Procédé technologique de soudage au gaz des aciers à moyenne teneur en carbone. Soudage des aciers au carbone. Soudage des aciers moyennement carbonés

Pour améliorer les propriétés et les caractéristiques des aciers, divers additifs sont introduits dans leur composition. En modifiant le réseau cristallin du matériau, les additifs affectent non seulement la résistance ou la résistance à la corrosion du matériau, mais également la capacité de soudage. Pour certains alliages, le soudage est très facile, mais il existe des matériaux qui nécessitent une approche particulière.

L'un des additifs les plus courants dans la production d'acier est bien sûr le carbone. Selon GOST 380-2005, selon sa quantité dans la composition des aciers, ce dernier peut être :

• à faible teneur en carbone, avec une teneur en carbone ne dépassant pas 0,25 % en volume ;
• carbone moyen contenant du carbone en une quantité de 0,25 % à 0,6 % ;
• à haute teneur en carbone, qui contiennent de 0,6 % à 2,07 % de carbone en volume du matériau.

Le soudage des aciers au carbone se caractérise par un certain nombre de caractéristiques qui permettent d'obtenir un joint uniforme de haute qualité.

Lors de la connexion de pièces en acier au carbone, elles sont positionnées de manière à ce que la couture soit "au poids". Pour ce faire, les pièces sur la table de soudage sont solidement fixées à l'aide d'outils de montage - pinces, agrafes, étau.

Au début et à la fin de la couture, des bandes spéciales sont installées dans le même matériau que les pièces à souder. Le début et la fin du processus de soudage ont lieu sur ces bandes. Ainsi, la couture sur toute la longueur est homogène, avec des propriétés stables et ayant des caractéristiques spécifiées précises.

Après avoir fixé les pièces et les bandes d'accélération dans la position souhaitée, des punaises métalliques sont réalisées sur la longueur de la couture. Il est préférable de faire des punaises sur l'envers de la couture.

Si l'épaisseur des pièces à souder est importante et qu'il est prévu d'effectuer un soudage multicouche en plusieurs passes, il est permis de réaliser des points depuis la face avant du joint.

Dans le soudage multicouche, chaque couche précédente est inspectée pour les fissures et le manque de fusion. Lorsqu'ils sont détectés, le métal de soudure est coupé, les bords sont coupés et le processus est répété.

La principale exigence pour le soudage est que la résistance du métal fondu et de la zone affectée par la chaleur ne soit pas inférieure à la résistance des pièces métalliques.

faible teneur en carbone

L'acier doux, qui a dans sa composition, en plus du carbone, également des additifs d'alliage, est généralement soudé à l'aide de l'une des technologies de soudage.

Le travail ne nécessite pas de soudeur hautement qualifié. De tels matériaux font partie des aciers bien soudés. Par conséquent, le soudage à l'arc conventionnel peut être utilisé avec succès ici.

Les particularités du soudage des aciers à faible teneur en carbone sont la teneur réduite en carbone dans le métal fondu et la quantité accrue d'additifs d'alliage, par conséquent, un certain renforcement du métal fondu par rapport au métal des pièces est possible.

Un autre problème à prendre en compte est la fragilité accrue de la soudure lors de la réalisation d'un soudage multicouche.

Pour réaliser des joints d'aciers à faible teneur en carbone, des électrodes avec des revêtements de rutile et de calcium-fluorostorutile sont utilisées. Les soudeurs professionnels utilisent des électrodes recouvertes d'un peu de poudre de fer. Parmi les électrodes produites par l'industrie, les marques suivantes conviennent au soudage : UONI-13/85, TsL-14, TsL-18-63.

Les aciers à faible teneur en carbone sont faciles à souder. Dans ce cas, il est même possible de se passer de l'utilisation de fondant et le gaz est consommé en petite quantité.

Pour obtenir un joint de haute qualité avec une résistance non inférieure à celle du métal de base, un fil de soudage silicium-manganèse est utilisé. À la fin du travail avec la couture, la flamme ne s'éteint pas et n'est pas retirée du joint des pièces, mais est déviée en douceur, permettant au joint de refroidir.

Si vous retirez immédiatement la flamme, alors sans fondant, le matériau de la couture, chauffé, s'oxydera. Pour donner au joint les meilleures propriétés de résistance, le métal fondu est généralement forgé et soumis à un traitement thermique.

carbone moyen

En raison de la grande quantité de carbone, la connexion de telles pièces est compliquée. Dans les résultats des travaux, cela se traduit par le fait que le métal de la pièce et le joint soudé peuvent être de résistance différente. De plus, des fissures et des foyers avec une fragilité prononcée du matériau peuvent se former près des bords de la couture.

Pour éviter ces inconvénients, on utilise des électrodes dont la composition matérielle contient une faible quantité de carbone.

Avec une augmentation du courant nécessaire pour chauffer les pièces à assembler, la pénétration du métal de base est possible. Pour exclure de tels cas, les bords des pièces à assembler sont coupés.

Une autre mesure pour améliorer la qualité de la connexion est le préchauffage et le chauffage constant des pièces dans le processus. Lors du soudage d'aciers avec un appareil semi-automatique, pour améliorer la qualité de la couture, il est préférable de déplacer l'électrode non pas à travers, mais le long du joint des pièces et d'utiliser un arc court. Pour le travail, des électrodes des marques UONI-13/55, UONI-13/65, OZS-2, K-5a sont utilisées.

Lors de l'utilisation d'acétylène pour le soudage d'aciers à moyenne teneur en carbone, une flamme de brûleur est obtenue à laquelle le débit de gaz est de 75 à 100 dm³ / h. Pour les produits d'une épaisseur de 3 mm ou plus, un chauffage général jusqu'à 250-300 °C ou un chauffage local jusqu'à 600-650 °C est appliqué.

Après le soudage, la couture est forgée et soumise à un traitement thermique. Pour le soudage de produits métalliques à teneur en carbone proche des aciers à haute teneur en carbone, un flux spécial est utilisé.

à haute teneur en carbone

Les aciers à haute teneur en carbone sont très difficiles à souder. D'autres procédés alternatifs sont utilisés pour assembler des pièces constituées de tels matériaux.

Le soudage des aciers à haute teneur en carbone résistant à la corrosion est effectué uniquement lors des travaux de réparation.

Dans ce cas, un préchauffage de la zone de soudure jusqu'à 250-300 °C et un traitement thermique ultérieur de la soudure sont appliqués. Il est absolument interdit d'effectuer des travaux de soudage avec des aciers à haute teneur en carbone à une température de l'air inférieure à 5 ° C ou s'il y a des courants d'air sur le lieu des travaux de soudage.

Sous réserve de toutes les conditions, les aciers à haute teneur en carbone sont soudés selon les mêmes méthodes que les aciers à moyenne teneur en carbone.

Le soudage au gaz avec de l'acétylène est autorisé. La puissance de la flamme du brûleur doit fournir un débit de gaz de 75-90 dm³/h pour 1 mm d'épaisseur de joint.

Pour éviter l'oxydation, on utilise des flux dont les compositions sont similaires à celles utilisées dans le soudage des aciers moyennement carbonés. Après le soudage au gaz, la couture est forgée, suivie d'une trempe.

Austénitique

Les aciers austénitiques sont des matériaux qui contiennent une phase à haute température de fer - austénite. Ils sont inclus, par exemple, dans le groupe des aciers au chrome-nickel, qui peuvent fonctionner dans divers environnements agressifs et à des températures très élevées.

La principale caractéristique du soudage de l'acier inoxydable est la nécessité d'assurer une résistance à la corrosion intergranulaire dans la zone proche de la soudure.

Le problème est que même avec le préchauffage de l'acier, les carbures de chrome tombent du réseau cristallin le long des limites de chauffage. Suite à une diminution de la quantité de cet élément dans la composition du matériau, des fissures de corrosion apparaissent aux frontières lors du réchauffage.

En pratique, il peut être nécessaire de créer des structures utilisant des aciers austénitiques avec des additifs d'alliage chrome-nickel qui fonctionneront à des températures élevées. Pour souder de telles structures, il est nécessaire de choisir des matériaux dans lesquels la teneur en carbone est la plus faible possible.

S'il est nécessaire que le pourcentage de carbone soit plus élevé et que les structures en acier remplissent leur fonction dans des environnements agressifs et à des températures élevées, il est nécessaire de choisir un ajout d'alliage dont les propriétés sont proches du carbone.

Le titane, le zirconium, le tantale, le vanadium, le tungstène peuvent être utilisés comme un tel additif. Ces éléments lient le carbone, qui est libéré de l'acier lors du chauffage ultérieur, et empêchent l'épuisement des zones affectées par la chaleur pendant le soudage.

acier inoxydable

Le plus souvent, les aciers inoxydables utilisés dans l'industrie reçoivent leurs propriétés anticorrosion grâce à l'introduction d'additifs d'alliage - chrome et nickel.

Lors du soudage de pièces chromées, il faut tenir compte du fait qu'à des températures élevées (plus de 500 °C), une oxydation du joint des pièces est possible.

Pour éviter cela, appliquer ou soudage TIG (TIG). Cette technologie permet la mise en œuvre d'opérations de soudage sans accès aérien directement à la zone de soudage. En conséquence, l'absence d'oxygène, dont la présence est obligatoire dans l'air, élimine les conditions préalables à l'oxydation du matériau.

La restriction d'accès à l'air s'effectue en introduisant de l'argon, un gaz inerte, dans la zone de soudage qui, étant plus lourd que l'air, le déplace. Parfois, cette méthode est appelée soudage de l'acier à l'argon. En fait, l'acier est soit simplement soudé par un arc, soit à l'aide d'un matériau d'apport.

Le soudage TIG nécessite un équipement spécial. Le travail est effectué avec des électrodes de tungstène non consommables, dont les exigences sont déterminées par GOST 10052-75.

Le deuxième problème est celui-ci. Les aciers inoxydables ont un coefficient de dilatation thermique élevé, et lors du soudage de tôles d'acier, lorsque le joint est long par rapport aux dimensions linéaires de la pièce, le cordon de soudure peut se plier lors du refroidissement.

Le problème est résolu en définissant les espaces entre les feuilles et en utilisant des punaises qui fixent les pièces dans la position souhaitée.

Instrumental

L'acier à outils fait partie des matériaux durs et résistants mécaniquement. La ferronnerie, les outils de menuiserie, les pièces d'équipement pour diverses industries en sont fabriqués.

Les corps de travail des outils - perceuses, fraises, dont le but est d'agir sur les matériaux dans le but de les traiter, doivent évidemment être plus solides et plus durs que les matériaux en cours de traitement. De telles propriétés sont obtenues en incluant dans la composition une grande quantité d'additifs de carbone et d'alliage - nickel, chrome, molybdène.

Le soudage de l'acier à outils est utilisé dans la réparation d'équipements, d'outils. Dans ce cas, des exigences élevées sont imposées aux soudures : les joints doivent être homogènes avec le reste du matériau et leur résistance ne doit pas différer afin d'éviter l'apparition d'une concentration de contraintes pendant le travail.

Pour garantir le respect de ces exigences, des électrodes spéciales doivent être utilisées. Dans la plupart des cas, il peut s'agir de UONI-13/NZh/20Zh13.

Lors du soudage d'aciers au carbone spéciaux, dont l'utilisation est étroitement ciblée, des électrodes conçues pour certaines nuances sont utilisées.

Avec la détermination correcte des caractéristiques du matériau, du type de soudage et des modes, lors de l'utilisation d'électrodes des marques appropriées, les soudures auront une résistance élevée et une résistance à la corrosion.

Selon la composition chimique, l'acier peut être au carbone et allié. L'acier au carbone est divisé en bas carbone (teneur en carbone jusqu'à 0,25%), carbone moyen (teneur en carbone de 0,25 à 0,6%) et haut carbone (teneur en carbone de 0,6 à 2,07o). L'acier, qui, en plus du carbone, contient des composants d'alliage (chrome, nickel, tungstène, vanadium, etc.) est dit allié. Les aciers alliés sont : faiblement alliés (la teneur totale en composants d'alliage, à l'exception du carbone, est inférieure à 2,5 %) ; moyennement allié (teneur totale en composants d'alliage, à l'exception du carbone, de 2,5 à 10%), fortement alliée (teneur totale en composants d'alliage, à l'exception du carbone, supérieure à 10%).

Selon la microstructure, on distingue les aciers des classes perlitique, martensitique, austénitique, ferritique et carbure.

Selon le mode de production, l'acier peut être :

a) qualité ordinaire (teneur en carbone jusqu'à 0,6%), bouillante, semi-calme et calme. L'acier bouillant est obtenu par désoxydation incomplète du métal avec du silicium, il contient jusqu'à 0,05% de silicium. L'acier silencieux a une structure dense homogène et contient au moins 0,12% de silicium. L'acier semi-calme occupe une position intermédiaire entre les aciers bouillants et calmes et contient 0,05 à 0,12 % de silicium ;

b) de haute qualité - carbone ou allié, dans lequel la teneur en soufre et en phosphore ne doit pas dépasser 0,04% de chaque élément;

c) de haute qualité - carbone ou allié, dans lequel la teneur en soufre et en phosphore ne doit pas dépasser 0,030 et 0,035%, respectivement.Cet acier a également une pureté accrue des inclusions non métalliques et est indiqué par la lettre A, placée après la désignation de la marque.

Selon le but de l'acier, il y a la construction, la construction de machines (structurelle), l'outillage et l'acier avec des propriétés physiques particulières.

Les structures en acier au carbone moyen peuvent être bien soudées, à condition que les règles énoncées à la Sec. 13, ainsi que les instructions supplémentaires suivantes. Dans les joints bout à bout, d'angle et en T, lors de l'assemblage des éléments à assembler, les espaces prévus par GOST doivent être maintenus entre les bords afin que le retrait transversal de soudage se produise plus librement et ne provoque pas de fissures de cristallisation. De plus, à partir d'une épaisseur d'acier de 5 mm ou plus, les bords sont coupés en joints bout à bout et le soudage est effectué en plusieurs couches. Le courant de soudage est réduit. Le soudage est effectué avec des électrodes d'un diamètre ne dépassant pas 4--5 mm avec un courant continu de polarité inverse, ce qui garantit une fusion moindre des bords du métal de base et, par conséquent, une proportion plus faible de celui-ci et une teneur plus faible en C dans le métal soudé. Les électrodes E42A, E46A ou E50A sont utilisées pour le soudage. Les tiges d'acier des électrodes contiennent un peu de carbone, par conséquent, lorsqu'elles sont fondues et mélangées avec une petite quantité de métal de base à teneur moyenne en carbone, il n'y aura pas plus de 0,1 à 0,15% de carbone dans la couture. Dans ce cas, le métal fondu est allié avec Mn et Si en raison du revêtement fondu et s'avère donc être d'une résistance égale à celle du métal de base. Le soudage du métal d'une épaisseur supérieure à 15 mm est réalisé en "glissière", "cascade" ou "blocs" pour un refroidissement plus lent. Appliquer un chauffage préalable et concomitant (chauffage périodique avant de souder la prochaine "cascade" ou "bloc" à une température de 120--250°C). Les structures en acier Vst4ps, Vst4sp et acier 25 d'une épaisseur maximale de 15 mm et ne comportant pas de nœuds rigides sont généralement soudées sans chauffage. Dans d'autres cas, un pré- et post-chauffage et même un traitement post-thermique sont nécessaires. L'arc n'est allumé qu'à l'endroit de la future couture. Il ne doit pas y avoir de cratères non soudés ni de transitions nettes entre la base et le métal déposé, les contre-dépouilles et les intersections des coutures. Il est interdit d'afficher des cratères sur le métal de base. Un rouleau de recuit est appliqué sur la dernière couche du joint multicouche.

Le soudage des nuances d'acier à moyenne teneur en carbone Vst5, 30, 35 et 40, contenant du carbone 0,28 - 0,37% et 0,27 - 0,45%, est plus difficile, car la soudabilité de l'acier se détériore avec une augmentation de la teneur en carbone.

Les nuances d'acier à moyenne teneur en carbone VSt5ps et VSt5sp utilisées pour le renforcement du béton armé sont soudées dans la baignoire et avec des coutures prolongées conventionnelles lorsqu'elles sont connectées à des revêtements (16.1). Pour le soudage, les extrémités des tiges à assembler doivent être préparées: pour le soudage au bain en position basse - coupé avec un cutter ou une scie, et pour le soudage vertical - coupé. De plus, ils doivent être nettoyés au niveau des joints sur une longueur dépassant la soudure ou le joint de 10 à 15 mm. Le soudage est effectué avec les électrodes E42A, E46A et E50A pour les joints de rouleau étendus. À des températures de l'air jusqu'à moins 30 °C, il est nécessaire d'augmenter le courant de soudage de 1 % avec une diminution de la température de 0 °C tous les 3 °C. De plus, il est nécessaire de préchauffer les tiges à assembler jusqu'à 200-250 °C sur une longueur de 90-150 mm à partir du joint et de réduire la vitesse de refroidissement après le soudage en enveloppant les joints d'amiante, et dans le cas du soudage au bain, ne pas retirer les éléments de formage tant que le joint n'est pas refroidi à 100 °C et moins.

À des températures ambiantes plus basses (de -30 à -50 ° C), une technologie de soudage spécialement développée doit être utilisée, qui prévoit un chauffage préliminaire et concomitant et un traitement thermique ultérieur des joints de renforcement ou un soudage dans des serres spéciales.

Le soudage d'autres structures en aciers à moyenne teneur en carbone VST5, 30, 35 et 40 doit être effectué conformément aux mêmes instructions complémentaires. Les joints de chemin de fer sont généralement soudés par bain de soudage avec préchauffage et refroidissement lent ultérieur, similaire aux joints de barres d'armature. Lors du soudage d'autres structures à partir de ces aciers, un préchauffage et un chauffage concomitant, ainsi qu'un traitement thermique ultérieur, doivent être utilisés.

Le soudage des nuances d'acier à haute teneur en carbone VStb, 45, 50 et 60 et des aciers au carbone coulés avec une teneur en carbone allant jusqu'à 0,7 % est encore plus difficile. Ces aciers sont principalement utilisés dans les pièces moulées et dans la fabrication d'outils. Leur soudage n'est possible qu'avec un chauffage préalable et concomitant à une température de 350 à 400 ° C et un traitement thermique ultérieur dans des fours de chauffage. Lors du soudage, les règles pour l'acier à carbone moyen doivent être respectées. De bons résultats sont obtenus lors du soudage avec des cordons étroits et de petites zones avec refroidissement de chaque couche. Une fois le soudage terminé, un traitement thermique est nécessaire.

Les aciers de construction au carbone comprennent les aciers contenant 0,1 à 0,7% de carbone, qui est le principal élément d'alliage des aciers de ce groupe et détermine leurs propriétés mécaniques. Une augmentation de la teneur en carbone complique la technologie de soudage et la production de joints soudés de haute qualité. Dans la production de soudage, en fonction de la teneur en carbone, les aciers de construction au carbone sont classiquement divisés en trois groupes : à faible, moyenne et haute teneur en carbone. La technologie de soudage des aciers de ces groupes est différente.

La plupart des structures soudées sont actuellement fabriquées à partir d'aciers à faible teneur en carbone contenant jusqu'à 0,25 % de carbone. Les aciers à faible teneur en carbone sont des métaux bien soudés par presque tous les types et méthodes de soudage par fusion.

La technologie de soudage de ces aciers est choisie parmi les conditions de respect d'un ensemble d'exigences qui garantissent, tout d'abord, une résistance égale du joint soudé avec le métal de base et l'absence de défauts dans le joint soudé. Le joint soudé doit être résistant à la transition vers un état fragile et la déformation de la structure doit se situer dans des limites qui n'affectent pas ses performances.Le métal fondu lors du soudage de l'acier à faible teneur en carbone diffère légèrement dans sa composition du métal de base - la teneur en carbone diminue et la teneur en manganèse et en silicium augmente. Cependant, assurer une résistance égale dans le soudage à l'arc ne pose pas de difficultés. Ceci est réalisé en augmentant la vitesse de refroidissement et en s'alliant avec du manganèse et du silicium par le biais de consommables de soudage. L'influence de la vitesse de refroidissement se manifeste largement dans le soudage de soudures monocouches, ainsi que dans les dernières couches d'une soudure multicouches. Les propriétés mécaniques du métal de la zone affectée thermiquement subissent certaines modifications par rapport aux propriétés du métal de base - pour tous les types de soudage à l'arc, il s'agit d'un léger durcissement du métal dans la zone de surchauffe. Lors du soudage d'aciers à faible teneur en carbone vieillissants (par exemple, bouillants et semi-silencieux) dans la zone de recristallisation de la zone proche de la soudure, une diminution de la résistance aux chocs du métal est possible. Le métal de la zone affectée thermiquement est fragilisé plus intensément dans le soudage multicouche par rapport au soudage monocouche. Les structures soudées en acier doux sont parfois soumises à un traitement thermique. Cependant, pour les structures avec des soudures d'angle monocouche et des soudures multicouches intermittentes, tous les types de traitement thermique, à l'exception du durcissement, entraînent une diminution de la résistance et une augmentation de la ductilité du métal déposé. Les coutures réalisées par tous les types et méthodes de soudage par fusion ont une résistance tout à fait satisfaisante à la formation de fissures de cristallisation en raison de la faible teneur en carbone. Cependant, lors du soudage d'acier avec une limite supérieure de teneur en carbone, des fissures de cristallisation peuvent apparaître, en particulier dans les soudures d'angle, la première couche de soudures bout à bout multicouches, les soudures unilatérales avec pénétration complète des bords et la première couche d'une soudure bout à bout soudée avec un espace obligatoire.

Dans la fabrication de structures en acier à faible teneur en carbone, le soudage manuel avec des électrodes enrobées s'est généralisé. En fonction des exigences de la structure soudée et des caractéristiques de résistance de l'acier à souder, le type d'électrode est sélectionné. Ces dernières années, les électrodes de type E46T à revêtement rutile ont été largement utilisées. Pour les structures particulièrement critiques, des électrodes avec des revêtements de fluorure de calcium et de fluorure de calcium-rutile de type E42A sont utilisées, qui offrent une résistance accrue du métal fondu contre les fissures de cristallisation et des propriétés plastiques supérieures. Des électrodes hautes performances avec de la poudre de fer dans le revêtement et des électrodes pour le soudage à pénétration profonde sont également utilisées. Le type et la polarité du courant sont choisis en fonction des caractéristiques du revêtement de l'électrode.

Malgré la bonne soudabilité des aciers à faible teneur en carbone, des mesures technologiques spéciales doivent parfois être prévues pour empêcher la formation de structures de durcissement dans la zone proche de la soudure. Par conséquent, lors du soudage de la première couche d'une soudure multicouche et de soudures d'angle sur un métal épais, il est recommandé de le préchauffer à 120--150 ° C, ce qui garantit la résistance du métal contre l'apparition de fissures de cristallisation. Pour réduire la vitesse de refroidissement, avant de corriger les zones défectueuses, il est nécessaire d'effectuer un chauffage local jusqu'à 150°C, ce qui évitera une diminution des propriétés plastiques du métal déposé.

Les aciers de soudage au gaz à faible teneur en carbone sont soudés sans trop de difficulté avec une flamme normale et, en règle générale, sans flux. La puissance de flamme avec la méthode de gauche est sélectionnée en fonction de la consommation de 100-130 dm3 / h d'acétylène pour 1 mm d'épaisseur de métal, et avec la méthode de droite - 120-150 dm3 / h. Des soudeurs hautement qualifiés travaillent avec une flamme à haute puissance - 150-200 dm 3 / h d'acétylène, tout en utilisant un fil d'apport d'un diamètre supérieur à celui du soudage conventionnel. Pour obtenir un joint de résistance égale avec le métal de base lors du soudage de structures critiques, un fil de soudage au silicium-manganèse doit être utilisé. L'extrémité du fil doit être immergée dans un bain de métal en fusion. Pendant le processus de soudage, la flamme de soudage ne doit pas être déviée du bain de métal fondu, car cela peut entraîner l'oxydation du métal fondu avec de l'oxygène. Pour sceller et augmenter la plasticité du métal déposé, un forgeage et un traitement thermique ultérieur sont effectués.

La différence entre les aciers à carbone moyen et les aciers à faible teneur en carbone réside principalement dans la différence de teneur en carbone. Les aciers à carbone moyen contiennent de 0,26 à 0,45 % de carbone. L'augmentation de la teneur en carbone crée des difficultés supplémentaires dans le soudage des structures constituées de ces aciers. Ceux-ci incluent une faible résistance aux fissures de cristallisation, la possibilité de formation de structures à faible durcissement plastique et de fissures dans la zone proche de la soudure, et la difficulté d'assurer une résistance égale du métal fondu avec le métal de base. Une augmentation de la résistance du métal fondu contre les fissures de cristallisation est obtenue en réduisant la quantité de carbone dans le métal fondu en utilisant des tiges d'électrode et un fil d'apport à teneur réduite en carbone, ainsi qu'en réduisant la proportion de métal de base dans le métal fondu, ce qui est obtenu en soudant avec des rainures dans des modes qui fournissent la pénétration minimale du métal de base et la valeur maximale du facteur de forme de la soudure. Ceci est également facilité par des électrodes à fort coefficient de dépôt. Pour surmonter les difficultés qui surviennent lors du soudage de produits à partir d'aciers à moyenne teneur en carbone, un chauffage préliminaire et concomitant, une modification du métal fondu et un soudage à deux arcs dans des piscines séparées sont effectués. Le soudage manuel des aciers à moyenne teneur en carbone est effectué avec des électrodes revêtues de fluorure de calcium des nuances UONI-13/55 et UONI-13/45, qui offrent une résistance suffisante et une résistance élevée du métal fondu contre la formation de fissures de cristallisation. Si des exigences de plasticité élevées sont imposées au joint soudé, il est nécessaire de le soumettre à un traitement thermique ultérieur. Lors du soudage, l'imposition de rouleaux larges doit être évitée, le soudage est effectué avec un arc court, de petits rouleaux. Les mouvements transversaux de l'électrode doivent être remplacés par des mouvements longitudinaux, les cratères doivent être soudés ou amenés sur des plaques technologiques, car des fissures peuvent s'y former.

Le soudage au gaz des aciers à moyenne teneur en carbone est effectué avec une flamme normale ou légèrement cémentation avec une puissance de 75-100 dm3 / h d'acétylène pour 1 mm d'épaisseur de métal uniquement dans le sens gauche, ce qui réduit la surchauffe du métal. Pour les produits d'une épaisseur supérieure à 3 mm, un chauffage général jusqu'à 250-350°C ou un chauffage local jusqu'à 600-650°C est recommandé. Pour les aciers dont la teneur en carbone est à la limite supérieure, il est conseillé d'utiliser des flux spéciaux. Pour améliorer les propriétés du métal, le forgeage et le traitement thermique sont utilisés.

Les aciers à haute teneur en carbone comprennent les aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,46 et 0,75 %. Ces aciers ne sont généralement pas adaptés à la fabrication de structures soudées. Cependant, le besoin de soudage survient lors des travaux de réparation. Le soudage est effectué avec un chauffage préliminaire et parfois avec un chauffage concomitant et un traitement thermique ultérieur. À des températures inférieures à 5 ° C et dans les courants d'air, le soudage ne peut pas être effectué. Les autres méthodes technologiques sont les mêmes que pour le soudage des aciers moyennement carbonés. Le soudage au gaz des aciers à haute teneur en carbone est effectué avec une flamme normale ou légèrement cémentation d'une puissance de 75 à 90 dm3 / h d'acétylène pour 1 mm d'épaisseur de métal avec chauffage jusqu'à 250 à 300 ° C. La méthode de soudage gauche est utilisée, ce qui permet de réduire le temps de surchauffe et le temps de séjour du métal du bain de fusion à l'état fondu. Des flux de même composition que pour les aciers moyennement carbonés sont utilisés. Après le soudage, la couture est forgée, suivie d'une normalisation ou d'une trempe.

Ces dernières années, des aciers au carbone renforcés thermiquement ont été utilisés. Les aciers à résistance accrue permettent de réduire l'épaisseur des produits. Les modes et la technique de soudage des aciers renforcés thermiquement sont les mêmes que pour l'acier ordinaire au carbone de même composition. Les consommables de soudage sont sélectionnés en tenant compte de la résistance égale du métal soudé avec le métal de base. La principale difficulté du soudage est le ramollissement de la zone de la zone proche du soudage, qui est chauffée à 400-700 ° C. Par conséquent, pour l'acier renforcé à la chaleur, des modes de soudage à faible puissance sont recommandés, ainsi que des méthodes de soudage avec une évacuation minimale de la chaleur vers le métal de base.

De l'acier avec des revêtements protecteurs est également utilisé. L'acier galvanisé le plus largement utilisé dans la fabrication de divers modèles de canalisations sanitaires. Lors du soudage d'acier galvanisé, si du zinc pénètre dans le bain de soudure, des conditions sont créées pour l'apparition de pores et de fissures. Par conséquent, le revêtement de zinc doit être retiré des bords à souder. Étant donné qu'il reste des traces de zinc sur les bords, des mesures supplémentaires doivent être prises pour éviter la formation de défauts: par rapport au soudage de l'acier ordinaire, l'écart est multiplié par 1,5 et la vitesse de soudage est réduite de 10 g à 20%, l'électrode est déplacée le long du joint avec des vibrations longitudinales. Dans le soudage manuel de l'acier galvanisé, les meilleurs résultats sont obtenus en travaillant avec des électrodes revêtues de rutile, qui fournissent une teneur minimale en silicium dans le métal fondu. Mais d'autres électrodes peuvent également être utilisées. En raison du fait que les fumées de zinc sont extrêmement toxiques, le soudage de l'acier galvanisé peut être effectué avec une forte ventilation locale. Une fois les travaux de soudage terminés, il est nécessaire d'appliquer une couche protectrice sur la surface de la soudure et de la restaurer dans la zone de la zone proche de la soudure.

L'acier au carbone est un alliage de fer et de carbone à faible teneur en silicium, manganèse, phosphore et soufre. Dans l'acier au carbone, contrairement à l'acier inoxydable, il n'y a pas d'éléments d'alliage (molybdène, chrome, manganèse, nickel, tungstène) Les propriétés de l'acier au carbone varient fortement en fonction d'une légère variation de la teneur en carbone. Avec une augmentation de la teneur en carbone, la dureté et la résistance de l'acier augmentent, tandis que la résistance aux chocs et la ductilité diminuent. Avec une teneur en carbone supérieure à 2,14 %, l'alliage est appelé fonte.

Classification des aciers au carbone

• à faible émission de carbone (avec une teneur en carbone jusqu'à 0,25 %)
• carbone moyen (avec une teneur en carbone de 0,25 à 0,6%)
• à haute teneur en carbone (avec une teneur en carbone de 0,6 à 2,0 %)

Selon la méthode de production, l'acier se distingue:

1. Qualité ordinaire (carbone jusqu'à 0,6%) bouillante, semi-calme, calme

Il existe 3 groupes d'aciers de qualité ordinaire :

• Groupe A. Fourni selon les propriétés mécaniques sans réglementation de la composition de l'acier. Ces aciers sont généralement utilisés dans des produits sans traitement sous pression ni soudage ultérieurs. Plus le nombre du nombre conditionnel est grand, plus la résistance est élevée et plus la ductilité de l'acier est faible.
• Groupe B. Livré avec une garantie de composition chimique. Plus le numéro de référence est grand, plus la teneur en carbone est élevée. À l'avenir, ils pourront être traités par forgeage, emboutissage et effets de température sans conserver la structure et les propriétés mécaniques initiales.
• Groupe B. Peut être soudé. Fourni avec une garantie de composition et de propriétés. Ce groupe d'aciers a des propriétés mécaniques conformes aux nombres du groupe A et à la composition chimique - avec des nombres du groupe B avec une correction selon la méthode de désoxydation.

2. Haute qualité avec une teneur en soufre jusqu'à 0,030 % et en phosphore jusqu'à 0,035 %. L'acier a une pureté accrue et est indiqué par la lettre A après la nuance d'acier

Selon le but de l'acier peut être:

• construction
• ingénierie (structure)
• instrumental
• acier aux propriétés physiques particulières

Ces aciers se soudent bien. Afin de sélectionner correctement les électrodes du type et de la marque souhaités, les exigences suivantes doivent être prises en compte :

• Connexion de soudage à résistance égale avec le métal de base
• Soudure sans défaut
• Composition chimique optimale du métal de couture
• Stabilité des joints soudés sous des charges de vibration et de choc, hautes et basses températures

Pour le soudage des aciers à faible teneur en carbone, des électrodes des nuances OMM-5, SM - 5, TsM - 7, KPZ-32R, OMA - 2, UONI - 13/45, SM - 11 sont utilisées.

Soudage des aciers au carbone

Le carbone augmente la capacité de durcissement de l'acier. L'acier à teneur en carbone (0,25 à 0,55%) est soumis à une trempe et un revenu, ce qui augmente considérablement sa dureté et sa résistance à l'usure. Ces qualités d'acier sont utilisées dans la production de pièces de machines, d'arbres axiaux, d'engrenages, de carters, de pignons et d'autres pièces nécessitant une résistance à l'usure accrue. Souvent, le soudage devient la seule technologie pour la fabrication et la réparation de pièces de machines, de châssis d'équipements de production, etc.

Problèmes de soudage des aciers au carbone et méthodes pour leur solution

Cependant, le soudage des aciers au carbone est difficile pour la raison suivante : le carbone contenu dans ces aciers contribue à la formation de fissures à chaud de cristallisation et de formations de durcissement à faible ductilité et de fissures dans les zones proches de la soudure lors du soudage. Le métal fondu lui-même diffère par ses propriétés du métal de base, et le carbone réduit la résistance des soudures à la fissuration, augmentant l'effet négatif du soufre et du phosphore.

La teneur critique en carbone dans le joint dépend :

• dessins de noeuds
• formes de couture
• contenu dans la couture de divers éléments
• préchauffage de la zone de soudure

Ainsi, les procédés d'amélioration de la résistance à la fissuration à chaud visent à :

• Limitation des éléments contribuant à la formation de fissures
• Réduction des contraintes de traction dans la couture
• Formation de la forme optimale de la couture de la composition chimique la plus homogène

De plus, une teneur accrue en carbone contribue à la formation de structures peu plastiques qui, sous l'action de diverses contraintes, sont sujettes à la formation de fissures à froid et à la destruction. Pour éviter cela, des méthodes sont utilisées qui excluent les facteurs qui contribuent à l'apparition de telles conditions.

Exigences relatives à la technologie de soudage des aciers au carbone

Lors de la réalisation de joints soudés sur des aciers à haute teneur en carbone, pour la résistance des soudures à la fissuration, les conditions suivantes doivent être respectées :

• Utiliser des électrodes et des fils de soudage à faible teneur en carbone
• Utiliser des modes de soudage et des mesures technologiques limitant la dérive du carbone du métal de base vers la soudure (rainurage, porte-à-faux accru, utilisation de fil d'apport, etc.)
• Introduire des éléments contribuant à la formation de sulfures réfractaires ou arrondis dans le filon (manganèse, calcium, etc.)
• Utilisez un certain ordre de suture, réduisez la rigidité des nœuds. Utiliser d'autres modes et méthodes qui réduisent les contraintes dans la soudure
• Sélectionnez la forme de couture souhaitée et réduisez son hétérogénéité chimique
• Minimiser la teneur en hydrogène diffusible (utiliser des électrodes à faible teneur en hydrogène, des gaz de protection secs, nettoyer les bords et les fils, cuire les électrodes, les fils, les flux)
• Assurer un refroidissement lent de la soudure (utiliser des soudures multicouches, bi-arcs ou multi-arcs, surfaçage de cordons de recuit, utiliser des mélanges exothermiques, etc.)

Caractéristiques technologiques du soudage des aciers au carbone

Quelques caractéristiques de la préparation et du soudage des pièces en acier au carbone :

Lors du soudage de l'acier au carbone, le métal de base est nettoyé de la rouille, de la saleté, d'une couche de tartre, d'huile et d'autres contaminants, qui sont des sources d'hydrogène et peuvent former des pores et des fissures dans le joint. Les bords avec des zones métalliques adjacentes jusqu'à 10 mm de large sont nettoyés. Cela garantit une transition en douceur vers le métal de base de la structure et la résistance de la couture sous diverses charges.

• Assemblage de pièces à souder. Préparation des bords

Lors de l'assemblage de pièces à souder, un écart doit être observé en fonction de l'épaisseur des pièces. La largeur de l'espace est de 1 à 2 mm plus grande que lors de l'assemblage d'éléments en acier bien soudés. La préparation des bords doit être effectuée avec une épaisseur de métal de 4 mm ou plus, ce qui contribue à réduire le transfert de carbone dans le joint. Étant donné que la tendance au durcissement est élevée, les tacks de petite section doivent être jetés ou un préchauffage localisé doit être utilisé avant les tacks.

• Le mode de soudage doit fournir la pénétration la plus faible du métal de base et la vitesse de refroidissement optimale. L'exactitude du choix du mode de soudage peut être confirmée par les résultats de la mesure de la dureté du métal fondu. Dans des conditions optimales, elle ne doit pas dépasser 350 HV.
• Les nœuds responsables sont soudés en deux passes ou plus. La soudure au métal de base doit avoir une approche douce. Les ruptures fréquentes de l'arc, le retrait du cratère sur le métal de base et ses brûlures ne sont pas autorisés.
• Les structures responsables en aciers au carbone, ainsi que les unités à contour rigide, etc. sont soudées avec préchauffage. Le chauffage est effectué dans la plage de température de 100 à 400 ° C, et la température de chauffage est d'autant plus élevée que la teneur en carbone et l'épaisseur des pièces à souder sont élevées.
• Le refroidissement des joints soudés après le soudage de l'acier au carbone doit être lent. Pour cela, l'ensemble soudé est recouvert d'un matériau spécial calorifuge, déplacé vers un thermostat spécial ou utilisé après chauffage par soudage.

Consommables de soudage pour le soudage des aciers au carbone

• Pour le soudage des aciers avec une teneur en carbone jusqu'à 0,4 %, des électrodes de soudage adaptées au soudage des aciers faiblement alliés peuvent être utilisées avec quelques restrictions. Pour le soudage manuel, des électrodes avec un revêtement de type basique sont utilisées, qui fournissent une teneur minimale en hydrogène dans le dépôt de couture. Des électrodes de marques UONI-13/45, UONI-13/55, etc. sont utilisées.
• Le soudage mécanisé de l'acier au carbone dans un gaz de protection implique l'utilisation de qualités de fil Sv-08G2S, Sv-09G2ST ou similaires, ainsi qu'un mélange gazeux de dioxyde de carbone et d'oxygène (avec ce dernier contenu jusqu'à 30%) ou de dioxyde de carbone. Il est permis d'utiliser des mélanges gazeux d'argon oxydant (70-75% Ar + 20-25% CO2 + 5% O2). L'épaisseur de fil la plus optimale est de 1,2 mm.
• Si l'acier au carbone a été traité thermiquement ou allié, le fil d'électrode Sv-08G2S ne fournira pas les propriétés mécaniques nécessaires. Dans ces cas, des fils alliés complexes des nuances Sv-08GSMT, Sv-08KhGSMA, Sv-08Kh3G2SM, etc. sont utilisés pour le soudage.
• Le soudage automatique à l'arc submergé de l'acier au carbone est effectué à l'aide de fils Sv-08A, Sv-08AA, Sv-08GA en combinaison avec des flux AN-348A, OSC-45. Il est recommandé d'utiliser les flux AN-43 et AN-47, qui présentent de bonnes qualités technologiques et une résistance à la fissuration.
• Les matériaux à souder (fil, électrodes) doivent être conformes aux exigences des normes et spécifications. Ne pas utiliser d'électrodes présentant des défauts de revêtement importants. Le fil doit être exempt de saleté et de rouille, les flux et les électrodes sont calcinés avant utilisation aux températures recommandées par la documentation technique jointe. Seul le dioxyde de carbone de soudage doit être utilisé pour le soudage. Le dioxyde de carbone alimentaire ne peut être utilisé qu'après un séchage supplémentaire.

Articles similaires

marchandisesvarka.ru

Soudage des aciers à faible teneur en carbone – Osvarke.No

Les aciers bas carbone sont appelés aciers à faible teneur en carbone jusqu'à 0,25 %. Les aciers faiblement alliés sont appelés aciers contenant jusqu'à 4 % d'éléments d'alliage, hors carbone.

La bonne soudabilité des aciers de construction bas carbone et faiblement alliés est la principale raison de leur application massive pour la réalisation de structures soudées.

Composition chimique et propriétés des aciers

Dans les aciers de construction au carbone, le carbone est le principal élément d'alliage. Les propriétés mécaniques des aciers dépendent de la teneur en cet élément. Les aciers à faible teneur en carbone sont divisés en aciers de qualité ordinaire et en aciers de haute qualité.

Acier de qualité standard

Selon le degré de désoxydation, l'acier de qualité ordinaire est divisé en:

• ébullition - kp;
• semi-calme - ps;
• calme - sp.

Aciers bouillants

Les aciers de ce groupe ne contiennent pas plus de 0,07 % de silicium (Si). L'acier est obtenu par désoxydation incomplète de l'acier au manganèse. Une caractéristique distinctive de l'acier bouillant est la répartition inégale du soufre et du phosphore sur l'épaisseur du produit laminé. La pénétration d'une zone d'accumulation de soufre dans la zone de soudage peut entraîner l'apparition de fissures de cristallisation dans la soudure et la zone affectée thermiquement. Étant dans un environnement de basses températures, un tel acier peut devenir cassant. Ayant succombé au soudage, ces aciers peuvent vieillir dans la zone proche de la soudure.

Aciers calmes

Les aciers silencieux contiennent au moins 0,12 % de silicium (Si). Les aciers silencieux sont obtenus en désoxydant l'acier avec du manganèse, du silicium et de l'aluminium. Ils diffèrent par une distribution plus uniforme du soufre et du phosphore en eux. Les aciers silencieux réagissent moins à la chaleur et sont moins sujets au vieillissement.

Aciers semi-silencieux

Les aciers semi-silencieux ont des caractéristiques moyennes entre les aciers calmes et bouillants.

Ils produisent des aciers au carbone de qualité ordinaire de trois groupes. Les aciers du groupe A ne sont pas utilisés pour le soudage, ils sont fournis en fonction de leurs propriétés mécaniques. La lettre "A" n'est pas placée dans la désignation de l'acier, par exemple "St2".

Les aciers des groupes B et C sont fournis en fonction de leurs propriétés chimiques, respectivement chimiques et mécaniques. La lettre du groupe est placée au début de la désignation de l'acier, par exemple, Bst2, Vst3.

Les nuances d'acier semi-silencieux 3 et 5 peuvent être fournies avec une teneur en manganèse plus élevée. Dans de tels aciers, après la désignation de la nuance, la lettre G est mise (par exemple, Bst3Gps).

Pour la fabrication de structures critiques, il convient d'utiliser des aciers ordinaires du groupe B. La fabrication de structures de soudage à partir d'aciers à faible teneur en carbone de qualité ordinaire ne nécessite pas l'utilisation d'un traitement thermique.

aciers de qualité

Les aciers de qualité bas carbone sont fournis avec une teneur en manganèse normale (nuances 10, 15 et 20) et augmentée (nuances 15G et 20G). Les aciers de qualité contiennent une quantité réduite de soufre. Pour la fabrication de structures de soudage à partir d'aciers de ce groupe, des aciers à l'état laminé à chaud sont utilisés, moins souvent des aciers avec traitement thermique. Le soudage de ces aciers pour augmenter la résistance de la structure peut être effectué avec un traitement thermique ultérieur.

Aciers faiblement alliés

Si des éléments chimiques spéciaux sont introduits dans l'acier au carbone, qui en sont initialement absents, cet acier est alors appelé acier allié. Le manganèse et le silicium sont considérés comme des composants d'alliage si leur teneur dépasse respectivement 0,7 % et 0,4 %. Par conséquent, les aciers VSt3Gps, VSt5Gps, 15G et 20G sont considérés à la fois comme des aciers de construction à faible teneur en carbone et faiblement alliés.

Les éléments d'alliage peuvent former des composés avec du fer, du carbone et d'autres éléments. Cela améliore les propriétés mécaniques des aciers et réduit la limite de fragilité à froid. En conséquence, il devient possible de réduire le poids de la structure.

L'alliage de métal avec du manganèse affecte l'augmentation de la résistance aux chocs et de la résistance à la fragilité à froid. Les joints de soudure des aciers au manganèse se caractérisent par une résistance plus élevée sous des charges de choc alternées. Il est possible d'augmenter la résistance de l'acier à la corrosion atmosphérique et marine en l'alliant au cuivre (0,3-0,4%). La plupart des aciers faiblement alliés pour la production de structures soudées sont utilisés à l'état laminé à chaud. Les propriétés mécaniques des aciers alliés peuvent être améliorées par traitement thermique, c'est pourquoi certaines nuances d'acier pour structures soudées sont utilisées après traitement thermique.

Soudabilité des aciers bas carbone et faiblement alliés

Les aciers de construction à faible teneur en carbone et faiblement alliés ont une bonne soudabilité. La technologie de leur soudage doit fournir des propriétés mécaniques égales de la soudure et du métal de base (pas inférieures à la limite inférieure des propriétés du métal de base). Dans certains cas, en raison des conditions de fonctionnement de la structure, il est permis de réduire certaines des propriétés mécaniques de la couture. Le joint doit être exempt de fissures, de manque de pénétration, de pores, de contre-dépouilles et d'autres défauts. La forme et les dimensions géométriques de la couture doivent être conformes aux exigences. Des exigences supplémentaires peuvent être imposées au joint soudé, qui sont associées aux conditions de fonctionnement de la structure. Toutes les soudures, sans exception, doivent être durables et fiables, et la technologie doit assurer la productivité et l'économie du procédé.

Les propriétés mécaniques d'un joint soudé sont affectées par sa structure. La structure du métal lors du soudage dépend de la composition chimique du matériau, des modes de soudage et du traitement thermique.

Préparation et assemblage de pièces pour le soudage

La préparation et l'assemblage pour le soudage sont effectués en fonction du type de joint de soudage, de la méthode de soudage et de l'épaisseur du métal. Pour maintenir l'écart entre les bords et la position correcte des pièces, des fixations d'assemblage spécialement conçues ou des fixations universelles (adaptées à de nombreuses pièces simples) sont utilisées. L'assemblage peut être réalisé à l'aide de pointes dont les dimensions dépendent de l'épaisseur du métal à souder. La pointe peut avoir une longueur de 20 à 120 mm et la distance entre elles est de 500 à 800 mm. La section transversale du point d'amure est d'environ un tiers de la couture, mais pas plus de 25-30 mm2. Les pointages peuvent être réalisés par soudage à l'arc manuel ou mécanisé sous gaz de protection. Avant de procéder au soudage de la structure, les points sont nettoyés, inspectés et, en présence de défauts, ils sont coupés ou enlevés par d'autres méthodes. Pendant le soudage, les pointes sont complètement refondues en raison de l'apparition possible de fissures à la suite d'une évacuation rapide de la chaleur. Avant le soudage sous laitier électroconducteur, les pièces sont placées avec un jeu qui augmente progressivement vers la fin de la soudure. La fixation des pièces pour maintenir leur position mutuelle est réalisée à l'aide de supports. Les agrafes doivent être à une distance de 500-1000 mm. Il est nécessaire de les retirer au fur et à mesure que la suture est appliquée.

Avec les méthodes de soudage automatique, des bandes d'entrée et de sortie doivent être installées. Avec le soudage automatique, il est difficile d'assurer une pénétration de haute qualité de la racine du joint et d'éviter les brûlures de métal. Pour cela, les garnitures restantes et amovibles, les tampons de flux sont utilisés. Il est également possible de souder la racine du cordon par soudage à l'arc manuel ou semi-automatique sous gaz de protection, et le reste du cordon d'être réalisé par des procédés automatiques.

Le soudage par des méthodes manuelles et mécanisées est effectué sur le poids.

Les bords des pièces à souder sont soigneusement nettoyés des scories, de la rouille, de l'huile et d'autres contaminants pour éviter la formation de défauts. Les structures responsables sont soudées principalement des deux côtés. La méthode de remplissage de la rainure lors du soudage de structures à parois épaisses dépend de son épaisseur et du traitement thermique du métal avant le soudage. Identifiés après le soudage, le manque de pénétration, les fissures, les pores et autres défauts sont éliminés avec un outil mécanique, un coupage à l'air ou au plasma, puis ressoudés. Lors du soudage d'aciers à faible teneur en carbone, les propriétés et la composition chimique du joint soudé dépendent largement des matériaux utilisés et des modes de soudage.

Soudage manuel à l'arc des aciers doux

Pour obtenir un joint de qualité en utilisant le soudage à l'arc manuel, il est nécessaire de choisir les bonnes électrodes de soudage, de régler les modes et d'appliquer la bonne technique de soudage. L'inconvénient du soudage manuel est la grande dépendance à l'expérience et aux qualifications du soudeur, malgré la bonne soudabilité des aciers en question.

Les électrodes de soudage doivent être sélectionnées en fonction du type d'acier à souder et de l'objectif de conception. Pour ce faire, vous pouvez utiliser le catalogue d'électrodes, qui stocke les données de passeport de nombreuses marques d'électrodes.

Lors du choix d'une électrode, il convient de prêter attention aux conditions recommandées pour le type et la polarité du courant, la position spatiale, l'intensité du courant, etc. Le passeport des électrodes peut indiquer la composition typique du métal déposé et les propriétés mécaniques de la connexion réalisée par ces électrodes.

Dans la plupart des cas, le soudage des aciers à faible teneur en carbone est effectué sans mesures visant à empêcher la formation de structures durcissantes. Néanmoins, lors du soudage de soudures d'angle à paroi épaisse et de la première couche d'une soudure multicouche, pour éviter la formation de fissures, un préchauffage des pièces à une température de 150-200 ° C est utilisé.

Lors du soudage d'aciers non renforcés thermiquement, un bon effet est obtenu en utilisant des méthodes de soudage en cascade et en glissière, ce qui empêche le métal fondu de se refroidir rapidement. Un préchauffage jusqu'à 150-200°C donne le même effet.

Pour le soudage des aciers renforcés thermiquement, il est recommandé d'effectuer des soudures longues sur des soudures précédentes refroidies afin d'éviter le ramollissement de la ZAT. Vous devez également choisir des modes à faible apport de chaleur. La correction des défauts de soudage multicouche doit être effectuée avec des joints de grande section, d'au moins 100 mm de long, ou l'acier doit être préchauffé à 150-200 ° C.

Soudage à l'arc sous protection gazeuse des aciers à faible teneur en carbone

Le soudage des aciers à faible teneur en carbone et faiblement alliés est réalisé en utilisant du dioxyde de carbone ou ses mélanges comme gaz de protection. Des mélanges de dioxyde de carbone + argon ou oxygène jusqu'à 30% peuvent être utilisés. Pour les structures critiques, le soudage peut être réalisé à l'aide d'argon ou d'hélium.

Dans certains cas, le soudage avec une électrode de carbone et de graphite est utilisé pour souder des joints latéraux d'une épaisseur de 0,2 à 2,0 mm (par exemple, boîtiers de condensateur, cartouches, etc.). Étant donné que le soudage est effectué sans l'utilisation d'une tige de remplissage, la teneur en manganèse et en silicium dans le joint est faible, de sorte que la résistance du joint est perdue de 30 à 50% inférieure à celle du métal de base.

Le soudage au dioxyde de carbone est réalisé à l'aide d'un fil à souder. Pour le soudage automatique et semi-automatique dans différentes positions spatiales, un fil d'un diamètre allant jusqu'à 1,2 mm est utilisé. Pour la position inférieure, utilisez un fil de 1,2-3,0 mm.

Comme le montre le tableau, le fil Sv-08G2S peut être utilisé pour souder tous les aciers.

Soudage à l'arc submergé des aciers doux

Un joint soudé de haute qualité avec une résistance égale du joint et du métal de base est obtenu par la sélection correcte des flux, des fils, des modes et des techniques de soudage. Il est recommandé d'effectuer le soudage automatique à l'arc submergé des aciers à faible teneur en carbone avec un fil d'un diamètre de 3 à 5 mm, le soudage semi-automatique à l'arc submergé d'un diamètre de 1,2-2 mm. Les flux AN-348-A et OSC-45 sont utilisés pour le soudage des aciers à faible teneur en carbone. Les grades de fil de soudage à faible teneur en carbone Sv-08 et Sv-08A, et pour les structures critiques, vous pouvez utiliser le fil Sv-08GA. Un tel ensemble de consommables de soudage permet d'obtenir des soudures avec des propriétés mécaniques égales ou supérieures au métal de base.

Pour le soudage des aciers faiblement alliés, il est recommandé d'utiliser du fil de soudage Sv-08GA, Sv-10GA, Sv-10G2 et autres contenant du manganèse. Flux comme pour les aciers bas carbone. De tels matériaux permettent d'obtenir les propriétés mécaniques et la résistance nécessaires du métal contre la formation de pores et de fissures. Lors du soudage sans chanfrein, une augmentation de la proportion de métal de base dans le métal fondu peut augmenter la teneur en carbone. Cela augmente les propriétés de résistance, mais réduit les propriétés plastiques du joint.

Les modes de soudage des aciers à faible teneur en carbone et faiblement alliés diffèrent légèrement et dépendent de la technique de soudage, du type de joint et du cordon. Lors du soudage de soudures d'angle monocouche, de soudures d'angle et bout à bout d'acier épais VSt3 dans des modes à faible apport de chaleur, des structures de trempe peuvent se former dans la zone proche de la soudure et la plasticité peut diminuer. Pour éviter cela, augmentez la section transversale du joint ou appliquez une soudure à deux arcs.

Pour éviter la destruction de la couture dans la zone affectée thermiquement, lors du soudage d'aciers faiblement alliés, des modes à faible apport de chaleur doivent être utilisés, et pour le soudage d'aciers non trempés à la chaleur, des modes à apport de chaleur accru doivent être utilisés. Dans le second cas, pour s'assurer que les propriétés plastiques du joint et de la zone adjacente ne sont pas pires que le métal de base, il est nécessaire d'utiliser un soudage à deux arcs ou un préchauffage jusqu'à 150-200 ° C.

osvarke.net

Soudage des aciers au carbone : haut, bas, moyen, allié, inoxydable, électrodes, technologie, arc submergé

Accueil » À propos du soudage » Comment souder » Soudage de l'acier au carbone

L'acier au carbone est un alliage de fer et de carbone à faible teneur en impuretés utiles : silicium et manganèse, en impuretés nocives : phosphore et soufre. La concentration en carbone dans les aciers de ce type est de 0,1 à 2,07 %. Le carbone est le principal élément d'alliage. C'est lui qui détermine le soudage et les propriétés mécaniques de cette classe d'alliages.

Selon la teneur en carbone, on distingue les groupes d'aciers au carbone suivants :

• moins de 0,25 % - faible teneur en carbone ;
• 0,25-0,6% - carbone moyen;
• 0,6-2,07% - haute teneur en carbone.

Soudage des aciers doux

En raison de la faible concentration en carbone, cette espèce possède les propriétés suivantes :

• haute élasticité et plasticité;
• résistance aux chocs importante ;
• se prête bien au traitement par soudage.

Les aciers bas carbone sont largement utilisés dans la construction et dans la réalisation de pièces par emboutissage à froid.

Technologie de soudage pour les aciers à faible teneur en carbone

Les aciers à faible teneur en carbone sont les mieux adaptés au soudage. Leur connexion peut être réalisée par soudage manuel à l'arc avec des électrodes enrobées. En utilisant cette méthode, il est important de choisir la bonne marque d'électrodes, qui assurera une structure uniforme du métal déposé. Le soudage doit être effectué rapidement et avec précision. Avant de commencer le travail, vous devez préparer les pièces à assembler.

Le soudage au gaz est effectué sans l'utilisation de flux supplémentaires. Des fils métalliques à faible teneur en carbone sont utilisés comme matériau de remplissage. Cela aidera à prévenir la formation de pores.

Pour le traitement des structures critiques, le soudage au gaz dans un environnement d'argon est utilisé.

Après soudage, la structure finie doit être soumise à un traitement thermique par l'opération de normalisation : le produit doit être chauffé à une température d'environ 400°C ; se tenir debout et refroidir à l'air. Cette procédure contribue au fait que la structure en acier devient uniforme.

Caractéristiques du soudage des aciers à faible teneur en carbone

La bonne soudabilité de ces aciers assure une résistance égale de la soudure avec le métal de base, ainsi que l'absence de défauts.

Le métal fondu a une teneur en carbone réduite, la proportion de silicium et de manganèse est augmentée.

Dans le soudage à l'arc manuel, la zone proche de la soudure est soumise à une surchauffe, ce qui contribue à son léger durcissement.

Le joint déposé par la méthode de soudage multicouche se caractérise par un niveau de fragilité accru.

Les composés sont très résistants au MCC en raison de la faible concentration en carbone.

Types de soudage des aciers bas carbone

1. La première méthode d'assemblage des aciers doux est le soudage manuel à l'arc avec des électrodes enrobées. Pour sélectionner le type et la marque de consommables optimaux, les exigences suivantes doivent être prises en compte :

• soudure sans défauts : pores, contre-dépouilles, zones non soudées ;
• connexion de force égale avec le produit principal ;
• composition chimique optimale du métal fondu;
• stabilité des coutures sous des charges de choc et de vibration, ainsi que des températures élevées et basses.

L'interprète reçoit le plus petit indicateur de contrainte et de déformation lors du soudage dans la position spatiale inférieure.

Pour le soudage de structures ordinaires, les marques d'électrodes suivantes sont utilisées:

Électrodes de soudage ANO-6

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

Les qualités suivantes de consommables de soudage sont utilisées pour le soudage de structures critiques :

2. Le soudage au gaz est effectué dans une atmosphère protectrice d'argon, sans utilisation de fondant, en utilisant du fil métallique comme matériau de remplissage.

3. Le soudage sous laitier électroconducteur est réalisé à l'aide de flux. Les électrodes à fil et à plaque sont sélectionnées en tenant compte de la composition de l'alliage de base.

4. Le soudage automatique et semi-automatique est effectué dans un environnement protecteur. l'argon pur ou l'hélium est utilisé, le dioxyde de carbone est souvent utilisé. Le CO2 doit être de haute qualité. Si la combinaison d'oxygène et de carbone est sursaturée en hydrogène ou en azote, cela conduira à la formation de pores.

5. Le soudage automatique à l'arc submergé est effectué avec un fil d'électrode d'un diamètre de 3 à 5 mm; semi-automatique - 1,2-2 mm. Le soudage est effectué avec un courant continu de polarité inversée. Le mode de soudage varie considérablement.

6. La méthode la plus optimale consiste à souder avec des fils fourrés. L'intensité du courant est comprise entre 200 et 600 A. Il est recommandé de souder en position basse.
7. Le soudage dans des gaz de protection utilise du dioxyde de carbone, ainsi que des mélanges de gaz inerte avec de l'oxygène ou du CO2.

Raccordement de produits d'une épaisseur inférieure à 2 mm. effectué dans une atmosphère de gaz inertes avec une électrode de tungstène.

Des mélanges de gaz doivent être utilisés pour améliorer la stabilité de l'arc, améliorer la formation de la soudure et réduire la sensibilité du métal fondu à la porosité.

Le soudage dans une atmosphère de dioxyde de carbone est destiné au travail avec des alliages d'une épaisseur supérieure à 0,8 mm. et moins de 2,0 mm. Dans le premier cas, on utilise une électrode consommable, dans le second, du graphite ou du carbone. Le type de courant est constant, la polarité est inversée. Il convient de noter que cette méthode se caractérise par un niveau accru de projections.

Soudage des aciers moyennement carbonés

Les aciers à carbone moyen sont utilisés lorsque des propriétés mécaniques élevées sont requises. Ces alliages peuvent être forgés.

Ils sont également utilisés pour les pièces réalisées par déformation plastique à froid ; sont caractérisés comme calmes, ce qui leur permet d'être utilisés en génie mécanique.

Technologie de soudage pour les aciers à moyenne teneur en carbone

Le soudage de ces alliages ne fonctionne pas aussi bien que l'assemblage d'aciers doux. Cela est dû à plusieurs difficultés :

• manque d'égalité de résistance des métaux de base et déposés;
• risque élevé de formation de grandes fissures et de structures non plastiques dans la zone proche de la soudure ;
• faible indicateur de résistance à la formation de défauts de cristallisation.

Cependant, ces problèmes sont assez facilement résolus en suivant ces recommandations :

• l'utilisation d'électrodes et de fils à faible teneur en carbone ;
• les baguettes de soudage doivent avoir un coefficient de dépôt accru;
• pour assurer le plus bas degré de pénétration du métal de base, il est nécessaire de couper les bords, de définir le mode de soudage optimal, d'utiliser du fil d'apport;
• chauffage préalable et concomitant des pièces.

La technologie de soudage de l'acier au carbone, en suivant les recommandations ci-dessus, ne révèle pas l'apparition de problèmes et de difficultés.

Caractéristiques du soudage des aciers au carbone moyen

Avant le soudage, le produit doit être nettoyé de la saleté, de la rouille, de l'huile, du tartre et d'autres contaminants, qui sont une source d'hydrogène et peuvent contribuer à la formation de pores et de fissures dans le joint. Les bords et les zones adjacentes d'une largeur ne dépassant pas 10 mm sont soumis à un nettoyage. Cela garantit la résistance de la connexion sous des charges de différentes natures.

L'assemblage de pièces à souder implique de maintenir un espace dont la largeur dépend de l'épaisseur du produit et doit être de 1 à 2 mm. plus que lorsque vous travaillez avec des matériaux bien soudés.

Si l'épaisseur du produit en acier au carbone moyen dépasse 4 mm, il est nécessaire d'effectuer la découpe des bords.

Pour la pénétration la plus faible du métal de base et le niveau de refroidissement optimal, le mode de soudage doit être correctement sélectionné. L'exactitude du choix peut être confirmée en mesurant la dureté du métal déposé. Dans des conditions optimales, elle ne doit pas dépasser 350 HV.

Les nœuds responsables sont connectés en deux passes ou plus. Les ruptures fréquentes de l'arc, les brûlures (cautérisées) du métal de base et le retrait d'un cratère dessus ne sont pas autorisés.

Le soudage des structures critiques est réalisé avec un préchauffage de 100 à 400°C. Plus la teneur en carbone et l'épaisseur des pièces sont élevées, plus la température doit être élevée.

Le refroidissement doit être lent, le produit est placé dans un thermostat ou recouvert d'un matériau calorifuge.

Types de soudage des aciers moyennement carbonés

Le soudage des aciers à carbone moyen peut être effectué de plusieurs manières, dont nous parlerons ensuite.

1. Le soudage à l'arc manuel est effectué avec des électrodes avec un type de revêtement de base, fournissant une faible teneur en hydrogène dans le métal déposé. Le plus souvent, les artistes utilisent les électrodes suivantes pour souder les aciers au carbone :

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

Un revêtement spécial de matériaux de soudage UONI garantit une augmentation de la résistance du joint à la fissuration et assure également la résistance de la couture.

Les nuances suivantes doivent être prises en compte :

• au lieu de mouvements transversaux, des mouvements longitudinaux doivent être effectués;
• il faut souder les cratères, sinon le risque de formation de fissures augmente;
• il est recommandé d'effectuer un traitement thermique de la couture.

2. Le soudage au gaz des tôles d'acier au carbone minces se fait à gauche avec un fil, en utilisant également une flamme de soudage normale. La consommation moyenne d'acétylène est de 120-150 l/h pour 1 mm. épaisseur de l'alliage soudé. Afin de réduire le risque de formation de fissures de cristallisation, des consommables de soudage avec une teneur en carbone ne dépassant pas 0,2-0,3% doivent être utilisés.

Les produits à paroi épaisse doivent être connectés par la bonne méthode de soudage au gaz, qui se caractérise par une productivité plus élevée. Le calcul de l'acétylène est également de 120-150 l/h. Pour éviter une surchauffe de la zone de travail, le débit doit être réduit.

Le soudage des aciers au carbone par soudage au gaz comprend également les caractéristiques suivantes :

• la réduction de l'oxydation dans le bain de soudure est obtenue par une flamme avec un léger excès d'acétylène ;
• l'utilisation de fondants a un effet positif sur le processus ;
• pour éviter la fragilité dans la zone affectée thermiquement, le refroidissement est ralenti par un préchauffage à 200-250°C ou un revenu ultérieur à une température de 600-650°C.

Après soudage, un traitement thermique ou un forgeage du produit peut être effectué. Ces opérations améliorent considérablement les propriétés.

La technologie de soudage au gaz des aciers au carbone a été développée afin d'obtenir des joints avec les propriétés mécaniques nécessaires. Il est donc important que l'interprète tienne compte de ces spécificités.

3. La technologie de soudage à l'arc submergé des aciers au carbone implique l'utilisation de fil de soudage et de flux fondus : AN-348-A et OSC-45. Le soudage est effectué à de faibles valeurs de courant. Cela vous permet de "saturer" le métal déposé avec le niveau requis de silicium et de manganèse. Ces éléments sont transférés intensivement du flux vers le métal fondu.

Avantages de cette méthode : productivité élevée ; le métal déposé est protégé de manière fiable contre l'interaction avec l'air, ce qui garantit une haute qualité de la connexion ; l'efficacité du processus est obtenue grâce à de faibles projections et à la réduction des pertes de métal pour les déchets ; la stabilité de la combustion de l'arc garantit une surface de soudure finement écailleuse.

4. Les exécutants utilisent souvent la méthode de soudage à l'arc sous argon avec une électrode non consommable. La principale difficulté du soudage des aciers à carbone moyen de cette manière est qu'il est difficile d'éviter la formation de pores dus à la légère désoxydation du métal de base. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de réduire la proportion du métal de base dans le métal déposé. Pour ce faire, il est nécessaire de sélectionner correctement les modes de soudage de l'acier au carbone à l'argon. Le soudage est effectué par courant continu de polarité directe.

La valeur de tension est définie en fonction de l'épaisseur de la structure en soudage monopasse et en fonction de la hauteur du cordon, qui est de 2,0 à 2,5 mm - en soudage multipasse. Les indicateurs de courant approximatifs peuvent être déterminés comme suit : 30-35 A par 1 mm. tige de tungstène.

Soudage des aciers à haute teneur en carbone

Démonstration de soudage d'acier à partir de ressorts avec l'électrode Zeller 655

Le besoin d'aciers à haute teneur en carbone se fait sentir lors des travaux de réparation, dans la production de ressorts, d'outils de coupe, de forage, de travail du bois et autres, de fils à haute résistance, ainsi que dans les produits qui doivent avoir une résistance à l'usure et une résistance élevées.

Technologie de soudage pour les aciers à haute teneur en carbone

Le soudage est possible, en règle générale, avec un chauffage préalable et concomitant jusqu'à 150-400°C, ainsi qu'un traitement thermique ultérieur. Cela est dû à la tendance de ce type d'alliages à la fragilité, à la sensibilité aux fissures à chaud et à froid, à l'hétérogénéité chimique de la soudure.

Pour votre information! Des exceptions sont possibles si des électrodes spécialisées pour des aciers différents sont utilisées. Voir photo et légende ci-dessous.

• Après chauffage, il est nécessaire d'effectuer un recuit, qui doit être effectué jusqu'à ce que le produit refroidisse à une température de 20 ° C.
• Une condition importante est l'inadmissibilité du soudage dans les courants d'air et à une température ambiante inférieure à 5 ° C.
• Pour augmenter la résistance du joint, il est nécessaire de créer des transitions en douceur d'un métal soudé à l'autre.
• De bons résultats sont obtenus lors du soudage avec des cordons étroits, avec refroidissement de chaque couche déposée.
• L'entrepreneur doit également suivre les règles d'assemblage des alliages moyennement carbonés.

Il s'agit d'un échantillon de démonstration (le ressort, les limes, le roulement et l'acier inoxydable de qualité alimentaire sont soudés ensemble). Si vous ne faites pas attention à la qualité des coutures, pas aux soudeurs professionnels cuits, la photo confirme que le soudage des aciers "non soudables" est tout à fait possible.

Caractéristiques du soudage des aciers à haute teneur en carbone

La surface de travail doit être nettoyée de divers types de contaminants : rouille, tartre, irrégularités mécaniques et saleté. La présence de contaminants peut entraîner la formation de pores.

Les structures en acier à haute teneur en carbone doivent être refroidies lentement, à l'air, pour normaliser la structure.

Le chauffage préliminaire des produits critiques jusqu'à 400°С permet d'atteindre l'indice de résistance requis.

Types de soudage des aciers à haute teneur en carbone

1. La meilleure option pour le processus de soudage est le soudage à l'arc manuel à l'aide d'électrodes enrobées. Le travail des aciers à haute teneur en carbone présente un grand nombre de caractéristiques spécifiques. Par conséquent, le soudage de l'acier à haute teneur en carbone est effectué avec des électrodes spécialement conçues, par exemple HP-70. Le soudage est effectué par courant continu de polarité inversée.

2. Le soudage à l'arc submergé est également utilisé pour assembler des alliages de ce type. Il est assez difficile de couvrir uniformément la zone de travail avec du flux en mode manuel. Par conséquent, dans la plupart des cas, la technologie automatique est utilisée. Le flux fondu forme une enveloppe dense et empêche l'impact des facteurs atmosphériques nocifs sur le bain de soudure. Pour le soudage à l'arc submergé, on utilise des transformateurs qui produisent du courant alternatif. Ces appareils vous permettent de créer un arc stable. Le principal avantage de cette méthode est la faible perte de métal due aux petites projections.

Il est important de noter que la méthode de soudage au gaz n'est pas recommandée. Le processus se caractérise par la combustion d'une grande quantité de carbone, entraînant la formation de structures durcissantes qui nuisent à la qualité de la soudure.

Cependant, si des structures ordinaires sont soumises à un soudage, l'utilisation de cette méthode est possible. Le raccordement se fait sur une flamme normale ou basse dont la puissance ne dépasse pas 90 m3 d'acétylène par heure. Le produit doit être chauffé à 300°C. Le soudage est réalisé par la méthode de gauche, ce qui permet de réduire le temps que le métal est à l'état fondu et la durée de sa surchauffe.

Soudage de l'acier inoxydable et de l'acier au carbone

Le soudage d'aciers résistants à la corrosion et au carbone est un excellent exemple d'assemblage de matériaux dissemblables.

Un chauffage préalable et concomitant des produits à une température d'environ 600°C permettra d'obtenir une couture avec une structure plus homogène. Après le travail, il est nécessaire d'effectuer un traitement thermique, cela aidera à éviter la formation de fissures. Pour le soudage des aciers inoxydables et des aciers à faible teneur en carbone, deux méthodes sont utilisées en pratique, qui impliquent l'utilisation de baguettes de soudage :

• des électrodes en acier fortement allié ou des électrodes à base de nickel remplissent la soudure ;
• les bords du produit en acier à faible teneur en carbone sont soudés avec des électrodes alliées, puis la couche plaquée, les bords en acier inoxydable sont soudés avec des électrodes spéciales pour l'acier inoxydable.

Le soudage des aciers inoxydables et au carbone peut également être effectué en utilisant la méthode de l'arc sous argon. Cependant, cette technologie est utilisée extrêmement rarement et uniquement pour les travaux avec des structures particulièrement critiques.

De plus, l'interprète peut réaliser une connexion par soudage semi-automatique à l'aide d'une électrode métallique dans un environnement protecteur de gaz inertes.

Soudage des aciers au carbone et alliés

Le soudage et le rechargement des aciers au carbone et faiblement alliés sont réalisés à l'aide d'électrodes de types E42 et E46.

Le soudage des aciers au carbone des aciers alliés par la méthode de l'arc électrique est réalisé avec des matériaux d'électrode qui fournissent les caractéristiques mécaniques nécessaires et la résistance à la chaleur du métal fondu:

Électrodes TsL-39

Le principal problème est le durcissement de la zone proche de la soudure pour éviter la formation de fissures à froid. Pour résoudre ce problème, il vous faut :

• pour ralentir le refroidissement, il est nécessaire de chauffer les produits à une température de 100-300 ° C;
• au lieu d'un soudage monocouche, utilisez un soudage multicouche, tandis que le soudage est effectué avec une petite section le long de la couche précédente non refroidie;
• calciner les électrodes et les flux ;
• la connexion se fait par courant continu de polarité inverse ;
• pour augmenter la ductilité, le revenu des produits jusqu'à 300 ° C doit être effectué immédiatement après le soudage.

www.weldelec.com

§ 75. Soudage des aciers faiblement alliés

Les aciers alliés sont divisés en aciers faiblement alliés (moins de 2,5 % d'éléments d'alliage), moyennement alliés (de 2,5 à 10 %) et fortement alliés (plus de 10 %). Les aciers faiblement alliés sont divisés en aciers faiblement alliés à faible teneur en carbone, faiblement alliés résistants à la chaleur et faiblement alliés sans carbone.

Les propriétés mécaniques et la composition chimique de certaines nuances d'aciers faiblement alliés sont données dans le tableau. 33.

33. Propriétés mécaniques des aciers bas carbone faiblement alliés pour une composition chimique donnée

La teneur en carbone des aciers de construction faiblement alliés à faible teneur en carbone ne dépasse pas 0,22 %. Selon l'alliage, les aciers sont divisés en manganèse (14G, 14G2), silicium-manganèse (09G2S, 10G2S1, 14GS, 17GS, etc.), chrome-silicium-manganèse (14KhGS, etc.), manganèse azote-vanadium (14G2AF, 18G2AF, 18G2AFps, etc.), manganèse obium (10G2B), chrome-silicium-nickel-cuivre (10KhSND, 15KhSND), etc.

Les aciers à faible teneur en carbone faiblement alliés sont utilisés dans l'ingénierie des transports, la construction navale, l'ingénierie hydraulique, la production de tuyaux, etc. Les aciers faiblement alliés sont fournis conformément aux normes GOST 19281-73 et 19282-73 et aux spécifications spéciales.

Les aciers faiblement alliés résistants à la chaleur doivent avoir une résistance accrue à des températures de fonctionnement élevées. Les aciers les plus résistants à la chaleur sont utilisés dans la fabrication des centrales à vapeur. Pour augmenter la résistance à la chaleur, du molybdène (M), du tungstène (B) et du vanadium (F) sont introduits dans leur composition, ainsi que du chrome (X), qui forme un film protecteur dense à la surface du métal, pour assurer la résistance à la chaleur.

Les aciers de construction à faible teneur en carbone moyennement alliés (plus de 0,22 % de carbone) sont utilisés en construction mécanique, généralement à l'état traité thermiquement. La technologie de soudage des aciers moyennement alliés à faible teneur en carbone est similaire à la technologie de soudage des aciers moyennement alliés.

Caractéristiques du soudage des aciers faiblement alliés. Les aciers faiblement alliés sont plus difficiles à souder que les aciers de construction à faible teneur en carbone. L'acier faiblement allié est plus sensible aux effets thermiques lors du soudage. Selon la qualité de l'acier faiblement allié, des structures de durcissement ou une surchauffe dans la zone affectée par la chaleur du joint soudé peuvent se former pendant le soudage.

La structure du métal affecté par la chaleur dépend de sa composition chimique, de la vitesse de refroidissement et de la durée pendant laquelle le métal reste aux températures appropriées, auxquelles la microstructure et la taille des grains changent. Si, dans l'acier hypoeutectoïde, l'austénite est obtenue par chauffage (Fig. 100), puis que l'acier est refroidi à des vitesses différentes, les points critiques de l'acier diminuent.

Riz. 100. Schéma de décomposition isotherme (à température constante) de l'austénite en acier à faible teneur en carbone: A - le début de la décomposition, B - la fin de la décomposition, A1 - le point critique de l'acier, Mn et Mk - le début et la fin de la transformation de l'austénite en martensite; 1, 2, 3 et 4 - taux de refroidissement avec formation de diverses structures

A faible vitesse de refroidissement, on obtient une structure perlitique (mélange mécanique de ferrite et de cémentite). À une vitesse de refroidissement élevée, l'austénite se décompose en structures constitutives à des températures relativement basses et des structures se forment - sorbite, troostite, bainite et à une vitesse de refroidissement très élevée - martensite. La structure martensitique est la plus fragile, par conséquent, lors du refroidissement, la transformation de l'austénite en martensite ne doit pas être autorisée lors du soudage d'aciers faiblement alliés.

La vitesse de refroidissement de l'acier, en particulier de grande épaisseur, lors du soudage est toujours nettement supérieure à la vitesse habituelle de refroidissement du métal à l'air, ce qui peut entraîner la formation de martensite lors du soudage d'aciers alliés.

Pour éviter la formation d'une structure martensitique durcissante lors du soudage, il est nécessaire d'appliquer des mesures qui ralentissent le refroidissement de la zone affectée thermiquement - en chauffant le produit et en utilisant le soudage multicouche.

Dans certains cas, en fonction des conditions de fonctionnement des produits, une surchauffe est autorisée, c'est-à-dire un grossissement des grains dans le métal de la zone affectée thermiquement des joints soudés en aciers faiblement alliés.

Aux températures de fonctionnement élevées des produits, afin d'augmenter la résistance au fluage (déformation du produit à haute température dans le temps), il est nécessaire d'avoir une structure à gros grains dans le joint soudé. Mais un métal à grain très grossier a une plasticité réduite et donc la granulométrie est autorisée jusqu'à une certaine limite.

Lors de l'utilisation de produits à basse température, le fluage est exclu et une structure métallique à grain fin est requise, ce qui offre une résistance et une ductilité accrues.

Les électrodes enrobées et autres consommables de soudage lors du soudage d'aciers faiblement alliés sont sélectionnés de manière à ce que leur teneur en carbone, soufre, phosphore et autres éléments nocifs soit inférieure à celle des matériaux de soudage des aciers de construction à faible teneur en carbone. Cela permet d'augmenter la résistance du métal fondu contre les fissures de cristallisation, car les aciers faiblement alliés sont largement sujets à leur formation.

Technologie de soudage des aciers faiblement alliés. Les aciers faiblement alliés à faible teneur en carbone 09G2, 09G2S, 10KhSND, 10G2S1 et 10G2B ne sont pas durcis lors du soudage et ne sont pas sujets à la surchauffe. Le soudage de ces aciers est effectué dans n'importe quel mode thermique, similaire au mode de soudage de l'acier à faible teneur en carbone.

Pour assurer une résistance égale de la connexion, le soudage manuel est effectué avec des électrodes de type E50A. La dureté et la résistance de la zone affectée thermiquement ne diffèrent pratiquement pas du métal de base.

Les consommables de soudage pour le soudage au fil fourré et sous gaz de protection sont choisis de manière à assurer les propriétés de résistance du métal fondu au niveau de résistance atteint par les électrodes de type E50A.

Les aciers faiblement alliés à faible teneur en carbone 12GS, 14G, 14G2, 14KhGS, 15KhSND, 15G2F, 15G2SF, 15G2AF lors du soudage peuvent former des microstructures durcissantes et une surchauffe du métal fondu et des zones affectées thermiquement. Le nombre de structures durcissables diminue fortement si le soudage est effectué avec un apport de chaleur relativement important nécessaire pour réduire la vitesse de refroidissement du joint soudé. Cependant, une diminution de la vitesse de refroidissement du métal pendant le soudage entraîne un grossissement des grains (surchauffe) du métal fondu et du métal affecté thermiquement en raison de la teneur accrue en carbone de ces aciers. Ceci est particulièrement vrai pour les aciers 15KhSND, 14KhGS. Les aciers 15G2F, 15G2SF et 15G2AF sont moins sujets à la surchauffe dans la zone proche de la soudure, car ils sont alliés au vanadium et à l'azote. Par conséquent, le soudage de la plupart de ces aciers est limité par des limites de conditions thermiques plus étroites que le soudage de l'acier doux.

Le mode de soudage doit être choisi de manière à éviter un grand nombre de microstructures durcissantes et une surchauffe importante du métal. Il est alors possible de souder de l'acier de n'importe quelle épaisseur sans restriction à une température ambiante d'au moins -10°C. À des températures plus basses, un préchauffage jusqu'à 120 - 150 ° C est nécessaire.À des températures inférieures à -25 ° C, le soudage de produits en acier trempé est interdit. Pour éviter une surchauffe importante, le soudage des aciers 15KhSND et 14KhGS doit être effectué à un apport de chaleur réduit (à des valeurs de courant plus faibles avec des électrodes de plus petit diamètre) par rapport au soudage des aciers bas carbone.

Pour assurer l'égalité de résistance du métal de base et du joint soudé, lors du soudage de ces aciers, il convient d'utiliser des électrodes de type E50A ou E55.

La technologie de soudage des aciers faiblement alliés à moyenne teneur en carbone 17GS, 18G2AF, 35KhM et autres est similaire à la technologie de soudage des aciers non alliés.

Le métal le plus consommé au monde est l'acier, en effet l'acier n'est pas un métal, mais un alliage de fer et de carbone. À l'heure actuelle, la quantité totale d'acier produite dans le monde dépasse un milliard et demi de tonnes par an. Les aciers sont divisés en carbone et alliés, les alliages diffèrent en ce que pendant le processus de production, divers éléments sont ajoutés à l'acier (par exemple, du nickel pour augmenter la résistance à la corrosion, du manganèse pour augmenter les caractéristiques de résistance, etc.), lui conférant des propriétés particulières. Les aciers au carbone sont utilisés le plus souvent pour le soudage, il existe des aciers à faible teneur en carbone contenant moins de 0,3% de carbone, ils se prêtent bien à tout soudage, les aciers à moyenne teneur en carbone avec une teneur de 0,3 à 0,6% se prêtent moins bien au processus de soudage, mais sont plus résistants, mais moins ductiles, les aciers à haute teneur en carbone sont les plus solides, mais ont un faible allongement relatif, se prêtent le moins bien au processus de soudage. Ils diffèrent par leur teneur en carbone et, par conséquent, par leurs propriétés chimiques et physiques.

L'acier à faible teneur en carbone appartient à un grand groupe d'aciers de construction. La teneur en carbone qu'il contient ne dépasse pas 0,3%, en raison d'un pourcentage si faible, il possède les propriétés suivantes:

• Haute plasticité et élasticité;
• Il se prête bien au processus de soudage;
• Haute résistance aux chocs.

Cette marque a trouvé une large application dans la construction en raison du fait qu'elle est très facile à souder, car sa structure contient très peu de carbone, ce qui a un effet néfaste sur le processus de soudage, car des structures fragiles et de la porosité peuvent se former dans le joint métallique, ce qui entraîne alors une rupture. De plus, en raison de sa grande douceur, des pièces en sont fabriquées par estampage à froid.

Soudage des aciers au carbone

Il est possible de souder absolument toutes les nuances d'acier. Cependant, chaque type de métal a sa propre technologie de soudage. La technologie de soudage des aciers au carbone doit répondre aux exigences, notamment :

• Répartition uniforme de la résistance de la couture sur toute la longueur ;
• En l'absence de défauts de soudure, les coutures ne doivent pas présenter diverses fissures, pores, rayures, etc.
• Les dimensions et la forme géométrique de la couture doivent être conformes aux normes prescrites dans le GOST 5264-80 correspondant;
• Stabilité aux vibrations de la structure soudée ;
• L'utilisation d'électrodes à teneur réduite en hydrogène et en carbone, qui peuvent avoir un impact négatif sur la qualité de la soudure ;
• La structure doit être solide et rigide.

Ainsi, la technologie doit être aussi efficace que possible, c'est-à-dire offrir la productivité de processus la plus élevée tout en garantissant une résistance et une fiabilité élevées.

Les propriétés mécaniques du métal fondu et du joint soudé dépendent entièrement de la microstructure, qui est la composition chimique, et sont également déterminées par le mode de soudage et le traitement thermique, qui est effectué avant et après le soudage.

Acier à faible teneur en carbone : technologie de soudage

Comme mentionné ci-dessus, les aciers à faible teneur en carbone se prêtent le mieux au processus de soudage. Ils peuvent être soudés à l'aide d'un soudage au gaz à la flamme oxyacétylénique sans flux supplémentaires. Les fils métalliques sont utilisés comme additif. L'hydrogène, qui est capable de former des pores, peut nuire au processus de soudage. Pour éviter ce problème, il est recommandé d'effectuer le processus de soudage avec un métal d'apport contenant une petite quantité de carbone.

Une fois le processus de soudage effectué, la structure doit être traitée thermiquement afin d'améliorer les propriétés mécaniques - la ductilité et la résistance seront les mêmes. Le traitement thermique des structures soudées est effectué par l'opération de normalisation, qui consiste à chauffer le produit à une certaine température, environ 400 degrés, à maintenir et à refroidir davantage à l'air. En conséquence, la structure est égalisée, le carbone sous forme de cémentite dans le métal se diffuse dans les grains, grâce à quoi la structure devient uniforme.

Le soudage au gaz est effectué en présence d'argon, ce qui crée un environnement neutre. Les structures soudées dans un environnement d'argon ont un objectif plus responsable.

Le soudage des aciers à faible teneur en carbone peut être effectué manuellement, le soudage à l'arc d'un tel matériau nécessite le bon choix d'électrode. Lors du choix d'une électrode, les facteurs suivants doivent être pris en compte, grâce auxquels une structure de soudure uniforme sans défauts est assurée. Avant d'effectuer le processus de soudage, il est nécessaire d'allumer les électrodes afin de les préparer pour d'autres travaux, éliminer l'hydrogène. Le soudage des alliages de fer à faible teneur en carbone doit être précis et rapide, et les pièces métalliques doivent être préparées avant de commencer le processus.

Soudage de carbone moyen

La procédure de soudage de pièces en acier à teneur moyenne en carbone, de 0,3% à 0,55%, est plus difficile que celle à faible teneur en carbone, car plus de carbone peut nuire à la soudure. Le carbone réduit la limite de fragilité à froid - c'est-à-dire la destruction à basse température, augmente la résistance et la dureté, mais réduit la ductilité de la couture.

Pour le soudage, des électrodes à teneur réduite en carbone sont utilisées, qui fournissent une connexion solide.

Soudage des aciers à haute teneur en carbone

Les aciers à forte teneur en carbone, de 0,6% à 0,85%, sont très difficiles à souder. Le soudage au gaz ne peut pas être utilisé dans ce cas, car au cours du processus, le carbone brûle en grande quantité et des structures de durcissement se forment qui dégradent la qualité de la couture. Il est préférable d'utiliser le soudage à l'arc dans ce cas.

Exigences

Lors du soudage d'aciers au carbone, afin d'obtenir des paramètres maximaux, les exigences suivantes doivent être respectées :

• Les électrodes et les fils soudés doivent avoir un faible pourcentage de carbone pour éviter les défauts inutiles ;
• Il est nécessaire de s'assurer que le carbone du métal ne passe pas dans la soudure sous l'action de la température élevée; pour cela, un fil est utilisé pour souder les aciers à teneur moyenne en carbone et supérieure, par exemple Forte E71T-1, Bars-71. Ces types sont excellents pour le soudage des aciers à teneur en carbone supérieure à 0,3 % ;
• Lors de la réalisation du processus de soudage, des flux doivent être ajoutés qui contribuent à la formation de formations réfractaires;
• Réduire l'hétérogénéité chimique de la soudure par un traitement thermique ultérieur ;
• Réduire la teneur en hydrogène en cuisant les électrodes, en utilisant des électrodes à faible teneur en hydrogène, etc.

Particularités

Il convient également de noter les caractéristiques suivantes du soudage des aciers au carbone :

• Avant d'effectuer cette opération, il est nécessaire de nettoyer soigneusement le matériau soudé de la rouille, des irrégularités mécaniques, de la saleté, du tartre. Ces contaminants contribuent à la formation de fissures dans la soudure ;
• Il est nécessaire de refroidir lentement les structures de soudage en aciers au carbone, à l'air, afin que la structure se normalise;
• Lors de la réalisation du processus de soudage, les pièces critiques nécessitent un préchauffage, jusqu'à environ 400 degrés, à l'aide du chauffage, la résistance requise de la couture sera assurée, et dans ce cas, le soudage peut être effectué selon plusieurs approches.

Ainsi, le procédé de soudage des aciers au carbone dépend principalement de leur teneur en carbone. Par conséquent, il est nécessaire de considérer le contenu et de choisir le bon schéma technologique afin d'obtenir un produit durable de haute qualité pouvant durer longtemps.

Les structures en acier à carbone moyen peuvent être bien soudées si les règles de soudage sont strictement respectées, ainsi que les instructions supplémentaires suivantes. Dans les joints bout à bout, d'angle et en T, lors de l'assemblage des éléments à assembler, les espaces prévus par GOST doivent être maintenus entre les bords afin que le retrait transversal de soudage se produise plus librement et ne provoque pas de fissures de cristallisation. De plus, à partir d'une épaisseur d'acier de 5 mm ou plus, les bords sont coupés en joints bout à bout et le soudage est effectué en plusieurs couches. Le courant de soudage est réduit.

Soudage d'acier à haute teneur en carbone

Le soudage des nuances d'acier à haute teneur en carbone Vst6, 45, 50 et 60 et des aciers au carbone coulés avec une teneur en carbone allant jusqu'à 0,7 % est encore plus difficile. Ces aciers sont principalement utilisés dans les pièces moulées et dans la fabrication d'outils. Leur soudage n'est possible qu'avec un chauffage préalable et concomitant à une température de 350-400 ° C et un traitement thermique ultérieur dans des fours de chauffage. Lors du soudage, les règles prévues pour l'acier au carbone moyen doivent être respectées, nous examinerons ce processus ci-dessous.

Technologies de soudage pour les aciers à haute teneur en carbone

De bons résultats sont obtenus lors du soudage avec des cordons étroits et de petites zones avec refroidissement de chaque couche. Une fois le soudage terminé, un traitement thermique est nécessaire.

Soudage d'acier au carbone moyen

Le soudage des nuances d'acier à moyenne teneur en carbone VSt5, 30, 35 et 40, contenant du carbone 0,28-0,37% et 0,27-0,45%, est plus difficile, car la soudabilité de l'acier se détériore avec une augmentation de la teneur en carbone.

Les nuances d'acier à moyenne teneur en carbone VSt5ps et VSt5sp utilisées pour le renforcement du béton armé sont soudées dans la baignoire et avec des coutures étendues conventionnelles lorsqu'elles sont connectées à des revêtements (Fig. 16.1). Pour le soudage, les extrémités des tiges à assembler doivent être préparées: pour le soudage au bain en position basse - coupé avec un cutter ou une scie, et pour le soudage vertical - coupé. De plus, ils doivent être nettoyés au niveau des joints sur une longueur dépassant la soudure ou le joint de 10 à 15 mm. Le soudage est effectué avec les électrodes E42A, E46A et E50A pour les joints de rouleau étendus. À des températures de l'air jusqu'à moins 30 ° C, il est nécessaire d'augmenter la force

Riz. 16.1. Soudage des joints d'armature en béton armé : a - salle de bain ; 1 - horizontale ; 2 - verticale; b - suture

courant de soudage de 1% avec une diminution de la température de 0 ° C tous les 3 ° C. De plus, il est nécessaire de préchauffer les tiges à assembler jusqu'à 200-250 °C sur une longueur de 90-150 mm à partir du joint et de réduire la vitesse de refroidissement après le soudage en enveloppant les joints d'amiante, et dans le cas du soudage au bain, ne pas retirer les éléments de formage tant que le joint n'est pas refroidi à 100 °C et moins.

À des températures ambiantes plus basses (de -30 à -50 ° C), une technologie de soudage spécialement développée doit être suivie, qui prévoit un chauffage préliminaire et concomitant et un traitement thermique ultérieur des joints de renforcement ou un soudage dans des serres spéciales.

Le soudage d'autres structures en aciers à moyenne teneur en carbone VST5, 30, 35 et 40 doit être effectué conformément aux mêmes instructions complémentaires. Les joints de chemin de fer sont généralement soudés par bain de soudage avec préchauffage et refroidissement lent ultérieur, similaire aux joints de barres d'armature. Lors du soudage d'autres structures à partir de ces aciers, un préchauffage et un chauffage concomitant, ainsi qu'un traitement thermique ultérieur, doivent être utilisés.

électrodes

Le soudage est effectué avec des électrodes d'un diamètre ne dépassant pas 4-5 mm avec un courant continu de polarité inversée, ce qui garantit une fusion moindre des bords du métal de base et, par conséquent, une proportion plus faible de celui-ci et une teneur plus faible en C dans le métal soudé. Les électrodes E42A, E46A ou E50A sont utilisées pour le soudage. Les tiges d'acier des électrodes contiennent du carbone, par conséquent, lorsqu'elles sont fondues et mélangées avec une petite quantité de métal de base à teneur moyenne en carbone, il n'y aura pas plus de 0,1 à 0,15 % de carbone dans la couture.

Dans ce cas, le métal fondu est allié avec Mn et Si en raison du revêtement fondu et s'avère donc être d'une résistance égale à celle du métal de base. Le soudage du métal d'une épaisseur supérieure à 15 mm est réalisé en "glissière", "cascade" ou "blocs" pour un refroidissement plus lent. Appliquer un chauffage préliminaire et concomitant (chauffage périodique avant de souder la prochaine "cascade" ou "bloc" à une température de 120-250 ° C). Les structures en acier Vst4ps, Vst4sp et acier 25 d'une épaisseur maximale de 15 mm et ne comportant pas de nœuds rigides sont généralement soudées sans chauffage. Dans d'autres cas, un pré- et post-chauffage et même un traitement post-thermique sont nécessaires. L'arc n'est allumé qu'à l'endroit de la future couture. Il ne doit pas y avoir de cratères non soudés ni de transitions nettes entre la base et le métal déposé, les contre-dépouilles et les intersections des coutures. Il est interdit d'afficher des cratères sur le métal de base. Un rouleau de recuit est appliqué sur la dernière couche du joint multicouche.