Сварка сталей
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.