Kawiarnia 

Niuanse spawania różnych stali. Główne rodzaje spawania

Niezwykle ważne jest wstępne osuszenie gazu osłonowego lub dodanie do niego 2-5% tlenu. Zapewni to szczelność szwu.

Konieczne jest zachowanie najkrótszego łuku i uzyskanie szwu o niskim współczynniku kształtu (stosunek szerokości szwu do jego grubości). W przeciwnym razie w metalu spoiny i strefie wpływu ciepła pojawią się gorące (krystalizacyjne) pęknięcia.

Po spawaniu metal musi ostygnąć tak szybko, jak to możliwe. W tym celu stosuje się chłodzone wodą podkładki miedziane; pośrednie chłodzenie warstw; chłodzenie szwów wodą. Zwiększy to odporność na korozję złącza spawanego.

Wymiary konstrukcyjne złączy doczołowych podczas spawania stali wysokostopowych

Fazowanie w celu uzyskania skosu krawędzi można wykonać wyłącznie mechanicznie. Przed montażem krawędzie zgrzewów zabezpiecza się od zgorzeliny i zanieczyszczeń do szerokości co najmniej 20 mm od strony zewnętrznej i wewnętrznej, po czym odtłuszcza.

Montaż połączeń odbywa się albo w inwentarzu, urządzeniach, albo za pomocą gwoździ. W tym przypadku niezwykle ważne jest uwzględnienie możliwego skurczu metalu spoiny podczas procesu spawania. Nie można umieszczać szwów w miejscach przecięcia szwów. Jakość spoin sczepnych podlega tym samym wymaganiom, co spoina główna. Kleszcze z niedopuszczalnymi wadami (pęknięcia na gorąco, pory itp.) należy usunąć mechanicznie.

Wybór parametrów trybu. Podstawowe zalecenia są takie same jak przy spawaniu stali węglowych i niskostopowych. Główną cechą spawania stali wysokostopowych jest minimalizacja dopływu ciepła do metalu nieszlachetnego. Osiąga się to poprzez spełnienie następujących warunków:

Ryc. 100
krótki łuk spawalniczy;

brak drgań bocznych palnika;

maksymalna dopuszczalna prędkość spawania bez przerw i ponownego nagrzewania tego samego obszaru;

minimalne możliwe tryby prądu

Technika spawania. Główną zasadą jest utrzymanie krótkiego łuku, ponieważ w tym przypadku stopiony metal jest lepiej chroniony przed powietrzem przez gaz. Podczas spawania w argonie za pomocą elektrody W drut dodatkowy powinien być równomiernie podawany w strefę spalania łuku, aby zapobiec rozpryskom stopionego metalu, który spadając na metal rodzimy, może powodować powstawanie kieszeni korozyjnych. Na początku spawania krawędzie i drut dodatkowy nagrzewa się palnikiem. Po utworzeniu jeziorka spawalniczego spawanie odbywa się poprzez równomierne przesuwanie palnika wzdłuż złącza. Konieczne jest monitorowanie głębokości penetracji i braku braku penetracji. O jakości wtopienia decyduje kształt roztopionego metalu w jeziorku spawalniczym: dobry (jeziorko jest wydłużone w kierunku spawania) lub niedostateczny (jeziorko jest okrągłe lub owalne)

Pytania kontrolne:

1. Dlaczego do argonu dodaje się 2-5% tlenu?

3. Dlaczego spawanie stali wysokostopowych odbywa się przy minimalnym dopływie ciepła?

Zadanie testowe:

1. Jako spawacz niezwykle ważny jest dla Ciebie wybór materiału dodatkowego, prądu spawania i przygotowania krawędzi do spawania stali 12X17

Wykorzystują je w wielu sektorach naszej wieloaspektowej gospodarki narodowej Różne rodzajeżeliwo - szare, o dużej wytrzymałości i ciągliwości. Stosowane są w konstrukcjach budowlanych, do produkcji krytycznych części stosowanych w inżynierii mechanicznej, lotnictwie, budowie samolotów, transport kolejowy, w produkcji wyrobów i części hydraulicznych itp.

Charakterystyczną cechą tego materiału jest wysoki stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie oraz dobre właściwości przeciwcierne. Te cechy umieściły żeliwo w specjalnej kategorii w produkcji konstrukcji i części. Jak każdy produkt, żeliwo może ulec uszkodzeniu w trakcie użytkowania lub jego powierzchnia może ulec zużyciu. Najczęściej pojawia się defekt w postaci pęknięć. Jedną z metod przywrócenia wydajności produktu jest spawanie żeliwa i jego napawanie. Spawanie stosuje się także w celu eliminacji wad w produkcji odlewów żeliwnych.

Żeliwo to stop składający się z żelaza, węgla i innych pierwiastków, które są obecne w jego składzie lub są tam specjalnie wprowadzone, aby nadać mu określone właściwości, a ilość zawartego w nim węgla może wynosić od 2,14 do 6,67%. Właściwości żeliwa zależą od następujących czynników:

  • konstrukcje na bazie metalu;
  • wtrącenia grafitowe – ich ilość, wielkość, kształt i charakter rozmieszczenia.

Aby nadać odporność na ciepło, odporność na zużycie, kwasoodporność i inne specjalne właściwości, podczas produkcji żeliwa wprowadza się do niego specjalne dodatki - nikiel, chrom, molibden, aluminium, miedź, tytan itp., Które przy pewnym procencie wprowadzenie sprawia, że ​​właściwości żeliwa są wyjątkowe. Takie żeliwa nazywane są stopowymi.

Główne trudności w spawaniu żeliwa

Obejmują one:

  • wysoka zawartość węgla (im wyższa, tym gorsza spawalność);
  • wysoka płynność;
  • możliwość tworzenia się tlenków ogniotrwałych podczas procesu spawania (ich temperatura topnienia jest znacznie wyższa niż temperatura topnienia samego żeliwa);
  • skłonność do pęknięć (z powodu niejednorodności metalu), porów (z powodu wypalenia węgla podczas spawania).

Wszystko to negatywnie wpływa na spawalność, a żeliwo słusznie uważane jest za materiał trudny do spawania. Zwłaszcza, gdy spawanie odbywa się w domu i nie ma możliwości sprawdzenia, jakiej marki żeliwo jest spawane. Wiele osób ocenia spawalność produkt z żeliwa wzdłuż jego przerwy.

Jeśli pęknięcie jest czarne lub ciemnoszare, będziesz musiał wysilić się, aby przywrócić jego pierwotne właściwości lub w ogóle nie wykonywać prac spawalniczych, bez specjalnych elektrod i bez znajomości zawiłości technologii.

Główne rodzaje spawania

Eksperci stosują 2 rodzaje spawania żeliwa - metoda na zimno i gorący. Podczas spawania na zimno konieczne jest użycie elektrod przeznaczonych specjalnie do spawania żeliwa.

Wyroby żeliwne można spawać na zimno (bez nagrzewania) elektrodami stalowymi wykonanymi z niskostopowego Stal węglowa, ale wymaga to od spawacza dużego wysiłku i zrozumienia procesów zachodzących w strefie spawania. Ze względu na te właściwości żeliwa. Metal szybko stygnie po zakończeniu spawania, co prowadzi do jego kruchości, co może powodować pęknięcia.

Ponadto pomiędzy spoiną a metalem rodzimym tworzy się żeliwo bielone, a następnie żeliwo utwardzane, co może powodować powstawanie porów, które są niedopuszczalnymi wadami.

Do spawania na zimno stosuje się również elektrody wykonane z żeliwa austenitycznego i metali nieżelaznych.

Elektrody wykonane są z prętów okrągłych wytwarzanych metodą odlewania, stosuje się gatunek żeliwa A lub B. Ich średnice wahają się od 4 ÷ 12 mm, natomiast pręty Ø 4 mm mają długość 250 mm, Ø 6 mm - 350, reszta ma długość 450 mm. Do transportu gazu stosowane są pręty wykonane z żeliwa klasy A prace spawalnicze i stanowią materiał do produkcji prętów elektrodowych stosowanych przy spawaniu na gorąco wyrobów żeliwnych. Pręty gatunku B, oprócz spawania żeliwa w stanie gorącym, można stosować do produkcji prętów elektrodowych, które stosuje się przy spawaniu metodami półgorącymi i zimnymi.

Takimi elektrodami można spawać tylko w jednej pozycji - dolnej. Natężenie prądu zależy od średnicy elektrody i mieści się w zakresie 270 ÷ 650 A.
Spośród elektrod wykonanych z metali nieżelaznych do spawania żeliwa stosuje się elektrody miedziane wykonane z metalu monelowego i żeliwa niklowego o strukturze austenitycznej.

Elektrody miedziane są zalecane do spawania wyrobów, które muszą mieć szczelne szwy i pracować przy małych obciążeniach statycznych. Wykonane są z prętów miedzianych Ø 3 ÷ 6 mm, owijanych stalowy drut lub taśma o niskiej zawartości węgla. Na pręt nakładana jest specjalna powłoka - kredowa lub składająca się ze złożonej kompozycji.

Pręty o tej samej średnicy i długości wykonywane są z metalu monelowego (miedziowo-niklowego) oraz żeliwa niklowo-austenitycznego.Spawanie można wykonywać zarówno prądem stałym, jak i przemiennym.

Wybielania żeliwa i pojawienia się struktur hartowniczych można uniknąć, stosując bardziej produktywny rodzaj spawania - na gorąco. W zależności od temperatury wstępnego podgrzewania produktu przed spawaniem istnieją następujące typy zgrzewanie na gorąco:

  • ciepły (nie więcej niż 200 0C);
  • półgorący (ogrzewanie ok. 300 ÷ 400 0C);
  • gorąco (500 ÷ 600 0С).

W każdym przypadku temperatura podgrzewania nie powinna przekraczać 650 0C, aby uniknąć przekształceń strukturalnych w samej strukturze żeliwa.

(1-częściowy, 2-formowany, 3-płytki grafitowe)
A- zlew nieprzelotowy
B- podszewka z płytkami grafitowymi
C- niedopełnienie krawędzi

Etapy procesu zgrzewania na gorąco są następujące:

  • przygotowanie produktu do spawania;
  • ogrzewanie do wymaganej temperatury (w piecu, piecu muflowym, studni grzewczej itp.);
  • montaż (za pomocą zacisków lub gwoździ) oraz instalacja produktu do spawania;
  • sam proces spawania;
  • chłodzenie (powolne).

Wszystkie rodzaje metod spawania na gorąco wymagają powolnego chłodzenia produktu lub konstrukcji po spawaniu. Zapobiegnie to niepożądanemu wybieleniu żeliwa, które powoduje jego kruchość. Najczęściej produkt jest natychmiast wysyłany do pieca po spawaniu i tam schładzany, wyłączając piec. Czasami takie chłodzenie może zająć kilka dni, w zależności od wymiarów produktu. W domu używają specjalnych produktów, które chronią produkt przed szybkim ochłodzeniem (materiał oszczędzający ciepło, na przykład azbest, żużel, suchy piasek kwarcowy, węgiel drzewny).

Spawanie odbywa się prądem stałym o odwrotnej polaryzacji. Czasami wykonuje się spawanie prąd przemienny, ale tylko wtedy, gdy długość kabli od transformatora spawalniczego nie jest duża, a napięcie jałowe jest większe niż 70 V.

Przygotowanie do spawania

Miejsce wykonywania prac spawalniczych należy dokładnie oczyścić z brudu, olejów i innych zanieczyszczeń. Osiąga się to za pomocą pędzla, pilnika, papieru ściernego lub szlifierki. Olej usuwa się za pomocą rozpuszczalników (benzyna, nafta itp.) lub spalając go płomieniem palnika gazowego. W zależności od grubości spawanych części cięte są krawędzie jednostronne, dwustronne, w kształcie litery V i X (pod kątem 90 0).

Cięcie należy wykonać, gdy grubość wyrobu żeliwnego przekracza 20 mm, ale czasami wykonuje się cięcie krawędziowe na częściach o grubości większej o 4 mm. Końce pęknięć, jeśli występują, należy nawiercić. Do identyfikacji końców pęknięć stosuje się trawienie słabymi roztworami kwasu solnego lub azotowego (2 ÷ 6%).

W bardziej skomplikowanych przypadkach, gdy produkty są spawane, ciężkie i nieporęczne, dla których narzucone są wymagania wytrzymałościowe, stosuje się śruby lub kołki, które wkręca się w przygotowane krawędzie na wzór szachownicy. W takim przypadku średnica kołków (śrub) nie powinna przekraczać 0,4 grubości spawanej części. Kołki (śruby) należy wkręcić tak, aby wystawały ponad powierzchnię części (nie więcej niż 1,2 Ø kołka lub śruby). Produkty wkręca się nie tylko na krawędziach tnących, ale także z każdej strony część (w jednym rzędzie). Określona jest również odległość pomiędzy kołkami (śrubami), która nie powinna przekraczać 6 Ø kołków.

Spawanie żeliwa za pomocą kołków stalowych
A— montaż kołków do przygotowania krawędzi w kształcie litery V
B- spawanie kołków

Następnie przeprowadza się spawanie w następujący sposób. Każdy sworzeń jest spawany elektrodą stalową Ø 3 mm za pomocą okrągłych szwów. Spawanie odbywa się przy małych prądach i losowo, aby uniknąć przegrzania. Następnie całą powierzchnię pokrywa się tymi samymi okrągłymi szwami warstwą napawanego metalu o grubości, która nie powinna przekraczać grubości żeliwa.

Ponieważ żeliwo ma wysoką płynność, daje metal pożądany kształt W niektórych przypadkach powstaje miejsce spawania. Aby to zrobić, używają płytek grafitowych połączonych specjalną masą formierską składającą się z piasku kwarcowego płynne szkło. Można stosować materiały ogniotrwałe lub inne podobne materiały. W produkcji jest to określone w dokumentacji regulacyjnej. Do formowania można stosować materiały formierskie stosowane w odlewniach.

Cechy spawania elektrodami stalowymi

Do spawania żeliwa stosuje się elektrody ze stali niskowęglowej ze względu na ich niski koszt i dostępność. Mogą spawać produkty z części niekrytycznych i z drobnymi wadami. Aby jednak efektywnie z nimi gotować, konieczne jest zastosowanie pierwszej warstwy okładziny podczas cięcia elektrodami marki TsCh-4.

Stosując konwencjonalne elektrody ANO-4, UONII 13/45 i innych marek najczęściej stosowanych w elektrodach spawalniczych, stosuje się również drut miedziany. Nawija się go bezpośrednio na elektrodę, a jego masa musi przekraczać masę samej elektrody 4–5 razy, w przeciwnym razie służy jako pręt wypełniający.

Technologia spawania elektrodami żeliwnymi

Teraz możesz swobodnie zakupić specjalne elektrody do żeliwa różnych producentów. Wykonane są głównie z żelaza, niklu, miedzi i są to pręty metalowe pokryte cienką warstwą powłoki. Zwykle produkowane są wg Specyfikacja techniczna producent.

Skład powłoki zawiera proszek żelaza. Należą do nich elektrody do żeliwa gatunków TsCh-4, OZCh-2, OZCh-3, OZCh-4, OZCH-6, OZZHN-1, OZZHN-2, MNCh-2. Średnica produkowanych elektrod mieści się w zakresie 2 ÷ 20 mm, a ich długość wynosi 300, 350 i 450 mm. Wszystkie mają charakterystyczną cechę - z ich pomocą są dobrze uformowane Spawać. Wiele z tych marek umożliwia wykonywanie połączeń zakładkowych, doczołowych i narożnikowych.

Wielkość prądu spawania jest bezpośrednio zależna od średnicy elektrody i mieści się w przedziale 50 ÷ 600 A. Typowo prąd spawania wybrać w zakresie 50 ÷ 90 A na 1 mm Ø elektrody. Spawanie odbywa się za pomocą małych koralików (nie większych niż 50 mm), a następnie ich chłodzenie do temperatury 50 0C. Podczas procesu spawania szwy należy wbijać młotkiem, którego waga nie powinna przekraczać 1,2 kg. Młotek musi mieć zaokrągloną główkę. I musimy pamiętać, co następuje: pierwszej i ostatniej warstwy w spawaniu wielowarstwowym nie można kuć, ponieważ może to spowodować pojawienie się pęknięć.

Czasami spawanie odbywa się za pomocą łatek. W tym celu stosuje się wkładki wykonane z żeliwa lub stali. Metodę tę najczęściej stosuje się do uszczelniania otworów w konstrukcji żeliwnej. Elektrody muszą być klasy OZCH-6.

Spawanie żeliwa elektrodami nietopliwymi

Wyroby żeliwne można spawać elektrodami nietopliwymi (węglowymi, grafitowymi, wolframowymi), należy jednak pamiętać o zastosowaniu pręta wypełniającego - prętów lub prętów wykonanych z żeliwa zawierającego metale takie jak nikiel, miedź, aluminium i inne.

Obszar szwu podczas procesu spawania z Szkodliwe efekty powietrze jest chronione topnikiem (boraks) lub gazem obojętnym (argon). Najczęściej stosowanym rodzajem spawania jest spawanie prądem przemiennym w argonie. elektroda wolframowa za pomocą prętów niklowych.

Cechy spawania żeliwa argonem

Spawanie żeliwa na półautomatach z zabezpieczeniem gazowym (argonem) pozwala na uzyskanie szwów Wysoka jakość zwłaszcza gdy spawanie odbywa się za pomocą falownika. Obowiązkowe jest miejscowe podgrzanie produktu do temperatury co najmniej 300 0C. Jako materiał wypełniający stosuje się pręty wykonane z niklu. Czasami stosuje się pręty z brązu aluminiowo-brązowego, ale nie w przypadku produktów, które będą później poddawane ogrzewaniu.

Bardziej produktywny rodzaj spawania żeliwa za pomocą automatów wykonuje się przy użyciu drutów proszkowych specjalnie opracowanych przez specjalistów do takiego spawania. Zawierają pełny kompleks specjalne elementy modyfikujące. Wprowadza się je w postaci ligatury, której podstawą jest krzem. Każda marka jest wykorzystywana do następujących prac:

  • PP-ANCH-1 - zaparzanie drobnych defektów bez podgrzewania, przy czym powierzchnie nie są później poddawane obróbce mechanicznej;
  • PP-ANCh-2 - spawanie wad w produktach o dużej grubości z podgrzewaniem i bez;
  • PP-ANCH-3 - spawanie większości wad różne rozmiary z podgrzewaniem do wysoka temperatura(zgrzewanie na gorąco);
  • PP-ANCh-5 – spawanie naprawcze wyrobów z żeliwa o dużej wytrzymałości z podgrzewaniem;
  • PPSV-7 – spawanie wad w odlewach.

Spawanie gazowe żeliwa

Dotyczy wyłącznie wdrożenia prace naprawcze. Jako spoiwo stosuje się pręty wykonane z mosiądzu. Pozwala to uzyskać spoinę o wymaganej gęstości. Ponadto taki szew dobrze nadaje się do obróbki mechanicznej.

Spoiwem są druty spawalnicze gatunków Sv-08 i Sv-08A, pręty wykonane z żeliwa klasy A. Bezpośrednio przed spawaniem krawędzie części są podgrzewane, a następnie wypełniane topnikiem. Wybór końcówki palnika zależy od grubości spawanych części. Przy grubości do 5 mm konieczne jest użycie końcówki nr 3 lub 4, od 5 do 10 mm - nr 4 lub 5, od 10 do 15 mm - nr 5 lub 6 oraz metalu o grubości powyżej 15 mm spawa się końcówką nr 6 lub 7. Zużycie acetylenu może wahać się od 50 do 75 l/h na 1 mm grubości elementu.

Podczas procesu spawania jeziorko spawalnicze jest stale mieszane końcem pręta i okresowo dodawany jest do niego topnik. Topnik może składać się w 100% z boraksu lub być wieloskładnikowy (soda, potas, boraks, sól i kwas borowy w różnych ilościach). Te same topniki stosuje się również do lutowania żeliwa.

Liczba końcówek palnika dobierana jest w zależności od zużycia acetylenu na 1 mm grubości spawanego elementu (50 ÷ 75 l/h).

Chociaż żeliwo jest materiałem trudnym do spawania, naprawia się je wszędzie - w przedsiębiorstwach, małych warsztatach i gospodarstwach domowych. Najważniejsze to wiedzieć, co i jak ugotować. Naprawa uszkodzonych wyrobów, spawanie wyrobów odlewniczych, a nawet tworzenie konstrukcji spawanych odlewanych i wyrobów żeliwnych jest możliwe w domu przy odpowiednim podejściu do rozwiązania problemu. I to właściwy wybór sprzęt, materiały spawalnicze i technologia spawania. Wtedy jakość zostanie zapewniona.

Główne trudności w spawaniu tych stali to:

– cechy konstrukcyjne złączy spawanych;

– konieczność zapewnienia właściwości złącza spawanego zbliżonych lub równych właściwościom metalu rodzimego przy długim okresie eksploatacji (10–15 lat);

– zmiękczenie w strefie oddziaływania termicznego;

– tendencja metalu spoiny i SWC złącza spawanego do tworzenia CT.

1. Większość złączy spawanych wykonanych ze stali żaroodpornych charakteryzuje się obecnością koncentratów naprężeń, szwów wielowarstwowych, pozostałości podkładu, dużych grubości itp. (ryc. 31).

Ryż. 31. Połączenia spawane rur z blachą sitową (a),

złącza doczołowe rur (b) i połączenie rury z korpusem (c)

Podczas spawania rur ze ścianami sitowymi, króćcami i rurami dochodzi do koncentratora strukturalnego w postaci braku przetopu u nasady spoiny. Podczas spawania wielowarstwowego następuje wzrost odkształcenia plastycznego, szerokość strefy jest 2...3 razy większa niż SGC. Średnie szczątkowe odkształcenie plastyczne szacuje się na 0,5...1,7%.

Te i inne czynniki decydują o obecności pozostałości w złączach spawanych tych stali. napięcia spawania i tak dalej. Wpływ tych czynników na wydajność złącza można ograniczyć poprzez staranny dobór i zastosowanie parametrów technologicznych spawania (tryb, materiały, kolejność szwów itp.).

2. W warunkach długotrwałej pracy w temperaturze T = 450...600 °C możliwy jest rozwój procesów dyfuzyjnych pomiędzy metalem rodzimym a metalem spoiny.

Przede wszystkim dotyczy to węgla, który charakteryzuje się dużą mobilnością dyfuzyjną. Migrację węgla można zaobserwować nawet przy niewielkich różnicach w stopie pierwiastków węglikotwórczych. Tworzenie się warstwy odwęglonej (ferrytycznej) podczas pracy prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości i plastyczności złączy spawanych oraz do miejscowego zniszczenia. W związku z tym materiały spawalnicze muszą zapewniać skład chemiczny metalu spoiny zbliżony do metalu nieszlachetnego.

W niektórych przypadkach, jeśli konieczne jest uniknięcie ogrzewania i obróbki cieplnej, stosuje się materiały spawalnicze, które zapewniają produkcję stopiwa na bazie niklu. Ruchliwość dyfuzyjna pierwiastków w stopach na bazie niklu w temperaturze 450...600 °C jest znacznie mniejsza niż w stalach perlitycznych.

3. Zmiękczenie w SWC spowodowane jest wpływem cyklu termicznego spawania lub obróbki cieplnej złącze spawane do poddanego obróbce cieplnej metalu nieszlachetnego (normalizacja, a następnie odpuszczanie). W SWC, gdzie metal był nagrzewany w zakresie Ac 1 – temperatura odpuszczania stali, pojawiają się obszary mięknięcia. Jednocześnie długoterminowa wytrzymałość połączenia monet zostanie zmniejszona o 15...20% w porównaniu z metalem nieszlachetnym. Stopień zmiękczenia zależy nie tylko od warunków obróbki cieplnej, ale także od parametrów procesu spawania. Im większy pobór energii spawania, tym większa strefa mięknienia.

Zmiękczenie metalu w strefie wpływu ciepła można wyeliminować poprzez objętościową obróbkę cieplną, ale jest to ograniczone przez gabaryty pieców i inne trudności. Aby zmniejszyć strefę mięknięcia, spawanie odbywa się wąskimi ściegami bez drgań poprzecznych w optymalnych warunkach.

4. Pęknięcia zimne to kruche pęknięcia żaroodpornych stali perlitycznych, które powstają podczas spawania (lub po nim).

Przyczyną ich pojawienia się jest powstawanie struktur metastabilnych (troostyt, martenzyt) w obszarach SWC nagrzanych powyżej Ac 1, kruchość złączy spawanych pod wpływem wodoru oraz działanie czynników „siły” i „kamienia”.

Tworzenie się struktur hartowniczych w złączu spawanym zależy od układu stopowego stali i szybkości chłodzenia podczas spawania. Tym samym stale chromowo-molibdenowe są mniej podatne na hartowanie niż stale chromowo-molibdenowo-wanadowe.

Najtrudniejszą rzeczą jest zapobieganie tworzeniu się XT w metalu spoiny i strefie wpływu ciepła. Aby zapobiec tworzeniu się XT, spawanie wykonuje się z podgrzewaniem wstępnym, a następnie obróbką cieplną.

Działanie czynników siły i skali wiąże się z powstawaniem naprężeń rozciągających spawania pierwszego rodzaju, sztywnością konstrukcji spawanych, wymiarami wyrobów i grubością spawanych części.

Spawanie stali węglowych ma wiele cech i pewne trudności, które wynikają właśnie z faktu, że węgiel jest w nich głównym pierwiastkiem stopowym.

1 Główne cechy spawania stali węglowej

Do stali węglowych zalicza się stale o zawartości węgla od 0,1 do 2,07%. Stopy, w których tego elementu Zawarte w ilości 0,6–2,07% nazywane są wysokowęglowymi, 0,25–0,6% – średniowęglowymi, poniżej 0,25% – niskoemisyjnymi. Technologia spawania każdej z tych grup stali stopowych jest inna. Jednocześnie istnieje ogólne zalecenia, których należy przestrzegać przy spawaniu wyrobów wykonanych ze stopów zawierających węgiel jako główny pierwiastek stopowy. Porozmawiamy o nich.

Spoiny doczołowe, łączone półautomatycznie drutami proszkowymi oraz w atmosferze ochronnej, elektrodami otulonymi (ręcznie), a także metodą spawania gazowego, spawane są najczęściej na masę. Jeśli używany jest sprzęt automatyczny, należy zastosować metody, które po pierwsze gwarantują wystarczającą penetrację nasady szwu, a po drugie eliminują możliwość przepaleń.

Dla różne metody spawanie posiada własne normy, które opisują wymagania dotyczące parametrów szwów i procesu przygotowania krawędzi łączonych części. W celu pewnego połączenia wchodzących w ich skład elementów zaleca się montaż konstrukcji spawanych za pomocą specjalnych gwoździ lub przyrządów montażowych.

Spawanie sczepne jest zwykle stosowane w półautomatycznym procesie z dwutlenkiem węgla lub przy użyciu elektrod otulonych w przypadku stopowych stali węglowych. Grubość metalu określa długość tych pinezek, a ich pole przekroju poprzecznego wynosi zwykle około 2,5–3 centymetrów (do jednej trzeciej pola przekroju powstałego spawać). Wskazane jest nakładanie ich po stronie przeciwnej do głównego szwu jednoprzebiegowego. W przypadkach, gdy mówimy o W przypadku szwów wieloprzebiegowych sczepia się na odwrotnej stronie w stosunku do pierwszej warstwy.

Przed rozpoczęciem spawania sczepy należy dokładnie oczyścić i sprawdzić wzrokowo. Jeżeli podczas takiej kontroli zostaną wykryte pęknięcia, należy je usunąć. Kolejną kwestią jest to, że konieczne jest osiągnięcie całkowitego stopienia stosowanych sczepów. W przeciwnym razie, na skutek zwiększonej szybkości odprowadzania ciepła, mogą pojawić się na nich pęknięcia, które pogarszają spawalność i powodują, że cały proces spawania jest kiepskiej jakości.

Stopy węgla wykazują wysoką wydajność przy stosowaniu wielu szwów i przy spawaniu produktów po obu stronach. Spawanie wielowarstwowe zalecane jest w przypadku części o dużej grubości, a także konstrukcji pracujących w warunkach krytycznych. Jeżeli po zabiegu w szwach zostaną stwierdzone podcięcia, pęknięcia, pory, braki penetracji i inne wady należy:

  • mechanicznie usuń metal w „niebezpiecznym” miejscu;
  • oczyścić obszar wady;
  • zespawać oczyszczony obszar.

W przypadku stosowania metody spawania elektrożużlowego produkty należy montować z pewną szczeliną, która powinna mieć lekkie rozszerzenie w kierunku końca. Względne położenie spawanych elementów konstrukcji ustala się za pomocą zszywek (odległość między nimi wynosi od 50 do 100 centymetrów). Dodatkowo podczas procesu elektrożużlowego oraz podczas automatycznego spawania łukowego na szew (na początku i na końcu) montowane są listwy, które ułatwiają wykonanie zabiegu i zapewniają określone parametry szwu.

2 Jak przebiega spawanie stali niskowęglowych?

Spawalność takich stali jest uważana przez profesjonalistów za stosunkowo prostą, jeśli stosuje się jakiekolwiek metody i rodzaje łączenia części przez topienie. Przypisuje się określoną technologię spawania, biorąc pod uwagę fakt, że po zakończeniu zabiegu w złączu spawanym nie powinny występować żadne istotne wady.

Warto zauważyć, że podczas spawania stopów stopowych o niskiej zawartości węgla metal nieszlachetny różni się od metalu spoiny:

  • w metalu związku wzrasta udział krzemu i manganu, ale węgiel staje się mniejszy;
  • następuje zmiana właściwości mechanicznych metalu poddanego działaniu ciepła (elektryczna i zwykle prowadzi do nieznacznego wzmocnienia materiału w obszarze przegrzania);
  • istnieje możliwość, że metal w pobliżu spoiny zmniejszy swoją udarność (obserwuje się to podczas spawania stopów niestarzejących się);
  • Podczas wielowarstwowego procesu spawania metal spoiny może szybko stać się kruchy.

Wszystkie te różnice nie mają istotnego wpływu na jakość spoiny otrzymywanej metodą zgrzewania.

Nie ma również żadnych trudności podczas spawania gazowego stali stopowych z niewielką ilością węgla (do 0,25%). Ponadto z reguły topnik nie jest stosowany w operacjach gazowych. Przy właściwej metodzie takiego spawania na milimetr grubości spawanego produktu zużywa się od 120 do 150 decymetrów sześciennych acetylenu na godzinę, przy lewej metodzie - od 100 do 130. Możliwe jest również zastosowanie mocniejszego płomienia (zużycie - do 200 decymetrów sześciennych). Ale wtedy konieczne jest wykonanie drutu o większym przekroju.

Doskonałą spawalność wyrobów wykonanych ze stali stopowych niskowęglowych obserwuje się także przy zastosowaniu elektrod otulonych. Optymalne wyniki spawania zapewniają pręty z powłoką rutylową (E46T) i wapniowo-fluororutylową (E42A). Wśród profesjonalnych spawaczy popularne są także pręty spawalnicze powlekane z dodatkiem proszku żelaza.

Spawanie elektrożużlowe wyrobów ze stali niskowęglowych odbywa się przy użyciu topników AN-22, FC-1, AN-8, FC-7, AN-8M. Drut dobiera się biorąc pod uwagę skład stopu. Na przykład St3 jest spawany przy użyciu drutu Sv-08Gs, Sv-10G2, SV-08GA i gatunków stali wrzącej - Sv-08A.

3 Subtelności spawania stali średniowęglowych

Spawalność tych stopów nie jest tak dobra jak stali stopowych niskowęglowych, ponieważ zawierają one duże ilości węgla. Podczas spawania materiałów średniowęglowych obserwuje się następujące trudności: brak jednakowej wytrzymałości metalu nieszlachetnego i metalu spoiny; wysokie ryzyko powstawanie dużych pęknięć i utwardzanie nieplastycznych struktur w obszarze spoiny; niska odporność na defekty krystalizacyjne.

Jednak wszystkie te problemy podczas spawania stopów średniowęglowych nie są tak trudne do rozwiązania. Można stosować pręty spawalnicze o zwiększonej wydajności napawania, drut napawkowy oraz specjalne elektrody do stali węglowych o niskiej zawartości węgla. W tym przypadku ręczne spawanie łukowe przebiega bez trudności. Zaleca się także zwiększenie spawalności części poprzez:

  • wdrożenie oddzielnego (kilku kąpieli) procesu spawania dwułukowego;
  • zmiany w strukturze metalu spoiny (zastosowanie specjalnych trybów cięcia krawędzi, które zapewniają najniższy stopień wnikania metalu rodzimego);
  • nagrzewanie (jednoczesne i wstępne) łączonych elementów.

Spawanie łukiem elektrycznym konstrukcji ze stali stopowych średniowęglowych najczęściej wykonuje się za pomocą prętów UONI (13/45 i 13/55). Posiadają specjalną powłokę (fluorek wapnia), która gwarantuje zwiększenie odporności metalu spoiny na pęknięcia (krystalizację) i doskonałą wytrzymałość powstałej spoiny.

Technologia spawanie łukowe produkty średniowęglowe zapewniają następujące cechy:

  • ze względu na ryzyko powstania pęknięć zaleca się spawanie kraterów, a także wykonywanie ruchów wzdłużnych elektrody zamiast poprzecznych;
  • wąskie wałki należy nakładać za pomocą krótkiego łuku elektrycznego;
  • Zaleca się wykonanie obróbki cieplnej szwu po spawaniu (zwłaszcza gdy jest Specyfikacja techniczna musiał mieć zwiększoną plastyczność).

Łączenie gazowe stopowych stopów średniowęglowych odbywa się za pomocą płomienia lekko nawęglanego lub standardowego. W tym przypadku stosowana jest tylko lewa metoda, a moc płomienia waha się od 75 do 100 decymetrów sześciennych na godzinę. Po spawaniu można wykonać obróbkę cieplną lub kucie metalu. Operacje te w znaczący sposób poprawią właściwości stali. Jeżeli spawane są części o grubości przekraczającej trzy milimetry, technologia spawania gazowego wymaga podgrzania ich do temperatury około 650 (ogrzewanie lokalne) lub do 350 (ogrzewanie ogólne).

Osobno powiemy, że możliwe jest spawanie konstrukcji średniowęglowych nawet w niskich temperaturach (-30 stopni lub mniej). W takich sytuacjach stosowana jest specjalna technologia spawania, która wymaga obowiązkowej obróbki cieplnej produktów po spawaniu i ciągłego podgrzewania metalu (najpierw jest on podgrzewany do temperatur wskazanych powyżej, a następnie podgrzewany przez całą operację). Jeśli spełnione zostaną określone wymagania, jakość szwu będzie nienaganna.

4 Czy można spawać stopy wysokowęglowe?

Wysoka zawartość węgla w takich stalach sprawia, że ​​nie nadają się one do produkcji konstrukcji spawanych. Jednak często podczas wykonywania napraw istnieje potrzeba spawania stopów wysokowęglowych. W takich przypadkach spawa się je metodami stosowanymi w przypadku stali o średniej zawartości węgla. Jedynym warunkiem jest to, aby spawanie wyrobów wysokowęglowych nie odbywało się w przeciągach i przy temperaturze otoczenia niższej niż pięć stopni Celsjusza.

Spawanie stali o wysokiej (do 0,75 proc.) zawartości węgla metodą gazową odbywa się przy użyciu płomienia nawęglonego (lekko) lub normalnego, o wydajności nie większej niż 90 metrów sześciennych acetylenu na godzinę. W tym przypadku metal podgrzewa się do 300 stopni ( wymagany warunek aby uzyskać wysokiej jakości połączenie). Spawanie stopów wysokowęglowych wykonuje się metodą lewoskrętną. Umożliwia to skrócenie czasu przebywania metalu w stanie stopionym oraz czasu jego przegrzania.

Tytan i jego stopy. Tytan i jego stopy są obecnie szeroko stosowane w specjalnych gałęziach techniki. Temperatura topnienia tytanu wynosi 1680°C, gęstość wynosi 4,5 g/cm 3 . Tytan ma fazę α o niskiej temperaturze i fazę β o wysokiej temperaturze.

Tytan ma duże powinowactwo chemiczne do tlenu, azotu i wodoru: jego intensywne nasycanie wodorem rozpoczyna się już w temperaturze 250°C, tlenem w 400°C i azotem w 600°C. Wraz ze wzrostem temperatury aktywność tytanu gwałtownie wzrasta. Szybkość interakcji tytanu z tlenem jest 50 razy większa niż z azotem. Tlen i azot łatwo rozpuszczają się zarówno w fazie α, jak i β tytanu i są silnymi stabilizatorami fazy α. Tytan jest jedynym pierwiastkiem, który może palić się w azocie. Wodór stabilizuje fazę β tytanu i tworzy roztwory stałe oraz wodorek TiH2 z tytanem.

Gdy tytan jest schładzany poniżej 100-150°C, wytrąca się wodorek (faza γ), co powoduje powstawanie zimnych pęknięć podczas spawania. Podczas powolnego chłodzenia faza γ uwalnia się w postaci cienkich płytek, a podczas hartowania - w postaci silnie zdyspergowanych cząstek.

Azot i tlen gwałtownie zwiększają wytrzymałość tytanu i zmniejszają jego plastyczność. Wodór zawarty w tytanie wpływa głównie na jego skłonność do pękania. Jedną z najważniejszych właściwości tytanu jest jego wysoka odporność na korozję w wielu agresywnych środowiskach. Tytan ma wysoką wytrzymałość w normalnych i podwyższonych temperaturach.

Główny trudności w spawaniu tytanu Czy:

jego wysoka aktywność wobec tlenu, azotu i wodoru zarówno w stanie stopionym, jak i stałym;

tworzenie kruchej fazy α podczas chłodzenia;

duża skłonność do rozrostu ziaren w fazie β i przegrzania.

Aby uzyskać wysokiej jakości złącze spawane tytanu, należy ograniczyć zawartość azotu, tlenu, wodoru i węgla; w tym celu podczas spawania metal spoiny i strefa wpływu ciepła są zabezpieczane gazami obojętnymi. Aby chronić szew i strefę wpływu ciepła przed powietrzem, stosuje się palniki z wizjerem. Zabezpieczenie grani spoiny polega na dokładnym dociśnięciu krawędzi spawanych części do podkładki miedzianej lub stalowej i doprowadzeniu gazu obojętnego do podkładki wykonanej z porowatego materiału.

Właściwości mechaniczne i strukturę metalu spoiny oraz strefy wpływu ciepła można kontrolować, wybierając najbardziej racjonalne tryby i technologię spawania, a także późniejszą obróbkę cieplną. Spawanie tytanu łukiem argonowym w gazach obojętnych wykonuje się w środowisku argonu najwyższej i pierwszej klasy prądem stałym o stałej polaryzacji. Podczas spawania zbiorników lub rur wewnątrz produktu dostarczany jest gaz obojętny. Do spawania części tytanowych stosuje się szczelne komory wypełnione gazem obojętnym.

Pytania autotestowe

1. W jaki sposób można spawać miedź?

2. Jak tlenek i tlenek miedzi wpływają na jej spawalność?

3. Jakie są trudności w spawaniu aluminium, niklu, tytanu?

4. Jakie są przyczyny porów podczas spawania miedzi, aluminium i tytanu?