Високовуглецева сталь відноситься до вуглецевої сталі з w(C) вище 0,6%. Вона має більшу тенденцію до затвердіння, ніж середньовуглецева сталь, і утворює високовуглецевий мартенсит, який більш чутливий до утворення холодних тріщин. У той же час мартенситна структура, що утворюється в зоні термічного впливу зварювання, є твердою і крихкою, що призводить до значного зниження пластичності та міцності з’єднання. Таким чином, зварюваність високовуглецевої сталі є досить поганою, і для забезпечення продуктивності з’єднання необхідно застосовувати спеціальні процеси зварювання. . Тому його, як правило, рідко використовують у зварних конструкціях. Високовуглецева сталь в основному використовується для деталей машин, які вимагають високої твердості та зносостійкості, таких як обертові вали, великі шестерні та муфти [1]. З метою економії сталі і спрощення технології обробки ці деталі машин часто комбінують зі зварними конструкціями. У важкому машинобудуванні також виникають проблеми зі зварюванням компонентів із високовуглецевої сталі. При розробці процесу зварювання для зварних виробів з високовуглецевої сталі слід всебічно проаналізувати різні можливі зварювальні дефекти та вжити відповідних заходів щодо процесу зварювання.
Зварювальне обладнання Xinfa має характеристики високої якості та низької ціни. Для отримання додаткової інформації відвідайте: Виробники зварювання та різання – Китайська фабрика зварювання та різання та постачальники (xinfatools.com)
1 Зварюваність високовуглецевої сталі
1.1 Спосіб зварювання
Високовуглецева сталь в основному використовується для конструкцій з високою твердістю і високою зносостійкістю, тому основними способами зварювання є дугове електродне зварювання, пайка і зварювання під флюсом.
1.2 Зварювальні матеріали
Зварювання високовуглецевої сталі зазвичай не вимагає однакової міцності між з’єднанням і основним металом. При дуговому зварюванні зазвичай використовуються електроди з низьким вмістом водню з сильною здатністю видаляти сірку, низьким вмістом дифузійного водню в наплавленому металі та хорошою ударною в'язкістю. При необхідності однакової міцності металу шва і основного металу слід вибирати зварювальний пруток з низьким вмістом водню відповідної марки; коли міцність металу шва та основного металу не потрібна, слід вибрати зварювальний пруток з низьким вмістом водню з рівнем міцності, нижчим, ніж у основного металу. Пам'ятайте: не можна вибирати зварювальні стрижні з вищим рівнем міцності, ніж основний метал. Якщо під час зварювання не допускається попередній нагрів основного металу, для запобігання холодних тріщин у зоні термічного впливу можна використовувати електроди з аустенітної нержавіючої сталі для отримання аустенітної структури з хорошою пластичністю та високою тріщиностійкістю.
1.3 Підготовка фаски
Щоб обмежити масову частку вуглецю в металі шва, слід зменшити коефіцієнт плавлення, тому під час зварювання зазвичай використовують U-подібні або V-подібні канавки, і слід приділяти увагу очищенню канавок і масляних плям, іржі тощо в межах 20 мм з обох боків канавки.
1.4 Попередній нагрів
При зварюванні конструкційними сталевими електродами їх необхідно попередньо нагріти перед зварюванням, а температура попереднього нагріву контролюється в межах від 250°C до 350°C.
1.5 Міжшарова обробка
При багатошаровому зварюванні і багатопрохідному зварюванні для першого проходу використовується електрод малого діаметра і малий струм. Як правило, заготовка розміщується в напіввертикальному зварюванні або зварювальний стрижень використовується для повороту вбік, так що вся зона термічного впливу основного металу нагрівається за короткий час для отримання ефектів попереднього нагріву та збереження тепла.
1.6 Термообробка після зварювання
Одразу після зварювання заготовку поміщають у нагрівальну піч і витримують при 650°C для відпалу для зняття напруг [3].
2 Дефекти зварювання високовуглецевої сталі та заходи профілактики
Оскільки сталь з високим вмістом вуглецю має сильну тенденцію до гартування, під час зварювання можуть з’явитися гарячі та холодні тріщини.
2.1 Заходи профілактики термічних тріщин
1) Контролюйте хімічний склад зварного шва, суворо контролюйте вміст сірки та фосфору та відповідно збільшуйте вміст марганцю, щоб покращити структуру зварного шва та зменшити сегрегацію.
2) Контролюйте форму поперечного перерізу зварного шва та збільште співвідношення ширини до глибини, щоб уникнути сегрегації в центрі зварного шва.
3) Для жорстких зварних виробів слід вибрати відповідні параметри зварювання, відповідну послідовність і напрямок зварювання.
4) Якщо необхідно, вживайте заходів для попереднього нагрівання та повільного охолодження, щоб запобігти виникненню термічних тріщин.
5) Збільште лужність зварювального стрижня або флюсу, щоб зменшити вміст домішок у зварному шві та покращити ступінь сегрегації.
2.2 Заходи профілактики холодних тріщин[4]
1) Попереднє нагрівання перед зварюванням і повільне охолодження після зварювання може не тільки зменшити твердість і крихкість зони термічного впливу, але й прискорити зовнішню дифузію водню в зварному шві.
2) Виберіть відповідні заходи зварювання.
3) Прийміть відповідну послідовність складання та зварювання, щоб зменшити напругу гальмування зварного з’єднання та покращити напружений стан зварного виробу.
4) Виберіть відповідні зварювальні матеріали, висушіть електроди та флюс перед зварюванням і зберігайте їх готовими до використання.
5) Перед зварюванням слід ретельно видалити воду, іржу та інші забруднення на поверхні основного металу навколо канавки, щоб зменшити вміст дифузійного водню в зварному шві.
6) Обробку дегідруванням слід проводити безпосередньо перед зварюванням, щоб дозволити водню повністю вийти зі зварного з’єднання.
7) Обробку відпалу для зняття напруги слід проводити відразу після зварювання, щоб сприяти дифузії водню назовні в зварному шві.
3 Висновок
Завдяки високому вмісту вуглецю, високій загартуваності та поганій зварюваності високовуглецевої сталі легко виробляти високовуглецеву мартенситну структуру та зварювальні тріщини під час зварювання. Тому при зварюванні високовуглецевої сталі процес зварювання повинен бути розумно обраний. І своєчасно вживати відповідних заходів для зменшення появи зварювальних тріщин і підвищення ефективності зварних з'єднань.
Час публікації: 27 травня 2024 р
