Staalsweisbaarheid: klassifikasie. Sweisgroepe van staal

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 13:48

Staal is die belangrikste struktuurmateriaal. Dit is 'n yster-koolstof-legering wat verskeie onsuiwerhede bevat. Alle komponente wat in die samestelling daarvan ingesluit is, beïnvloed die eienskappe van die ingot. Een van die tegnologiese kenmerke van metale is die vermoë om hoë kwaliteit sweislasse te vorm.

Faktore wat die sweisbaarheid van staal bepaal

Evaluering van die sweisbaarheid van staal word gemaak deur die waarde van die hoofaanwyser - die koolstofekwivalent van С_{equiv. Dit is 'n voorwaardelike koëffisiënt wat die mate van invloed van die koolstofinhoud en die hooflegeringselemente op die eienskappe van die sweislas in ag neem.}

Die volgende faktore beïnvloed die sweisbaarheid van staal:

1. Koolstofinhoud.
2. Teenwoordigheid van skadelike onsuiwerhede.
3. Graad van doping.
4. Mikrostruktuur-aansig.
5. Omgewingstoestande.
6. Metaaldikte.

Die mees insiggewende parameter is die chemiese samestelling.

Verspreiding van staal deur sweisbaarheidsgroepe

Onderhewig aanal hierdie faktore, die sweisbaarheid van staal het verskillende eienskappe.

Klassifikasie van staal volgens sweisbaarheid.

• Goed (wanneer С_{eq≧0, 25%): vir laekoolstofstaalonderdele; hang nie af van die dikte van die produk, weerstoestande, beskikbaarheid van voorbereidende werk nie.}
• Bevredigend (0.25%≦С_{eq≦0.35%): daar is beperkings op omgewingstoestande en die deursnee van die gelaste struktuur (lugtemperatuur tot -5, in kalmte) weer, dikte tot 20 mm).}
• Beperk (0.35%≦C_{eq≦0.45%): Voorverhitting word vereis om 'n kwaliteitnaat te vorm. Dit bevorder "gladde" austenitiese transformasies, die vorming van stabiele strukture (ferrities-peerlities, bainities).}
• Bad (С_{eq≧0, 45%): vorming van 'n meganies stabiele sweislas is onmoontlik sonder vorige temperatuurvoorbereiding van die metaalrande, sowel as daaropvolgende hittebehandeling van die gelaste struktuur. Bykomende verhitting en gladde verkoeling word benodig om die verlangde mikrostruktuur te vorm.}

Staalsweisbaarheidsgroepe maak dit maklik om die tegnologiese kenmerke van die sweis van spesifieke grade yster-koolstof-legerings te navigeer.

Hittebehandeling

Afhangende van die groep van sweisbaarheid van staal en die ooreenstemmende tegnologiese kenmerke, kan die eienskappe van die sweislas aangepas word deur opeenvolgende temperatuureffekte te gebruik. Daar is 4 hoofmetodes van hittebehandeling: verharding, tempering,uitgloeiing en normalisering.

Die algemeenste is blus en tempering vir hardheid en gelyktydige sterkte van die sweislas, spanningsverligting, krakevoorkoming. Die mate van tempering hang af van die materiaal en verlangde eienskappe.

Hittebehandeling van metaalstrukture tydens voorbereidingswerk word uitgevoer:

• uitgloeiing - om spanning binne-in die metaal te verlig, om die sagtheid en buigsaamheid daarvan te verseker;
• voorverhit om temperatuurverskil te minimaliseer.

Rasionele bestuur van temperatuurinvloede laat toe:

• berei die onderdeel voor vir werk (verlig alle interne spanning deur korrels te maal);
• verminder temperatuurverskille op koue metaal;
• verbeter die kwaliteit van die gelaste voorwerp deur die mikrostruktuur termies te korrigeer.

Regstelling van eienskappe deur temperatuurverskille kan plaaslik of algemeen wees. Randverhitting word uitgevoer met behulp van gas- of elektriese boogtoerusting. Spesiale oonde word gebruik om die hele deel te verhit en dit glad af te koel.

Invloed van mikrostruktuur op eiendomme

Die kern van hittebehandelingsprosesse is gebaseer op strukturele transformasies binne die ingot en die effek daarvan op die gestolde metaal. Dus, wanneer dit tot 'n temperatuur van 727 ˚C verhit word, is dit 'n gemengde korrelvormige austenitiese struktuur. Die verkoelingsmetode bepaal die transformasie-opsies:

1. Binne die oond (spoed 1˚C/min) - perlietstrukture word gevorm met 'n hardheid van ongeveer 200 HB (Brinell-hardheid).
2. Aanlug (10˚С/min) – sorbitol (ferriet-perlietkorrels), hardheid 300 HB.
3. Olie (100˚C/min) – troostiet (ferriet-sementiet-mikrostruktuur), 400 HB.
4. Water (1000˚C/min) – martensiet: hard (600 HB) maar bros naaldvormige struktuur.

Die sweislas moet voldoende hardheid, sterkte, plastisiteit kwaliteit aanwysers hê, so die martensietiese eienskappe van die naat is nie aanvaarbaar nie. Laekoolstoflegerings het 'n ferritiese, ferriet-perlitiese, ferriet-austenitiese struktuur. Medium koolstof- en mediumlegeringsstaal - pêrelities. Hoë-koolstof en hoog-gelegeerde - martensieties of troostiet, wat belangrik is om na 'n ferritiese-austenitiese vorm te bring.

Sagte staalsweis

Die sweisbaarheid van koolstofstaal word bepaal deur die hoeveelheid koolstof en onsuiwerhede. Hulle kan uitbrand, verander in gasvorme en gee 'n lae kwaliteit naatporositeit. Swael en fosfor kan by die rande van die korrels gekonsentreer word, wat die broosheid van die struktuur verhoog. Sweiswerk is die mees vereenvoudigde, maar vereis 'n individuele benadering.

Algemene kwaliteit koolstofstaal word in drie groepe verdeel: A, B en C. Sweiswerk word uitgevoer met metaal van groep C.

Sweisbaarheid van staal grade VST1 - VST4, in ooreenstemming met GOST 380-94, word gekenmerk deur die afwesigheid van beperkings en bykomende vereistes. Sweiswerk van dele met 'n deursnee van tot 40 mm vind plaas sonder verhitting. Moontlike aanwysers in grade: G - hoë inhoud van mangaan; kp, ps, cn - "kokend", "semi-kalm", "kalm"onderskeidelik.

Lae-koolstof kwaliteit staal word verteenwoordig deur grade met die benaming van honderdstes koolstof, wat die graad van deoksidasie en mangaaninhoud aandui (GOST 1050-88): staal 10 (ook 10kp, 10ps, 10G), 15 (ook 15kp, 15ps, 15G), 20 (ook 20kp, 20ps, 20G).

Om 'n kwaliteit sweislas te verseker, is dit nodig om die proses van versadiging van die sweispoel met koolstof C en mangaan Mn uit te voer.

Sweismetodes:

1. Handboog met spesiale, aanvanklik gebrande elektrodes, met 'n deursnee van 2 tot 5 mm. Tipes: E38 (vir medium sterkte), E42, E46 (vir goeie sterkte tot 420 MPa), E42A, E46A (vir hoë sterkte van komplekse strukture en hul werking in spesiale toestande). Sweiswerk met OMM-5 en UONI 13/45 stawe word uitgevoer onder die werking van gelykstroom. Werk met elektrodes TsM-7, OMA-2, SM-11 word uitgevoer met 'n stroom van enige kenmerk.
2. Gas-sweiswerk. Meestal ongewens, maar moontlik. Dit word uitgevoer met behulp van vuldraad Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Dun laekoolstofmetaal (d 8mm) word op die linkerkant gesweis, dik (d 8mm) - op die regte manier. Tekortkominge in die eienskappe van die naat kan verwyder word deur normalisering of uitgloeiing.

Sweis van laekoolstofstaal word uitgevoer sonder bykomende verhitting. Vir besonderhede van 'n eenvoudige vorm is daar geen beperkings nie. Dit is belangrik om volumetriese en traliestrukture teen die wind te beskerm. Dit is wenslik om komplekse voorwerpe in 'n werkswinkel te sweis by 'n temperatuur nie laer as 5˚С nie.

Dus, vir grade VST1 - VST4, staal 10 - staal 20 - sweisbaarheid is prakties goedsonder beperkings, wat 'n standaard individuele keuse van die sweismetode, elektrodetipe en stroomkenmerke vereis.

Medium en hoë koolstof struktuurstaal

Versadiging van die legering met koolstof verminder sy vermoë om goeie verbindings te vorm. In die proses van termiese effekte van 'n boog of 'n gasvlam, versamel swael langs die rande van die korrels, wat lei tot rooi brosheid, fosfor tot koue brosheid. Meestal word materiale wat met mangaan gelegeer is, gesweis.

Dit sluit strukturele staal van gewone kwaliteit VSt4, VSt5 (GOST 380-94), hoë kwaliteit 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) van verskeie metallurgiese produksie in.

Die kern van die werk is om die hoeveelheid koolstof in die sweispoel te verminder, die metaal daarin met silikon en mangaan te versadig en optimale tegnologie te verseker. Terselfdertyd is dit belangrik om oormatige koolstofverliese te voorkom, wat kan lei tot destabilisering van meganiese eienskappe.

Kenmerke van sweiswerk met medium- en hoëkoolstofstaal:

1. Aanvanklike randverhitting tot 100-200˚С vir breedte tot 150 mm. Slegs grade Vst4 en staal 25 word sonder bykomende verhitting gesweis. Vir mediumkoolstofstaal met bevredigende sweisbaarheid word volle normalisering uitgevoer voordat werk begin word. Vooruitgloeiing word vereis vir hoë-koolstofstaal.
2. Boogsweiswerk word uitgevoer met bedekte gekalsineerde elektrodes, wat in grootte wissel van 3 tot 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), onder gelykstroom. moontlik om in te werkvloed- of afskermgasse (CO_{2, argon).}
3. Gas-sweiswerk word uitgevoer met 'n karboniseringsvlam, linkerhandmetode, met voorverhitting tot 'n temperatuur van 200˚C, met 'n eenvormige lae kragtoevoer van asetileen.
4. Verpligte hittebehandeling van onderdele: verharding en tempering of aparte tempering om interne spanning te minimaliseer, krake te voorkom, versag geharde martensietiese en troostiet strukture.
5. Kontakpuntsweiswerk word sonder beperking uitgevoer.

So word medium- en hoë-koolstof struktuurstaal feitlik sonder beperkings gesweis, teen 'n eksterne temperatuur van minstens 5˚С. By laer temperature is aanvanklike voorverhitting en hoë kwaliteit hittebehandeling verpligtend.

Sweis van lae-legeringsstaal

Allooistaal is staal wat versadig is met verskeie metale tydens smelting om die gewenste eienskappe te verkry. Byna almal van hulle het 'n positiewe uitwerking op hardheid en sterkte. Chroom en nikkel is deel van hittebestande en vlekvrye legerings. Vanadium en silikon gee elastisiteit, word gebruik as 'n materiaal vir die vervaardiging van vere en vere. Molibdeen, mangaan, titanium verhoog slytasieweerstand, wolfram - rooi hardheid. Terselfdertyd, wat die eienskappe van onderdele positief beïnvloed, vererger hulle die sweisbaarheid van staal. Boonop neem die mate van verharding en die vorming van martensietiese strukture, interne spannings en die risiko van krake in die nate toe.

Die sweisbaarheid van legeringstaal word ook deur hul bepaalchemiese samestelling.

Lae-gelegeerde laekoolstofstaal 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) is goed gesweis. Onder standaardtoestande benodig hulle nie bykomende verhitting en hittebehandeling aan die einde van die prosesse nie. Sommige beperkings bestaan egter steeds:

• Smal reeks toelaatbare termiese toestande.
• Werk moet uitgevoer word teen 'n temperatuur nie laer as -10˚С nie (in toestande van laer atmosferiese temperature, maar nie laer as -25˚С, pas voorverhitting tot 200˚С toe).

Moontlike maniere:

• Elektriese boogsweiswerk met gelykstroom 40 tot 50 A, elektrodes E55, E50A, E44A.
• Outomatiese onderwaterboogsweis met behulp van vuldraad Sv-08GA, Sv-10GA.

Die sweisbaarheid van staal 09G2S, 10G2S1 is ook goed, die vereistes en moontlike metodes van implementering is dieselfde as vir legerings 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. 'n Belangrike kenmerk van allooie 09G2S, 10G2S1 is die afwesigheid van die behoefte om rande voor te berei vir dele met 'n deursnee van tot 4 cm.

Sweis van mediumlegeringsstaal

Medium-gelegeerde staal 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) produseer meer beduidende weerstand teen die vorming van los nate. Hulle behoort tot die groep met bevredigende sweisbaarheid. Hulle benodig voorverhitting tot temperature van 150-200˚С, meerlaagsweislasse, verharding en tempering na voltooiing van sweiswerk. Opsies:

• Stroom en elektrode deursnee wanneer met 'n elektriese boog gesweis wordword streng gekies afhangende van die dikte van die metaal, met inagneming van die feit dat dunner rande meer verhard word tydens werk. Dus, met 'n produk deursnee van 2-3 mm, moet die stroomwaarde binne 50-90 A wees. Met 'n randdikte van 7-10 mm, verhoog die gelykstroom van omgekeerde polariteit tot 200 A met behulp van elektrodes 4-6 mm. Stawe met sellulose of kalsiumfluoried beskermende bedekkings (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) word gebruik.
• Wanneer daar in 'n beskermende gasomgewing gewerk word CO_{2 is dit nodig om draad Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM met 'n deursnee van op te gebruik tot 2 mm.}

Die argonboogmetode of onderwaterboogsweiswerk word dikwels vir hierdie materiale gebruik.

Hittebestande en hoësterkte-staal

Sweiswerk met hittebestande yster-koolstof-legerings 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF moet uitgevoer word met voorverhitting tot temperature van 300-450˚С, met finale verharding en hoë tempering.

• Elektriese boogsweis op 'n kaskade-manier om 'n meerlaagse naat te ontwerp, deur gebruik te maak van gekalsineerde bedekte elektrodes UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Gas-sweiswerk met asetileentoevoer 100 dm3/mm met behulp van vulmateriaal Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Die pypaansluiting word uitgevoer met die vorige gasverhitting van die hele las.

Wanneer medium-gelegeerde hoësterkte materiale 14Kh2GM, 14Kh2GMRB gesweis word, is dit belangrik om dieselfde reëls te volg as vir hittebestande staal, met inagneming van sommige nuanses:

• Deeglike skoonmaakrande en gebruik van kewers.
• Hoëtemperatuur-uitgloeiing van die elektrode (tot 450˚C).
• Voorverhit tot 150˚C vir dele meer as 2 cm dik.
• Stadige naatverkoeling.

Hoëlegeringstaal

Die gebruik van 'n spesiale tegnologie is nodig wanneer hoëlegeringsstaal gesweis word. Dit sluit 'n groot reeks vlekvrye, hittebestande en hittebestande legerings in, sommige van hulle: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N4B, 715Kh16N9G115. Sweisbaarheid van staal (GOST 5632-72) behoort aan die 4de groep.

Hoëkoolstof hoëlegeringstaal sweisbaarheidskenmerk:

1. Dit is nodig om die stroomsterkte met gemiddeld 10-20% te verminder weens hul lae termiese geleidingsvermoë.
2. Sweiswerk moet met 'n gaping uitgevoer word, elektrodes tot 2 mm groot.
3. Verminder die inhoud van fosfor, lood, swael, antimoon, verhoog die oorvloed van molibdeen, vanadium, wolfram deur die gebruik van spesiale bedekte stawe.
4. Die behoefte om 'n gemengde sweismikrostruktuur (austeniet + ferriet) te vorm. Dit verseker die rekbaarheid van die afgesette metaal en die minimalisering van interne spannings.
5. Verpligte randverhitting op die vooraand van sweiswerk. Die temperatuur word in die reeks van 100 tot 300˚С gekies, afhangende van die mikrostruktuur van die strukture.
6. Die keuse van bedekte elektrodes in boogsweiswerk word bepaal deur die tipe korrels, eienskappe en werkstoestande van die onderdele: vir austenitiese staal 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 met Sv-06Kh19N9T bedekkings,Sv-02X19H9; vir martensietiese staal 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 bedek met Sv-08Kh17T; vir austenities-ferritiese staal 12Kh21N5T: TsL-33 bedek met Sv-08Kh11V2MF.
7. Wanneer gassweiswerk moet die toevoer van asetileen ooreenstem met die waarde van 70-75 dm3/mm, die vuldraad wat gebruik word is Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Verdompelde boogbewerkings is moontlik met NZh-8.

Die sweisbaarheid van staal is 'n relatiewe parameter. Dit hang af van die chemiese samestelling van die metaal, sy mikrostruktuur en fisiese eienskappe. Terselfdertyd kan die vermoë om hoë kwaliteit lasse te vorm aangepas word met behulp van 'n weldeurdagte tegnologiese benadering, spesiale toerusting en werksomstandighede.