Technologický postup plynového zvárania stredne uhlíkových ocelí. Zváranie uhlíkových ocelí. Zváranie stredne uhlíkových ocelí

Na zlepšenie vlastností a charakteristík ocelí sa do ich zloženia zavádzajú rôzne prísady. Prísady zmenou kryštálovej mriežky materiálu ovplyvňujú nielen pevnosť či odolnosť materiálu voči korózii, ale aj schopnosť zvárať. Pri niektorých zliatinách je zváranie veľmi jednoduché, existujú však materiály, ktoré vyžadujú špeciálny prístup.

Jednou z najbežnejších prísad pri výrobe ocele je samozrejme uhlík. Podľa GOST 380-2005 môže byť v závislosti od množstva v zložení ocele:

nízkouhlíkové, s obsahom uhlíka najviac 0,25 % objemu;
stredne uhlíkový, obsahujúci uhlík v množstve 0,25 % -0,6 %;
s vysokým obsahom uhlíka, ktoré obsahujú od 0,6 % do 2,07 % uhlíka z objemu materiálu.

Zváranie uhlíkových ocelí sa vyznačuje množstvom vlastností, ktoré umožňujú získať vysokokvalitný rovnomerný zvar.

Pri spájaní dielov vyrobených z uhlíkovej ocele sú umiestnené tak, aby bol šev „na váhe“. Na tento účel sú diely bezpečne upevnené na zváracom stole pomocou montážnych zariadení - svoriek, konzol, zverákov.

Na začiatku a na konci švu sú inštalované špeciálne pásy z rovnakého materiálu ako zvárané diely. Na týchto pásoch sa vyskytuje začiatok a koniec procesu zvárania. Šev je teda po celej dĺžke rovnomerný, má stabilné vlastnosti a presne špecifikované vlastnosti.

Po zaistení dielov a dilatačných tyčí v požadovanej polohe prilepte kov pozdĺž švu. Je lepšie prichytávať na rubovej strane švu.

Ak je hrúbka zváraných častí veľká a plánuje sa vykonať viacvrstvové zváranie v niekoľkých priechodoch, môže sa zvárať z prednej strany švu.

Pri viacvrstvovom zváraní sa každá predchádzajúca vrstva kontroluje na trhliny a nedostatok prieniku. Ak sa zistia, zvarový kov sa odreže, okraje sa odrežú a proces sa zopakuje.

Hlavnou požiadavkou pri zváraní je, že pevnosť kovu zvaru a tepelne ovplyvnená oblasť by nemala byť nižšia ako pevnosť kovu častí.

Nízky obsah uhlíka

Nízkouhlíková oceľ, ktorá obsahuje okrem uhlíka aj legujúce prísady, sa zvára spravidla niektorou z technológií zvárania.

Práca nevyžaduje vysokokvalifikovaného zvárača. Takéto materiály patria medzi ľahko zvárateľné ocele. Preto tu možno úspešne použiť konvenčné oblúkové zváranie.

Vlastnosti zvárania nízkouhlíkových ocelí sú znížený obsah uhlíka vo zvarovom kove a zvýšené množstvo legujúcich prísad, takže je možné určité spevnenie zvarového kovu vo vzťahu ku kovu dielov.

Ďalším problémom, ktorý by sa mal brať do úvahy, je zvýšená krehkosť švu pri vykonávaní viacvrstvového zvárania.

Na vytváranie spojov na nízkouhlíkových oceliach sa používajú elektródy s rutilovým a vápenato-fluoroisrutilovým povlakom. Profesionálni zvárači používajú elektródy potiahnuté trochou železného prášku. Z elektród vyrábaných priemyslom sú na zváranie vhodné tieto značky: UONI-13/85, TsL-14, TsL-18-63.

Nízkouhlíkové ocele sa ľahko zvárajú. V tomto prípade môžete dokonca urobiť bez použitia toku a plyn sa spotrebuje v malom objeme.

Na získanie vysokokvalitného spoja s pevnosťou, ktorá nie je menšia ako pevnosť základného kovu, sa používa zvárací drôt kremík-mangán. Po dokončení práce so švom plameň nezhasne ani sa neodstráni zo spoja dielov, ale hladko sa odkloní, čo umožní švu vychladnúť.

Ak plameň okamžite odstránite, potom bez taviva zvarový materiál, ktorý sa zahrieva, oxiduje. Aby mal šev lepšie pevnostné vlastnosti, zvarový kov je zvyčajne kovaný a tepelne spracovaný.

Stredný uhlík

Kvôli veľkému množstvu uhlíka je spájanie takýchto dielov komplikované. Vo výsledkoch práce je to vyjadrené tým, že kov dielu a zvarový spoj môžu mať rôznu pevnosť. Okrem toho sa v blízkosti okrajov švu môžu vytvárať trhliny a vrecká s výraznou krehkosťou materiálu.

Aby sa predišlo týmto nevýhodám, používajú sa elektródy, ktorých materiál obsahuje malé množstvo uhlíka.

So zvýšením prúdu potrebného na zahriatie spájaných častí je možný prienik základného kovu. Na odstránenie takýchto prípadov sú okraje častí, ktoré sa majú spojiť, rezané.

Ďalším opatrením na zlepšenie kvality spojenia je predhrievanie a neustále zahrievanie dielov počas procesu. Pri zváraní ocelí poloautomatickým strojom je na zlepšenie kvality švu lepšie pohybovať elektródou nie naprieč, ale pozdĺž spoja častí a použiť krátky oblúk. Na prácu sa používajú elektródy značiek UONI-13/55, UONI-13/65, OZS-2, K-5a.

Pri použití acetylénu na zváranie stredne uhlíkových ocelí sa plameň horáka dosiahne tak, že prietok plynu je 75-100 dm³/h. Pre výrobky s hrúbkou 3 milimetre a viac sa používa všeobecný ohrev do 250-300 °C alebo lokálny ohrev do 600-650 °C.

Po zváraní je šev kovaný a podrobený tepelnému spracovaniu. Na zváranie kovových výrobkov s množstvom uhlíka blízkym vysokým uhlíkovým oceliam sa používa špeciálne tavidlo.

Vysoký uhlík

Ocele s vysokým obsahom uhlíka sa veľmi ťažko zvárajú. Na spojenie častí vyrobených z takýchto materiálov sa používajú iné alternatívne metódy.

Zváranie ocelí s vysokým obsahom uhlíka, ktoré sú odolné voči korózii, sa vykonáva iba počas opravárenských prác.

V tomto prípade sa používa predbežné zahriatie oblasti švu na 250-300 °C a následné tepelné spracovanie švu. Absolútne nie je dovolené vykonávať zváracie práce s vysokouhlíkovou oceľou pri teplotách vzduchu pod 5 °C alebo pri zváračské práce koncepty

Ak sú splnené všetky podmienky, zváranie ocelí s vysokým obsahom uhlíka sa vykonáva rovnakými technikami ako ocele so stredným obsahom uhlíka.

Plynové zváranie acetylénom je povolené. Výkon plameňa horáka by mal zabezpečiť spotrebu plynu v rozsahu 75-90 dm³/h na 1 milimeter hrúbky švu.

Aby sa zabránilo oxidácii, používajú sa tavivá, ktorých zloženie je podobné tým, ktoré sa používajú pri zváraní stredne uhlíkových ocelí. Po zváranie plynomŠev je kovaný a následne temperovaný.

austenitické

Austenitické ocele sú materiály, ktoré obsahujú vysokoteplotnú fázu železa – austenit. Sú zaradené napríklad do skupiny chrómniklových ocelí, ktoré môžu pracovať v rôznych agresívne prostredie ah a pri veľmi vysokých teplotách.

Hlavným znakom pri zváraní nehrdzavejúcej ocele je potreba zabezpečiť odolnosť proti medzikryštalickej korózii v tepelne ovplyvnenej zóne.

Problémom je, že aj pri predhrievaní ocele vypadávajú karbidy chrómu z kryštálovej mriežky pozdĺž hraníc ohrevu. V dôsledku zníženia množstva tohto prvku v materiáli sa pri opätovnom ohreve na hraniciach objavuje korózne praskanie.

V praxi môže byť potrebné vytvoriť konštrukcie s použitím austenitických ocelí s prísadami legujúcich chróm-nikel, ktoré budú fungovať pri vysokých teplotách. Na zváranie takýchto štruktúr je potrebné zvoliť materiály, v ktorých je obsah uhlíka čo najnižší.

Ak je potrebné, aby bolo percento uhlíka vyššie a zároveň oceľové konštrukcie plnili svoj účel v podmienkach agresívneho prostredia a vysokých teplôt, je potrebné zvoliť legovaciu prísadu, ktorá je svojimi vlastnosťami podobná uhlíku.

Ako takéto aditívum možno použiť titán, zirkón, tantal, vanád a volfrám. Tieto prvky viažu uhlík, ktorý sa z ocele uvoľňuje pri následnom ohreve a zabraňujú vyčerpaniu tepelne ovplyvnených oblastí počas procesu zvárania.

Nehrdzavejúca oceľ

Nerezové ocele používané v priemysle najčastejšie získavajú svoje antikorózne vlastnosti zavedením legujúcich prísad - chrómu a niklu.

Pri zváraní chrómovaných dielov treba počítať s tým, že pri vysokých teplotách (viac ako 500 °C) je možná oxidácia spoja dielov.

Aby ste tomu zabránili, použite alebo TIG zváranie (TIG). Táto technológia zahŕňa realizáciu zváracích operácií bez prístupu vzduchu priamo do zváracej zóny. Neprítomnosť kyslíka, ktorého prítomnosť vo vzduchu je povinná, teda eliminuje predpoklady na oxidáciu materiálu.

Obmedzenie prístupu vzduchu sa vykonáva zavedením argónu, inertného plynu do zóny zvárania, ktorý, keďže je ťažší ako vzduch, ho vytláča. Niekedy sa táto metóda nazýva zváranie ocele argónom. V skutočnosti sa oceľ buď jednoducho zvarí oblúkom, alebo sa použije prídavný materiál.

Tig zváranie vyžaduje špeciálne vybavenie. Práca sa vykonáva pomocou nekonzumovateľných volfrámových elektród, ktorých požiadavky určuje GOST 10052-75.

Druhý problém je tento. Nerezové ocele majú vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti a pri zváraní oceľového plechu, keď je spoj dlhý v porovnaní s lineárnymi rozmermi dielu, môže dôjsť k ohybu zvaru počas procesu chladenia.

Problém je vyriešený nastavením medzier medzi listami a použitím cvočkov na upevnenie dielov v požadovanej polohe.

Inštrumentálne

Nástrojová oceľ patrí medzi tvrdé, mechanicky odolné materiály. Vyrábajú sa z neho kovoobrábacie a stolárske nástroje a časti zariadení pre rôzne priemyselné odvetvia.

Pracovné časti nástrojov - vrtáky, frézy, ktorých účelom je ovplyvňovať materiály za účelom ich spracovania, musia byť samozrejme pevnejšie a tvrdšie ako spracovávané materiály. Takéto vlastnosti sa dosahujú zahrnutím veľkého množstva uhlíka a legujúcich prísad - niklu, chrómu, molybdénu.

Zváranie nástrojovej ocele sa používa pri opravách zariadení a nástrojov. V tomto prípade sú kladené vysoké nároky na zvarové švy: spoje musia byť homogénne so zvyškom materiálu a ich pevnosť sa nesmie líšiť, aby sa zabránilo koncentrácii napätia počas prevádzky.

Na zabezpečenie súladu s týmito požiadavkami je potrebné použiť špeciálne elektródy. Vo väčšine prípadov to môže byť UONI-13/NZH/20ZH13.

Pri zváraní špeciálnych uhlíkových ocelí, ktorých použitie je úzko zamerané, sa používajú elektródy určené pre konkrétne triedy.

Pri správnom určení charakteristík materiálu, typu zvárania a režimov pri použití elektród príslušných značiek budú mať zvary vysokú pevnosť a odolnosť proti korózii.

V závislosti od chemického zloženia môže byť oceľ uhlíková alebo zliatinová. Uhlíková oceľ sa delí na nízkouhlíkovú (obsah uhlíka do 0,25 %), stredne uhlíkovú (obsah uhlíka od 0,25 do 0,6 %) a vysokouhlíkovú (obsah uhlíka od 0,6 do 2,07o). Oceľ, ktorá okrem uhlíka obsahuje legujúce zložky (chróm, nikel, volfrám, vanád atď.), sa nazýva legovaná. Legované ocele sú: nízkolegované (celkový obsah legujúcich zložiek okrem uhlíka je menší ako 2,5 %); stredne legované (celkový obsah legujúcich komponentov okrem uhlíka od 2,5 do 10 %), vysoko legované (celkový obsah legujúcich komponentov okrem uhlíka viac ako 10 %).

Na základe mikroštruktúry sa ocele zaraďujú do perlitických, martenzitických, austenitických, feritických a karbidových tried.

Podľa spôsobu výroby môže byť oceľ:

a) obyčajná kvalita (obsah uhlíka do 0,6 %), vriaca, polopokojná a pokojná. Varná oceľ sa vyrába neúplnou deoxidáciou kovu kremíkom, obsahuje až 0,05 % kremíka. Pokojná oceľ má jednotnú, hustú štruktúru a obsahuje najmenej 0,12 % kremíka. Polotichá oceľ zaujíma medzipolohu medzi vriacou a pokojnou oceľou a obsahuje 0,05-0,12 % kremíka;

b) vysokokvalitné - uhlíkové alebo legované, v ktorých by obsah síry a fosforu nemal prekročiť 0,04% každého prvku;

c) vysokokvalitné - uhlíkové alebo zliatinové, v ktorých by obsah síry a fosforu nemal prekročiť 0,030 a 0,035 %, takáto oceľ má tiež zvýšenú čistotu pre nekovové vtrúseniny a označuje sa písmenom A, umiestneným za označenie značky.

Podľa účelu určenia môžu byť ocele použité na stavebné, strojárske (konštrukčné), nástrojové ocele a ocele so špeciálnymi fyzikálnymi vlastnosťami.

Konštrukcie vyrobené zo stredne uhlíkovej ocele sa dajú dobre zvárať pri dodržaní pravidiel uvedených v kap. 13, ako aj nasledujúce dodatočné pokyny. V tupých, rohových a T-spojoch by pri montáži spájaných prvkov mali byť medzi okrajmi zachované medzery podľa GOST, aby sa priečne zmršťovanie zváraním vyskytovalo voľnejšie a nespôsobovalo kryštalizačné trhliny. Okrem toho, počnúc hrúbkou ocele 5 mm alebo viac, sú hrany rezané v tupých spojoch a zváranie sa vykonáva v niekoľkých vrstvách. Zvárací prúd sa zníži. Zváranie sa vykonáva elektródami s priemerom nie väčším ako 4-5 mm jednosmerným prúdom s obrátenou polaritou, čo zaisťuje menšie natavenie hrán základného kovu a tým aj jeho menší podiel a nižší obsah C v zvarový kov. Na zváranie sa používajú elektródy E42A, E46A alebo E50A. Oceľové tyče elektród obsahujú málo uhlíka, takže keď sa roztavia a zmiešajú s malým množstvom stredne uhlíkového základného kovu, vo zvare nebude viac ako 0,1-0,15% uhlíka. V tomto prípade je zvarový kov legovaný Mn a Si v dôsledku roztaveného povlaku, a preto sa ukazuje, že má rovnakú pevnosť ako základný kov. Zváranie kovu s hrúbkou väčšou ako 15 mm sa vykonáva v „šmýkačkách“, „kaskáde“ alebo „blokoch“ pre pomalšie chladenie. Používa sa predbežné a sprievodné zahrievanie (periodické zahrievanie pred zváraním ďalšej „kaskády“ alebo „bloku“ na teplotu 120-250 ° C). Konštrukcie vyrobené z ocelí VSt4ps, VSt4sp a ocele 25 s hrúbkou maximálne 15 mm a bez pevných komponentov sa zvyčajne zvárajú bez ohrevu. V ostatných prípadoch je potrebný predbežný a prídavný ohrev a dokonca aj následné tepelné spracovanie. Oblúk je osvetlený iba na mieste budúceho švu. Nemali by existovať žiadne nezvarené krátery a ostré prechody od základne k uloženému kovu, podrezania a priesečníky švíkov. Vytváranie kráterov na základnom kove je zakázané. Na poslednú vrstvu viacvrstvového švu sa aplikuje žíhací valec.

Zváranie stredne uhlíkových ocelí VSt5, 30, 35 a 40 s uhlíkom 0,28-0,37% a 0,27-0,45% je ťažšie, pretože so zvyšujúcim sa obsahom uhlíka sa zhoršuje zvariteľnosť ocele.

Stredne uhlíková oceľ akosti VSt5ps a VSt5sp používaná na vystuženie železobetónu sa zvára kúpeľovou metódou a konvenčnými rozšírenými švami pri spojení s presahmi (16.1). Na zváranie je potrebné pripraviť konce spájaných tyčí: na zváranie v spodnej polohe odrežte rezačkou alebo pílou a na zvislé zváranie odrežte. Okrem toho sa musia vyčistiť v spojoch na dĺžku, ktorá presahuje zvar alebo spoj o 10-15 mm. Zváranie sa vykonáva elektródami E42A, E46A a E50A pre predĺžené lemové švy. Pri teplotách vzduchu do mínus 30 °C je potrebné zvýšiť zvárací prúd o 1 % na každé 3 °C zníženie teploty od 0 °C. Okrem toho by ste mali použiť predhriatie spájaných tyčí na 200--250 °C v dĺžke 90--150 mm od spoja a znížiť rýchlosť ochladzovania po zváraní obalením spojov azbestom a v prípade kúpeľa zváranie, neodstraňujte tvarovacie prvky, kým spoj nevychladne na 100 °C a menej.

Pri nižších teplotách okolia (od -30 do -50 °C) by ste sa mali riadiť špeciálne vyvinutou technológiou zvárania, ktorá zabezpečuje predbežné a súčasné zahrievanie a následné tepelné spracovanie spojov výstuže alebo zváranie v špeciálnych skleníkoch.

Zváranie ostatných konštrukcií vyrobených zo stredne uhlíkových ocelí VSt5, 30, 35 a 40 by sa malo vykonávať v súlade s rovnakými dodatočnými pokynmi. Spoje koľajníc sa zvyčajne zvárajú pomocou kúpeľového zvárania s predhrievaním a následným pomalým chladením, podobne ako spoje výstuže. Pri zváraní iných konštrukcií z týchto ocelí by sa malo použiť predbežné a prídavné vykurovanie, ako aj následné tepelné spracovanie.

Zváranie vysokouhlíkových ocelí akostí VStb, 45, 50 a 60 a odlievaných uhlíkových ocelí s obsahom uhlíka do 0,7 % je ešte náročnejšie. Tieto ocele sa používajú hlavne pri výrobe odliatkov a nástrojov. Ich zváranie je možné iba s predbežným a súčasným ohrevom na teplotu 350-400 ° C a následným tepelným spracovaním vo vykurovacích peciach. Pri zváraní sa musia dodržiavať pravidlá určené pre stredne uhlíkovú oceľ. Dobré výsledky sa dosahujú pri zváraní úzkymi guľôčkami a v malých oblastiach s chladením každej vrstvy. Po dokončení zvárania je potrebné tepelné spracovanie.

Medzi uhlíkové konštrukčné ocele patria ocele s obsahom 0,1 – 0,7 % uhlíka, ktorý je hlavným legujúcim prvkom v oceliach tejto skupiny a určuje ich mechanické vlastnosti. Zvýšenie obsahu uhlíka komplikuje technológiu zvárania a získanie kvalitných zvarových spojov. Pri výrobe zvárania sa uhlíkové konštrukčné ocele v závislosti od obsahu uhlíka bežne delia do troch skupín: nízko-, stredne- a vysoko-uhlíkové. Technológia zvárania ocelí týchto skupín je odlišná.

Väčšina zváraných konštrukcií sa v súčasnosti vyrába z nízkouhlíkových ocelí s obsahom uhlíka do 0,25 %. Nízkouhlíkové ocele sú dobre zvárané kovy takmer všetkými typmi a metódami tavného zvárania.

Technológia zvárania pre tieto ocele sa vyberá z podmienok súladu so súborom požiadaviek, ktoré v prvom rade zabezpečujú rovnakú pevnosť zvarového spoja so základným kovom a absenciu defektov v zvarovom spoji. Zvarový spoj musí byť odolný voči prechodu do krehkého stavu a deformácia konštrukcie musí byť v medziach, ktoré neovplyvňujú jeho výkon.Zvarový kov pri zváraní nízkouhlíkovej ocele sa mierne líši zložením od základného kovu - uhlíka obsah sa znižuje a obsah mangánu a kremíka sa zvyšuje. Zabezpečenie rovnakej pevnosti pri oblúkovom zváraní však nespôsobuje ťažkosti. To sa dosiahne zvýšením rýchlosti chladenia a legovaním mangánom a kremíkom cez zváracie materiály. Vplyv rýchlosti ochladzovania sa výrazne prejavuje pri zváraní jednovrstvových švov, ako aj v posledných vrstvách viacvrstvového švu. Mechanické vlastnosti kovu v tepelne ovplyvnenej zóne prechádzajú určitými zmenami v porovnaní s vlastnosťami základného kovu - pri všetkých typoch oblúkového zvárania ide o mierne spevnenie kovu v zóne prehriatia. Pri zváraní starnúcich (napríklad varných a polotichých) nízkouhlíkových ocelí v oblasti rekryštalizácie tepelne ovplyvnenej zóny je možné zníženie rázovej húževnatosti kovu. Kov tepelne ovplyvnenej zóny pri viacvrstvovom zváraní v porovnaní s jednovrstvovým zváraním intenzívnejšie krehne. Zvárané konštrukcie z mäkkej ocele sa niekedy podrobujú tepelnému spracovaniu. Pri konštrukciách s jednovrstvovými kútovými zvarmi a viacvrstvovými zvarmi aplikovanými prerušovane však všetky druhy tepelného spracovania, okrem kalenia, vedú k zníženiu pevnosti a zvýšeniu ťažnosti zvarového kovu. Švy vyrobené všetkými typmi a metódami tavného zvárania majú celkom uspokojivú odolnosť voči tvorbe kryštalizačných trhlín vďaka nízkemu obsahu uhlíka. Pri zváraní ocele s hornou hranicou obsahu uhlíka sa však môžu objaviť kryštalizačné trhliny, a to predovšetkým v kútových zvaroch, prvej vrstve viacvrstvových tupých zvarov, jednostranných zvaroch s úplným prevarením hrany a prvej vrstve tupých zvarov zvarov povinná medzera.

Ručné zváranie obalenými elektródami sa rozšírilo pri výrobe konštrukcií z nízkouhlíkových ocelí. V závislosti od požiadaviek na zváranú konštrukciu a pevnostných charakteristík zváranej ocele sa volí typ elektródy. V posledných rokoch sa široko používajú elektródy typu E46T s rutilovým povlakom. Pre obzvlášť kritické štruktúry sa používajú elektródy s fluoridom vápenatým a fluór-rutilovým povlakom vápenatým typu E42A, ktoré poskytujú zvýšenú odolnosť zvarového kovu proti kryštalizačným trhlinám a vyššie plastické vlastnosti. Používajú sa aj vysokovýkonné elektródy s práškovým železným povlakom a elektródy na hĺbkové penetračné zváranie. Typ a polarita prúdu sa volí v závislosti od charakteristík povlaku elektródy.

Napriek dobrej zvárateľnosti nízkouhlíkových ocelí by sa niekedy mali prijať špeciálne technologické opatrenia, aby sa zabránilo tvorbe kaliacich štruktúr v tepelne ovplyvnenej zóne. Preto sa pri zváraní prvej vrstvy viacvrstvového zvaru a kútových zvarov na hrubom kove odporúča predhriať na 120-150°C, čím je zabezpečená odolnosť kovu proti vzniku kryštalizačných trhlín. Na zníženie rýchlosti ochladzovania je potrebné pred opravou defektných oblastí vykonať lokálny ohrev na 150°C, čím sa zabráni zníženiu plastických vlastností naneseného kovu.

Nízkouhlíkové ocele je možné bez väčších ťažkostí zvárať plynom pomocou bežného plameňa a spravidla bez taviva. Výkon plameňa pri ľavom spôsobe sa volí na základe spotreby 100--130 dm3/h acetylénu na 1 mm hrúbky kovu a pri správnom spôsobe - 120--150 dm3/h. Vysokokvalifikovaní zvárači pracujú s vysokovýkonným plameňom - 150-200 dm 3 / h acetylénu, s použitím prídavného drôtu väčšieho priemeru ako pri klasickom zváraní. Na získanie spojenia rovnakej pevnosti so základným kovom pri zváraní kritických konštrukcií by sa mal použiť kremík-mangánový zvárací drôt. Koniec drôtu by mal byť ponorený do kúpeľa roztaveného kovu. Počas procesu zvárania nesmie byť zvárací plameň odklonený od kúpeľa roztaveného kovu, pretože to môže viesť k oxidácii zvarového kovu kyslíkom. Na zhutnenie a zvýšenie ťažnosti uloženého kovu sa vykonáva kovanie a následné tepelné spracovanie.

Rozdiel medzi stredne uhlíkovými a nízkouhlíkovými oceľami spočíva najmä v rozdielnom obsahu uhlíka. Stredne uhlíkové ocele obsahujú 0,26 – 0,45 % uhlíka. Zvýšený obsah uhlíka spôsobuje ďalšie ťažkosti pri zváraní konštrukcií vyrobených z týchto ocelí. Patrí medzi ne nízka odolnosť proti kryštalizačným trhlinám, možnosť tvorby nízkoplastických tvrdnúcich štruktúr a trhlín v tepelne ovplyvnenej zóne a ťažkosti so zabezpečením rovnakej pevnosti zvarového kovu so základným kovom. Zvýšenie odolnosti zvarového kovu proti kryštalizačným trhlinám sa dosiahne znížením množstva uhlíka vo zvarovom kove použitím elektródových tyčí a prídavného drôtu so zníženým obsahom uhlíka, ako aj znížením podielu základného kovu v zvarovom kove, čo sa dosahuje zváraním s prípravou hrán v režimoch, ktoré zabezpečujú minimálny prienik základného kovu a maximálnu hodnotu súčiniteľa tvaru zvaru. To je tiež uľahčené elektródami s vysokou rýchlosťou vylučovania. Na prekonanie ťažkostí, ktoré vznikajú pri zváraní výrobkov zo stredne uhlíkových ocelí, sa vykonáva predbežné a sprievodné zahrievanie, úprava zvarového kovu a zváranie dvojitým oblúkom v samostatných bazénoch. Ručné zváranie stredne uhlíkových ocelí sa vykonáva elektródami obalenými fluoridom vápenatým typu UONI-13/55 a UONI-13/45, ktoré poskytujú dostatočnú pevnosť a vysokú odolnosť zvarového kovu proti vzniku kryštalizačných trhlín. Ak sú na zvarový spoj kladené vysoké požiadavky na ťažnosť, je potrebné ho podrobiť následnému tepelnému spracovaniu. Pri zváraní sa treba vyhnúť nanášaniu širokých guľôčok, zváranie sa vykonáva krátkym oblúkom a malými guľôčkami. Priečne pohyby elektródy musia byť nahradené pozdĺžnymi, krátery musia byť zvarené alebo umiestnené na technologických platniach, pretože v nich môžu vzniknúť trhliny.

Plynové zváranie stredne uhlíkových ocelí sa vykonáva bežným alebo mierne nauhličujúcim plameňom s výkonom 75-100 dm3/h acetylénu na 1 mm hrúbky kovu len ľavým spôsobom, čím sa znižuje prehrievanie kovu. Pre výrobky s hrúbkou nad 3 mm sa odporúča všeobecný ohrev do 250-350°C alebo lokálny ohrev do 600-650°C. Pre ocele s obsahom uhlíka na hornej hranici je vhodné použiť špeciálne tavivá. Na zlepšenie vlastností kovu sa používa kovanie a tepelné spracovanie.

Medzi ocele s vysokým obsahom uhlíka patria ocele s obsahom uhlíka v rozmedzí 0,46-0,75%. Tieto ocele vo všeobecnosti nie sú vhodné na výrobu zváraných konštrukcií. Pri opravách však vzniká potreba zvárania. Zváranie sa vykonáva s predbežným a niekedy so sprievodným ohrevom a následným tepelným spracovaním. Pri teplotách pod 5°C a v prievane nie je možné vykonávať zváranie. Zvyšné technologické metódy sú rovnaké ako pri zváraní stredne uhlíkových ocelí. Plynové zváranie ocelí s vysokým obsahom uhlíka sa vykonáva bežným alebo mierne nauhličujúcim plameňom s výkonom 75 - 90 dm3/h acetylénu na 1 mm hrúbky kovu, zahriatym na 250 - 300 °C. Používa sa ľavostranná metóda zvárania, ktorá umožňuje skrátiť dobu prehriatia a dobu, po ktorú kov zvarového kúpeľa zostane v roztavenom stave. Používajú sa tavivá rovnakého zloženia ako pre stredne uhlíkové ocele. Po zváraní je šev kovaný, po ktorom nasleduje normalizácia alebo temperovanie.

V posledných rokoch našli uplatnenie tepelne spevnené uhlíkové ocele. Vysokopevnostné ocele umožňujú zmenšiť hrúbku výrobkov. Spôsoby a techniky zvárania pre tepelne spevnené ocele sú rovnaké ako pre konvenčnú uhlíkovú oceľ rovnakého zloženia. Zváracie materiály sa vyberajú s prihliadnutím na zabezpečenie rovnakej pevnosti zvarového kovu so základným kovom. Hlavným problémom pri zváraní je zmäkčenie oblasti tepelne ovplyvnenej zóny, ktorá sa zahrieva na 400 - 700 ° C. Preto sa pre tepelne spevnenú oceľ odporúčajú režimy zvárania s nízkym výkonom, ako aj metódy zvárania s minimálnym odvodom tepla do základného kovu.

Používajú sa aj ocele s ochrannými nátermi. Pozinkovaná oceľ sa najčastejšie používa pri výrobe rôznych prevedení sanitárnych potrubí. Ak sa pri zváraní pozinkovanej ocele dostane zinok do zvarového kúpeľa, vytvárajú sa podmienky pre vznik pórov a trhlín. Preto musí byť zinkový povlak odstránený zo zváraných hrán. Vzhľadom na to, že na hranách zostávajú stopy zinku, mali by sa prijať dodatočné opatrenia, aby sa zabránilo vzniku defektov: v porovnaní so zváraním konvenčnej ocele sa medzera zväčší 1,5-krát a rýchlosť zvárania sa zníži o 10 g – 20 %, elektróda sa pohybuje pozdĺž švu s pozdĺžnymi vibráciami. Pri ručnom zváraní pozinkovanej ocele sa najlepšie výsledky dosahujú pri práci s elektródami obalenými rutilom, ktoré zabezpečujú minimálny obsah kremíka vo zvarovom kove. Ale môžu sa použiť aj iné elektródy. Vzhľadom na skutočnosť, že zinkové výpary sú extrémne toxické, zváranie pozinkovanej ocele sa môže vykonávať za prítomnosti silného lokálneho vetrania. Po dokončení zváracích prác je potrebné naniesť ochrannú vrstvu na povrch švu a obnoviť ju v oblasti tepelne ovplyvnenej zóny.

Uhlíková oceľ je zliatina železa a uhlíka s malým množstvom kremíka, mangánu, fosforu a síry. V uhlíkovej oceli na rozdiel od nehrdzavejúcej ocele nie sú žiadne legujúce prvky (molybdén, chróm, mangán, nikel, volfrám).Vlastnosti uhlíkovej ocele sa značne líšia v závislosti od miernej zmeny obsahu uhlíka. So zvyšujúcim sa obsahom uhlíka sa zvyšuje tvrdosť a pevnosť ocele, zatiaľ čo húževnatosť a ťažnosť klesá. S obsahom uhlíka viac ako 2,14% sa zliatina nazýva liatina.

Klasifikácia uhlíkových ocelí

nízkouhlíkové (s obsahom uhlíka do 0,25 %)
stredný uhlík (s obsahom uhlíka 0,25 - 0,6%)
s vysokým obsahom uhlíka (s obsahom uhlíka 0,6 - 2,0%)

Oceľ je klasifikovaná podľa spôsobu výroby:

1. Bežná kvalita (uhlík do 0,6 %) vriaca, polopokojná, pokojná

Existujú 3 skupiny ocelí bežnej kvality:

Skupina A. Dodáva sa podľa mechanických vlastností bez regulácie zloženia ocele. Tieto ocele sa zvyčajne používajú vo výrobkoch bez následného tlakového spracovania a zvárania. Čím väčšie je číslo podmieneného čísla, tým vyššia je pevnosť a nižšia ťažnosť ocele.
Skupina B. Dodáva sa so zárukou chemického zloženia. Čím vyššie je referenčné číslo, tým vyšší je obsah uhlíka. Následne môžu byť spracované kovaním, razením alebo vystavením teplote bez zachovania pôvodnej štruktúry a mechanických vlastností.
Skupina B. Možno zvárať. Dodávané so zárukou na zloženie a vlastnosti. Táto skupina ocelí má mechanické vlastnosti v súlade s číslami v skupine A a chemické zloženie - v súlade s číslami v skupine B, s korekciou podľa metódy dezoxidácie.

2. Vysokokvalitné s obsahom síry do 0,030 % a fosforu do 0,035 %. Oceľ má zvýšenú čistotu a označuje sa písmenom A za triedou ocele

Podľa zamýšľaného účelu môže byť oceľ:

výstavby
strojárstvo (štrukturálne)
inštrumentálne
ocele so špeciálnymi fyzikálnymi vlastnosťami

Takéto ocele sa dobre zvárajú. Na správny výber elektród požadovaného typu a značky je potrebné vziať do úvahy nasledujúce požiadavky:

Rovnako silné zvarové spojenie so základným kovom
Zvar bez defektov
Optimálne chemické zloženie zvarového kovu
Stabilita zvarových spojov pri zaťažení vibráciami a nárazmi, vysokými a nízkymi teplotami

Na zváranie nízkouhlíkových ocelí sa používajú elektródy značiek OMM-5, SM - 5, TsM - 7, KPZ-32R, OMA - 2, UONI - 13/45, SM - 11

Zváranie uhlíkových ocelí

Uhlík zvyšuje schopnosť ocele byť kalený. Oceľ s obsahom uhlíka (0,25–0,55 %) podlieha kaleniu a popúšťaniu, čo výrazne zvyšuje jej tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu. Tieto vlastnosti ocele sa využívajú pri výrobe častí mechanizmov, hriadeľov náprav, ozubených kolies, skríň, ozubených kolies a iných častí, ktoré vyžadujú zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu. Zváranie sa často stáva jedinou technológiou na výrobu a opravu častí strojov, rámov výrobných zariadení atď.

Problémy zvárania uhlíkových ocelí a spôsoby ich riešenia

Zváranie uhlíkových ocelí je však náročné z nasledujúceho dôvodu: uhlík obsiahnutý v takýchto oceliach prispieva k tvorbe kryštalizačných horúcich trhlín a nízkoplastických vytvrdzovacích útvarov a trhlín v tepelne ovplyvnených zónach počas zvárania. Samotný kov švu sa svojimi vlastnosťami líši od základného kovu a uhlík znižuje odolnosť švíkov proti praskaniu, čím sa zvyšujú negatívne účinky síry a fosforu.

Kritický obsah uhlíka vo zvare závisí od:

dizajn jednotky
tvary švíkov
obsah rôznych prvkov vo šve
predhrievanie oblasti švu

Preto sú metódy na zvýšenie odolnosti proti tvorbe horúcich trhlín zamerané na:

Obmedzujúce prvky, ktoré podporujú praskanie
Zníženie ťahových napätí vo šve
Vytvorenie optimálneho tvaru zvaru s najhomogénnejším chemickým zložením

Okrem toho zvýšený obsah uhlíka prispieva k tvorbe štruktúr s nízkou plasticitou, ktoré sú pod vplyvom rôznych napätí náchylné na tvorbu studených trhlín a deštrukcie. Aby sa tomu zabránilo, používajú sa metódy na elimináciu faktorov, ktoré prispievajú k výskytu takýchto stavov.

Požiadavky na technológiu zvárania uhlíkových ocelí

Pri vytváraní zvarových spojov na oceliach s vysokým obsahom uhlíka je potrebné dodržať nasledujúce podmienky, aby sa zabezpečila odolnosť zvarov proti praskaniu:

Používajte zváracie elektródy a drôt s nízkym obsahom uhlíka
Používajte zváracie režimy a technologické opatrenia, ktoré obmedzujú úlet uhlíka zo základného kovu do zvaru (lemovanie, zvýšený previs, použitie prídavného drôtu atď.)
Zaveďte prvky, ktoré podporujú tvorbu žiaruvzdorných alebo zaoblených sulfidových útvarov (mangán, vápnik atď.) Vo zvare.
Použite určité poradie stehov, znížte tuhosť uzlov. Na zníženie napätia vo zvarovom šve použite iné režimy a metódy
Vyberte požadované tvary zvaru a znížte jeho chemickú heterogenitu
Minimalizovať obsah difúzneho vodíka (používať nízkovodíkové elektródy, sušiace ochranné plyny, čistenie hrán a drôtov, kalcinačné elektródy, drôty, tavivá)
Zabezpečte pomalé ochladzovanie zvarového švu (použite viacvrstvové, dvojoblúkové alebo viacoblúkové zváranie, naváranie žíhacej guľôčky, použite exotermické zmesi a pod.)

Technologické vlastnosti zvárania uhlíkových ocelí

Niektoré vlastnosti prípravy a zvárania dielov vyrobených z uhlíkových ocelí:

Pri zváraní uhlíkovej ocele sa základný kov očistí od hrdze, nečistôt, vodného kameňa, oleja a iných nečistôt, ktoré sú zdrojom vodíka a môžu vytvárať póry a praskliny vo zvare. Okraje a priľahlé plochy z kovu do šírky 10 mm sa očistia. To zabezpečuje plynulý prechod na základný kov konštrukcie a pevnosť zvaru pri rôznych zaťaženiach.

Montáž dielov na zváranie. Rezanie okrajov

Pri montáži dielov na zváranie je potrebné zachovať medzeru v závislosti od hrúbky dielov. Šírka medzery je o 1-2 mm väčšia ako pri montáži prvkov z dobre zváraných ocelí. Rezanie hrán by sa malo vykonávať s hrúbkou kovu 4 mm alebo viac, čo pomáha znižovať prenos uhlíka do švu. Pretože existuje vysoká tendencia k tvrdnutiu, malo by sa upustiť od lepenia malého prierezu alebo by sa malo pred lepením použiť lokálne predhriatie.

Režim zvárania by mal poskytovať čo najmenšiu penetráciu základného kovu a optimálnu rýchlosť chladenia. Správnu voľbu režimu zvárania môžu potvrdiť výsledky merania tvrdosti zvarového kovu. V optimálnom režime by nemala presiahnuť 350 HV.
Kritické komponenty sú zvárané v dvoch alebo viacerých priechodoch. Zvar so základným kovom by mal mať hladký prístup. Časté lámanie oblúka, krátery na základnom kove a popáleniny nie sú povolené.
Kritické konštrukcie vyrobené z uhlíkových ocelí, ako aj jednotky s pevným obrysom atď. sú zvárané predhrievaním. Ohrev sa vykonáva v teplotnom rozsahu 100–400 °C, pričom čím vyššia je teplota ohrevu, tým vyšší je obsah uhlíka a hrúbka zváraných dielov.
Chladenie zvarových spojov po ukončení zvárania uhlíkovej ocele by malo byť pomalé. Na tento účel je zváraná jednotka pokrytá špeciálnym tepelne izolačným materiálom, presunutá do špeciálneho termostatu alebo použitá po zváraní ohrevom.

Zváracie prídavné materiály na zváranie uhlíkových ocelí

Na zváranie ocelí s obsahom uhlíka do 0,4% možno použiť zváracie elektródy, ktoré sú s menšími obmedzeniami vhodné na zváranie nízkolegovaných ocelí. Na ručné zváranie sa používajú elektródy so základným typom povlaku, ktoré zabezpečujú minimálny obsah vodíka vo zvare. Používajú sa elektródy značiek UONI-13/45, UONI-13/55 atď.
Mechanizované zváranie uhlíkovej ocele v ochrannom plyne zahŕňa použitie drôtov akosti Sv-08G2S, Sv-09G2ST alebo podobných, ako aj plynnej zmesi oxidu uhličitého a kyslíka (s obsahom kyslíka do 30 %) alebo oxidu uhličitého. Je povolené používať oxidačné plynné zmesi argónu (70-75% Ar+20-25% CO2+5% O2). Najoptimálnejšia hrúbka drôtu je 1,2 mm.
Ak uhlíková oceľ prešla tepelným spracovaním alebo legovaním, potom elektródový drôt Sv-08G2S neposkytne potrebné mechanické vlastnosti. V týchto prípadoch sa na zváranie používajú komplexne legované drôty značiek Sv-08GSMT, Sv-08KhGSMA, Sv-08Kh3G2SM atď.
Automatické zváranie uhlíkovej ocele pod tavivom sa vykonáva pomocou drôtov Sv-08A, Sv-08AA, Sv-08GA pri použití spolu s tavidlami AN-348A, OSTS-45. Odporúča sa používať tavivá AN-43 a AN-47, ktoré majú dobré technologické vlastnosti a odolnosť proti praskaniu.
Zváracie materiály (drôt, elektródy) musia spĺňať požiadavky noriem a technických špecifikácií. Elektródy s výraznými defektmi povlaku sa nesmú používať. Drôt musí byť zbavený nečistôt a hrdze, tavivá a elektródy musia byť pred použitím kalcinované pri teplotách odporúčaných v sprievodnej technickej dokumentácii. Na zváranie by sa mal používať iba zvárací oxid uhličitý. Potravinársky oxid uhličitý možno použiť až po dodatočnom sušení.

Podobné články

tovarvarka.ru

Zváranie nízkouhlíkových ocelí – Osvarke.Net

Nízkouhlíkové ocele sú ocele s nízkym obsahom uhlíka do 0,25 %. Nízkolegované ocele sú ocele obsahujúce do 4 % legujúcich prvkov, okrem uhlíka.

Dobrá zvárateľnosť nízkouhlíkových a nízkolegovaných konštrukčných ocelí je hlavným dôvodom ich širokého využitia pri výrobe zváraných konštrukcií.

Chemické zloženie a vlastnosti ocelí

V uhlíkových konštrukčných oceliach je uhlík hlavným legujúcim prvkom. Mechanické vlastnosti ocelí závisia od množstva tohto prvku. Nízkouhlíkové ocele sa delia na ocele bežnej kvality a vysokokvalitné.

Obyčajná kvalitná oceľ

V závislosti od stupňa dezoxidácie sa obyčajná kvalitná oceľ delí na:

var - kp;
polopokojný - ps;
pokojný - sp.

Vriaca oceľ

Ocele tejto skupiny neobsahujú viac ako 0,07 % kremíka (Si). Oceľ sa vyrába neúplnou deoxidáciou ocele mangánom. Charakteristickým znakom vriacej ocele je nerovnomerné rozloženie síry a fosforu v hrúbke valcovaného výrobku. Ak sa oblasť s akumuláciou síry dostane do zóny zvárania, môže to viesť k vzniku kryštalizačných trhlín vo zvare a tepelne ovplyvnenej zóne. Pri vystavení nízkym teplotám môže takáto oceľ skrehnúť. Po tom, čo takéto ocele podľahli zváraniu, môžu starnúť v tepelne ovplyvnenej zóne.

Pokojná oceľ

Mäkké ocele obsahujú najmenej 0,12 % kremíka (Si). Pokojné ocele sa získavajú deoxidáciou ocele mangánom, kremíkom a hliníkom. Vyznačujú sa rovnomernejším rozložením síry a fosforu v nich. Pokojné ocele menej reagujú na teplo a sú menej náchylné na starnutie.

Polotichá oceľ

Polotiché ocele majú priemerné charakteristiky medzi pokojnými a varnými oceľami.

Uhlíkové ocele bežnej kvality sa vyrábajú v troch skupinách. Ocele skupiny A sa nepoužívajú na zváranie, dodávajú sa podľa ich mechanických vlastností. Písmeno „A“ sa nepoužíva v označení ocele, napríklad „St2“.

Ocele skupiny B a C sú dodávané podľa ich chemických vlastností, chemických a mechanických, resp. Písmeno skupiny je umiestnené na začiatku označenia ocele, napríklad BSt2, VSt3.

Polotichú oceľ triedy 3 a 5 je možné dodať s vyšším obsahom mangánu. V takýchto oceliach je písmeno G umiestnené za označením triedy (napríklad BSt3Gps).

Na výrobu kritických konštrukcií by sa mali používať obyčajné ocele skupiny B. Výroba zváracích konštrukcií z nízkouhlíkových ocelí bežnej kvality nevyžaduje použitie tepelného spracovania.

Kvalitné ocele

Nízkouhlíkové kvalitné ocele sú dodávané s normálnym (triedy 10, 15 a 20) a zvýšeným (triedy 15G a 20G) obsahom mangánu. Vysokokvalitné ocele obsahujú znížené množstvo síry. Na výrobu zváracích konštrukcií z ocelí tejto skupiny sa používajú ocele valcované za tepla, menej často tepelne spracované ocele. Na zvýšenie pevnosti konštrukcie je možné vykonať zváranie týchto ocelí s následným tepelným spracovaním.

Nízkolegované ocele

Ak sa do uhlíkovej ocele zavedú špeciálne chemické prvky, ktoré v nej pôvodne nie sú prítomné, potom sa takáto oceľ nazýva legovaná oceľ. Mangán a kremík sa považujú za legujúce zložky, ak ich obsah presahuje 0,7 % a kremík 0,4 %. Preto sa ocele VSt3Gps, VSt5Gps, 15G a 20G považujú za nízkouhlíkové aj nízkolegované konštrukčné ocele.

Legujúce prvky sú schopné vytvárať zlúčeniny so železom, uhlíkom a inými prvkami. To pomáha zlepšiť mechanické vlastnosti ocelí a znižuje medzu krehkosti za studena. V dôsledku toho je možné znížiť hmotnosť konštrukcie.

Legovanie kovu mangánom zvyšuje rázovú húževnatosť a odolnosť proti krehkosti za studena. Zvarové spoje z mangánových ocelí sa vyznačujú vyššou pevnosťou pri striedavom rázovom zaťažení. Odolnosť ocele proti atmosférickej a morskej korózii možno zvýšiť legovaním meďou (0,3-0,4%). Väčšina nízkolegovaných ocelí na výrobu zváracích konštrukcií sa používa v stave valcovanom za tepla. Mechanické vlastnosti legovaných ocelí je možné zlepšiť tepelným spracovaním, preto sa niektoré druhy ocelí na zvárané konštrukcie používajú až po tepelnom spracovaní.

Zvárateľnosť nízkouhlíkových a nízkolegovaných ocelí

Nízkouhlíkové a nízkolegované konštrukčné ocele majú dobrú zvárateľnosť. Ich technológia zvárania musí zabezpečiť rovnaké mechanické vlastnosti zvaru a základného kovu (nie nižšie ako spodná hranica vlastností základného kovu). V niektorých prípadoch je v dôsledku prevádzkových podmienok konštrukcie povolené zníženie niektorých mechanických vlastností švu. Šev musí byť bez trhlín, nedostatočnej penetrácie, pórov, podrezaní a iných defektov. Tvar a geometrické rozmery švu musia zodpovedať požadovaným. Zvarový spoj môže podliehať Ďalšie požiadavky, ktoré súvisia s prevádzkovými podmienkami konštrukcie. Všetky zvary musia byť bez výnimky odolné a spoľahlivé a technológia musí zabezpečiť produktivitu a hospodárnosť procesu.

Mechanické vlastnosti zvarového spoja sú ovplyvnené jeho štruktúrou. Štruktúra kovu pri zváraní závisí od chemického zloženia materiálu, podmienok zvárania a tepelného spracovania.

Príprava a montáž dielov na zváranie

Príprava a montáž na zváranie sa vykonáva v závislosti od typu zvarového spoja, spôsobu zvárania a hrúbky kovu. Na zachovanie medzery medzi hranami a správnej polohy dielov sa používajú špeciálne vytvorené montážne prípravky alebo univerzálne prípravky (vhodné pre mnohé jednoduché diely). Montáž je možné vykonať pomocou cvočkov, ktorých rozmery závisia od hrúbky zváraného kovu. Prichytenie môže byť dlhé 20-120 mm a vzdialenosť medzi nimi je 500-800 mm. Prierez prichytenia sa rovná približne tretine švu, ale nie viac ako 25-30 mm2. Bodové zváranie sa môže vykonávať ručným oblúkovým zváraním alebo mechanizovaným zváraním v ochrannej atmosfére plynu. Pred zváraním konštrukcie sa cvočky vyčistia, skontrolujú a ak sa vyskytnú nejaké chyby, vyrežú sa alebo odstránia inými metódami. Pri zváraní sa cvočky úplne pretavia z dôvodu možného vzniku trhlín v nich v dôsledku rýchleho odvodu tepla. Pred elektrotroskovým zváraním sú diely umiestnené s medzerou, ktorá sa postupne zväčšuje ku koncu zvaru. Upevnenie dielov na udržanie ich relatívnej polohy sa vykonáva pomocou svoriek. Spony by mali byť vo vzdialenosti 500-1000 mm. Pri aplikácii stehu sa musia odstrániť.

Pri automatických metódach zvárania by mali byť nainštalované prívodné a výstupné tyče. Pri automatickom zváraní je ťažké zabezpečiť kvalitný prienik koreňa zvaru a zabrániť popáleniu kovu. Na tento účel sa používajú zostávajúce a odnímateľné vložky a taviace podložky. Koreň švu môžete zvárať aj pomocou manuálneho oblúkového zvárania alebo poloautomatického zvárania v ochranných plynoch a zvyšok švu sa vykonáva pomocou automatických metód.

Zváranie ručnými a mechanizovanými metódami sa vykonáva podľa hmotnosti.

Okraje zvarových dielov sú dôkladne očistené od trosky, hrdze, oleja a iných nečistôt, aby sa zabránilo vzniku defektov. Kritické konštrukcie sú zvárané hlavne na oboch stranách. Spôsob plnenia okrajov drážky pri zváraní hrubostenných konštrukcií závisí od jej hrúbky a tepelného spracovania kovu pred zváraním. Nepenetrácia, praskliny, póry a iné defekty zistené po zváraní sa odstránia mechanickým nástrojom, rezaním vzduchovým oblúkom alebo plazmou a následne sa zvaria. Pri zváraní nízkouhlíkových ocelí vlastnosti a chemické zloženie zvarového spoja do značnej miery závisia od použitých materiálov a spôsobov zvárania.

Ručné oblúkové zváranie nízkouhlíkových ocelí

Pre získanie vysokokvalitného spojenia pomocou ručného oblúkového zvárania je potrebné zvoliť správne zváracie elektródy, nastaviť režimy a aplikovať správnu zváraciu techniku. Nevýhodou ručného zvárania je vysoká závislosť na skúsenostiach a kvalifikácii zvárača, napriek dobrej zvárateľnosti predmetných ocelí.

Zváracie elektródy by sa mali vyberať na základe typu zváranej ocele a účelu konštrukcie. Na tento účel môžete použiť katalóg elektród, kde sú uložené pasové údaje mnohých značiek elektród.

Pri výbere elektródy by ste mali venovať pozornosť odporúčaným podmienkam pre typ a polaritu prúdu, priestorovú polohu, silu prúdu atď. V pase elektród môže byť uvedené typické zloženie naneseného kovu a mechanické vlastnosti spojenie uskutočnené týmito elektródami.

Vo väčšine prípadov sa zváranie nízkouhlíkových ocelí vykonáva bez opatrení zameraných na zabránenie vzniku kaliacich štruktúr. Pri zváraní hrubostenných kútových zvarov a prvej vrstvy viacvrstvového zvaru sa však používa predhrievanie dielov na teplotu 150 - 200 ° C, aby sa zabránilo tvorbe trhlín.

Pri zváraní ocelí, ktoré nie sú tepelne spevnené, sa dosiahne dobrý účinok pomocou kaskádových a posuvných metód zvárania, čo neumožňuje rýchle ochladenie zvarového kovu. Predhriatie na 150-200°C má rovnaký účinok.

Na zváranie tepelne spevnených ocelí sa odporúča robiť dlhé švy pozdĺž vychladnutých predchádzajúcich švov, aby sa zabránilo zmäknutiu tepelne ovplyvnenej zóny. Mali by ste zvoliť aj režimy s nízkym tepelným príkonom. Korekcia defektov pri viacvrstvovom zváraní by mala byť vykonaná pomocou švíkov s veľkým prierezom s dĺžkou najmenej 100 mm alebo by mala byť oceľ predhriata na 150-200 ° C.

Oblúkové zváranie nízkouhlíkových ocelí v ochrannej atmosfére plynu

Zváranie nízkouhlíkových a nízkolegovaných ocelí sa vykonáva pomocou oxidu uhličitého alebo jeho zmesí ako ochranného plynu. Môžete použiť zmesi oxidu uhličitého + argónu alebo kyslíka až do 30%. Pre kritické konštrukcie je možné zváranie vykonávať pomocou argónu alebo hélia.

V niektorých prípadoch sa zváranie uhlíkovou a grafitovou elektródou používa na zváranie palubných spojov s hrúbkou 0,2-2,0 mm (napríklad kryty kondenzátorov, kanistre atď.). Keďže zváranie sa vykonáva bez použitia prídavnej tyče, obsah mangánu a kremíka vo zvare je nízky, čo vedie k strate pevnosti spoja, ktorá je o 30-50 % nižšia ako u základného kovu.

Zváranie oxidom uhličitým sa vykonáva pomocou zváracieho drôtu. Pre automatické a poloautomatické zváranie v rôznych priestorových polohách sa používa drôt s priemerom do 1,2 mm. Pre spodnú polohu použite drôt 1,2-3,0 mm.

Ako je zrejmé z tabuľky, drôt Sv-08G2S je možné použiť na zváranie všetkých ocelí.

Zváranie nízkouhlíkových ocelí pod tavivom

Kvalitný zvarový spoj s rovnakou pevnosťou zvaru a základného kovu sa dosiahne správnym výberom tavív, drôtov, zváracích režimov a techník. Odporúča sa vykonávať automatické zváranie pod tavivom nízkouhlíkových ocelí drôtom s priemerom 3 až 5 mm, poloautomatické zváranie pod tavivom s priemerom 1,2-2 mm. Na zváranie nízkouhlíkových ocelí sa používajú tavivá AN-348-A a OSTS-45. Nízkouhlíkový zvárací drôt triedy Sv-08 a Sv-08A a pre kritické konštrukcie môžete použiť drôt Sv-08GA. Táto sada prídavných materiálov na zváranie umožňuje získať zvary s mechanickými vlastnosťami rovnakými alebo vyššími ako má základný kov.

Na zváranie nízkolegovaných ocelí sa odporúča použiť zvárací drôt Sv-08GA, Sv-10GA, Sv-10G2 a iné s obsahom mangánu. Tavidla sú rovnaké ako pre nízkouhlíkové ocele. Takéto materiály umožňujú získať potrebné mechanické vlastnosti a odolnosť kovu pri tvorbe pórov a trhlín. Pri zváraní bez skosenia môže zvýšenie podielu základného kovu vo zvarovom kove zvýšiť obsah uhlíka. To zvyšuje pevnostné vlastnosti, ale znižuje plastické vlastnosti spoja.

Režimy zvárania pre nízkouhlíkové a nízkolegované ocele sa mierne líšia a závisia od techniky zvárania, typu spoja a švu. Pri zváraní jednovrstvových kútových zvarov, kútových a tupých zvarov hrubej ocele triedy VSt3 v režimoch s nízkym tepelným príkonom sa môžu v tepelne ovplyvnenej zóne vytvárať tvrdnúce štruktúry a môže sa znížiť ťažnosť. Aby sa tomu zabránilo, mal by sa zväčšiť prierez švu alebo by sa malo použiť zváranie dvojitým oblúkom.

Aby pri zváraní nízkolegovaných ocelí nedochádzalo k deštrukcii zvaru v tepelne ovplyvnenej zóne, mali by sa používať režimy s nízkym tepelným príkonom a na zváranie tepelne nespevňovaných ocelí režimy so zvýšeným tepelným príkonom. V druhom prípade, aby sa zabezpečilo, že plastové vlastnosti švu a priľahlej zóny nie sú horšie ako základný kov, je potrebné použiť zváranie dvojitým oblúkom alebo predhriatie na 150 - 200 ° C.

osvarke.net

Zváranie uhlíkových ocelí: vysoké, nízke, stredné, legované, nerezové, elektródy, technológia, ponorný oblúk

Úvodná stránka » O zváraní » Ako správne zvárať » Zváranie uhlíkových ocelí

Uhlíková oceľ je zliatina železa a uhlíka s malým obsahom užitočných nečistôt: kremíka a mangánu, škodlivých nečistôt: fosforu a síry. Koncentrácia uhlíka v oceliach tohto typu je 0,1-2,07%. Uhlík pôsobí ako hlavný legujúci prvok. Práve to určuje zváracie a mechanické vlastnosti tejto triedy zliatin.

V závislosti od obsahu uhlíka sa rozlišujú tieto skupiny uhlíkových ocelí:

menej ako 0,25 % - nízkouhlíkové;
0,25-0,6% - stredný uhlík;
0,6-2,07% - vysoký obsah uhlíka.

Zváranie nízkouhlíkových ocelí

Vďaka nízko uhlíkovému koncentrátu má tento typ nasledujúce vlastnosti:

vysoká elasticita a plasticita;
výrazná nárazová pevnosť;
Dá sa dobre spracovať zváraním.

Nízkouhlíkové ocele sú široko používané v stavebníctve a pri výrobe dielov pomocou lisovania za studena.

Technológia zvárania nízkouhlíkových ocelí

Najlepšie sa zvárajú nízkouhlíkové ocele. Ich spojenie je možné vykonať pomocou ručného oblúkového zvárania pomocou obalených elektród. Pri použití tejto metódy je dôležité zvoliť správnu značku elektród, ktorá zabezpečí jednotnú štruktúru naneseného kovu. Zváranie musí byť vykonané rýchlo a presne. Pred začatím práce musíte pripraviť diely, ktoré sa majú pripojiť.

Plynové zváranie sa vykonáva bez použitia prídavných tavív. Ako výplňový materiál sa používajú kovové drôty s nízkym obsahom uhlíka. To pomôže zabrániť tvorbe pórov.

Plynové zváranie v prostredí argónu sa používa na spracovanie kritických štruktúr.

Po zváraní musí byť hotová konštrukcia podrobená tepelnému spracovaniu prostredníctvom normalizačnej operácie: výrobok by sa mal zahriať na teplotu približne 400 °C; stáť a ochladiť na vzduchu. Tento postup pomáha zabezpečiť, aby sa oceľová konštrukcia stala jednotnou.

Vlastnosti zvárania nízkouhlíkových ocelí

Dobrá zvárateľnosť takýchto ocelí zabezpečuje rovnakú pevnosť zvaru so základným kovom, ako aj absenciu defektov.

Zvarový kov má znížený obsah uhlíka, zvýšený je podiel kremíka a mangánu.

Pri ručnom oblúkovom zváraní sa tepelne ovplyvnená oblasť prehrieva, čo prispieva k jej miernemu spevneniu.

Zvar nanesený pomocou viacvrstvového zvárania sa vyznačuje zvýšenou úrovňou krehkosti.

Zlúčeniny sú vysoko odolné voči MCC vďaka nízkej koncentrácii uhlíka.

Druhy zvárania nízkouhlíkových ocelí

1. Prvým spôsobom spájania nízkouhlíkových ocelí je ručné oblúkové zváranie obalenými elektródami. Pri výbere optimálneho typu a značky spotrebného materiálu je potrebné vziať do úvahy nasledujúce požiadavky:

zvarový šev bez chýb: póry, podrezanie, nedovarené oblasti;
rovnako pevné spojenie s hlavným produktom;
optimálne chemické zloženie zvarového kovu;
stabilita švov pri nárazovom a vibračnom zaťažení, ako aj pri vysokých a nízkych teplotách.

Výkonný umelec dostáva najnižšiu úroveň napätia a deformácie pri zváraní v nižšej priestorovej polohe.

Na zváranie bežných konštrukcií sa používajú tieto typy elektród:

Zváracie elektródy ANO-6

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

Na zváranie kritických konštrukcií sa používajú tieto druhy zváracích materiálov:

2. Plynové zváranie sa vykonáva v ochrannom prostredí argónu, bez použitia taviva, s použitím kovového drôtu ako prídavného materiálu.

3. Elektrotroskové zváranie sa vykonáva pomocou tavív. Drôtové a doskové elektródy sa vyberajú s prihliadnutím na zloženie základnej zliatiny.

4. Automatické a poloautomatické zváranie sa vykonáva v ochrannom prostredí; používa sa čistý argón alebo hélium, často sa používa oxid uhličitý. CO2 musí byť vysokej kvality. Ak je kombinácia kyslíka a uhlíka presýtená vodíkom alebo dusíkom, povedie to k tvorbe pórov.

5. Automatické zváranie pod tavivom sa vykonáva elektródovým drôtom s priemerom 3-5 mm; poloautomatické - 1,2-2 mm. Zváranie sa vykonáva jednosmerným prúdom s obrátenou polaritou. Režim zvárania sa výrazne líši.

6. Najoptimálnejšou metódou je zváranie plnenými drôtmi. Prúdová sila sa pohybuje od 200 do 600 A. Zváranie sa odporúča vykonávať v spodnej polohe.
7. Na zváranie v ochrannej atmosfére plynu sa používa oxid uhličitý, ako aj zmesi inertného plynu s kyslíkom alebo CO2.

Spájanie výrobkov s hrúbkou menšou ako 2 mm. uskutočnené v atmosfére inertných plynov s volfrámovou elektródou.

Na zvýšenie stability oblúka, zlepšenie tvorby zvaru a zníženie citlivosti naneseného kovu na pórovitosť by sa mali používať zmesi plynov.

Zváranie v atmosfére oxidu uhličitého je určené na prácu so zliatinami s hrúbkou nad 0,8 mm. a menej ako 2,0 mm. V prvom prípade sa používa spotrebná elektróda, v druhom - grafit alebo uhlík. Typ prúdu je konštantný, polarita je obrátená. Je potrebné poznamenať, že táto metóda sa vyznačuje zvýšenou úrovňou rozstreku.

Zváranie stredne uhlíkových ocelí

Stredne uhlíkové ocele sa používajú v prípadoch, keď sa vyžadujú vysoké mechanické vlastnosti. Tieto zliatiny môžu byť kované.

Používajú sa aj na diely vyrobené plastickou deformáciou za studena; sú charakterizované ako pokojné, čo umožňuje ich využitie v strojárstve.

Technológia zvárania stredne uhlíkových ocelí

Tieto zliatiny sa nezvárajú tak dobre ako nízkouhlíkové ocele. Je to spôsobené niekoľkými ťažkosťami:

nedostatok rovnakej pevnosti základne a uložených kovov;
vysoký stupeň riziko vzniku veľkých trhlín a neťažných štruktúr v tepelne ovplyvnenej zóne;
nízka odolnosť voči tvorbe kryštalizačných defektov.

Tieto problémy sa však dajú celkom ľahko vyriešiť dodržiavaním týchto odporúčaní:

použitie elektród a drôtu s nízkym obsahom uhlíka;
zváracie drôty musia mať zvýšenú rýchlosť odtavovania;
aby sa zabezpečil najnižší stupeň prieniku základného kovu, hrany by sa mali odrezať, mal by sa nastaviť optimálny režim zvárania a mal by sa použiť prídavný drôt;
predbežné a sprievodné zahrievanie obrobkov.

Technológia zvárania uhlíkovej ocele pri dodržiavaní vyššie uvedených odporúčaní neodhalí žiadne problémy alebo ťažkosti.

Vlastnosti zvárania stredne uhlíkových ocelí

Pred zváraním je potrebné výrobok očistiť od nečistôt, hrdze, oleja, vodného kameňa a iných nečistôt, ktoré sú zdrojom vodíka a môžu prispievať k tvorbe pórov a trhlín vo šve. Okraje a priľahlé oblasti so šírkou nie väčšou ako 10 mm sú predmetom čistenia. To zaručuje pevnosť spojenia pri rôznych typoch zaťaženia.

Montáž dielov na zváranie vyžaduje zachovanie medzery, ktorej šírka závisí od hrúbky výrobku a mala by byť 1-2 mm. viac ako pri práci s dobre zváranými materiálmi.

Ak hrúbka výrobku zo stredne uhlíkovej ocele presahuje 4 mm, musí sa vykonať rezanie hrán.

Pre najmenšiu penetráciu základného kovu a optimálnu úroveň chladenia by mal byť režim zvárania zvolený správne. Správnosť výberu možno potvrdiť meraním tvrdosti naneseného kovu. V optimálnom režime by nemala byť vyššia ako 350 HV.

Zodpovedné uzly sú spojené v dvoch alebo viacerých priechodoch. Časté prerušenia oblúka, popáleniny (vypálenie) základného kovu a tvorba kráterov na ňom nie sú povolené.

Zváranie kritických konštrukcií sa vykonáva s predohrevom od 100 do 400°C. Čím vyšší je obsah uhlíka a hrúbka dielov, tým vyššia by mala byť teplota.

Chladenie by malo byť pomalé, výrobok by mal byť umiestnený v termostate alebo pokrytý tepelne izolačným materiálom.

Druhy zvárania stredne uhlíkových ocelí

Zváranie stredne uhlíkových ocelí sa môže vykonávať niekoľkými spôsobmi, o ktorých budeme diskutovať nižšie.

1. Ručné oblúkové zváranie sa vykonáva elektródami so základným typom povlaku, zabezpečujúcim nízky obsah vodíka v nanesenom kove. Na zváranie uhlíkových ocelí umelci najčastejšie používajú tieto elektródy:

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

Špeciálny povlak zváracích materiálov UONI zaručuje zvýšenie odolnosti spoja proti praskaniu a tiež zaisťuje pevnosť švu.

Mali by sa zohľadniť tieto nuansy:

namiesto priečnych pohybov sa musia vykonávať pozdĺžne;
je potrebné zvárať krátery, inak sa zvyšuje riziko tvorby trhlín;
Odporúča sa tepelne spracovať šev.

2. Plynové zváranie tenkoplechových uhlíkových ocelí sa vykonáva ľavostrannou metódou drôtom a používa sa aj bežný zvárací plameň. Priemerná spotreba acetylénu je 120-150 l/h na 1 mm. hrúbka zváranej zliatiny. Aby sa znížilo riziko kryštalizačných trhlín, mali by sa používať zváracie materiály s obsahom uhlíka najviac 0,2 – 0,3 %.

Hrubostenné výrobky by sa mali spájať metódou pravostranného zvárania plynom, ktorá sa vyznačuje vyššou produktivitou. Výpočet acetylénu je tiež 120-150 l / h. Aby sa zabránilo prehriatiu pracovného priestoru, musí sa znížiť prietok.

Plynové zváranie uhlíkových ocelí zahŕňa aj tieto vlastnosti:

zníženie oxidácie vo zvarovom kúpeli sa dosiahne použitím plameňa s miernym prebytkom acetylénu;
použitie tavív má pozitívny vplyv na proces;
Aby sa zabránilo krehkosti v tepelne ovplyvnenej zóne, chladenie sa spomalí predhriatím na 200-250°C alebo následným temperovaním pri teplote 600-650°C.

Po zváraní môže byť výrobok tepelne spracovaný alebo kovaný. Tieto operácie výrazne zlepšujú vlastnosti.

Technológia plynového zvárania uhlíkových ocelí bola vyvinutá na získanie spojov s potrebnými mechanickými vlastnosťami. Preto je dôležité, aby interpret bral do úvahy tieto špecifické vlastnosti.

3. Technológia zvárania uhlíkových ocelí pod tavivom zahŕňa použitie zváracieho drôtu a tavených tavív: AN-348-A a OSTS-45. Zváranie sa vykonáva pri nízkych hodnotách prúdu. To vám umožní „nasýtiť“ uložený kov požadovanou úrovňou kremíka a mangánu. Tieto prvky intenzívne prechádzajú z taviva do zvarového kovu.

Výhody tejto metódy: vysoká produktivita; nanesený kov je spoľahlivo chránený pred interakciou so vzduchom, čo zaisťuje vysoká kvalita spojenia; účinnosť procesu je dosiahnutá vďaka nízkemu rozstreku a vďaka zníženiu strát kovu v dôsledku odpadu; stabilita oblúka zaručuje jemne odlupujúci sa povrch zvaru.

4. Interpreti často používajú metódu zvárania argónovým oblúkom s nekonzumovateľnou elektródou. Hlavným problémom pri zváraní stredne uhlíkových ocelí pomocou tejto metódy je, že je ťažké vyhnúť sa tvorbe pórov v dôsledku miernej deoxidácie základného kovu. Na vyriešenie tohto problému je potrebné znížiť podiel základného kovu v ložisku. Na tento účel je potrebné správne zvoliť režimy zvárania uhlíkovej ocele argónom. Zváranie sa vykonáva jednosmerným prúdom s priamou polaritou.

Hodnota napätia sa nastavuje v závislosti od hrúbky konštrukcie pre jednoprechodové zváranie a na základe výšky húsenice, ktorá je pri viacprechodovom zváraní 2,0-2,5 mm. Približné ukazovatele prúdu možno určiť nasledovne: 30-35 A na 1 mm. volfrámová tyč.

Zváranie ocelí s vysokým obsahom uhlíka

Ukážkové zváranie ocele z pružín elektródou Zeller 655

Potreba ocele s vysokým obsahom uhlíka vzniká pri vykonávaní opravárenských prác, pri výrobe pružín, rezných, vŕtacích, drevoobrábacích a iných nástrojoch, vysokopevnostných drôtoch, ako aj pri výrobkoch, ktoré musia mať vysokú odolnosť proti opotrebovaniu a pevnosť.

Technológia zvárania vysoko uhlíkových ocelí

Zváranie je možné spravidla s predbežným a súčasným ohrevom na 150-400 °C, ako aj následným tepelným spracovaním. Je to spôsobené tendenciou tohto typu zliatiny stať sa krehkou, citlivou na horúce a studené trhliny a chemickou heterogenitou zvaru.

Pre tvoju informáciu! Výnimky sú možné, ak používate špecializované elektródy pre rozdielne ocele. Pozrite si fotografiu a popis nižšie.

Po zahriatí je potrebné vykonať žíhanie, ktoré je nutné vykonávať až do vychladnutia výrobku na teplotu 20°C.
Dôležitou podmienkou je neprípustnosť zvárania v prievane a pri teplote okolia pod 5°C.
Na zvýšenie pevnosti spojenia je potrebné vytvoriť hladké prechody z jedného zváraného kovu do druhého.
Dobré výsledky sa dosahujú pri zváraní úzkymi guľôčkami, s chladením každej nanesenej vrstvy.
Dodávateľ by mal tiež dodržiavať pravidlá stanovené pre spájanie stredne uhlíkových zliatin.

Táto demonštračná vzorka (pružina, pilníky, ložisko a potravinárska nehrdzavejúca oceľ). Ak nevenujete pozornosť kvalite švov, zvary neboli vykonané profesionálnymi zvárači, fotografia potvrdzuje, že zváranie „nezvárateľných“ ocelí je celkom možné.

Vlastnosti zvárania ocelí s vysokým obsahom uhlíka

Pracovná plocha musí byť očistená od rôznych druhov nečistôt: hrdze, vodného kameňa, mechanických nerovností a nečistôt. Prítomnosť kontaminantov môže viesť k tvorbe pórov.

Konštrukcie vyrobené z ocele s vysokým obsahom uhlíka je potrebné chladiť pomaly na vzduchu, aby sa štruktúra normalizovala.

Predhriatie kritických produktov na 400 °C umožňuje dosiahnuť požadovanú pevnosť.

Druhy zvárania ocelí s vysokým obsahom uhlíka

1. Najlepšia možnosť Proces zvárania sa vykonáva pomocou ručného oblúkového zvárania pomocou obalených elektród. Práca s vysokouhlíkovou oceľou má veľké množstvo špecifických vlastností. Preto sa zváranie ocele s vysokým obsahom uhlíka vykonáva pomocou špeciálne navrhnutých elektród, napríklad NR-70. Zváranie sa vykonáva jednosmerným prúdom s obrátenou polaritou.

2. Na spájanie tohto typu zliatin sa používa aj zváranie pod tavivom. Je pomerne ťažké ručne rovnomerne natrieť pracovnú plochu tavidlom. Preto sa vo väčšine prípadov používa automatická technológia. Roztavené tavivo vytvára hustú škrupinu a zabraňuje vplyvu škodlivých atmosférických faktorov na zvarový kúpeľ. Na zváranie pod tavivom sa používajú transformátory, ktoré vyrábajú striedavý prúd. Tieto zariadenia umožňujú vytvoriť stabilný oblúk. Hlavnou výhodou tejto metódy je malá strata kovu v dôsledku malého rozstreku.

Je dôležité poznamenať, že metóda zvárania plynom sa neodporúča. Proces je charakterizovaný spálením veľkého množstva uhlíka, výsledkom čoho je vznik kaliacich štruktúr, ktoré negatívne ovplyvňujú kvalitu zvaru.

Ak sa však zvárajú bežné konštrukcie, potom je použitie tejto metódy možné. Pripojenie sa vykonáva na bežnom alebo nízkom plameni, ktorého výkon nepresahuje 90 m3 acetylénu za hodinu. Výrobok sa musí zahriať na 300 °C. Zváranie sa vykonáva ľavostrannou metódou, čo umožňuje skrátiť dobu, po ktorú je kov v roztavenom stave, a dobu jeho prehriatia.

Zváranie nehrdzavejúcej ocele a uhlíkovej ocele

Zváranie nehrdzavejúcich a uhlíkových ocelí je hlavným príkladom spájania rôznych materiálov.

Predbežné a súčasné zahrievanie výrobkov na teplotu približne 600 ° C umožní získať šev s rovnomernejšou štruktúrou. Po práci musíte vykonať tepelné spracovanie, čo pomôže vyhnúť sa tvorbe trhlín. Na zváranie nehrdzavejúcej ocele a nízkouhlíkových ocelí sa v praxi používajú dve metódy, ktoré zahŕňajú použitie zváracích tyčí:

elektródy z vysokolegovanej ocele alebo elektródy na báze niklu vyplnia zvarový šev;
Okraje výrobku z nízkouhlíkovej ocele sú zvarené zliatinovými elektródami, potom plátovaná vrstva, hrany z nehrdzavejúcej ocele sú zvarené špeciálnymi elektródami pre nehrdzavejúcu oceľ.

Zváranie nehrdzavejúcich a uhlíkových ocelí je možné vykonávať aj metódou argónového oblúka. Táto technológia sa však používa veľmi zriedkavo a len na prácu s obzvlášť kritickými štruktúrami.

Zhotoviteľ môže vykonať spojenie aj pomocou poloautomatického zvárania pomocou kovovej elektródy v ochrannom prostredí inertných plynov.

Zváranie uhlíkových a legovaných ocelí

Zváranie a naváranie uhlíkových a nízkolegovaných ocelí sa vykonáva elektródami typu E42 a E46.

Zváranie uhlíkových ocelí a legovaných ocelí metódou elektrického oblúka sa vykonáva elektródovými materiálmi, ktoré poskytujú potrebné mechanické vlastnosti a tepelnú odolnosť zvarového kovu:

Elektródy TsL-39

Hlavným problémom je vytvrdzovanie tepelne ovplyvnenej zóny, aby sa zabránilo vzniku studených trhlín. Na vyriešenie tohto problému potrebujete:

na spomalenie chladenia je potrebné výrobky zahriať na teplotu 100-300 ° C;
namiesto jednovrstvového zvárania použite viacvrstvové zváranie, pri ktorom sa zváranie vykonáva na malom úseku cez nevychladenú predchádzajúcu vrstvu;
kalcinátové elektródy a tavivá;
spojenie sa vykoná jednosmerným prúdom s obrátenou polaritou;
Na zvýšenie ťažnosti by sa výrobky mali temperovať na 300 °C ihneď po zváraní.

weldelec.com

§ 75. Zváranie nízkolegovaných ocelí

Legované ocele sa delia na nízkolegované (legujúce prvky celkovo menej ako 2,5 %), stredne legované (od 2,5 do 10 %) a vysokolegované (viac ako 10 %). Nízkolegované ocele sa delia na nízkolegované nízkouhlíkové ocele, nízkolegované žiaruvzdorné ocele a nízkolegované bezuhlíkové ocele.

Mechanické vlastnosti a chemické zloženie niektorých druhov nízkolegovaných ocelí sú uvedené v tabuľke. 33.

33. Mechanické vlastnosti nízkolegovaných nízkouhlíkových ocelí s daným chemickým zložením

Obsah uhlíka v nízkolegovaných nízkouhlíkových konštrukčných oceliach nepresahuje 0,22 %. V závislosti od legovania sa ocele delia na mangán (14G, 14G2), kremík-mangán (09G2S, 10G2S1, 14GS, 17GS atď.), chróm-kremík-mangán (14KhGS atď.), mangán-dusík-vanád ( 14G2AF, 18G2AF, 18G2AFps atď.), mangán-oniób (10G2B), chróm-kremík-nikel-meď (10HSND, 15HSND) atď.

Nízkolegované nízkouhlíkové ocele sa používajú v dopravnom strojárstve, stavbe lodí, hydrotechnike, výrobe rúr atď. Nízkolegované ocele sú dodávané v súlade s GOST 19281 - 73 a 19282 - 73 a špeciálne Technické špecifikácie.

Nízkolegované žiaruvzdorné ocele musia mať zvýšenú pevnosť pri vysokých prevádzkových teplotách. Žiaruvzdorná oceľ sa najčastejšie používa pri výrobe parných elektrární. Na zvýšenie tepelnej odolnosti sa do ich zloženia zavádza molybdén (M), volfrám (B) a vanád (F) a na zabezpečenie tepelnej odolnosti - chróm (X), ktorý na povrchu kovu vytvára hustý ochranný film.

Nízkolegované, stredne uhlíkové (viac ako 0,22 % uhlíka) konštrukčné ocele sa používajú v strojárstve, zvyčajne v tepelne spracovanom stave. Technológia zvárania nízkolegovaných stredne uhlíkových ocelí je podobná technológii zvárania stredne legovaných ocelí.

Vlastnosti zvárania nízkolegovaných ocelí. Nízkolegované ocele sa zvárajú ťažšie ako konštrukčné ocele s nízkym obsahom uhlíka. Nízkolegovaná oceľ je pri zváraní citlivejšia na tepelné vplyvy. V závislosti od triedy nízkolegovanej ocele sa pri zváraní môžu v tepelne ovplyvnenej zóne zvarového spoja vytvárať tvrdnúce štruktúry alebo prehrievanie.

Štruktúra tepelne ovplyvneného kovu závisí od jeho chemického zloženia, rýchlosti ochladzovania a dĺžky času, počas ktorého kov zostáva pri vhodných teplotách, pri ktorých sa mení mikroštruktúra a veľkosť zŕn. Ak sa austenit získa v podeutektoidnej oceli zahrievaním (obr. 100) a potom sa oceľ ochladí rôznymi rýchlosťami, kritické body ocele sa znížia.

Ryža. 100. Schéma izotermického (pri konštantnej teplote) rozkladu austenitu nízkouhlíkovej ocele: A - začiatok rozkladu, B - koniec rozkladu, A1 - kritický bod ocele, Mn a Mk - začiatok a koniec premeny austenitu na martenzit; 1, 2, 3 a 4 - rýchlosti chladenia s tvorbou rôznych štruktúr

Pri nízkej rýchlosti ochladzovania sa získa perlitová štruktúra (mechanická zmes feritu a cementitu). Pri vysokej rýchlosti ochladzovania sa austenit pri relatívne nízkych teplotách rozpadá na štruktúrne zložky a vznikajú štruktúry - sorbitol, troostit, bainit a pri veľmi vysokej rýchlosti ochladzovania - martenzit. Najkrehkejšia štruktúra je martenzitická, preto by sa pri ochladzovaní nemala pri zváraní nízkolegovaných ocelí dovoliť premena austenitu na martenzit.

Rýchlosť ochladzovania ocele, najmä hrubej ocele, pri zváraní vždy výrazne prekračuje obvyklú rýchlosť ochladzovania kovu na vzduchu, v dôsledku čoho môže pri zváraní legovaných ocelí vznikať martenzit.

Na zabránenie vzniku tvrdnúcej martenzitickej štruktúry pri zváraní je potrebné aplikovať opatrenia, ktoré spomaľujú ochladzovanie tepelne ovplyvnenej zóny - ohrev produktu a použitie viacvrstvového zvárania.

V niektorých prípadoch je v závislosti od prevádzkových podmienok výrobkov povolené prehrievanie, t.j. zväčšenie zŕn v kove tepelne ovplyvnenej zóny zvarových spojov z nízkolegovaných ocelí.

Pri vysokých prevádzkových teplotách výrobkov je pre zvýšenie odolnosti proti tečeniu (deformácia výrobku pri vysokých teplotách v priebehu času) potrebné mať vo zvarovom spoji hrubozrnnú štruktúru. Ale kov s veľmi hrubými zrnami má zníženú ťažnosť, a preto je veľkosť zrna povolená na určitú hranicu.

Pri prevádzke produktov pri nízkych teplotách je eliminované tečenie a je potrebná jemnozrnná kovová štruktúra, ktorá poskytuje zvýšenú pevnosť a ťažnosť.

Pri zváraní nízkolegovaných ocelí sa obaľované elektródy a iné zváracie materiály volia tak, aby obsah uhlíka, síry, fosforu a iných škodlivých prvkov v nich bol nižší v porovnaní s materiálmi na zváranie nízkouhlíkových konštrukčných ocelí. To umožňuje zvýšiť odolnosť zvarového kovu proti kryštalizačným trhlinám, pretože nízkolegované ocele sú výrazne náchylné na ich tvorbu.

Technológia zvárania nízkolegovanej ocele. Nízkolegované nízkouhlíkové ocele 09G2, 09G2S, 10HSND, 10G2S1 a 10G2B nie sú pri zváraní kalené a nie sú náchylné na prehrievanie. Zváranie týchto ocelí sa vykonáva za akýchkoľvek tepelných podmienok, podobných ako pri zváraní nízkouhlíkových ocelí.

Na zabezpečenie rovnakej pevnosti spoja sa ručné zváranie vykonáva elektródami typu E50A. Tvrdosť a pevnosť tepelne ovplyvnenej zóny sa prakticky nelíši od základného kovu.

Pri zváraní plneným drôtom a ochranným plynom sa zváracie materiály vyberajú tak, aby boli zaistené pevnostné vlastnosti zvarového kovu na úrovni pevnosti dosahovanej elektródami typu E50A.

Nízkolegované nízkouhlíkové ocele 12GS, 14G, 14G2, 14KhGS, 15KhSND, 15G2F, 15G2SF, 15G2AF pri zváraní môžu vytvárať tvrdnúce mikroštruktúry a prehrievanie zvarového kovu a tepelne ovplyvnenej zóny. Počet vytvrdzujúcich štruktúr prudko klesá, ak sa zváranie vykonáva s relatívne vysokým tepelným príkonom, ktorý je potrebný na zníženie rýchlosti ochladzovania zvarového spoja. Zníženie rýchlosti ochladzovania kovu pri zváraní však vedie k zhrubnutiu zrna (prehriatiu) zvarového kovu a tepelne ovplyvneného kovu v dôsledku zvýšeného obsahu uhlíka v týchto oceliach. To platí najmä pre ocele 15ХСНД, 14ХГС. Ocele 15G2F, 15G2SF a 15G2AF sú menej náchylné na prehrievanie v tepelne ovplyvnenej zóne, pretože sú legované vanádom a dusíkom. Preto je zváranie väčšiny týchto ocelí obmedzené na užšie hranice tepelných podmienok ako zváranie nízkouhlíkových ocelí.

Režim zvárania musí byť zvolený tak, aby nedochádzalo k veľkému množstvu kaliacich mikroštruktúr a silnému prehrievaniu kovu. Potom je možné bez obmedzenia zvárať oceľ akejkoľvek hrúbky pri teplote okolia minimálne - 10°C. Pri nižších teplotách je potrebný predohrev na 120 - 150 ° C. Pri teplotách pod - 25 ° C je zváranie výrobkov z kalených ocelí zakázané. Aby sa zabránilo veľkému prehriatiu, zváranie ocelí 15KhSND a 14KhGS by sa malo vykonávať pri zníženom príkone tepla (pri nižších hodnotách prúdu s elektródami menšieho priemeru) v porovnaní so zváraním nízkouhlíkových ocelí.

Na zabezpečenie rovnakej pevnosti základného kovu a zvarového spoja pri zváraní týchto ocelí je potrebné použiť elektródy typu E50A alebo E55.

Technológia zvárania nízkolegovaných stredne uhlíkových ocelí 17GS, 18G2AF, 35ХМ a iných je podobná technológii zvárania médií nelegovaných ocelí.

Najviac spotrebovaným kovom na svete je oceľ, v skutočnosti oceľ nie je kov, ale zliatina železa a uhlíka. V súčasnosti celkové množstvo ocele vyrobenej vo svete presahuje jeden a pol miliardy ton ročne. Ocele sa delia na uhlíkové a legované; legované ocele sa vyznačujú tým, že počas výrobného procesu sa do ocele pridávajú rôzne prvky (napríklad nikel na zvýšenie odolnosti proti korózii, mangán na zvýšenie pevnostné charakteristiky a tak ďalej), čo mu dáva špeciálne vlastnosti. Na zváranie sa najčastejšie používajú uhlíkové ocele, existujú nízkouhlíkové ocele obsahujúce menej ako 0,3 % uhlíka, hodia sa na akékoľvek zváranie, stredne uhlíkové ocele s obsahom 0,3 až 0,6 % sú menej prístupné procesu zvárania, ale pevnejšie, ale menej ťažné ocele s vysokým obsahom uhlíka sú najpevnejšie, ale majú malé relatívne predĺženie a sú najmenej prístupné procesu zvárania. Líšia sa obsahom uhlíka a následne chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami.

Nízkouhlíková oceľ patrí do veľkej skupiny konštrukčných ocelí. Obsah uhlíka v ňom nie je väčší ako 0,3%, vďaka takému nízkemu percentu má nasledujúce vlastnosti:

Vysoká plasticita a elasticita;
Dobre sa hodí pre proces zvárania;
Vysoká rázová húževnatosť.

Táto značka je široko používaná v stavebníctve kvôli tomu, že sa veľmi ľahko zvára, pretože v jej štruktúre je veľmi málo uhlíka, čo má zlý vplyv na proces zvárania, pretože v kovovom šve sa môžu vytvárať krehké štruktúry a póry. , ktoré potom vedú k zlyhaniu. Pre jeho vysokú mäkkosť sa z neho vyrábajú aj diely lisovaním za studena.

Zváranie uhlíkových ocelí

Zvárať sa dajú absolútne všetky druhy ocele. Každý druh kovu má však svoju vlastnú technológiu zvárania. Technológia zvárania uhlíkových ocelí musí spĺňať požiadavky, ktoré zahŕňajú:

Rovnomerné rozloženie pevnosti švu po celej dĺžke;
Neprítomnosť chýb zvárania, švy by nemali mať rôzne trhliny, póry, drážky atď.
Rozmery a geometrický tvar švu musia byť vyrobené v súlade s normami predpísanými v príslušnej GOST 5264-80;
Vibračná stabilita zváranej konštrukcie;
Použitie elektród s nízkym obsahom vodíka a uhlíka, čo môže mať negatívny vplyv na kvalitu švu;
Konštrukcia musí byť pevná a pevná.

Technológia teda musí byť čo najefektívnejšia, to znamená poskytovať najvyšší výkon procesu a zároveň zabezpečiť vysokú pevnosť a spoľahlivosť.

Mechanické vlastnosti zvarového kovu a zvarového spoja úplne závisia od mikroštruktúry, ktorou je chemické zloženie, a sú určené aj režimom zvárania a tepelným spracovaním, ktoré sa vykonáva pred aj po zváraní.

Nízkouhlíková oceľ: technológia zvárania

Ako bolo uvedené vyššie, nízkouhlíkové ocele sa najlepšie hodia na proces zvárania. Môžu byť zvárané pomocou plynového zvárania v kyslíkovo-acetylénovom plameni bez prídavných tavív. Ako prísada sa používajú kovové drôty. Vodík, ktorý môže vytvárať póry, môže negatívne ovplyvniť proces zvárania. Aby sa predišlo tomuto problému, odporúča sa vykonať proces zvárania s prídavným kovom obsahujúcim malé množstvo uhlíka.

Po procese zvárania musí byť konštrukcia tepelne spracovaná, aby sa zlepšili mechanické vlastnosti - ťažnosť a pevnosť budú rovnaké. Tepelné spracovanie zváraných konštrukcií sa vykonáva normalizačnou operáciou, ktorá pozostáva z ohrevu produktu na určitú teplotu, približne 400 stupňov, udržiavania a ďalšieho chladenia na vzduchu. V dôsledku toho sa štruktúra vyrovná, uhlík vo forme cementitu v kove difunduje do zŕn, vďaka čomu sa štruktúra stáva jednotnou.

Plynové zváranie sa vykonáva v prítomnosti argónu, ktorý vytvára neutrálne prostredie. Dôležitejší účel majú konštrukcie, ktoré sú zvárané v prostredí argónu.

Zváranie nízkouhlíkových ocelí je možné vykonávať ručne, vyžaduje si oblúkové zváranie takéhoto materiálu správna voľba elektróda. Pri výbere elektródy je potrebné vziať do úvahy nasledujúce faktory, ktoré zabezpečia rovnomernú štruktúru zvaru bez defektov. Pred vykonaním procesu zvárania je potrebné elektródy kalcinovať, aby boli pripravené ďalšiu prácu odstráňte vodík. Zváranie nízkouhlíkových zliatin železa musí byť presné a rýchle a kovové časti musia byť pripravené pred začatím procesu.

Zváracie médium uhlík

Postup zvárania oceľových dielov so stredným obsahom uhlíka od 0,3 % do 0,55 % je v porovnaní s nízkouhlíkovou ťažší, pretože vyššie množstvo uhlíka môže negatívne ovplyvniť zvar. Uhlík znižuje medzu krehkosti za studena – teda deštrukciu pri nízkych teplotách, zvyšuje pevnosť a tvrdosť, ale znižuje ťažnosť zvaru.

Na zváranie sa používajú elektródy s nízkym obsahom uhlíka, ktoré zabezpečujú pevné spojenie.

Zváranie ocelí s vysokým obsahom uhlíka

Ocele s vysokým percentom obsahu uhlíka, od 0,6 % do 0,85 %, sa veľmi ťažko zvárajú. V tomto prípade nie je možné použiť zváranie plynom, pretože v tomto procese dochádza k vyhoreniu uhlíka vo veľkých množstvách a vytvárajú sa vytvrdzujúce štruktúry, ktoré zhoršujú kvalitu zvaru. V tomto prípade je najlepšie použiť oblúkové zváranie.

Požiadavky

Pri zváraní uhlíkových ocelí na dosiahnutie maximálnych parametrov musia byť splnené nasledujúce požiadavky:

Zváracie elektródy a drôty musia mať nízke percento uhlíka, aby sa predišlo zbytočným defektom;
Je potrebné zabezpečiť, aby sa uhlík z kovu neprenášal do zvaru vplyvom vysokej teploty, na to sa používa drôt na zváranie ocelí s priemerným obsahom uhlíka a vyšším, napríklad Forte E71T-1, Bars-71 . Tieto typy sú ideálne na zváranie ocelí s obsahom uhlíka nad 0,3 %;
Pri vykonávaní procesu zvárania by sa mali pridávať tavivá, ktoré prispievajú k tvorbe žiaruvzdorných útvarov;
Znížte chemickú heterogenitu švu následným tepelným spracovaním;
Znížte obsah vodíka kalcináciou elektród, použitím elektród s nízkym obsahom vodíka atď.

Zvláštnosti

Je potrebné poznamenať aj tieto vlastnosti zvárania uhlíkových ocelí:

Pred vykonaním tejto operácie je potrebné dôkladne očistiť zváraný materiál od hrdze, mechanických nerovností, nečistôt a vodného kameňa. Tieto nečistoty prispievajú k tvorbe trhlín vo zvare;
Zváracie konštrukcie vyrobené z uhlíkových ocelí je potrebné pomaly chladiť na vzduchu, aby sa štruktúra normalizovala;
Pri vykonávaní procesu zvárania kritické časti vyžadujú predhriatie, až do približne 400 stupňov, pomocou zahrievania sa zabezpečí požadovaná pevnosť zvaru, aj v tomto prípade je možné zváranie vykonávať niekoľkými prístupmi.

Proces zvárania uhlíkových ocelí teda závisí najmä od ich obsahu uhlíka. Preto je potrebné zvážiť aký obsah a vybrať ten správny technologická schéma aby ste získali vysokokvalitný a odolný produkt, ktorý vydrží dlho.

Stredne uhlíkové oceľové konštrukcie sa dajú dobre zvárať, ak sa prísne dodržiavajú pravidlá zvárania a nasledujúce dodatočné pokyny. V tupých, rohových a T-spojoch by pri montáži spájaných prvkov mali byť medzi okrajmi zachované medzery podľa GOST, aby sa priečne zmršťovanie zváraním vyskytovalo voľnejšie a nespôsobovalo kryštalizačné trhliny. Okrem toho, počnúc hrúbkou ocele 5 mm alebo viac, sú hrany rezané v tupých spojoch a zváranie sa vykonáva v niekoľkých vrstvách. Zvárací prúd sa zníži.

Zváranie ocele s vysokým obsahom uhlíka

Zváranie ocelí s vysokým obsahom uhlíka akosti VSt6, 45, 50 a 60 a odlievaných uhlíkových ocelí s obsahom uhlíka do 0,7 % je ešte náročnejšie. Tieto ocele sa používajú hlavne pri výrobe odliatkov a nástrojov. Ich zváranie je možné iba s predbežným a súčasným ohrevom na teplotu 350-400 ° C a následným tepelným spracovaním vo vykurovacích peciach. Pri zváraní sa musia dodržiavať pravidlá pre stredne uhlíkovú oceľ, o tomto procese budeme diskutovať nižšie.

Technológie zvárania vysoko uhlíkových ocelí

Dobré výsledky sa dosahujú pri zváraní úzkych guľôčok a malých plôch s chladením každej vrstvy. Po dokončení zvárania je potrebné tepelné spracovanie.

Zváranie stredne uhlíkovej ocele

Zváranie stredne uhlíkových ocelí VSt5, 30, 35 a 40 s uhlíkom 0,28-0,37% a 0,27-0,45% je ťažšie, pretože zvárateľnosť ocele sa zhoršuje so zvyšujúcim sa obsahom uhlíka.

Stredne uhlíková oceľ akosti VSt5ps a VSt5sp používaná na vystuženie železobetónu sa pri spájaní s osteniami zvára kúpeľovou metódou a konvenčnými rozšírenými švami (obr. 16.1). Na zváranie je potrebné pripraviť konce spájaných tyčí: na zváranie v spodnej polohe odrežte rezačkou alebo pílou a na zvislé zváranie odrežte. Okrem toho sa musia vyčistiť v spojoch na dĺžku, ktorá presahuje zvar alebo spoj o 10-15 mm. Zváranie sa vykonáva elektródami E42A, E46A a E50A pre predĺžené lemové švy. Pri teplotách vzduchu až do mínus 30 ° C je potrebné zvýšiť silu

Ryža. 16.1. Zvarové spoje železobetónovej výstuže: a - kúpeľňa; 1 - horizontálne; 2 - vertikálne; b - šev

zvárací prúd o 1% pri poklese teploty z 0°C na každé 3°C. Okrem toho by ste mali použiť predhriatie spájaných tyčí na 200-250 °C v dĺžke 90-150 mm od spoja a znížiť rýchlosť ochladzovania po zváraní obalením spojov azbestom a v prípade kúpeľového zvárania, tvarovacie prvky neodstraňujte, kým sa spoj nevychladí na 100 °C a menej.

Pri nižších teplotách okolia (od -30 do -50 °C) by ste sa mali riadiť špeciálne vyvinutou zváracou technológiou, ktorá zabezpečuje predbežné a súbežné zahrievanie a následné tepelné spracovanie spojov výstuže alebo zváranie v špeciálnych skleníkoch.

Elektródy

Zváranie sa vykonáva elektródami s priemerom nie väčším ako 4-5 mm jednosmerným prúdom s obrátenou polaritou, čo zaisťuje menšie natavenie hrán základného kovu a tým aj jeho menší podiel a nižší obsah C v zvarový kov. Na zváranie sa používajú elektródy E42A, E46A alebo E50A. Oceľové elektródové tyče obsahujú málo uhlíka, takže keď sa roztavia a zmiešajú s malým množstvom stredne uhlíkového základného kovu, vo zvare nebude viac ako 0,1-0,15% uhlíka.

V tomto prípade je zvarový kov legovaný Mn a Si v dôsledku roztaveného povlaku, a preto sa ukazuje, že má rovnakú pevnosť ako základný kov. Zváranie kovu s hrúbkou väčšou ako 15 mm sa vykonáva v „šmýkačkách“, „kaskáde“ alebo „blokoch“ pre pomalšie chladenie. Používa sa predbežné a sprievodné zahrievanie (periodické zahrievanie pred zváraním ďalšej „kaskády“ alebo „bloku“ na teplotu 120-250 ° C). Konštrukcie vyrobené z ocelí VSt4ps, VSt4sp a ocele 25 s hrúbkou maximálne 15 mm a bez pevných komponentov sa zvyčajne zvárajú bez ohrevu. V ostatných prípadoch je potrebný predbežný a prídavný ohrev a dokonca aj následné tepelné spracovanie. Oblúk je osvetlený iba na mieste budúceho švu. Nemali by existovať žiadne nezvarené krátery a ostré prechody od základne k uloženému kovu, podrezania a priesečníky švíkov. Vytváranie kráterov na základnom kove je zakázané. Na poslednú vrstvu viacvrstvového švu sa aplikuje žíhací valec.