Зварюваність легованих сплавів оцінюється можливістю збереження їх особливих характеристик, а не тільки вимогами до виконання з'єднання з наперед заданими механічними властивостями.
1 Коротка довідка про легованих сталях з точки зору їх зварюваності
Легування сталей різними хімічними елементами (кремній, молібден, хром, ванадій і інші) виконується з метою поліпшення їх антикорозійних властивостей, теплостійкості, різних механічних характеристик, жароміцних, а також в цілому якості сплавів. За рівнем легування "поліпшені" матеріали ділять на:
- звичайні леговані (в них є від 2,5 до 10% спеціальних добавок);
- низьколеговані (не більше 2,5% легуючих компонентів);
- високолеговані (більше 10% добавок).
Будівельні стали з малим рівнем легування включають в свій склад до 0,22% вуглецю. З цієї причини їх часто називають низьколегованими низьковуглецевими. Подібні сплави зварюються за тими ж методиками, що і звичайні низьковуглецеві сталі.
Крім того, низьколегованісталі ділять на різні групи (конструкційні, високоміцні, теплотривкі). Процес зварювання виробів з них характеризується рядом нюансів.
Загальною і основною характеристикою сплавів із середнім рівнем легування вважаються їх механічні показники. По-перше, вони описуються підвищеною стійкістю до охрупчіванію, що дозволяє використовувати їх в агресивних атмосферах, при знижених і високих температурах, при серйозних перевантаженнях, включаючи і ударні. По-друге, величина їх межі міцності знаходиться в межах від 588 до 1960 МПа. Сварка таких сталей має певні труднощі, про які буде розказано нижче.
Сварка високолегованих сплавів також ускладнена. Причому металургійні композиції з високим ступенем легування мають власні особливості в залежності від того, до якого підвиду високолегованих сталей вони відносяться:
- стійкі проти негативного хімічного впливу в газових середовищах при температурах понад 550 ° С (жаростійкі);
- нержавіючі (здатні протистояти межкристаллитному, електричному і суто хімічним іржавіння);
- стійкі проти високих температур (від 1000 ° С) - жаростійкі.
Далі ми докладно опишемо, якими способами в даний час проводиться зварювання високолегованих та інших легованих сталей.
2 Сварка низьколегованих сталей - технологія і тонкощі процесу
Рівній міцності з'єднання домагаються шляхом привнесення з основного металу в метал шва спеціальних добавок. А захистити шов від крихкості можна за допомогою застосування зварювального дроту, через яку проводиться додаткове його легування.
Щоб отримати якісний шов, для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей слід використовувати електроди Е50А і Е42А.
На такі стрижні наноситься фтористо-кальцієвий шар, який гарантує високі пластичні властивості і ефективну протидію виникненню кристалізаційних тріщин.
Газопламенная зварювання легованих і конструкційних вуглецевих сталей виконується правим або лівим способом. У першому випадку витрата ацетилену становить не більше 130 кубічних дециметрів в годину, в другому - від 75 до 100. Після завершення зварювальної операції виконують проковку металу шва (температура даної процедури - близько 850 градусів), після чого виріб піддається нормалізації. Описані види додаткової обробки забезпечують збільшення (вельми, до речі, відчутне) механічних показників з'єднання.
Напівавтоматичне зварювання в газовій атмосфері, а також зварювання (ручна) стрижнями покритого типу зазвичай рекомендується для роботи з теплостійких низьколегованими матеріалами. Для хромомолібденованадієвих сплавів ідеальними є електроди марок ЕМХФ, для хромомолібденових - марок ЕМХ. Інші електроди для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталей краще не застосовувати. Бажано виконувати підігрів свариваемой конструкції до 350 градусів (нерідко після цього призначається і 2-3-годинний відпустку металу при температурі близько 720 градусів).
Газове зварювання теплостійких сплавів демонструє хорошу результативність. Важливо лише дотримуватися таких умов:
- необхідний підігрів (попередній) до 300 градусів (або трохи менше);
- метал у ванні повинен мати густу консистенцію (за рахунок такого його стану молібден і хром не вигоряють);
- ацетилену витрачається з розрахунку на один міліметр зварюється не більше 100 дм3 / год.
При багатошаровому процесі потрібно домагатися того, щоб кількість перерв було мінімальним. Ще один нюанс - після газополум'яної зварки легованих і конструкційних вуглецевих сталей пальник подають (повільно) вгору. За рахунок цього нехитрого прийому з розплаву гази видаляються в повному обсязі. Сплави з молібденовим і хромомолібденових складом обов'язково піддають термообробці.
3 Технологія зварювання високолегованих сплавів
При роботі з такими сталями потрібно підбирати зварювальний режим, який здатний гарантувати дуже малу ступінь нагріву металу. Пов'язано це з великим коефіцієнтом розширення і малої теплопровідності високолегованих сплавів. Через зазначених особливостей шов і деталь можуть піддатися викривлення.
В цілому ж допускається використовувати будь-які варіанти зварювання плавленням. Якщо виконується ручна дугова зварка за допомогою покритих стрижнів, беруть фтористо-кальцієві вироби. Процес при цьому йде на обратнополярном постійному струмі. Професіонали зварювального справи радять:
- вибирати на один міліметр перетину стрижня струм не більше 30 ампер;
- здійснювати протягом 60-90 хвилин прожарювання електродів перед початком зварювальної операції (температура - від 250 до 400 градусів);
- при "нижній" зварюванні сила струму повинна бути на 15-30 відсотків вище, ніж при "стельової" і "вертикальної".
Відзначимо, що при використанні вольфрамових електродів застосовується прямий по полярності струм (постійний).
Максимальну ефективність з'єднання високолегованих аустенітних сталей демонструє плазмова зварювання. Втім, якщо процес ведеться в атмосфері гелію або аргону, зварювальний шов також відрізняється прийнятною якістю, так як зварювальний ділянку захищений від впливу повітря. Важливий і такий момент: коли проходить зварювання високолегованих сплавів з великою кількістю алюмінію, необхідно подбати про те, щоб оксидна плівка на їх поверхні була зруйнована. Домагаються цього шляхом застосування змінного струму.
Хромисті сталеві композиції добре зварюються по газовій технології. Тут важливо вибрати малу потужність полум'я (ацетилену можна витрачати більше 70 дециметрів кубічних) і правильно підібрати флюси (часто застосовується склад "НЖ-8"). Флюси потрібні для того, щоб з ванни віддалялися оксиди хрому, а сам хром не вигоряє.
При обробці металів товщиною понад трьох міліметрів потрібно застосовувати правий спосіб зварювання, товщиною менше ніж три міліметри - лівий. При цьому забороняється кілька разів нагрівати одну і ту ж зварювальну зону, робити перерви в процесі. Бажано, крім того, задавати найбільшу допустиму швидкість зварювання високолегованих хромистих сталей.
Хромисті і аустенітні стали нерідко піддаються міжкристалітної корозії, яка робить украй негативний вплив на якість зварювального операції. Позбутися від подібного явища можна за допомогою зменшення обсягу (приблизно до 0,03 відсотка) в металі вуглецю. Для цього слід:
- виконувати загартування металу (температура - близько 1100 ° С);
- легувати (додатково) шов і основний метал ванадієм, ніобієм, цирконієм, титаном;
- легувати околошовной метал алюмінієм, ванадієм, кремнієм;
- піддавати з'єднання 2-3-годинному стабілізаційному відпалу.
4 Сварка легованих сталей із середнім рівнем легування
Зварюваність середньолегованих сплавів може супроводжуватися утворенням холодних і кристалізаційних дефектів (тріщин) в шві. Також нерідко відзначається труднощі в отриманні бажаних пластичних і міцності області оплавлення і околошовной зони, не завжди вдається домогтися і рівнозначності механічних показників основного металу і металу шва. Боротьба з усіма зазначеними проблемами виконується різними способами:
- зміною циклу термообробки сталевих крайок (їх підігрів - під час зварювального заходи або попередній до певної температури);
- вибором оптимально зварювального режиму;
- зниженням в шві і металі вироби кількості водню;
- використанням особливих дротів для зварювання, які характеризуються мінімальною температурою плавлення;
- наплавленням (попередньої) кромок.
Крім усього іншого, технологія зварювання середньолегованих сплавів використовує спеціальні методи поліпшення якості з'єднання - обробку ультразвуком, різке зниження температури по закінченню процесу зварювання (аж до 0 ° С), проковку.
Велика частина конструкцій із сталей із середнім рівнем легування в наші дні зварюється фтористо-кальцієвими маловодородістимі стрижнями по ручній технології (зворотна полярність струму). Там, де необхідно зробити шви порівняльного крупного перетину, використовується блоковий або каскадний метод зварювання, причому потрібно обов'язково підігрівати метал до 180-200 градусів.
Підбір того чи іншого зварювального режиму виробляють з урахуванням виду застосовуваного зварювального стрижня. Наприклад, для ферритного електрода потрібно вибирати режими, які призначаються для зварювання низьковуглецевих сплавів. В іншому ж з'єднання середньолегованих композицій нічим не відрізняється від зварювання високолегованих сплавів.
Трубогиб ручний ТР і інші марки - розглядаємо типи цього пристосування
У цій статті ми розглянемо різні механічні трубогиби, які можна використовувати руками, застосовуючи тільки мускульну.
Види зварювальних апаратів - огляд популярних моделей
