Сварка стали 45 полуавтоматом и покрытым электродом: технология, проверка соединений
К сварке деталей из различных сплавов нужно подходить индивидуально. Сталь 45 относится к группе ограниченно свариваемых (ГОСТ 29273-92), это значит, что в процессе работы с ней требуется соблюдать особые правила. Нарушение технологии может привести к образованию трещин в зоне сварки и последующему разрушению конструкции.
Описание стали 45
Конструкционная сталь 45 применяется в промышленности: станкостроении, на производстве автомобилей и прочей техники, инструментов. Отличается хорошими характеристиками: высокой ударной прочностью, пластичностью, устойчивостью к различным нагрузкам – статическим и динамическим. Стандарт проката: ГОСТ 1050-88. Группа свариваемости: третья. Применяемые сплавы-заменители: 40Х, 50, 50Г2. Отличается также следующими характеристиками:
- плотность – 4850 кг/куб. м;
- ударная вязкость – 66 кДж/ кв. м;
- твердость до термической обработки – 20-22 ед. по Роквеллу.
Число 45 указывает на повышенное содержание углерода в сплаве – 0,45%. Это осложняет процесс сварки деталей: может приводить к появлению горячих (во время нагрева) и холодных (после остывания) трещин.
Допустимое содержание элементов:
- C (углерод): 0,42-0,500%;
- Si (кремний): 0,17-0,37%;
- Mn (марганец): 0,50-0,80%.
Импортные аналоги:
- США – 1045;
- Япония – S45C, SWRCh55K;
- Европа – 1.1191, 2C45, C45, C45E, C45EC, C46.
Чаще всего поставляется в виде листов или полос разной толщины. Рекомендуется разрезать при помощи плазменной резки, что позволит избежать перегрева кромок, или механическими способами.
Технология сварки
До проведения работ необходимо прогреть детали до 150-200 градусов по Цельсию. После этого выполняются сварочные работы. Затем готовое изделие должно медленно остывать. Такой способ уменьшает вероятность образования трещин.
Сварочные работы производятся с применением покрытых электродов Есаб ОК 68.81, УОНИ 13/55, Lb-52U, при помощи полуавтоматической сварки в углекислом газе проволокой ESAB OK Autrod 312 и ESAB OK Autrod 16.95 или в среде аргона.
По окончании работы рекомендуется поместить деталь в печь и прогревать при температуре 400-450 градусов по Цельсию (процесс нормализации) около 1 часа.
После полного остывания изделия необходимо выполнить испытания в зависимости от назначения конструкции: на разрыв, кручение, ударные нагрузки или изгиб. Если создаются ответственные металлоконструкции, то для проверки рекомендуется обращаться в специализированные организации, которые проводят тесты готовых соединений.
Ручная дуговая сварка осуществляется в соответствии с ГОСТ 5264-80, где указаны типы применяемых соединений и конструктивные элементы с информацией об их размерах.
Сварка стали 45. Практика
Если работы проводятся вне оборудованных цехов, то обеспечить неукоснительное соблюдение технологии сложно. В этом случае можно использовать следующий метод:
- Подготовка деталей к сварке: зачистка, формирование кромок под сварочные швы.
- Прогрев деталей при помощи газового (пропанового, ацетиленового) резака или горелки. Для определения температуры следует использовать инфракрасный пирометр, также применяют термокарандаши, которые начинают плавиться при достижении определенных значений.
- Сварка производится максимально быстро, если необходимо, то в процессе можно дополнительно подогревать детали.
- По окончании работ изделие требуется поместить в емкость с песком, чтобы процесс остывания происходил как можно медленнее.
- Если деталь слишком крупная и ее невозможно убрать в песок, то можно подогревать зону сварки резаком или горелкой, постепенно уменьшая температуру.
В ряде случаев допускается использовать «холодный» метод сварки. Для этого рекомендуется использовать полуавтомат или аргон, так как зона нагрева в этом случае будет меньше, чем при применении покрытых электродов.
Сварка производится так:
- элементы изделия собираются на небольшие прихватки – 5-7 мм с шагом около 150 мм;
- обваривать конструкцию следует небольшими швами, важно не давать металлу сильно нагреваться;
- по возможности следует класть швы вразнобой с разных сторон изделия.
Важно: такой метод нельзя использовать при сварке ответственных конструкций.
При использовании холодного способа требуется провести тщательный визуальный осмотр швов и проверку прочности соединений, поскольку вероятность появления трещин высока.
Проверка сварных соединений
На производстве используют эффективные методы контроля: просвечивание швов рентгеном или ультразвуком. Это позволяет обнаружить большинство дефектов: непровары, трещины, свищи.
Если есть возможность, то варят тестовые образцы из стали 45, разрезают швы болгаркой и осматривают их визуально. Внутри не должно быть:
- пор – мелких пузырьков, которые значительно ухудшают свойства шва. Допускается наличие незначительного количества пор;
- трещин – в процессе эксплуатации конструкции они могут увеличится и вызвать разрушение соединения;
- свищей – также влияют на прочность шва.
В случае когда изделие предназначено для работы под нагрузками, рекомендуется проверять соединения механическими способами. Для этого деталь подвергают нагрузкам. Например, если шов должен выдерживать нагрузку 10 тонн, следует проводить проверку с весом на 30% больше – 13 тонн.
Исправление дефектов
После сварки требуется удалить шлаковую корку (если использовались покрытые электроды), обработать деталь металлической щеткой, чтобы соединение было хорошо видно. Ряд проблем можно выявить при осмотре сварных швов, появление внутренних «холодных» трещин часто определяется на слух: громкие щелчки говорят о том, что внутри появились дефекты.
При выявлении трещин и других изъянов требуется полностью вырезать проблемные участки и положить новые швы. Заваривать их без разделки не допускается. Рекомендуется предварительно прогревать зону сварки, после работы деталь должна медленно остыть.
Справка: наплывы металла в зоне сварки также считаются дефектами, удаляются при помощи болгарки с зачистным кругом.
Как получить надежное соединение. Сварка с другими металлами
Поскольку сталь 45 при сварке подвержена появлению трещин, рекомендуется либо проводить тщательную проверку швов, либо дублировать соединения при помощи болтов, шпилек или заклепок.
Если изделие предполагается сваривать с иными сплавами, то рекомендуется создать образец. После анализа результата можно разработать оптимальную технологию.
Сварка 40Х и 45стали — Технологии сварки
Вот каждый раз встречаясь с несусветным идиотизмом думаю:»Ну всё,вмемориз!»
Ан нет,буквально на следующий же день кто нибудь где нибудь чем нибудь да удивит…
мы используем электроды по нержавейке
Клиника…
Вообще есть у меня подозрение что народная любовь к сварке углеродистых сталей материалами для легированных растёт из технологии сварки чугуна…хотя чугун сваривают никелем совсем по другой причине…хотя опять таки не удивлюсь если кто-то шпарит сталь 45 хромистыми безникелиевыми электродами(вот это будет цирк так цирк…уехавший без клоунов)…
Сегодня разговаривал с технологами по металлообработки из двух абсолютно разных производств, оба утверждали почему то что 40Х варится лучше.
Производства я так понимаю булочно-кондитерские,бо технолог-сварщик такого даже в горячечном бреду не ляпнет
40х лучше варится, при сварке 45й на границе шва образуются микротрещины если без нагрева
Есть такая полезная для сварщика(да и не только) книжка,называется марочник сталей
Заглянув в него можно узнать весьма интересные вещи,например что и сталь 45 и 40Х являются трудносвариваемыми,или что одна является заменителем другой,или что число «40» в обозначении стали марки 40Х это вовсе не содержание хрома (как многие считают) а углерода,так же как число «45» в обозначении стали марки 45,и разница в содержании углерода у обеих марок всего в районе 0,05%,так что свариваются они совершенно одинаково…
(Вообще содержание в стали хрома ухудшает её свариваемость,так что будь его в стали 40Х на порядок больше она сваривалась бы гораздо хуже чем сталь 45,но поскольку хрома в её составе всего около 1% на свариваемость он по сути никакого влияния не оказывает)
По существу:
Ст3 в сочетании со сталью 45 сваривается с предварительным подогревом до 250-350°С и последующим отпуском при 600-650°С электродами для сварки низколегированных низкоуглеродистых сталей.
Ст3 в сочетании со сталью 40Х сваривается с предварительным подогревом до 250-350°С и последующим отпуском при 600-650°С электродами для сварки низколегированных низкоуглеродистых сталей.
При невозможности предварительного подогрева всей детали производится местный подогрев до 600-650°С (в обоих случаях)
Соблюдение данной технологии позволяет получить прочность сварного соединения в пределах 80% от прочности основного металла.
PS.А такое настроение хорошее было пока в эту тему не заглянул…
Изменено пользователем MrRiccoСварка сталей — углеродистых, высоколегированных
Сварка углеродистой стали 45 обладает некоторыми особенностями, сопровождается с определенными трудностями, обусловленными тем, что главным легирующим компонентом в ней является углерод.
Основные особенности сварки деталей из углеродистой стали
Стали, в составе которых углерод составляет 0,1-2,07 процента, относятся к углеродистым. Сплавы с содержанием этого химического элемента в пределах 0,6-2,07 процента считаются высокоуглеродистыми, с вместимостью углерода от 0,25 до 0,6 процентов – среднеуглеродистыми, если же в сплаве углерода меньше, чем 0,25 процентов – низкоуглеродистые.
Сварка углеродистых сталей для каждой из выше перечисленных категорий отличается по технологии ее выполнения. Но присутствуют и общие требования, которые необходимо соблюдать в процессе проведения сварочных работ:
- При использовании полуавтоматической сварки с порошковой проволокой, газосварки, сварки в защитной среде и сваривании заготовок вручную покрытыми электродами сварные швы чаще всего выполняются на весу.
- При использовании автоматической сварки нужно выбирать методики сваривания, обеспечивающие необходимый провар корня шва, а также исключающие прожог материала.
- Свариваемые конструкции для надежной фиксации входящих в них элементов, рекомендуется собирать при помощи специализированных прихваток, разных приспособлений для сборки. Прихватки обычно используются для полуавтоматической сварки в углекислой защитной среде, а для углеродистых легированных сталей с применением покрытых электродов.
Для различных технологий сварки присутствуют индивидуальные стандарты, обозначающие требования к размерам сварных швов, процедуре подготовки кромок свариваемых изделий.
Рекомендации по применению прихваток при выполнении сварочных работ
- Длина прихваток определяется в зависимости от толщины свариваемого металла.
- Площадь сечения прихваток – 2,5-3 см (приблизительно 1/3 часть площади сечения сварного шва).
- Рекомендуется накладывать прихватки с обратной стороны заготовки относительно однопроходного главного шва. Если предполагаются многопроходные сварные швы, тогда накладка осуществляется с противоположной стороны относительно первого слоя.
- Прихватки перед началом проведения сварочных работ обязательно подвергаются тщательной зачистке, визуальному осмотру. При обнаружении трещин, они удаляются в обязательном порядке.
Важный момент! При выполнении сваривания нужно добиваться полной переплавки прихваток, так как существует вероятность формирования трещин из-за достаточно быстрого отвода тепла. Трещины в свою очередь могут повлиять на качество выполнения сварных работ.
Особенности сваривания изделий из высоколегированных сталей
Сварка высоколегированных сталей отличается от сварки низкоуглеродистых сталей более высоким коэффициентом линейного расширения (превышает в 1,5 раза), и более низким коэффициентом теплопроводности (при высоких температурах меньше практически в 2 раза).
- Повышенный коэффициент расширения в процессе выполнения сварочных работ приводит к значительным деформациям свариваемых образцов, при большой жесткости изделий к образованию трещин (крупные заготовки, большая толщина металла, жесткое закрепление свариваемых элементов, отсутствие между ними зазоров).
- Низкий коэффициент теплопроводности в процессе сварочных работ приводит к концентрации тепла, соответственно увеличивается глубина проплавления металла. Чтобы этого избежать, необходимо уменьшать значение сварочного тока приблизительно на 15 процентов (+/-5%).
Образование трещин
Стали, легированные алюминием в отличие от низкоуглеродистых больше склонны к трещинообразованию.
Чаще всего горячие трещины образуются в аустенитных сталях, холодные трещины – в закаленных мартенситных, мартенситно-ферритных сталях. Присутствие по границам зерен сетки эвтектики делает сварные швы хрупкими.
Материалы устойчивые к коррозии, легированные ванадием, не имеющие в составе ниобий, титан, в случае их нагревания более 500° теряют свои антикоррозионные качества. Это происходит в результате выпадения железа, карбидов хрома.
Содержание углерода до 0,02 — 0,03 процентов полностью исключает в металле, шовном соединении выпадение карбидов хрома, соответственно межкристаллитную коррозию.
Термообработка
При помощи термической обработки (обычно осуществляется закаливание) антикоррозионные характеристики металла можно возобновить.
Для обеспечения высокой вязкости, коррозионной стойкости, пластичности материала, нужно его разогреть до 1000-1150 градусов, мгновенно закалить (охладить в воде).
Особенности технологии сварки трением с применением перемешивания
Технологический процесс сварки трением с перемешиванием подразумевает нагревание соединяемых деталей трением (один из свариваемых элементов находится в движении).
Принцип действия
Сваривание деталей из арматурной стали трением предполагает сварочные работы, в процессе которых механическая энергия одного из свариваемых элементов, который постоянно перемещается (вращается), преобразуется в тепловую. Обычно вращается или одна из свариваемых деталей, или вставка между ними. Соединяемые таким образом металлические заготовки одновременно между собой прижимаются под установленным или постепенно повышающимся давлением. Нагревание в данном случае осуществляется непосредственно на участке сваривания.
Основные стадии процесса сварки трением
- Разрушение при помощи трения окисных пленок, их удаление.
- Нагрев кромок свариваемых деталей до пластичного состояния, разрушение временного контакта.
- Выдавливание самых пластичных объемов стали из стыка.
- Остановка движения (вращения) свариваемого элемента, формирование монолитного соединения.
По завершению процедуры сваривания заготовок из арматурной стали происходит осадка, мгновенное прекращение движения (вращения) соединяемого изделия. Контактные поверхности деталей в сварочной зоне в процессе увеличения частоты вращения, под сжимающим давлением между собой притираются.
Контактные, жировые пленки на соединяемых изделиях разрушаются. После этого граничное трение преобразуется в сухое. Начинают контактировать между собой отдельные микровыступы, соответственно происходит из деформация. Образуются ювенильные зоны, в которых поверхностные атомы не имеют насыщенной связи – между ними мгновенно формируются металлические связи, которые мгновенно разрушаются благодаря относительному движению поверхностей.
Вывод
Учитывая сложность технологического процесса сваривания конструкций из высоколегированных сталей, сварочные работы должны производить только профессиональные сварщики.
Сталь 45Х — стали для сварных конструкций
Конструкционная легированная сталь 45Х
Марка 45Х – назначение
Конструкционная легированная хромистая сталь 45Х используется для изготовления деталей с повышенной прочностью/ твердостью/ износостойкостью, работающих при небольших ударных нагрузках – шатуны, болты, оси, шестерни, валы, другие изделия.
Сталь 45Х – отечественные аналоги
Марка металлопроката | Заменитель |
45Х | 40Х |
40ХГТ | |
40ХФ | |
40Х2АФЕ | |
45ХЦ | |
50Х |
Материал 45Х – характеристики
Марка | Классификация | Вид поставки | ГОСТ | Зарубежные аналоги |
45Х | Сталь конструкционная легированная | Сортовой прокат | 4543–71 | есть |
Поковки | 8479–70 |
Марка 45Х – технологические особенности
Термообработка
Режим |
Нормализация |
Ковка
Вид полуфабриката | t, 0С | Охлаждение | |
Размер сечения | Условия | ||
мм | |||
Слиток | 1220–800 | Все размеры – поковки ответственного назначения | Отжиг с перекристаллизацией |
Переохлаждение | |||
Переохлаждение | |||
Отпуск | |||
валки горячей прокатки | Нормализация | ||
Переохлаждение | |||
Переохлаждение | |||
Отпуск | |||
Остальные | Низкотемпературный отжиг | ||
Переохлаждение | |||
Заготовка | 1250–780 | до 100 | На воздухе |
101–300 | В мульде | ||
Сварка
Свариваемость | Способы сварки | Рекомендации |
трудно свариваемая | РДС, КТС | Подогрев + термообработка |
Флокеночувствительность
Чувствительна.
Резка
Исходные данные | Обрабатываемость резанием Ku | |||
Состояние | HB, МПа | sB, МПа | твердый сплав | быстрорежущая сталь |
горячекатанное | 163–168 | 620 | 1,2 | 0,95 |
Склонность к отпускной хрупкости
Склонна.
Сталь 45Х – химический состав
Массовая доля элементов не более, %:
Кремний | Марганец | Медь | Никель | Сера | Углерод | Фосфор | Хром |
0,17–0,37 | 0,5–0,8 | 0,3 | 0,3 | 0,035 | 0,41–0,49 | 0,035 | 0,8–1,1 |
Материал 45Х – механические свойства
Сортамент | ГОСТ | Размеры – толщина, диаметр | Режим термообработки | t | KCU | y | d5 | sT | sв |
мм | 0С | кДж/м2 | % | % | МПа | МПа | |||
Пруток | 4543–71 | 25 | Закалка (масло) | 840 | 490 | 45 | 9 | 835 | 1030 |
Отпуск (вода) | 520 |
Твердость, Мпа
Сортамент | ГОСТ | Термообработка | HB 10-1 |
Прокат | 4543–71 | Отжиг | 229 |
Пруток горячекатан. | 10702–78 | 179 |
Температура критических точек, 0С
Критические точки | Ac1 | Ac3 | Ar1 | Ar3 | Mn |
Температура | 735 | 770 | 660 | 690 | 355 |
Ударная вязкость, Дж/см2
KCU при температурах | ||||||
-800С | -600С | -400С | -300С | -200С | 00С | +200С |
40 | 52 | 56 | ||||
Предел выносливости, МПа
Термообработка | t-1 | s-1 | |
Режим | t, 0С | ||
Закалка (масло) | 810 | 600 | |
Отпуск | 575 | ||
Марка 45Х – физические свойства
Мы предлагаем Новости: Написать нам! Мы осуществляем доставку продукции в города: Москва, Московская область, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Самара, Казань, Омск, Уфа, Волгоград, Пермь, Красноярск, Иркутск, Владивосток, Хабаровск, Оренбург, Новокузнецк, Томск, Кемерово, Сургут, Нижневартовск, Норильск, Новокузнецк, Череповец, Альметьевск, Липецк, Нижний Тагил, Кемерово. | Таблица свариваемости металла (по сталям)
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Сварка стали: особенности и технологии
Сталь считается прочным материалом, который используется в разных сферах. Из него изготавливают важные конструкции — ограждения, элементы для обшивки зданий, различное оборудование, трубы и другие изделия. Прочность основы обеспечивает содержание в ее составе различных добавок.
Составляющие компоненты оказывают влияние не только на прочность металла, но и на способность к свариванию. Сварка стали может зависеть от разных показателей — от свойств, прочности, дополнительных компонентов. Именно поэтому некоторые виды металла свариваются быстро и легко, а другие наоборот требуют особого подхода.
Влияние легированных примесей на сваривание стали
Сталь для сварочных конструкций может применять различная, но стоит учитывать, что ее свариваемость зависит в первую очередь от наличия в ее составе легированных примесей. Именно химический состав оказывает основное влияние на данный процесс.
Ниже в таблице приведены основные легирующие примеси, которые влияют на степень свариваемости различных видов стали.
| Легирующая примесь | Описание |
| Углерод (С) | Эта самая важная примесь, от которой зависит прочность, эластичность, закаливаемость и другие важные качества металла. Если в состав входит 0,25 % углерода, то это не будет снижать показатели свариваемости. Если же его содержание будет выше данного показателя, то это вызовет появление закалочных структур в металле зоны термического влияния и к появлению трещин. |
| Сера (S) и фосфор (Р) | Данные компоненты относятся к вредным добавкам. При высоком уровне в составе стали серы происходит появление красных трещин — красноломкость, а при наличии высокого уровня фосфора — хладноломкость. Поэтому низкоуглеродистые стали содержат S и P до 0,4-0,5 %. |
| Кремний (Si) | Это раскислитель. Его уровень должен быть около 0,3 %, данный показатель не снижает свойства свертываемости. Если кремний будет составлять 0,8-1 %, то могут образоваться тугоплавкие оксиды, которые окажут негативное влияние на свариваемость металла. |
| Марганец (Mn) | При содержании данного элемента до 1 % сваривание не ухудшается. Если уровень марганца будет составлять от 1,8 до 2,5 %, то могут образовываться закалочные структуры и трещины в металле. |
| Хром (Cr) | В составе низкоуглеродистых сталей хром содержится в качестве примеси до 0,3 %. В составе низкоуглеродистых сталей — 0,7-3,5 %. В легированных сталях — 12-18 %. А в высоколегированных — 35 %. Во время сварки хром вызывает образование карбидов, которые ухудшают степень стойкости металла к воздействию коррозии. Также данное вещество вызывает образование тугоплавких оксидов, которые ухудшают процесс сварки. |
| Никель | Компонент имеется в составе в качестве примеси. Его нормальное содержание должно быть 0,3 %. В составе низколегированных сталях возможно повышение до 5 %, а в высоколегированных — до 35 %. Никель повышает уровень прочности и пластичности металла. |
| Ванадий (V) | В составе легированных сталей уровень компонента достигает 0,2-0,8 %. Он вызывает увеличение вязкости и пластичности стали, улучшает ее структуру, повышает степень ее прокаливаемости. |
| Молибден (Mo) | В сталях его содержание не должно превышать 0,8 %. Если уровень компонента в норме, то он будет положительно влиять на прочностные характеристики металла. Но при сварке происходит выгорание этого компонента, что приводит к появлению трещин в наплавленном металле. |
| Титан и ниобии (Ti и Nb) | В составе сталей устойчивых к коррозийному поражению, а также в металлах с высокой жаропрочностью содержание данных элементов может составлять 1 %. Они повышают стойкость к коррозийному поражению, но при этом ниобий в сталях с типом 18-8 вызывает образование трещин. |
| Медь (Сu) | В сталях ее уровень составляет 0,3 %, в низколегированных — от 0,15 до 0,5 %, а в высоколегированных — от 0,8 до 1 %. Повышает устойчивость к коррозийному поражению, но при этом не ухудшает свариваемость. |
Факторы, определяющие свертываемость стали
Сварка углеродистых сталей зависит от содержания примесей, и от других свойств. Обычно оценивание сваривания проводится по показателям содержания основного вещества — углеродного эквивалента Сэкв. Это условный коэффициент, который позволят учитывать степень воздействия содержания карбона и главные легирующие компоненты на характеристики шва.
Степень сваривания стали для изготовления сварных конструкций может зависеть от следующих факторов:
- показатель содержания углерода;
- присутствие вредных примесей;
- степень легирования;
- вид микроструктуры;
- условия внешней среды;
- уровень толщины металлической основы.
Классификация сталей по свариваемости
Сварка стали 45, 40, 20 и других марок в зависимости от важных качеств металлической основы может иметь различные характеристики.
В зависимости от степени свариваемости сталь разделяют на несколько групп:
- хорошая свариваемость, при этом показатель углеродного эквивалента Сэкв. должен быть не меньше 0,25 %, допускается больше. Она не зависит от погодных условий, от размера толщины изделий, наличия подготовительных работ;
- удовлетворительный показатель свариваемости — показатель Сэкв должен быть больше 0,25 %, но не выше 0,35 %. При этом имеются ограничительные нормы к условиям окружающей среды и к размерам диаметра свариваемого изделия. Сварка стали 20 должна проводиться при температуре воздуха до -5 в безветренную погоду, а размер диаметра не должен превышать 20 мм;
- ограниченная. Показатель Сэкв. должен составлять от 0,35 % до ,45 %, но главное не больше. Чтобы получить шов высокого качество требуется проводить предварительный нагрев. За счет этого получается добиться плавные аустенитные преобразования, а также формирование устойчивых структур;
- плохая свариваемость, при которой показатель Сэкв. составляет больше 0,45 %. Для того чтобы получить качественное и механические устойчивое сварное соединение требуется предварительная температурная подготовка кромок металлической основы. Также после сваривания конструкцию следует термически обрабатывать. Для получения требуемой микроструктуры во время сварки стали 40 должны выполняться дополнительные подогревы и охлаждения.
Особенности сварки низкоуглеродистых сталей
Металлы низкоуглеродистого типа имеют в своем составе 0,25 % углерода. Этот показатель обеспечивает положительные особенности основы:
- хорошая упругость;
- высокие свойства пластичности;
- значительная ударная вязкость;
- основа идеально подходит для сваривания.
Применяют низкоуглеродистую сталь для сварных конструкций. Также используют при изготовлении изделий методом холодного штампования.
Как сваривается низкоуглеродистая сталь
Технология сварки низкоуглеродистых сталей проводится с помощью ручного дугового сваривания с использованием электродов с обмазыванием. Обязательно запомните несколько нюансов:
- в первую очередь требуется выбрать марку электродов. За счет этого обеспечивается равномерная структура наплавленного металла;
- сваривание должно выполняться в быстром и точном режиме;
- перед тем как начинать рабочий процесс требуется заранее подготовить детали, которые нужно будет соединять.
Технология сварки углеродистых сталей может производиться газовым свариванием. К важным особенностям относят:
- при этом процесс проводится без использования дополнительных флюсов;
- для присадочной основы стоит использовать металлическую проволоку с низким уровнем углерода;
- при правильном выполнении сваривании предотвращается образование пор;
- изделия важного значения нужно сваривать аргоном.
Как сваривание будет выполнено, готовое изделие обязательно подвергают термической обработке при помощи метода нормализации. Во время данного процесса изделие нагревается до 4000С, затем охлаждается и выдерживается на открытом воздухе. Данная процедура делает структуру изделия равномерной.
Главные особенности
Сварка стали 30 с низкоуглеродистой основой обладает несколькими важными особенностями, на которые стоит обратить внимание:
- качественное сваривание конструкций из данного материала обеспечивает равнопрочность сварного соединения с основным металлом. Также оно защищает от образования дефектов;
- металлическая основа соединения имеет в составе низкое содержание углерода, но при этом показатели таких компонентов, как кремний и марганец повышены;
- во время ручной дуговой сварке околошовная зона может подвергаться перегреванию. Это способствует небольшому упрочнению шва;
- шов, который выполняется при помощи многослойной сварки, имеет повышенную хрупкость;
- в связи с тем, что в швах имеется низкий уровень углерода, они обладают повышенной стойкостью к воздействию межкристаллическому коррозийному поражению.
Разновидности сварки для низкоуглеродистой стали
Сварка низкоуглеродистых сталей может производиться при помощи нескольких методов. При этом каждый из них имеет важные особенности, которые обязательно нужно учитывать во время сваривания.
| Вид | Характеристика |
| Ручное дуговое сваривание электродами с покрытием | Чтобы точно выбрать расходный материал для сваривания этим методом, требуется учитывать несколько важных условий — готовый сварной шов должен быть без повреждений, равномерная прочность соединения, оптимальный химический состав металлической основы шва, стойкость соединения при ударах. Сварка стали 45 и других марок выполняется электродом. При этом могут использоваться различные марки электродов. |
| Газовая | Процесс производится в защитной аргоновой среде. Дополнительно в качестве присадочной основы используется проволока из металлической основы. |
| Электрошлаковая | Во время нее применяются флюсы. Электроды из проволочной и пластинчатой основы выбираются в зависимости от главного сплава. |
| Автоматическое и полуавтоматическое сваривание | Процесс сваривания производится в защитной среде. Во время него может применяться аргон или гелий в чистом виде, но в основном углекислый газ. |
| Автоматическая под флюсом | Сваривание выполняется с использованием электродной проволоки в диаметре от 3 до 5 мм. Сварка 45 стали (20, 30, 40 и других марок) полуавтоматом — 1,2-2 мм. Сваривание происходит за счет электрического тока с обратной полярностью. |
| Сваривание с применением порошковых проволок | Оно считается самым подходящим. Сила тока обычно находиться в пределах от 200 до 600 А. |
Сварка среднеуглеродистой стали
Металлы со средним содержанием углерода обычно применяют при производстве изделий с высокими механическими качествами. Сплавы подходят для ковки. Также их часто используют для конструкций, которые производятся при помощи холодного пластического деформирования.
Стали, которые содержат в составе углерод от 0,4 до 0,6 %, часто применяются в машиностроительной сфере. Из них можно делать колеса и оси вагонов, рельсы железных дорог.
Как выполняется
Технология сварки среднеуглеродистых сталей протекает не так просто. Все дело в некоторых сложностях:
- у главного и наплавляемого металла отсутствует равная прочность;
- имеется повышенный риск появления больших трещин и непластичных структур рядом с соединением;
- низкая устойчивость к образованию коррозии.
Но если выполнять важные рекомендации, то всех этих проблем можно избежать:
- сварка 30хгса стали должна проводиться электродами и проволокой с низким уровнем углерода;
- сварочные стержни должны иметь повышенный показатель коэффициента наплавления;
- чтобы обеспечить небольшую степень проплавления главного металла рекомендуется делать разделение кромок, установку подходящего режима сваривания, а также применять проволоку присадочного типа;
- сварка стали 35хгса обязательно должна быть с предварительным прогреванием заготовок. Также они должны прогреваться и в процессе сваривания для обеспечения равномерной прочности сварных швов.
Виды сварки среднеуглеродистой стали
Сварка стальных труб из металла со средним содержанием углерода и других изделий является сложной процедурой. Сваривание данного материала может производиться несколькими способами. При этом каждый из них отличается как процессом работы, так и готовым результатом.
Сталь под маркой 35 хгса имеет среднее содержание углерода, ее сварка обычно производиться ручным дуговым свариванием с электродами. Но при этом они должны иметь в своем составе небольшой уровень углерода, наиболее подходящими считаются расходники следующих марок — УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, ОЗС-2, К-5а.
Технология газовой сварки среднеуглеродистых сталей имеющих тонколистный формат производится левым способом с применением проволоки. Также обязательно применяется нормальное сварочное пламя, которое позволяет снизить расход газа в среднем до 75-100 дм3 в 1 час. В среднем показатель расхода ацетилена составляет 120-150 л/ч на 1 мм толщины свариваемого сплава.
Изделия с толстыми стенками с размером толщины от 3 мм и больше нужно сваривать правым способом газовой сварки. Этот вариант имеет высокую производительность. При этом расчет ацетилена такой же, как и при левом способе сварки — 120-150 л/ч. Общий подогрев должен доходить до 250-300 градусов, а местный до 600-650 градусов.
Сварка стали 35, 20, 40, 45 и других марок под флюсом сопровождается использованием проволоки для сварочных работ и плавленых флюсов. При сваривании оказывается небольшое воздействие тока. Это повышает содержание в наплавляемой металлической основе кремния и марганца.
Сварка высокоуглеродистой стали
Из высокоуглеродистого металла не производятся сварные изделия. Дело в том, что данный материал обладает низким уровнем пластичности, именно это свойство ограничивает использование металла.
Высокоуглеродистую сталь применяют в следующих целях:
- во время проведения ремонтов и строительства;
- для изготовления пружин;
- для производства инструментов и изделий, которые используются для резки, бурения, деревообработки;
- из металла производится проволока с высокой прочностью;
- конструкции, которые имеют высокую износостойкость и прочность.
Как выполняется
Сварка высокоуглеродистых сталей выполняется обычно с использованием предварительного и сопутствующего прогрева наплавляемого металла до 150-4000С. Также после сваривания дополнительно для улучшения прочности проводится термообработка.
Это нужно потому, что сплавы из материала имеют высокую хрупкость, повышенную чувствительность к трещинам с горячей и холодной структурой, а также из-за химической неоднородности сварного соединения.
Технология сварки высокоуглеродистых сталей выполняется с учетом следующих рекомендаций:
- после прогрева выполняется отжиг. Он выполняется, пока конструкция не остынет до 2000С;
- сварка 40х, 20х, 30х не должна выполняться на сквозняках, а также при показателе температуры ниже -50С;
- чтобы повысить свойства прочности шва нужно производить плавный переход от одного к другому свариваемому металлу;
- чтобы получить качественное соединение стоит при сваривании использовать узкие валики. При этом должно выполняться охлаждение каждого наплавляемого слоя;
- обязательно должны выполняться правила, которые относятся к соединениям из среднеуглеродистой основы.
Виды сварки
Процесс сварки высокоуглеродистых сталей может выполняться несколькими способами, которые могут отличаться некоторыми особенностями:
- ручная дуговая сварка с использованием покрытых электродов. Рабочий процесс высокоуглеродистыми сталями имеет множество специфических характеристик. По этой причине сварка стали 40х, 30х, 45х и других марок должна проводиться с использованием специальных электродов, к примеру, НР-70. А сваривание швов производится током с обратной полярностью;
- для соединения металла данного вида может применяться сварка под флюсом. В связи с тем, что в ручном режиме равномерно покрыть флюсом рабочую область очень тяжело, поэтому сварка проводится с использованием автоматической технологии. При расплавлении флюс переходит в состояние плотной оболочки, которая защищает сварочную ванну от воздействия вредных атмосферных факторов. Сварка стали 30хгса с использованием флюса производится при помощи трансформаторов.
Разновидности нержавеющей стали
Сварка разнородных сталей нержавеющей и обычной зависит не только от свойств материала, но и от его вида. По этой причине чтобы выбрать подходящий способ сваривания стоит сначала определить видовую принадлежность стали.
По главным свойствам нержавеющая сталь классифицируется на следующие виды:
- аустенитная;
- мартенситная;
- ферритная.
В составе аустенитных имеется высокое содержание никеля и хрома. Применяются нержавеющие стали для изготовления сварных конструкций, для производства посуды, архитектурных компонентов, дымоходов, столовых принадлежностей. Сталь этого вида обладает высокой пластичностью, химической стойкостью и устойчивостью к механическим повреждениям.
В мартенситные стали входит низкий уровень углерода и хрома до 12 %. Металлы данной разновидности обладают высокой хрупкостью, но очень твердые. Из них производят режущие приспособления, бытовые изделия, турбины, крепежные элементы, которые используются в среде со слабым уровнем агрессивности.
В состав ферритных сталей входит средний уровень хрома. Они не закаляются и имеют повышенную устойчивость к агрессивным средам. Их в основном используют в машиностроительной сфере для производства втулок, валов, штуцеров.
Виды сварки нержавеющей стали
Сварка мартенситно, ферритных и аустенитных сталей выполняется практически всеми известными и распространенными способами сваривания. К наиболее популярным методам относят:
- ручная дуговая MMA;
- вольфрамовым электродом в атмосфере аргона TIG;
- при помощи полуавтоматических технологий сваривания в инертной атмосфере — MIG/MAG, лазером.
Сварка аустенитных сталей и других разновидностей нержавеющего металла обычно выполняется осторожно, во время нее следует учитывать сложный химический состав и физические свойства металла. К главным качествам, которые затрудняют процесс сварки, относятся:
- при сваривании нержавеющих сталей температура должна быть ниже, в отличие от сварки углеродистых металлов;
- сварка разнородных сталей сопровождается высоким тепловым расширением;
- низкий уровень теплопроводности.
Сварка жаропрочных сталей
Сварка жаропрочных сталей обычно выполняется при помощи дугового сваривания с использованием вольфрамового электрода. Весь процесс обычно проходит в среде защитных газов — аргона или гелия.
Сварка стали 15х5м и больших размеров может протекать при помощи аргонодугового сваривания с применением неплавящихся или плавящихся электродов или при помощи автоматической сварки под флюсом.
Аргоновая сварка стали 20х, 30х, 40х по сравнению со свариванием в гелиевой защитной среде сопровождается меньшим расходом газа, небольшим напряжением дуги и высоким сварочным током. По этой причине она является наиболее востребованной.
Сварка жаропрочной стали 40х, 20х, 30х, технология которой требует соединение металла в состоянии после закаливания, имеет несколько особенностей. Во время процесса сваривания металл прогревается до 1050-1100 градусов и после этого резко охлаждается.
Сварка стальных трубопроводов из любого вида металла (низкоуглеродистого, среднеуглеродистого, нержавеющего, жаропрочного) может выполняться разными способами. Самыми популярными являются ручное дуговое, автоматическое, газовое сваривание. Но в любом случае, прежде чем будет проведена сварка стали 30хгса и других марок, технология должна быть полностью изучена.
Интересное видео
Сварка средне- и высокоуглеродистых сталей
Конструкции из среднеуглеродистой стали могут быть хорошо сварены при непременном соблюдении правил сварки, а также следующих дополнительных указаний. В стыковых, угловых и тавровых соединениях следует при сборке соединяемых элементов сохранять между кромками зазоры, предусмотренные ГОСТ, чтобы сварочная поперечная усадка происходила более свободно и не вызывала кристаллизационных трещин. Кроме того, начиная с толщины стали 5 мм и более, в стыковых соединениях делают разделку кромок, и сварку ведут в несколько слоев. Сварочный ток понижают.
Сварка высокоуглеродистой стали
Сварка высокоуглеродистых сталей марок ВСт6, 45, 50 и 60 и литейных углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,7 % еще более затруднительна. Эти стали применяют главным образом в литых деталях и при изготовлении инструмента. Сварка их возможна только с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 350-400 °С и последующей термообработкой в нагревательных печах. При сварке должны соблюдаться правила, предусмотренные для среднеуглеродистой стали, этот процесс мы рассмотрим ниже.
Технологии сварки высокоуглеродистых сталей
Хорошие результаты достигаются при сварке узкими валиками и небольшими участками с охлаждением каждого слоя. После окончания сварки обязательна термическая обработка.
Сварка среднеуглеродистой стали
Сварка среднеуглеродистой стали марок ВСт5, 30, 35 и 40, содержащей углерода 0,28-0,37 % и 0,27- 0,45%, более затруднена, так как с увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость стали.
Применяемую для арматуры железобетона среднеуглеродистую сталь марок ВСт5пс и ВСт5сп сваривают ванным способом и обычными протяженными швами при соединении с накладками (рис. 16.1). Для сварки концы соединяемых стержней должны быть подготовлены: для ванной сварки в нижнем положении- обрезаны резаком или пилой, а при вертикальной сварке — разделаны. Кроме того, они должны быть зачищены в местах соединения на длину, превышающую на 10-15 мм сварной шов или стык. Сварка производится электродами Э42А, Э46А и Э50А для протяженных валиковых швов. При температуре воздуха до минус 30 °С необходимо увеличивать силу
Рис. 16.1. Сварка стыков арматуры железобетона: а — ванная; 1 — горизонтальных; 2 — вертикальных; б — шовная
сварочного тока на 1 % при понижении температуры от 0°С на каждые 3°С. Кроме того, следует применять предварительный подогрев соединяемых стержней до 200-250 °С на длину 90-150 мм от стыка и снижать скорость охлаждения после сварки, обматывая стыки асбестом, а в случае ванной сварки не снимать формующих элементов до охлаждения стыка до 100 °С и ниже.
При более низкой температуре окружающего воздуха (от -30 до — 50 °С) следует руководствоваться специально разработанной технологией сварки, предусматривающей предварительный и сопутствующий подогрев и последующую термическую обработку стыков арматуры либо сварку в специальных тепляках.
Сварку других конструкций из среднеуглеродистой стали марок ВСт5, 30, 35 и 40 следует вести с соблюдением тех же дополнительных указаний. Стыки рельсовых путей обычно сваривают ванной сваркой с предварительным подогревом и последующим медленным охлаждением аналогично стыкам арматуры. При сварке других конструкций из этих сталей следует применять предварительный и сопутствующий подогрев, а также последующую термическую обработку.
Электроды
Сварку ведут электродами диаметром не более 4-5 мм постоянным током обратной полярности, что обеспечивает меньшее расплавление кромок основного металла и, следовательно, меньшую его долю и меньшее содержание С в металле шва. Для сварки применяют электроды Э42А, Э46А или Э50А. В стальных стержнях электродов содержится немного углерода, поэтому при их расплавлении и перемешивании с небольшим количеством среднеуглеродистого основного металла в шве углерода будет не более 0,1-0,15 %.
При этом металл шва легируется Мn и Si за счет расплавляемого покрытия и таким образом оказывается равнопрочным основному металлу. Сварку металла толщиной более 15 мм ведут «горкой», «каскадом» или «блоками» для более медленного охлаждения. Применяют предварительный и сопутствующий подогрев (периодический подогрев перед сваркой очередного «каскада» или «блока» до температуры 120-250°С). Конструкции, изготовленные из стали марок ВСт4пс, ВСт4сп и из стали 25 толщиной не более 15 мм и не имеющие жестких узлов, обычно сваривают без подогрева. В других случаях требуются предварительный и сопутствующий подогрев и даже последующая термическая обработка. Дугу зажигают только в месте будущего шва. Не должно быть незаваренных кратеров и резких переходов от основного к наплавленному металлу, подрезов и пересечений швов. Выводить кратеры на основной металл запрещается. На последний слой многослойного шва накладывают отжигающий валик.