Сварка углеродистых сталей: особенности, проблемы и технологии

Наличие углерода в составе сталей этого вида увеличивает возможности отпуска и закалки, отчего материал приобретает лучшую износостойкость и твердость. Такие свойства позволяют изготавливать осевые валы, звездочки, станины оборудования, зубчатые колеса и другие элементы, в которых важны такие параметры. Но часто сварка является единственным методом производства деталей и их ремонта.Процесс сварки под местной вытяжной вентиляцией

Эта технология в отношении углеродистых сталей имеет некоторые проблемы, поскольку в материале есть углерод. Он обуславливает возможность появления трещин как в самом шве, так и в околошовной зоне, а также непластичных образований. Углерод отрицательно влияет на устойчивость шва, этому же способствует вредные примеси материала – сера и фосфор. Сегодня принято рассматривать эту процедуру отдельно для каждой группы материала: технология сварки среднеуглеродистых сталей, высокоуглеродистых и низкоуглеродистых.   

к содержанию ↑

Основные проблемы и методы их решения

Сформировано понятие «критическое содержание углерода в сварном шве». Количественные показатели зависят от следующих параметров:

  • особенности узловой конструкции;
  • конфигурация сварного шва;
  • наличие в сварном шве химических элементов;
  • предварительное прогревание зоны будущего сварного шва.

Методики купирования рисков образования трещин рассматривают следующие действия:

  • лимитирование химических элементов, которые увеличивают риски образования трещин;
  • уменьшение напряжений, которые способствуют образованию дефектов;
  • в процессе сварки формируют максимально однородный шов оптимизированной формы с нормальным составом.

Непластичные структуры, которым также свойственно образование в процессе сварки углеродистых сталей, увеличивают риски образования трещин при нагрузках. Риски их появления решаются с помощью исключения факторов, которые способствуют их образованию.Сварка полуавтоматом

Обязательно следует очищать перед проведением сварочных работ изделия из углеродистой стали от ржавчины, окалины, грязи, масляных включений и других посторонних веществ. Очистке подлежит зона работ и не менее 10 миллиметров околошовного участка. Эти элементы могут быть источниками водорода, что станет причиной образования трещин и пор в шве. Так формируется плавный переход и прочность конструкции к нагрузкам.

к содержанию ↑

Особенности сварки сталей

Особенности сварки углеродистых сталей принято рассматривать по группам материала:

  • Низкоуглеродистых. Эти железные сплавы хорошо свариваются без использования флюса ацителенокислородным пламенем. Но отмечается увеличение эффективности процесса, при снижении объемов углерода в материале. Чем выше его содержание, тем больше риски формирования хрупких структур в сварном шве и увеличение пористости. Улучшение структуры достижимо подковкой при температурах каления и последующим медленным охлаждением. Эта методика наиболее актуальна, если готовое изделие будет эксплуатироваться под нагрузками. Чтобы снизить значения пористости шва, следует использовать присадки с низким содержанием углерода. Материалы с небольшой толщиной – до 5 мм можно обрабатывать газовой сваркой, более толстые требуют использования сварку плавлением дуговую.
  • Среднеуглеродистых. Для этих железных сплавов характерна закалка после нагревания и охлаждения. Наиболее применимы технологии сварки плавлением и ацителенокислородным пламенем. Чтобы сварной шов получился качественным без трещин, процедуру следует выполнять оперативно, а перед сваркой и после нее осуществлять термообработку. Если приходится использовать газовое сварочное оборудование, следует выбирать присадочные материалы с раскислителями. Это позволяет получить шов с нормальной пористостью и купировать риски выгорания углерода.
  • Высокоуглеродистых. Сварка высокоуглеродистых сталей не может проводиться газовым оборудованием, поскольку так углерод сильно выгорает, и образовываются закалочные структуры. Материал сварного шва имеет газовые включения и раковины. Оптимальная технология в данном случае – это дуговая сварка, которая гарантировано дает лучшие результаты.Дуговая сварка
к содержанию ↑

Подбор электродов

При выполнении сварки углеродистых сталей необходимо учитывать не только характеристики того или иного материала, но и его взаимодействие с электродами различных типов. Последние имеют самые различные свойства, и работа с ними регламентирована различными требованиями. Важно правильно подобрать электрод, адекватный марке стали. Поскольку углеродистых сталей существует более 2 тысяч марок, то и электродов для них производится большое количество. Есть электроды для сварки низкоуглеродистых сталей и высокоуглеродистых железных сплавов и так далее. Делая выбор, следует пользоваться такими критериями:

  • выбирать электроды, предназначенные только для углеродистых сталей;
  • выбирать изделия, способствующие снижению содержания водорода;
  • лучше, если изделие характеризует хорошее повторное зажигание дуги;
  • электрод должен обеспечивать минимальное разбрызгивание жидкого металла.

Соблюдая эти правила, вы формируете гарантировано оптимальный результат сварочных работ на углеродистых сталях.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *