Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Критерии свариваемости сталей

Критерии свариваемости сталей

При определении критериев свариваемости металлов и их сплавов ориентируются на следующие их свойства:

  • чувствительность металла к тепловому воздействию, которое создается при сварке;
  • склонность металла к росту зерна с сохранением пластических и прочностных свойств, структурным и фазовым изменениям в зоне термического воздействия;
  • химическая активность металла, влияющая на его окисляемость при термическом воздействии сварочного процесса;
  • сопротивляемость металла к образованию пор и трещин в холодном и горячем состоянии.

Большое влияние на качество сталей оказывает так называемая их раскисляемость, которая характеризуется содержанием марганца, кремния и некоторых других элементов и равномерностью их распределения. По этому параметру различают три вида стал ей: кипящая — «кп», полуспокойная — «пс» и спокойная — «сп».

Кипящая сталь отличается большой неравномерностью распределения вредных примесей (особенно серы и фосфора) по толщине проката и получается при неполном раскислении металла марганцем. Характерной особенностью этого вида сталей является склонность к старению и образование кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне, что приводит к переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при равномерном распределении примесей, поэтому она менее склонна к старению и меньше реагирует на сварочный нагрев. Полуспокойная сталь занимает промежуточное значение между кипящей и спокойной.

Все эти свойства учитывают при выборе технологических приемов сварки, способов формирования сварочного шва, параметров теплового воздействия и т.д.
В качестве примера приведем свариваемость сталей, как наиболее распространенных конструктивных материалов.

Для сварных конструкций лучше всего использовать низкоуглеродистые и низколегированные стали, обладающие высокой степенью свариваемости. Наибольшее влияние на качество сварного соединения оказывает углерод. Увеличение содержания углерода и ряда других легирующих элементов снижает свариваемость сталей, ухудшая качество шва. Сварные соединения высокоуглеродистых и высоколегированных сталей отличаются повышенным содержанием трещин и выполняются по специальной технологии.

Классификация сталей по свариваемости

Марка стали

Углеродистая

Конструкционная легированная

Примечание: Стали, относящиеся к хорошим, имеют содержание углерода менее 0,25%. Они хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов сварки.

Стали, относящиеся к удовлетворительным, имеют содержание углерода от 0,25 до 0,35%. Они мало склонны к образованию трещин и при правильно подобранных режимах сварки дают качественный шов. Для улучшения качества сварки часто применяют подогрев.

Ограниченно свариваемые стали имеют содержание углерода от 0,36 до 0,45% и склонны к образованию трещин. Сварка требует обязательного подогрева. Плохо свариваемые стали содержат углерод в количестве более 0,45%. При их сварке требуются специальные технологические процессы.

Читайте так же:
Как подключить трубку домофона в квартире

Легирование стали одним или несколькими легирующими элементами придает ей определенные физико-механические свойства. Как правило, повышение уровня легирования и прочности стали приводит к ухудшению ее свариваемости и первостепенная роль в этом принадлежит углероду.

Низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами плавления. Получение же при сварке равнопрочного сварного соединения, особенно у термоупрочненных сталей, вызывает определенные трудности. В зонах, удаленных от высокотемпературной области, возникает холодная пластическая деформация. При наложении последующих швов эти зоны становятся участками деформационного старения. Это в конечном итоге приводит к снижению пластических и повышению прочностных свойств металла и соответственно к появлению холодных трещин. В среднелегированных сталях увеличивается склонность к закалке, в связи с чем такие стали имеют высокую чувствительность к термическому циклу сварки. Их околошовная зона оказывается резко закаленной, а следовательно, и непластичной при всех режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва. Поэтому с целью снижения скорости охлаждения околошовной зоны при сварке этих сталей необходим предварительный подогрев свариваемого изделия.

При сварке высоколегированных хромистых 08X13, 08Х17Т и некоторых других сталей существуют отличительные особенности:

  • высокий порог хладноломкости стали, находящийся обычно в области положительных температур;
  • склонность к значительному охрупчиванию в околошовной зоне;
  • низкая пластичность и вязкость металла шва, выполненного сварочными материалами аналогичного со сталью химического состава;
  • невозможность устранить охрупчивание термообработкой.

Сварку таких сталей необходимо выполнять с минимальным тепловложением, так как с увеличением погонной энергии возрастает склонность зон сварного соединения к росту зерен, появлению микротрещин и падению пластичности. При этом снижается сопро-тивляемость сварного соединения локальным повреждениям и межкристаллической коррозии. В процессе сварки возникает опасность коробления и появляется повышенный уровень остаточных напряжений. После сварки в ряде случаев требуется термообработка.

Окисляемость металла под термическим действием сварочной дуги определяется его химической активностью. От этого напрямую зависит степень защиты сварочного шва, применяемого при сварке. Чем выше химическая активность металла, тем качественнее должна быть защита. Наибольшей химической активностью отличаются титан, ниобий, цирконий, вольфрам, молибден, тантал и некоторые другие. Поэтому при сварке этих металлов недостаточно применение флюсов и защитных покрытий, так как в защите нуждаются не только сварочный шов, но и прилегающая к нему область. Самой эффективной защитой в данном случае служит сварка в вакууме или в среде инертного газа высокой чистоты.

Читайте так же:
Как сделать резину мягче

Сварка остальных цветных металлов (меди, алюминия, магния, никеля и их сплавов) тоже требует высокой защиты, которую обеспечивают инертные газы, флюсы и специальные электродные покрытия. Для сварки сталей и сплавов на основе железа в качестве защитных средств используют флюсы и электродные покрытия.

Свариваемость стали

Под свариваемостью понимается способность стали данного химического состава давать при сварке тем или иным способом высококачественное сварное соединение без трещин, пор и прочих дефектов. От химического состава стали зависит ее структура и физические свойства, которые могут изменяться под влиянием нагрева и охлаждения металла при сварке. На свариваемость стали влияет содержание в ней углерода и легирующих элементов. Для предварительного суждения о свариваемости стали известного химического состава можно подсчитывать эквивалентное содержание углерода, пользуясь формулой

По признаку свариваемости все стали можно условно разделить на четыре группы:

1. Хорошо сваривающиеся у которыхэкв не более 0,25. Эти стали не дают трещин при сварке обычным способом, т. е. без предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.

2. Удовлетворительно сваривающиеся, у которых Сэкв в пределах 0,25—0,35; они допускают сварку без появления трещин, только в нормальных производственных условиях, т. е. при окружающей температуре выше 0°С, отсутствии ветра и пр.

К этой же группе относят стали, нуждающиеся в предварительном подогреве или предварительной и последующей термообработке для предупреждения образования трещин при сварке в условиях, отличающихся от нормальных (при температуре ниже 0° С, ветре и др).

3. Ограниченно сваривающиеся, у которых Сэкв в пределах 0,35—0,45; они склонны к образованию трещин при сварке в обычных условиях. При сварке таких сталей необходима предварительная термообработка и подогрев. Большинство сталей этой группы подвергают термообработке и после сварки.

4. Плохо сваривающиеся, у которых Сэкв выше 0,45; такие стали склонны к образованию трещин при сварке.

Их можно соединять только с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Для металла небольшой толщины предельное значение Сэкв можно повысить до 0,55. Температура предварительного подогрева для низколегированных сталей в зависимости от величины Сэкв принимается следующей:

Читайте так же:
Как проверить батарейку таблетку мультиметром

Предварительный подогрев замедляет охлаждение и предохраняет от появления холодных трещин при сварке.

Свариваемость стали определяют также различными пробами. С помощью проб устанавливают, не появляется ли при сварке данной стали хрупких структур в металле шва и околошовной зоне, способствующих образованию трещин.

Наиболее простой является технологическая проба, при которой к листу из испытуемой стали приваривают втавр односторонним угловым швом прямоугольную пластину (рис. 127, а). После остывания на спокойном воздухе пластину сбивают молотком, разрушая шов со стороны его вершины. Если будут обнаружены следы ранее образовавшихся трещин или разрушений в виде вырывов основного металла вблизи шва, то сталь является ограниченно сваривающейся и требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

Склонность к образованию холодных трещин более толстой стали можно проверять пробой по способу Кировского завода (рис. 127, б, виг). В середине квадратного (130×130 мм) образца делается выточка диаметром 80 мм. Толщина а оставшейся части образца равняется 2, 4, 6 мм. В выточку наплавляют один или два валика (см. рис. 127, виг), охлаждая донышко снаружи воздухом или водой. Если при наплавке валика и охлаждении водой образец не дает трещин, сталь считается хорошо сваривающейся. Если трещины появляются при охлаждении водой, но не возникают при охлаждении на воздухе, то сталь считается удовлетворительно сваривающейся. Сталь считается ограниченно сваривающейся, если

образец дает трещины и при охлаждении на воздухе. Такую сталь нужно сваривать с предварительным подогревом до 100—150° С.

Плохо сваривающейся считается сталь, образец которой дает трещины даже при предварительном подогреве до 100—150° С. Такая сталь требует при сварке предварительного подогрева до 300° С и выше.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сварка низкоуглеродистой стали

Углерод – это основной легирующий элемент в углеродистых и конструкционных сталях. Он определяет механические свойства сталей данной группы. Повышение его содержания в составе металла усложняет сварочный процесс и приносит затруднения для получения равнопрочного сварочного соединения без причинения дефектов. Сталь, которая имеет в своем составе до 0,25% углерода, считается низкоуглеродистой. По признаку качества металла, углеродистые стали делятся на обыкновенное и необыкновенное качество.

Низкоуглеродистые стали сваривать достаточно легко и это свойство можно считать их отличительным признаком. Технология сваривания обеспечивает комплекс требований, основой которых является равнопрочность сварочного соединения с основным металлом, а также отсутствие дефектов в шве металла.

Читайте так же:
Как правильно подключить узо и автоматы

Для обеспечения соблюдения всех вышеприведенных требований следует правильно проводить сварочный процесс. Основными требованиями к свариванию данного вида металла является сварочное соединение с основным металлом, а также отсутствие дефектов в сварочном шве. В большинстве случаев, сваривание ответственных конструкций из низкоуглеродистой стали не должно иметь трещин, пор, подрезов и непроваров.

Размеры сварочного шва должны соответствовать требованиям, а само сварочное соединение должно быть устойчивым от перехода в хрупкое состояние. В некоторых случаях к сварочному соединению могут предъявляться высокие требования, но стоит помнить, что во всех случаях сварочный шов должен быть прочным, надежным и долговечным.

Механические свойства металла шва, а также сварочного соединения зависят от структуры металла, которую определяет химический состав, режим сварки и последовавшая за свариванием термическая обработка. Химический состав метала шва зависит от электродного и основного металла, а также от взаимодействия между свариваемым металлом, газовой фазой и шлаком.

При сварке низкоуглеродистых сталей состав металла немного отличается от состава основное свариваемого материала. В таком сварочном шве находится меньше углерода. Стоит отметить, что при снижении количества углерода в металле, свариваемое изделие становится менее прочным. Снижение количества углерода можно компенсировать за счет легирования с помощью сварочной проволоки или флюса марганцем и кремнием.

Высокая скорость охлаждения металла способствует увеличению его прочности, но при этом снижается его пластические свойства и ударная вязкость. Скорость охлаждения сварочного шва зависит от толщины свариваемого металла, конструкцией сварочного соединения, а также режима сварки и начальной температуры изделия.

Стали с пониженным содержанием углерода используются в машиностроении и изготовлении деталей, которые упрочняются цементацией. Низкоуглеродистые стали являются хорошо сваривающимися практически всеми видами сваривания, которые используются для работы со сталями. Основным требованием при сварке является обеспечение одинаковой прочности всего свариваемого изделия, производительность, экономичность и отсутствие дефектов.

Особенности сварки углеродистой стали

Выбор технологии сварки углеродистых сталей зависит от содержания в них углерода. Малоуглеродистые марки (C до 0,25%) обычно свариваются хорошо, среднеуглеродистые (C 0,25-0,6%) требуют дополнительных мероприятий. Высокоуглеродистые (C от 0,6 до 2,0%) обычно в сварных соединениях не используются или свариваются с применением особых технологий.

Дуговая сварка конструкционных углеродистых и низколегированных сталей

При соблюдении всех технологических правил эти марки свариваются без проблем. В случаях создания ответственных конструкций швы проверяют на наличие дефектов, к которым относятся поры, трещины, непровары, подрезы.

Читайте так же:
Заклепочник ручной как пользоваться видео

При выборе марки электродов для низкоуглеродистых сталей рекомендуется соблюдать ряд условий. Электроды должны обеспечивать:

  • равнопрочность сварного шва и основного металла;
  • образование бездефектного сварного шва;
  • получение требуемого химсостава металла на шве;
  • образование стойких сварных соединений, способных выдерживать вибрационные и ударные воздействия, низкие и высокие температуры.

Для ручной сварки низкоуглеродистых сталей используют электроды марок АНО-1, АНО-2, СМ-5, УОНИ 13/45 и другие.

Такие стали содержат повышенное количество углерода, который провоцирует появление кристаллизационных трещин в шве, закалочных структур малой пластичности и трещин в зоне, прилегающей к шву. Поэтому для снижения негативных проявлений используются:

  • предварительный нагрев детали до 100-200°C, для толстых изделий – несколько выше;
  • для толстых деталей – сварка способами «каскад» и «горка»;
  • медленное охлаждение;
  • легирование металла шва кремнием и марганцем, позволяющее достичь равнопрочности металлов шва и основы;
  • электроды с низким содержанием углерода.

Среднеуглеродистую сталь сваривают с использованием электродов марок УОНИ 13/45, УОНИ 13/55, ОЗС-2, УОНИ 13/65.

При сварке покрытыми электродами реакция на термическое воздействие низколегированных низкоуглеродистых сталей практически аналогична углеродистым нелегированным маркам. Отличие состоит в большей склонности к образованию закалочных структур в зоне шва при ускоренном охлаждении. Чтобы сварить низколегированную низкоуглеродистую сталь, необходимо обеспечить равные показатели прочности основного металла и материала шва. Для этого шов легируют через сварочную проволоку. Сварочная проволока должна содержать малое количество углерода и как можно меньше серы.

В данном случае используют электроды марок АНО-1, АНО-7, АНО-8, УОНИ 13/55, СМ-11, УОНИ 13/45.

Газовая сварка углеродистых сталей

Для работы с такими сталями применяют кислородно-ацетиленовую смесь. Даже без использования флюса при сварке листового проката толщиной до 5 мм получают шов с хорошими механическими характеристиками. Процесс требует медленного охлаждения. Для исключения пористости рекомендуется использовать присадочные материалы, содержащие углерода меньше, по сравнению с основным металлом.

Для этих марок характерна большая вероятность образования трещин, поскольку они обладают способностью закаливаться на воздухе. Избежать этого поможет охлаждение шва медленными темпами. При работе со среднеуглеродистыми сталями используют только ацетиленокислородные смеси, использование газов-заменителей не рекомендуется.

Для высокоуглеродистых сталей в основном применяют не сварку, а наплавку или пайку.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector