarke.Net

Los aceros bajos en carbono son aceros con un bajo contenido en carbono de hasta un 0,25%. Los aceros de baja aleación son aceros que contienen hasta un 4% de elementos de aleación, excluido el carbono.

La buena soldabilidad de los aceros estructurales con bajo contenido de carbono y baja aleación es la razón principal de su uso generalizado en la producción de estructuras soldadas.

Composición química y propiedades de los aceros.

En los aceros estructurales al carbono, el carbono es el principal elemento de aleación. Las propiedades mecánicas de los aceros dependen de la cantidad de este elemento. Los aceros con bajo contenido de carbono se dividen en aceros de calidad ordinaria y aceros de alta calidad.

Acero de calidad ordinaria

Según el grado de desoxidación, el acero de calidad ordinaria se divide en:

• hirviendo - kp;
• semi-tranquilo - ps;
• calma - sp.

acero hirviendo

Los aceros de este grupo no contienen más del 0,07% de silicio (Si). El acero se produce por desoxidación incompleta del acero con manganeso. Una característica distintiva del acero en ebullición es la distribución desigual de azufre y fósforo en todo el espesor del producto laminado. Si una zona con acumulación de azufre entra en la zona de soldadura, puede provocar la aparición de grietas de cristalización en la soldadura y en la zona afectada por el calor. Cuando se expone a bajas temperaturas, dicho acero puede volverse quebradizo. Al sucumbir a la soldadura, estos aceros pueden envejecer en la zona afectada por el calor.

acero tranquilo

Los aceros dulces contienen al menos un 0,12% de silicio (Si). Los aceros tranquilos se obtienen desoxidando el acero con manganeso, silicio y aluminio. Se distinguen por una distribución más uniforme de azufre y fósforo. Los aceros tranquilos responden menos al calor y son menos propensos al envejecimiento.

Acero semisilencioso

Los aceros semisilenciosos tienen características promedio entre los aceros tranquilos y en ebullición.

Los aceros al carbono de calidad ordinaria se producen en tres grupos. Los aceros del grupo A no se utilizan para soldar, se suministran en función de sus propiedades mecánicas. La letra "A" no se utiliza en la designación de acero, por ejemplo "St2".

Los aceros de los grupos B y C se suministran según sus propiedades químicas, químicas y mecánicas, respectivamente. La letra del grupo se coloca al principio de la designación del acero, por ejemplo BSt2, VSt3.

Los aceros semisilenciosos de grados 3 y 5 se pueden suministrar con un mayor contenido de manganeso. En dichos aceros, la letra G se coloca después de la designación del grado (por ejemplo, BSt3Gps).

Para la fabricación de estructuras críticas, se deben utilizar aceros ordinarios del grupo B. La fabricación de estructuras soldadas a partir de aceros con bajo contenido de carbono de calidad ordinaria no requiere el uso de tratamiento térmico.

Aceros de calidad

Los aceros de calidad con bajo contenido de carbono se suministran con un contenido de manganeso normal (grados 10, 15 y 20) y elevado (grados 15G y 20G). Los aceros de alta calidad contienen una cantidad reducida de azufre. Para la fabricación de estructuras soldadas a partir de aceros de este grupo, se utilizan aceros laminados en caliente y, con menos frecuencia, aceros tratados térmicamente. Para aumentar la resistencia de la estructura, se puede realizar la soldadura de estos aceros con posterior tratamiento térmico.

Aceros de baja aleación

Si se introducen elementos químicos especiales en el acero al carbono que inicialmente no están presentes en él, dicho acero se denomina acero aleado. El manganeso y el silicio se consideran componentes de aleación si su contenido supera el 0,7% y el 0,4%, respectivamente. Por lo tanto, los aceros VSt3Gps, VSt5Gps, 15G y 20G se consideran aceros estructurales con bajo contenido de carbono y de baja aleación.

Los elementos de aleación son capaces de formar compuestos con hierro, carbono y otros elementos. Esto ayuda a mejorar las propiedades mecánicas de los aceros y reduce el límite de fragilidad en frío. Como resultado, es posible reducir el peso de la estructura.

La aleación de un metal con manganeso aumenta la resistencia al impacto y la resistencia a la fragilidad en frío. Las uniones soldadas de aceros al manganeso se caracterizan por una mayor resistencia ante cargas de impacto alternantes. La resistencia del acero a la corrosión atmosférica y marina se puede aumentar aleándolo con cobre (0,3-0,4%). La mayoría de los aceros de baja aleación para la producción de estructuras soldadas se utilizan laminados en caliente. Las propiedades mecánicas de los aceros aleados pueden mejorarse mediante tratamiento térmico, por lo que algunos grados de acero para estructuras soldadas se utilizan después del tratamiento térmico.

Soldabilidad de aceros con bajo contenido de carbono y baja aleación.

Los aceros estructurales con bajo contenido de carbono y baja aleación tienen buena soldabilidad. Su tecnología de soldadura debe garantizar propiedades mecánicas iguales de la soldadura y del metal base (no inferiores al límite inferior de las propiedades del metal base). En algunos casos, debido a las condiciones de funcionamiento de la estructura, se permite una reducción de algunas propiedades mecánicas de la costura. La costura debe estar libre de grietas, falta de penetración, poros, socavaduras y otros defectos. La forma y dimensiones geométricas de la costura deben corresponder a las requeridas. La unión soldada puede estar sujeta a Requerimientos adicionales, que están relacionados con las condiciones de operación de la estructura. Sin excepción, todas las soldaduras deben ser duraderas y confiables, y la tecnología debe asegurar la productividad y economía del proceso.

Las propiedades mecánicas de una unión soldada se ven afectadas por su estructura. La estructura del metal durante la soldadura depende de la composición química del material, las condiciones de soldadura y el tratamiento térmico.

Preparación y montaje de piezas para soldar.

La preparación y el montaje para soldar se realizan según el tipo de junta soldada, el método de soldadura y el espesor del metal. Para mantener el espacio entre los bordes y la posición correcta de las piezas, se utilizan dispositivos de montaje especialmente creados o dispositivos universales (adecuados para muchas piezas simples). El montaje se puede realizar mediante tachuelas, cuyas dimensiones dependen del espesor del metal a soldar. La tachuela puede tener una longitud de 20 a 120 mm y la distancia entre ellas es de 500 a 800 mm. La sección transversal de la tachuela es aproximadamente un tercio de la costura, pero no más de 25-30 mm2. La soldadura por puntos se puede realizar mediante soldadura por arco manual o soldadura mecanizada con protección de gas. Antes de proceder a soldar la estructura, las tachuelas se limpian, inspeccionan y, si hay algún defecto, se cortan o eliminan por otros métodos. Durante la soldadura, las tachuelas se vuelven a fundir por completo debido a la posible aparición de grietas en las mismas como resultado de la rápida eliminación del calor. Antes de la soldadura por electroescoria, las piezas se colocan con un espacio que aumenta gradualmente hacia el final de la soldadura. La fijación de las piezas para mantener su posición relativa se realiza mediante grapas. Las grapas deben estar a una distancia de 500-1000 mm. Deben retirarse a medida que se aplica la sutura.

Para métodos de soldadura automática, se deben instalar barras de entrada y salida. Con la soldadura automática, es difícil garantizar una penetración de alta calidad en la raíz de la soldadura y evitar quemaduras en el metal. Para ello se utilizan revestimientos y almohadillas fundentes restantes y removibles. También se puede soldar la raíz de la costura mediante soldadura por arco manual o soldadura semiautomática en gases protectores, y el resto de la costura se realiza mediante métodos automáticos.

La soldadura por métodos manuales y mecanizados se realiza por peso.

Los bordes de las piezas soldadas se limpian minuciosamente de escoria, óxido, aceite y otros contaminantes para evitar la formación de defectos. Las estructuras críticas están soldadas principalmente por ambos lados. El método para rellenar los bordes de las ranuras al soldar estructuras de paredes gruesas depende de su espesor y del tratamiento térmico del metal antes de soldar. La falta de penetración, grietas, poros y otros defectos identificados después de la soldadura se eliminan con una herramienta mecánica, corte por arco de aire o plasma, y ​​luego se vuelven a soldar. Al soldar aceros con bajo contenido de carbono, las propiedades y la composición química de la unión soldada dependen en gran medida de los materiales utilizados y del modo de soldadura.

Soldadura por arco manual de aceros con bajo contenido de carbono.

Para obtener una conexión de alta calidad mediante soldadura por arco manual, es necesario elegir los electrodos de soldadura adecuados, configurar los modos y aplicar la técnica de soldadura correcta. La desventaja de la soldadura manual es la gran dependencia de la experiencia y cualificación del soldador, a pesar de la buena soldabilidad de los aceros en cuestión.

Los electrodos de soldadura deben seleccionarse según el tipo de acero que se va a soldar y el propósito de la estructura. Para hacer esto, puede utilizar el catálogo de electrodos, donde se almacenan los datos del pasaporte de muchas marcas de electrodos.

Al elegir un electrodo, se debe prestar atención a las condiciones recomendadas para el tipo y polaridad de la corriente, posición espacial, intensidad de la corriente, etc. El pasaporte de los electrodos puede indicar la composición típica del metal depositado y las propiedades mecánicas del conexión realizada por estos electrodos.

En la mayoría de los casos, la soldadura de aceros con bajo contenido de carbono se realiza sin medidas destinadas a prevenir la formación de estructuras endurecidas. Pero aún así, al soldar soldaduras en ángulo de paredes gruesas y la primera capa de una soldadura multicapa, se utiliza el precalentamiento de las piezas a una temperatura de 150-200 ° C para evitar la formación de grietas.

Al soldar aceros no termoendurecidos, se logra un buen efecto utilizando métodos de soldadura en cascada y deslizante, que no permiten que el metal de soldadura se enfríe rápidamente. Precalentar a 150-200° C produce el mismo efecto.

Para soldar aceros termoendurecidos, se recomienda realizar costuras largas a lo largo de las costuras anteriores enfriadas para evitar el ablandamiento de la zona afectada por el calor. También debe elegir modos con bajo aporte de calor. La corrección de defectos durante la soldadura multicapa debe realizarse con costuras de gran sección, de al menos 100 mm de largo, o el acero debe precalentarse a 150-200 ° C.

Soldadura por arco protegido con gas de aceros con bajo contenido de carbono.

La soldadura de aceros con bajo contenido de carbono y baja aleación se realiza utilizando dióxido de carbono o sus mezclas como gas protector. Se pueden utilizar mezclas de dióxido de carbono + argón u oxígeno hasta un 30%. Para estructuras críticas, la soldadura se puede realizar con argón o helio.

En algunos casos, la soldadura con electrodos de carbono y grafito se utiliza para soldar conexiones a bordo con un espesor de 0,2 a 2,0 mm (por ejemplo, carcasas de condensadores, botes, etc.). Dado que la soldadura se realiza sin el uso de varilla de aporte, el contenido de manganeso y silicio en la soldadura es bajo, lo que resulta en una pérdida de resistencia de la unión que es entre un 30 y un 50 % menor que la del metal base.

La soldadura con dióxido de carbono se realiza utilizando alambre de soldar. Para la soldadura automática y semiautomática en diferentes posiciones espaciales, se utiliza alambre con un diámetro de hasta 1,2 mm. Para la posición inferior, utilice un cable de 1,2-3,0 mm.

Como puede verse en la tabla, el alambre Sv-08G2S se puede utilizar para soldar todos los aceros.

Soldadura por arco sumergido de aceros bajos en carbono.

Se logra una unión soldada de alta calidad con igual resistencia de la costura y del metal base mediante la selección correcta de fundentes, alambres, modos y técnicas de soldadura. Se recomienda realizar soldadura automática por arco sumergido de aceros con bajo contenido de carbono con alambre con un diámetro de 3 a 5 mm, soldadura semiautomática por arco sumergido con un diámetro de 1,2-2 mm. Para soldar aceros con bajo contenido de carbono se utilizan fundentes AN-348-A y OSTS-45. Alambre de soldadura con bajo contenido de carbono de los grados Sv-08 y Sv-08A, y para estructuras críticas se puede utilizar alambre Sv-08GA. Este conjunto de consumibles de soldadura permite obtener soldaduras con propiedades mecánicas iguales o superiores a las del metal base.

Para soldar aceros de baja aleación, se recomienda utilizar alambre de soldadura Sv-08GA, Sv-10GA, Sv-10G2 y otros que contengan manganeso. Los fundentes son los mismos que para los aceros con bajo contenido de carbono. Dichos materiales permiten obtener las propiedades mecánicas y la resistencia necesarias del metal frente a la formación de poros y grietas. Al soldar sin bisel, aumentar la proporción de metal base en el metal de soldadura puede aumentar el contenido de carbono. Esto aumenta las propiedades de resistencia, pero reduce las propiedades plásticas de la conexión.

Los modos de soldadura para aceros con bajo contenido de carbono y de baja aleación difieren ligeramente y dependen de la técnica de soldadura, el tipo de junta y costura. Al soldar soldaduras de filete de una sola capa, soldaduras de filete y a tope de acero grueso VSt3 en modos con bajo aporte de calor, se pueden formar estructuras de endurecimiento en la zona afectada por el calor y la ductilidad puede disminuir. Para evitar esto, se debe aumentar la sección transversal de la costura o se debe utilizar soldadura de doble arco.

Para evitar la destrucción de la soldadura en la zona afectada por el calor, cuando se sueldan aceros de baja aleación, se deben usar modos con bajo aporte de calor, y para soldar aceros no termoendurecidos, se deben usar modos con mayor aporte de calor. En el segundo caso, para garantizar que las propiedades plásticas de la costura y la zona adyacente no sean peores que las del metal base, es necesario utilizar soldadura por doble arco o precalentamiento a 150-200 ° C.

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Soldadura de aceros al carbono: alta, baja, media, aleados, inoxidables, electrodos, tecnología, arco sumergido

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El acero al carbono es una aleación de hierro y carbono con un pequeño contenido de impurezas útiles: silicio y manganeso, impurezas nocivas: fósforo y azufre. La concentración de carbono en aceros de este tipo es del 0,1 al 2,07%. El carbono actúa como principal elemento de aleación. Es esto lo que determina las propiedades mecánicas y de soldadura de esta clase de aleaciones.

Dependiendo del contenido de carbono se distinguen los siguientes grupos de aceros al carbono:

• menos del 0,25% - bajo en carbono;
• 0,25-0,6% - carbono medio;
• 0,6-2,07% - alto contenido de carbono.

Soldadura de aceros bajos en carbono.

Debido al concentrado bajo en carbono, este tipo tiene las siguientes propiedades:

• alta elasticidad y plasticidad;
• fuerza de impacto significativa;
• Se puede procesar bien mediante soldadura.

Los aceros con bajo contenido de carbono se utilizan ampliamente en la construcción y en la producción de piezas mediante estampación en frío.

Tecnología de soldadura para aceros con bajo contenido de carbono.

Los aceros con bajo contenido de carbono se sueldan mejor. Su conexión se puede realizar mediante soldadura por arco manual utilizando electrodos revestidos. Al utilizar este método, es importante elegir la marca correcta de electrodos, lo que garantizará una estructura uniforme del metal depositado. La soldadura debe realizarse de forma rápida y precisa. Antes de comenzar a trabajar, es necesario preparar las piezas a conectar.

La soldadura con gas se realiza sin el uso de fundentes adicionales. Como material de relleno se utilizan alambres metálicos con bajo contenido de carbono. Esto ayudará a evitar que se formen poros.

La soldadura con gas en un entorno de argón se utiliza para procesar estructuras críticas.

Después de soldar diseño terminado debe ser sometido a un tratamiento térmico mediante una operación de normalización: el producto debe calentarse a una temperatura de aproximadamente 400°C; reposar y enfriar al aire. Este procedimiento ayuda a garantizar que la estructura de acero se vuelva uniforme.

Características de la soldadura de aceros con bajo contenido de carbono.

La buena soldabilidad de estos aceros garantiza la misma resistencia de la soldadura que el metal base, así como la ausencia de defectos.

El metal de soldadura tiene un contenido de carbono reducido y la proporción de silicio y manganeso aumenta.

Durante la soldadura por arco manual, la zona afectada por el calor se sobrecalienta, lo que contribuye a su ligero fortalecimiento.

Una soldadura depositada mediante soldadura multicapa se caracteriza por un mayor nivel de fragilidad.

Los compuestos son altamente resistentes al MCC debido a su baja concentración de carbono.

Tipos de soldadura de aceros bajos en carbono

1. El primer método para unir aceros con bajo contenido de carbono es la soldadura por arco manual con electrodos revestidos. Para seleccionar el tipo y marca óptimos de consumibles, se deben tener en cuenta los siguientes requisitos:

• costura de soldadura sin defectos: poros, socavaduras, zonas sin cocer;
• conexión de igual fuerza con el producto principal;
• composición química óptima del metal de soldadura;
• Estabilidad de las costuras bajo cargas de golpes y vibraciones, así como temperaturas altas y bajas.

El ejecutante recibe el nivel más bajo de tensión y deformación cuando suelda en una posición espacial más baja.

Los siguientes tipos de electrodos se utilizan para soldar estructuras ordinarias:

Electrodos de soldadura ANO-6

• ANO-3.
• ANO-4.
• ANO-5.
• ANO-6.
• OZS-3.
• OMM-5.
• TSM-7.

Los siguientes grados de materiales de soldadura se utilizan para soldar estructuras críticas:

2. La soldadura con gas se realiza en un ambiente protector de argón, sin el uso de fundente, utilizando alambre metálico como material de aporte.

3. La soldadura por electroescoria se realiza mediante fundentes. Los electrodos de alambre y placa se seleccionan teniendo en cuenta la composición de la aleación base.

4. La soldadura automática y semiautomática se realiza en un entorno protector; Se utiliza argón puro o helio, a menudo se utiliza dióxido de carbono. El CO2 debe ser de alta calidad. Si la combinación de oxígeno y carbono se sobresatura con hidrógeno o nitrógeno, se formarán poros.

5. La soldadura automática por arco sumergido se realiza con alambre de electrodo con un diámetro de 3-5 mm; semiautomático - 1,2-2 mm. La soldadura se realiza con corriente continua de polaridad inversa. El modo de soldadura varía significativamente.

6. El método más óptimo es soldar con alambres tubulares. La intensidad actual oscila entre 200 y 600 A. Se recomienda soldar en la posición inferior.
7. Para la soldadura con protección de gas se utiliza dióxido de carbono, así como mezclas de gas inerte con oxígeno o CO2.

Conexión de productos de menos de 2 mm de espesor. Se lleva a cabo en una atmósfera de gases inertes con un electrodo de tungsteno.

Para aumentar la estabilidad del arco, mejorar la formación de soldadura y reducir la sensibilidad del metal depositado a la porosidad, se deben utilizar mezclas de gases.

La soldadura en atmósfera de dióxido de carbono está destinada a trabajar con aleaciones con un espesor superior a 0,8 mm. y menos de 2,0 mm. En el primer caso, se utiliza un electrodo consumible, en el segundo, grafito o carbono. El tipo de corriente es constante, la polaridad está invertida. Cabe señalar que este método se caracteriza por un mayor nivel de salpicaduras.

Soldadura de aceros de medio carbono.

Los aceros de medio carbono se utilizan en los casos en que se requieren altas propiedades mecánicas. Estas aleaciones se pueden forjar.

También se utilizan para piezas producidas por deformación plástica en frío; se caracterizan por ser tranquilos, lo que permite su uso en ingeniería mecánica.

Tecnología de soldadura para aceros de medio carbono.

Estas aleaciones no se sueldan tan bien como los aceros con bajo contenido de carbono. Esto se debe a varias dificultades:

• falta de igual resistencia de los metales base y depositados;
• nivel alto el riesgo de formación de grandes grietas y estructuras no dúctiles en la zona afectada por el calor;
• Baja resistencia a la formación de defectos de cristalización.

Sin embargo, estos problemas se pueden resolver con bastante facilidad siguiendo estas recomendaciones:

• el uso de electrodos y alambres con bajo contenido de carbono;
• las varillas de soldadura deben tener una mayor tasa de deposición;
• para garantizar el grado más bajo de penetración del metal base, se deben cortar los bordes, se debe configurar el modo de soldadura óptimo y se debe utilizar alambre de relleno;
• Calentamiento preliminar y acompañante de piezas de trabajo.

La tecnología de soldadura de acero al carbono, siguiendo las recomendaciones anteriores, no presenta problemas ni dificultades.

Características de la soldadura de aceros de medio carbono.

Antes de soldar, el producto debe limpiarse de suciedad, óxido, aceite, incrustaciones y otros contaminantes, que son una fuente de hidrógeno y pueden contribuir a la formación de poros y grietas en la costura. Los bordes y áreas adyacentes con un ancho no superior a 10 mm están sujetos a limpieza. Esto garantiza la resistencia de la conexión bajo varios tipos de cargas.

El montaje de piezas para soldar requiere mantener un espacio, cuyo ancho depende del grosor del producto y debe ser de 1 a 2 mm. más que cuando se trabaja con materiales bien soldados.

Si el espesor de un producto de acero al carbono medio supera los 4 mm, se debe realizar un corte de bordes.

Para lograr la menor penetración en el metal base y un nivel óptimo de enfriamiento, el modo de soldadura debe seleccionarse correctamente. La exactitud de la elección se puede confirmar midiendo la dureza del metal depositado. En modo óptimo, no debe ser superior a 350 HV.

Los nodos responsables están conectados en dos o más pasadas. No se permiten roturas frecuentes del arco, quemaduras (quemaduras) del metal base ni formación de cráteres en él.

La soldadura de estructuras críticas se realiza con precalentamiento de 100 a 400°C. Cuanto mayor sea el contenido de carbono y el espesor de las piezas, mayor debe ser la temperatura.

El enfriamiento debe ser lento, el producto debe colocarse en un termostato o cubrirse con material aislante del calor.

Tipos de soldadura de aceros de medio carbono

La soldadura de aceros de medio carbono se puede realizar de varias formas, que comentaremos a continuación.

1. La soldadura por arco manual se realiza con electrodos con un tipo de recubrimiento básico, asegurando un bajo contenido de hidrógeno en el metal depositado. Muy a menudo, los artistas utilizan los siguientes electrodos para soldar aceros al carbono:

• ANO-7.
• ANO-8.
• ANO-9.
• OZS-2.
• UONI-13/45.
• UONI-13/55.
• UONI-13/65.

El recubrimiento especial de los materiales de soldadura UONI garantiza un aumento de la resistencia de la unión al agrietamiento y también asegura la resistencia de la costura.

Deben tenerse en cuenta los siguientes matices:

• en lugar de movimientos transversales, se deben realizar longitudinales;
• es necesario soldar los cráteres, de lo contrario aumenta el riesgo de formación de grietas;
• Se recomienda tratar térmicamente la costura.

2. La soldadura con gas de aceros al carbono en formato de chapa fina se realiza mediante el método de la izquierda con alambre y también se utiliza una llama de soldadura normal. El consumo medio de acetileno es de 120-150 l/h por 1 mm. espesor de la aleación que se va a soldar. Para reducir el riesgo de grietas por cristalización, se deben utilizar materiales de soldadura con un contenido de carbono no superior al 0,2-0,3%.

Los productos de paredes gruesas se deben unir mediante el método de soldadura con gas del lado derecho, que se caracteriza por una mayor productividad. El cálculo de acetileno también es de 120-150 l/h. Para evitar el sobrecalentamiento del área de trabajo, se debe reducir el caudal.

La soldadura por gas de aceros al carbono también incluye las siguientes características:

• la reducción de la oxidación en el baño de soldadura se logra utilizando una llama con un ligero exceso de acetileno;
• el uso de fundentes tiene un efecto positivo en el proceso;
• Para evitar la fragilidad en la zona afectada por el calor, el enfriamiento se ralentiza precalentando a 200-250°C o reveniéndolo posteriormente a una temperatura de 600-650°C.

Después de soldar, el producto se puede tratar térmicamente o forjar. Estas operaciones mejoran significativamente las propiedades.

La tecnología de soldadura con gas de aceros al carbono se ha desarrollado para obtener uniones con las propiedades mecánicas necesarias. Por lo tanto, es importante que el intérprete tenga en cuenta estas características específicas.

3. La tecnología de soldadura por arco sumergido de aceros al carbono implica el uso de alambre de soldadura y fundentes fundidos: AN-348-A y OSTS-45. La soldadura se realiza con valores de corriente bajos. Esto le permite "saturar" el metal depositado con el nivel requerido de silicio y manganeso. Estos elementos se transfieren intensamente del fundente al metal de soldadura.

Ventajas de este método: alta productividad; El metal depositado está protegido de forma fiable contra la interacción con el aire, lo que garantiza alta calidad conexiones; la eficiencia del proceso se logra gracias a las bajas proyecciones y a la reducción de las pérdidas de metal por desperdicio; La estabilidad del arco garantiza una superficie de soldadura finamente escamosa.

4. Los artistas suelen utilizar el método de soldadura por arco de argón con un electrodo no consumible. La principal dificultad a la hora de soldar aceros de medio carbono mediante este método es que es difícil evitar la formación de poros debido a una ligera desoxidación del metal base. Para solucionar este problema es necesario reducir la proporción de metal base en el depósito. Para hacer esto, es necesario seleccionar correctamente los modos de soldadura de acero al carbono con argón. La soldadura se realiza con corriente continua de polaridad directa.

El valor del voltaje se establece según el espesor de la estructura para la soldadura de una sola pasada y en función de la altura del cordón, que es de 2,0 a 2,5 mm para la soldadura de varias pasadas. Los indicadores de corriente aproximados se pueden determinar de la siguiente manera: 30-35 A por 1 mm. varilla de tungsteno.

Soldadura de aceros con alto contenido de carbono.

Demostración de soldadura de acero a partir de resortes con electrodo Zeller 655

La necesidad de aceros con alto contenido de carbono surge al realizar trabajos de reparación, en la producción de resortes, corte, perforación, carpintería y otras herramientas, alambre de alta resistencia, así como en aquellos productos que deben tener una alta resistencia al desgaste y resistencia.

Tecnología de soldadura para aceros con alto contenido de carbono.

La soldadura es posible, por regla general, con un calentamiento previo y simultáneo a 150-400°C, así como con un tratamiento térmico posterior. Esto se debe a la tendencia de este tipo de aleación a volverse quebradiza, sensible a las grietas en frío y en caliente y a la heterogeneidad química de la soldadura.

¡Para tu información! Son posibles excepciones si utiliza electrodos especializados para aceros diferentes. Vea la foto y el título a continuación.

• Después del calentamiento es necesario realizar un recocido, que debe realizarse hasta que el producto se enfríe a una temperatura de 20°C.
• Una condición importante es la inadmisibilidad de soldar en corrientes de aire y a temperaturas ambiente inferiores a 5°C.
• Para aumentar la resistencia de la conexión, es necesario crear transiciones suaves de un metal a otro a soldar.
• Se obtienen buenos resultados al soldar con cordones estrechos, con enfriamiento de cada capa depositada.
• El contratista también deberá seguir las normas previstas para la unión de aleaciones de medio carbono.

Esta muestra de demostración (resorte, limas, rodamientos y acero inoxidable de calidad alimentaria). Si no se presta atención a la calidad de las costuras, las soldaduras no fueron realizadas por soldadores profesionales, la foto confirma que soldar aceros "no soldables" es bastante posible.

Características de la soldadura de aceros con alto contenido de carbono.

La superficie de trabajo debe limpiarse de diversos tipos de contaminantes: óxido, incrustaciones, irregularidades mecánicas y suciedad. La presencia de contaminantes puede provocar la formación de poros.

Las estructuras hechas de aceros con alto contenido de carbono deben enfriarse lentamente, al aire, para normalizar la estructura.

Precalentar productos críticos a 400°C permite alcanzar la resistencia requerida.

Tipos de soldadura de aceros con alto contenido de carbono.

1. La mejor opción El proceso de soldadura se realiza mediante soldadura por arco manual utilizando electrodos revestidos. Trabajar con aceros con alto contenido de carbono tiene una gran cantidad de características específicas. Por lo tanto, la soldadura de acero con alto contenido de carbono se realiza con electrodos especialmente diseñados, por ejemplo, NR-70. La soldadura se realiza con corriente continua de polaridad inversa.

2. La soldadura por arco sumergido también se utiliza para unir este tipo de aleaciones. Es bastante difícil cubrir uniformemente el área de trabajo con fundente manualmente. Por tanto, en la mayoría de los casos se utiliza tecnología automática. El fundente fundido forma una capa densa y evita la influencia de factores atmosféricos nocivos en el baño de soldadura. Para la soldadura por arco sumergido se utilizan transformadores que producen corriente alterna. Estos dispositivos le permiten crear un arco estable. La principal ventaja de este método es la pequeña pérdida de metal debido a pequeñas salpicaduras.

Es importante tener en cuenta que no se recomienda el método de soldadura con gas. El proceso se caracteriza por la quema de una gran cantidad de carbón, lo que da como resultado la formación de estructuras endurecidas que afectan negativamente la calidad de la soldadura.

Sin embargo, si se sueldan estructuras ordinarias, entonces es posible utilizar este método. La conexión se realiza a llama normal o baja, cuya potencia no supere los 90 m3 de acetileno por hora. El producto debe calentarse a 300°C. La soldadura se realiza mediante el método de la izquierda, lo que permite reducir el tiempo de permanencia del metal en estado fundido y la duración de su sobrecalentamiento.

Soldadura de acero inoxidable y acero al carbono.

La soldadura de aceros resistentes a la corrosión y al carbono es un excelente ejemplo de unión de materiales diferentes.

El calentamiento preliminar y simultáneo de los productos a una temperatura de aproximadamente 600°C permitirá obtener una costura con una estructura más uniforme. Después del trabajo, es necesario realizar un tratamiento térmico, esto ayudará a evitar la formación de grietas. Para soldar acero inoxidable y aceros con bajo contenido de carbono, en la práctica se utilizan dos métodos, que implican el uso de varillas de soldadura:

• electrodos de acero de alta aleación o electrodos a base de níquel llenan la costura de soldadura;
• Los bordes del producto de acero con bajo contenido de carbono se sueldan con electrodos de aleación, luego la capa revestida y los bordes de acero inoxidable se sueldan con electrodos especiales para acero inoxidable.

La soldadura de aceros inoxidables y al carbono también se puede realizar mediante el método del arco de argón. Sin embargo, esta tecnología se utiliza muy raramente y sólo para trabajar con estructuras especialmente críticas.

El contratista también puede realizar una conexión mediante soldadura semiautomática utilizando un electrodo metálico en un entorno protector de gases inertes.

Soldadura de aceros al carbono y aleados.

La soldadura y el revestimiento de aceros al carbono y de baja aleación se realizan mediante electrodos de los tipos E42 y E46.

La soldadura de aceros al carbono y aceros aleados mediante el método de arco eléctrico se realiza con materiales de electrodos que proporcionan las características mecánicas y la resistencia al calor necesarias del metal de soldadura:

Electrodos TsL-39

El principal problema es el endurecimiento de la zona afectada por el calor para evitar la formación de grietas por frío. Para resolver este problema necesitas:

• para ralentizar el enfriamiento, es necesario calentar los productos a una temperatura de 100-300°C;
• en lugar de soldadura de una sola capa, se utiliza soldadura de múltiples capas, en la que la soldadura se realiza en una pequeña sección sobre la capa anterior no enfriada;
• calcinar electrodos y fundentes;
• la conexión se realiza con corriente continua de polaridad inversa;
• Para aumentar la ductilidad, los productos deben templarse a 300°C inmediatamente después de soldarlos.

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Artículo 75. Soldadura de aceros de baja aleación.

Los aceros aleados se dividen en baja aleación (elementos de aleación en total menos del 2,5%), media aleación (del 2,5 al 10%) y alta aleación (más del 10%). Los aceros de baja aleación se dividen en aceros de baja aleación con bajo contenido de carbono, aceros de baja aleación resistentes al calor y aceros de baja aleación sin carbono.

Las propiedades mecánicas y la composición química de algunos grados de aceros de baja aleación se muestran en la tabla. 33.

33. Propiedades mecánicas de aceros de baja aleación y bajo contenido de carbono con una composición química determinada.

El contenido de carbono en los aceros estructurales de baja aleación y bajo contenido de carbono no supera el 0,22%. Dependiendo de la aleación, los aceros se dividen en manganeso (14G, 14G2), silicio-manganeso (09G2S, 10G2S1, 14GS, 17GS, etc.), cromo-silicio-manganeso (14KhGS, etc.), manganeso-nitrógeno-vanadio ( 14G2AF, 18G2AF, 18G2AFps, etc.), manganeso-oniobio (10G2B), cromo-silicio-níquel-cobre (10HSND, 15HSND), etc.

Los aceros de baja aleación y con bajo contenido de carbono se utilizan en la ingeniería de transporte, construcción naval, ingeniería hidráulica, producción de tuberías, etc. Los aceros de baja aleación se suministran de acuerdo con GOST 19281 - 73 y 19282 - 73 y especiales. especificaciones técnicas.

Los aceros de baja aleación resistentes al calor deben tener una mayor resistencia a altas temperaturas de funcionamiento. El acero resistente al calor se utiliza más ampliamente en la fabricación de centrales eléctricas de vapor. Para aumentar la resistencia al calor, se introducen en su composición molibdeno (M), tungsteno (B) y vanadio (F), y para garantizar la resistencia al calor, cromo (X), que forma una densa película protectora en la superficie del metal.

Los aceros estructurales de baja aleación y contenido medio de carbono (más de 0,22 % de carbono) se utilizan en ingeniería mecánica, generalmente en un estado tratado térmicamente. La tecnología de soldadura para aceros de baja aleación y medio carbono es similar a la tecnología para soldar aceros de media aleación.

Características de la soldadura de aceros de baja aleación. Los aceros de baja aleación son más difíciles de soldar que los aceros estructurales con bajo contenido de carbono. El acero de baja aleación es más sensible a las influencias térmicas durante la soldadura. Dependiendo de la calidad del acero de baja aleación, durante la soldadura se pueden formar estructuras endurecidas o sobrecalentadas en la zona de la unión soldada afectada por el calor.

La estructura del metal afectado por el calor depende de su composición química, la velocidad de enfriamiento y el tiempo que el metal permanece a las temperaturas apropiadas a las que cambian la microestructura y el tamaño del grano. Si la austenita se obtiene en acero hipoeutectoide calentando (Fig. 100) y luego el acero se enfría a diferentes velocidades, entonces los puntos críticos del acero disminuyen.

Arroz. 100. Diagrama de descomposición isotérmica (a temperatura constante) de austenita de acero con bajo contenido de carbono: A - comienzo de la descomposición, B - final de la descomposición, A1 - punto crítico del acero, Mn y Mk - comienzo y final de la transformación de austenita en martensita; 1, 2, 3 y 4: velocidades de enfriamiento con formación de varias estructuras

A baja velocidad de enfriamiento se obtiene una estructura de perlita (una mezcla mecánica de ferrita y cementita). A una velocidad de enfriamiento alta, la austenita se desintegra en estructuras componentes a temperaturas relativamente bajas y se forman estructuras: sorbitol, troostita, bainita y a una velocidad de enfriamiento muy alta, martensita. La estructura más frágil es la martensítica, por lo que durante el enfriamiento no se debe permitir la transformación de austenita en martensita al soldar aceros de baja aleación.

La velocidad de enfriamiento del acero, especialmente del acero grueso, durante la soldadura siempre excede significativamente la velocidad de enfriamiento habitual del metal en el aire, por lo que se puede formar martensita al soldar aceros aleados.

Para evitar la formación de una estructura martensítica endurecida durante la soldadura, es necesario aplicar medidas que ralenticen el enfriamiento de la zona afectada por el calor: calentar el producto y utilizar soldadura multicapa.

En algunos casos, dependiendo de las condiciones de funcionamiento de los productos, se permite el sobrecalentamiento, es decir, el agrandamiento de los granos en el metal de la zona afectada por el calor de las uniones soldadas de aceros de baja aleación.

A altas temperaturas de funcionamiento de los productos, para aumentar la resistencia a la fluencia (deformación de un producto a altas temperaturas con el tiempo), es necesario tener una estructura de grano grueso en la junta soldada. Pero el metal con granos muy gruesos tiene una ductilidad reducida y, por lo tanto, el tamaño de grano se permite hasta un cierto límite.

Cuando se operan productos a bajas temperaturas, se elimina la fluencia y se requiere una estructura metálica de grano fino, que proporcione mayor resistencia y ductilidad.

Al soldar aceros de baja aleación, los electrodos revestidos y otros materiales de soldadura se seleccionan de modo que el contenido de carbono, azufre, fósforo y otros elementos nocivos en ellos sea menor en comparación con los materiales para soldar aceros estructurales con bajo contenido de carbono. Esto permite aumentar la resistencia del metal de soldadura contra las grietas por cristalización, ya que los aceros de baja aleación son muy propensos a su formación.

Tecnología de soldadura de aceros de baja aleación. Los aceros de baja aleación y bajo contenido de carbono 09G2, 09G2S, 10HSND, 10G2S1 y 10G2B no se endurecen durante la soldadura y no son propensos a sobrecalentarse. La soldadura de estos aceros se realiza en cualquier condición térmica, similar a las condiciones de soldadura del acero con bajo contenido de carbono.

Para garantizar la misma resistencia de la conexión, la soldadura manual se realiza con electrodos tipo E50A. La dureza y resistencia de la zona afectada por el calor prácticamente no difieren de las del metal base.

Al soldar con alambre tubular y gas protector, los materiales de soldadura se seleccionan de manera que garanticen las propiedades de resistencia del metal de soldadura al nivel de resistencia logrado por los electrodos del tipo E50A.

Los aceros de baja aleación y bajo contenido de carbono 12GS, 14G, 14G2, 14KhGS, 15KhSND, 15G2F, 15G2SF, 15G2AF durante la soldadura pueden formar microestructuras endurecidas y sobrecalentamiento del metal de soldadura y la zona afectada por el calor. El número de estructuras endurecidas disminuye drásticamente si la soldadura se realiza con un aporte de calor relativamente alto, necesario para reducir la velocidad de enfriamiento de la junta soldada. Sin embargo, una disminución en la velocidad de enfriamiento del metal durante la soldadura provoca un engrosamiento del grano (sobrecalentamiento) del metal de soldadura y del metal afectado por el calor debido al mayor contenido de carbono en estos aceros. Esto es especialmente cierto para los aceros 15ХСНД, 14ХГС. Los aceros 15G2F, 15G2SF y 15G2AF son menos propensos a sobrecalentarse en la zona afectada por el calor, ya que están aleados con vanadio y nitrógeno. Por lo tanto, la soldadura de la mayoría de estos aceros está limitada a límites más estrechos de condiciones térmicas que la soldadura de acero con bajo contenido de carbono.

El modo de soldadura debe seleccionarse de modo que no se produzca una gran cantidad de microestructuras endurecidas y un fuerte sobrecalentamiento del metal. Entonces es posible soldar acero de cualquier espesor sin restricciones a una temperatura ambiente de al menos - 10°C. A temperaturas más bajas es necesario precalentar a 120 - 150°C. A temperaturas inferiores a -25°C está prohibido soldar productos fabricados con aceros endurecidos. Para evitar un gran sobrecalentamiento, la soldadura de aceros 15KhSND y 14KhGS debe realizarse con un aporte de calor reducido (a valores de corriente más bajos con electrodos de menor diámetro) en comparación con la soldadura de acero con bajo contenido de carbono.

Para garantizar la misma resistencia del metal base y de la junta soldada al soldar estos aceros, es necesario utilizar electrodos del tipo E50A o E55.

La tecnología para soldar aceros de baja aleación y medio carbono 17GS, 18G2AF, 35ХМ y otros es similar a la tecnología para soldar medios de aceros no aleados.

El metal más consumido en el mundo es el acero; de hecho, el acero no es un metal, sino una aleación de hierro y carbono. Actualmente, la cantidad total de acero producida en el mundo supera los mil quinientos millones de toneladas al año. Los aceros se dividen en al carbono y aleados; los aceros aleados se distinguen por el hecho de que durante el proceso de producción se añaden al acero varios elementos (por ejemplo, níquel para aumentar la resistencia a la corrosión, manganeso para aumentar características de fuerza y así sucesivamente), dándole propiedades especiales. Los aceros al carbono se utilizan con mayor frecuencia para soldar, hay aceros con bajo contenido de carbono que contienen menos del 0,3% de carbono, se adaptan bien a cualquier soldadura, los aceros con contenido medio de carbono con un contenido de 0,3 a 0,6% son menos susceptibles al proceso de soldadura. pero los aceros con alto contenido de carbono, más fuertes, pero menos dúctiles, son los más fuertes, pero tienen un alargamiento relativo bajo y son los menos susceptibles al proceso de soldadura. Se diferencian en el contenido de carbono y, en consecuencia, en las propiedades químicas y físicas.

El acero con bajo contenido de carbono pertenece a un gran grupo de aceros estructurales. El contenido de carbono que contiene no supera el 0,3%, debido a un porcentaje tan bajo tiene las siguientes propiedades:

• Alta plasticidad y elasticidad;
• Muy adecuado para el proceso de soldadura;
• Alta resistencia al impacto.

Esta marca es muy utilizada en la construcción debido a que es muy fácil de soldar, ya que hay muy poco carbono en su estructura, lo que tiene un efecto negativo en el proceso de soldadura, ya que se pueden formar estructuras quebradizas y porosidades en la costura metálica. , lo que luego conduce al fracaso. Además, debido a su gran suavidad, las piezas se fabrican mediante estampación en frío.

Soldar aceros al carbono

Se pueden soldar absolutamente todos los grados de acero. Sin embargo, cada tipo de metal tiene su propia tecnología de soldadura. La tecnología de soldadura de aceros al carbono debe cumplir los requisitos, que incluyen:

• Distribución uniforme de la resistencia de la costura en toda su longitud;
• En ausencia de defectos de soldadura, las costuras no deben tener varias grietas, poros, ranuras, etc.
• Las dimensiones y la forma geométrica de la costura deben realizarse de acuerdo con las normas prescritas en el GOST 5264-80 correspondiente;
• Estabilidad a las vibraciones de la estructura soldada;
• El uso de electrodos con bajo contenido de hidrógeno y carbono, que pueden tener un impacto negativo en la calidad de la costura;
• La estructura debe ser fuerte y rígida.

Por lo tanto, la tecnología debe ser lo más eficiente posible, es decir, ofrecer el mayor rendimiento del proceso garantizando al mismo tiempo una alta resistencia y confiabilidad.

Las propiedades mecánicas del metal de soldadura y de la unión soldada dependen completamente de la microestructura, que es la composición química, y también están determinadas por el modo de soldadura y el tratamiento térmico, que se lleva a cabo tanto antes como después de la soldadura.

Acero bajo en carbono: tecnología de soldadura

Como se mencionó anteriormente, los aceros con bajo contenido de carbono se prestan mejor para el proceso de soldadura. Se pueden soldar mediante soldadura con gas en llama de oxiacetileno sin fundentes adicionales. Como aditivo se utilizan alambres metálicos. El hidrógeno, que puede formar poros, puede afectar negativamente al proceso de soldadura. Para evitar este problema, se recomienda realizar el proceso de soldadura con un metal de aportación que contenga una pequeña cantidad de carbono.

Después del proceso de soldadura, la estructura debe ser tratada térmicamente para mejorar las propiedades mecánicas: la ductilidad y la resistencia serán las mismas. El tratamiento térmico de estructuras soldadas se realiza mediante una operación de normalización, que consiste en calentar el producto a una determinada temperatura, aproximadamente 400 grados, mantenerlo y enfriarlo adicionalmente en el aire. Como resultado, la estructura se iguala, el carbono en forma de cementita en el metal se difunde hacia los granos, por lo que la estructura se vuelve uniforme.

La soldadura con gas se realiza en presencia de argón, lo que crea un ambiente neutro. Las estructuras que se sueldan en un ambiente de argón tienen un propósito más importante.

La soldadura de aceros con bajo contenido de carbono se puede realizar manualmente; la soldadura por arco de dicho material requiere la elección correcta electrodo. Al elegir un electrodo, es necesario tener en cuenta los siguientes factores, que garantizarán una estructura de soldadura uniforme y sin defectos. Antes de realizar el proceso de soldadura, es necesario calcinar los electrodos para prepararlos para más trabajo, eliminar el hidrógeno. La soldadura de aleaciones de hierro con bajo contenido de carbono debe ser precisa y rápida, y las piezas metálicas deben prepararse antes de iniciar el proceso.

Medio de soldadura de carbono

El procedimiento de soldadura de piezas de acero con un contenido medio de carbono, del 0,3% al 0,55%, es más difícil en comparación con el de bajo contenido de carbono, ya que una mayor cantidad de carbono puede afectar negativamente a la soldadura. El carbono reduce el límite de fragilidad en frío, es decir, la destrucción a bajas temperaturas, aumenta la resistencia y la dureza, pero reduce la ductilidad de la soldadura.

Para soldar se utilizan electrodos con bajo contenido de carbono, que garantizan una conexión fuerte.

Soldadura de aceros con alto contenido de carbono.

Los aceros con un alto porcentaje de contenido de carbono, del 0,6% al 0,85%, son muy difíciles de soldar. En este caso no se puede utilizar la soldadura con gas, ya que durante el proceso el carbón se quema en grandes cantidades y se forman estructuras endurecidas que deterioran la calidad de la soldadura. En este caso, lo mejor es utilizar soldadura por arco.

Requisitos

Al soldar aceros al carbono, para alcanzar los parámetros máximos, se deben cumplir los siguientes requisitos:

• Los electrodos y alambres de soldadura deben tener un bajo porcentaje de carbono para evitar defectos innecesarios;
• Es necesario asegurarse de que el carbono del metal no se transfiera a la soldadura bajo la influencia de altas temperaturas, para ello se utiliza alambre para soldar aceros con un contenido de carbono medio y superior, por ejemplo Forte E71T-1, Bars-71. . Estos tipos son ideales para soldar aceros con un contenido de carbono superior al 0,3%;
• Al realizar el proceso de soldadura se deben agregar fundentes, que contribuyen a la formación de formaciones refractarias;
• Reducir la heterogeneidad química de la costura mediante un tratamiento térmico posterior;
• Reducir el contenido de hidrógeno calcinando los electrodos, utilizando electrodos con bajo contenido de hidrógeno, etc.

Peculiaridades

También cabe destacar las siguientes características de la soldadura de aceros al carbono:

• Antes de realizar esta operación, es necesario limpiar a fondo el material a soldar de óxido, irregularidades mecánicas, suciedad e incrustaciones. Estos contaminantes contribuyen a la formación de grietas en la soldadura;
• Las estructuras soldadas de aceros al carbono deben enfriarse lentamente, al aire, para que la estructura se normalice;
• Al realizar el proceso de soldadura, las piezas críticas requieren un precalentamiento de hasta aproximadamente 400 grados; con la ayuda del calentamiento se garantizará la resistencia requerida de la costura; también en este caso la soldadura se puede realizar de varias maneras.

Así, el proceso de soldadura de los aceros al carbono depende principalmente de su contenido de carbono. Por lo tanto, es necesario considerar qué contenido y elegir el correcto. esquema tecnológico para obtener un producto duradero y de alta calidad que pueda durar mucho tiempo.

Las estructuras de acero con contenido medio de carbono se pueden soldar bien si se siguen estrictamente las reglas de soldadura y las siguientes pautas adicionales. En juntas a tope, en esquina y en T, al ensamblar los elementos que se van a conectar, se deben mantener los espacios proporcionados por GOST entre los bordes para que la contracción transversal de la soldadura se produzca más libremente y no cause grietas de cristalización. Además, a partir de un espesor de acero de 5 mm o más, los bordes se cortan en juntas a tope y la soldadura se realiza en varias capas. La corriente de soldadura se reduce.

Soldar acero con alto contenido de carbono

Soldar aceros con alto contenido de carbono de los grados VSt6, 45, 50 y 60 y aceros al carbono fundidos con un contenido de carbono de hasta el 0,7% es aún más difícil. Estos aceros se utilizan principalmente en fundiciones y fabricación de herramientas. Su soldadura sólo es posible con un calentamiento preliminar y simultáneo a una temperatura de 350-400 ° C y un tratamiento térmico posterior en hornos de calefacción. Al soldar se deben seguir las reglas para acero de medio carbono, discutiremos este proceso a continuación.

Tecnologías de soldadura para aceros con alto contenido de carbono.

Se logran buenos resultados al soldar cordones estrechos y áreas pequeñas enfriando cada capa. Una vez completada la soldadura, se requiere tratamiento térmico.

Soldadura de acero al carbono medio

Soldar aceros con contenido medio de carbono VSt5, 30, 35 y 40, que contienen entre 0,28 y 0,37% de carbono y entre 0,27 y 0,45%, es más difícil, ya que la soldabilidad del acero se deteriora al aumentar el contenido de carbono.

El acero con medio carbono de los grados VSt5ps y VSt5sp utilizado para el refuerzo de hormigón armado se suelda mediante el método del baño y con costuras extendidas convencionales cuando se conecta a los revestimientos (Fig. 16.1). Para soldar se deben preparar los extremos de las varillas conectadas: para soldar en la posición inferior, cortar con un cortador o sierra, y para soldadura vertical, cortar. Además, se deben limpiar en las juntas hasta una longitud que supere la soldadura o junta en 10-15 mm. La soldadura se realiza con electrodos E42A, E46A y E50A para costuras de cordón extendidas. A temperaturas del aire de hasta -30 ° C, es necesario aumentar la fuerza.

Arroz. 16.1. Juntas de soldadura de refuerzo de hormigón armado: a - baño; 1 - horizontal; 2 - verticales; b - sutura

corriente de soldadura en un 1% cuando la temperatura disminuye de 0°C por cada 3°C. Además, se debe precalentar las varillas unidas a 200-250 °C en una longitud de 90-150 mm desde la unión y reducir la velocidad de enfriamiento después de la soldadura envolviendo las uniones con amianto, y en el caso de la soldadura por baño, No retire los elementos formadores hasta que la junta se haya enfriado a 100 °C o menos.

A temperaturas ambiente más bajas (de -30 a -50 °C), conviene guiarse por una tecnología de soldadura especialmente desarrollada, que prevé el calentamiento preliminar y simultáneo y el tratamiento térmico posterior de las juntas de refuerzo o la soldadura en invernaderos especiales.

La soldadura de otras estructuras de acero al carbono medio VSt5, 30, 35 y 40 debe realizarse siguiendo las mismas instrucciones adicionales. Las juntas de vías ferroviarias se suelen soldar mediante soldadura por baño con precalentamiento y posterior enfriamiento lento, de forma similar a las juntas de refuerzo. Al soldar otras estructuras fabricadas con estos aceros se debe utilizar un calentamiento preliminar y auxiliar, así como un tratamiento térmico posterior.

Electrodos

La soldadura se realiza con electrodos de no más de 4-5 mm de diámetro mediante corriente continua de polaridad inversa, lo que asegura una menor fusión de los bordes del metal base y, en consecuencia, una menor proporción del mismo y un menor contenido de C en el metal de soldadura. Para soldar se utilizan electrodos E42A, E46A o E50A. Las varillas de los electrodos de acero contienen poco carbono, por lo que cuando se funden y se mezclan con una pequeña cantidad de metal base con contenido medio de carbono, no habrá más de 0,1-0,15 % de carbono en la soldadura.

En este caso, el metal de soldadura se alea con Mn y Si debido al recubrimiento fundido y, por tanto, resulta tener la misma resistencia que el metal base. La soldadura de metal con un espesor de más de 15 mm se realiza en "corredera", "cascada" o "bloques" para un enfriamiento más lento. Se utiliza calentamiento preliminar y complementario (calentamiento periódico antes de soldar la siguiente "cascada" o "bloque" a una temperatura de 120-250 ° C). Las estructuras de acero de las calidades VSt4ps, VSt4sp y acero 25 con un espesor no superior a 15 mm y sin componentes rígidos suelen soldarse sin calentar. En otros casos, se requiere un calentamiento preliminar y auxiliar e incluso un tratamiento térmico posterior. El arco se enciende solo en el lugar de la futura costura. No debe haber cráteres no soldados ni transiciones bruscas desde la base al metal depositado, socavaduras ni intersecciones de costuras. Está prohibido crear cráteres en el metal base. Se aplica un rodillo de recocido a la última capa de la costura multicapa.