Сварка сталей

Дата: 2015-03-08 12:36
 

Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Низкоуглеродистые стали (С < 0,25 %) хорошо свариваются, а сварные соединения легко обрабатываются режущим инструментом. Сварку ведут электродами типа Э42 и Э46. В большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования закалочных структур. Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя многослойного шва для повышения стойкости металла к кристаллизационным трещинам может потребоваться предварительный подогрев до температуры 120—150 °С.

Для сварки рядовых конструкций из низколегированных сталей обычно применяют электроды типа Э42А, а ответственных — типа Э50А, что обеспечивает получение металла с достаточной стойкостью к кристаллизационным трещинам и требуемыми прочностными и пластическими свойствами.

Распространенные стали типа 15ХСНД при сварке склонны к образованию закалочных структур. Для предупреждения перегрева и закаливания рекомендуется многослойная сварка с большим интервалом времени между наложениями слоев. Дуговую сварку металла толщиной 2 мм и более выполняют электродами УОНИ-13/45, УОНИ-13/65 на постоянном токе обратной полярности. Для изделий толщиной более 15 мм после сварки необходима термообработка — высокотемпературный отпуск (550—650 °С) (1).

Хромокремнемарганцовистые стали. Среднелегированные конструкционные стали повышенной прочности 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА и 35ХГСА при сварке образуют закалочные структуры. В зависимости от толщины металла применяют однослойную и многослойную сварку с малыми интервалами времени между наложениями слоев. Для сварки применяют электроды со стержнями Св-18ХГС, Св-18ХМА или низкоуглеродистую проволоку Св-08А с покрытием типа НИАТ-ЗМ, ЦЛ-18-63, ЦЛ-30-63, ЦА-14, УОНИ-13/85. Изделия, сваренные из стали 25ХГСА, нагревают до температуры 650—880 °С (2) с выдержкой в течение 1 ч на каждые 25 мм толщины и охлаждают на воздухе или в горячей воде.

Сварка углеродистых сталей. К углеродистым сталям относятся среднеуглеродистые стали с содержанием 0,3— 0,5 % С и высокоуглеродистые с С = 0,5—1 %.

При сварке среднеуглеродистых сталей возможно образование трещин как в основном, так и в наплавленном металле. Для получения качественных соединений перед сваркой необходим подогрев изделия до 200—350 °С. После сварки изделие вновь помещают в печь, нагревают его до 675—700 °С, медленно охлаждают вместе с печью до 100—150 °С. Дальнейшее охлаждение изделия возможно на воздухе. Электроды применяют марок УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УП-1/45, ОЗС-2, УП-2/45, ВСП-1, МР-1, ОЗС-4 и др. Сварку электродами УОНИ-13/55, ОЗС-2, ВСП-3 можно выполнять только на постоянном токе обратной полярности. Применение электродов ВСП-1, МГ-1, ОЗС-4 позволяет использовать любой род тока. Перед сваркой электроды необходимо просушить при температуре 150—200 °С.

Технология сварки высокоуглеродистых сталей обязательно предусматривает предварительный подогрев до 350— 400 °С, иногда сопутствующий подогрев и последующую термообработку. Сварку выполняют узкими валиками небольшими участками. Сварка при температуре окружающей среды ниже +5 °С и на сквозняках недопустима.

Сварка высоколегированных сталей. Высоколегированными называют стали на основе железа, легированные одним или несколькими элементами в количестве 5—55 %. Эти стали имеют высокие прочность, вязкость и пластичность. При сварке необходимо учитывать их пониженную электропроводимость и теплопроводность, что ведет к значительным короблениям, а также к межкристаллитной коррозии. Сварку выполняют электродами ЗИО-3, ОЗЛ-8, ЦЛ-11, ЦТ-1 и др. на постоянном токе обратной полярности с применением медных подкладок или ускоренного охлаждения швов водой или сжатым воздухом. Для снятия напряжений после сварки стали подвергают отпуску при 650 °С.

Хромистые стали 40Х9С2,15Х5М, 10Х5МФ, 12X13,15X28, 15Х18С10 хорошо сопротивляются окислению при высоких температурах и стойки к агрессивной среде, но склонны к закалке на воздухе и росту зерен в зоне термического влияния. Их сварку необходимо выполнять с предварительным подогревом до 200—400 °С. После сварки изделие охлаждают на воздухе до 150—200 °С, а затем подвергают высокому отпуску — нагреву в печи до 720—750 °С с выдержкой в течение 5 мин на 1 мм толщины металла, но не менее 1 ч, с последующим медленным охлаждением на спокойном воздухе. Закалку проверяют с помощью магнита (закаленная сталь немагнитна).

Режимы сварки высоколегированных сталей и сплавов аустенитными электродами назначают с таким расчетом, чтобы отношение силы тока к диаметру электрода не превышало 25—30 А/мм. При сварке аустенитными электродами в вертикальном или потолочном положении силу тока уменьшают на 10—30 % по сравнению со сваркой в нижнем положении. Электроды перед сваркой во избежание образования пор в металле шва прокаливают при температуре 250—400 °С в течение 1—1,5 ч.

1. Температуру разогрева стальной закаленной детали при отпуске можно определить по изменению цвета оксидной пленки (цвету побежалости). Данные приведены в табл. 8.

2. Температуру раскаленной детали можно определить по свечению металла. Данные приведены в табл. 9.