Факторы сварочной эффективности для стальных легированных сплавов при использовании сварочных аппаратов

сварочные kemppi у tiberis.ru

В общем виде под термином «свариваемость» понимают достойный сварочный результат. То есть соединение должно быть приемлемого качества по прочности, стойкости и прочим эксплуатационным характеристикам и обладать минимумом дефектов, критичных именно для этого вида конструкций. Для современного (да и для устаревшего) сварочного оборудования ассортимент (читайте) допустимого качества свариваемости достаточно широк. Пресловутая «премиальность» аппаратов напрямую со «свариваемостью» не связана. К примеру, вполне бюджетные Свароги могут обеспечить очень даже достойное сварочное качество, не хуже лучших моделей сварочных аппаратов Kemppi. Правильнее говорить об узком значении термина «свариваемость», связанном непосредственно с химическим составом и (в меньшей степени) конструктивными особенностями подлежащих сварке изделий. Стальные сплавы с низкой способностью к свариванию требуют определенного набора технологических мер, да и сам процесс сварки проходит дольше и сложнее. Целью этих технологических ухищрений являются достойное качество сварного стального соединения с приемлемым уровнем дефектов.Примерный список сварочных дефектов в плохо свариваемых сталях включает в себя:

  • Образование трещин – как горячих, непосредственно при термическом воздействии, так и холодных, опасных «отложенностью» своего воздействия на качество стыков и швов;
  • Увеличение зернистости в ЗТВ, что в комбинации с высокотемпературным влиянием дугового столба способно привести к структурному преобразованию шва и околошовной зоны. Превращение аустенитных сталей в бейнит или мартенсит было описано финскими специалистами при испытании модели сварочных аппаратов K emppi (читать) на способность качественно соединять плохо свариваемые стали еще в 60-ых годах XX века. Такое структурное преобразование влечет сильную хрупкость швов и стыков;
  • Возникновение напряжений остаточного характера (с деформацией изделий или без нее);
  • Образование непрочных зон (лакун) в зоне термического воздействия – дефект наглядно виден при ультразвуковом исследовании швов.

Оптимальное аппаратное обеспечение может внести существенный вклад в сварку сложных для термического соединения сталей. Использование соответствующих технологий, качественного сварочного оборудования, ассортимент подлежащих изменению условий работы способны компенсировать неблагоприятный химический состав (как минимум частично). Например, склонность к растрескиванию стальных швов с успехом корректируется подбором скорости нагрева и охлаждения. Хорошие результаты дает предсварочная термоподготовка и/или послесварочная термообработка стальных изделий. В ряде случаев используется замена самого метода сварки. Например, высокохромистые ферритные сплавы гораздо лучше свариваются контактной сваркой, чем дуговым методом. Наличие примесей вообще оказывает важнейшее влияние на сварку, и стальные сплавы тут не исключение.

Практически все легирующие примеси в стали негативно влияют на ее свариваемость. Практически важен тот факт, что для легирующих присадок имеется т. н. «предел воздействия» — уровень их концентрации, начиная с которого снижение качественных характеристик швов становится ощутимым. Не менее важно то, что эти «пределы воздействия» не являются жестко фиксированными для каждого легирующего элемента – имеет значение концентрация других присадок.

Лучше всего подлежит сварке низкоуглеродистая сталь. При содержании углерода 0.15 – 0.2% варить сталь даже проще, при С = 0.25…0.3% ухудшение свариваемости невелико. Концентрация углерода в пределах 0.3…0.5% использование сварочного оборудования и ассортимент его применения уже сильно ограничен. Стальные сплавы, в составе которых элемент С превышает 0.5%, требуют серьезных технологических мероприятий для получения мало-мальски качественного соединения. Основная масса используемых в хозяйстве сталей имеет низкий уровень углеродного легирования (0.15…0.25%). Именно для таких сплавов актуальна информация о влиянии на свариваемость содержание других легирующих примесей:

  • Кремний в низкоуглеродистых сплавах не влияет на качество сварки вплоть до концентрации 1.7%. При нарастании содержания кремния отмечается упрочнение феррита, для компенсации требуется увеличение мощности сварочного процесса. Некоторые модели сварочных аппаратов (Kemppi, Linkoln и некоторые другие премиальные бренды) имеют автоподстройку, что позволяет не прерывать работы при переходе к сварке таких заготовок. Но все равно ЗТВ стали с заметным содержанием Si содержит неоднородности с вкраплением аустенита и окисные пленки, негативно влияющие на сварное качество.
  • Марганец как негативный фактор бинарно связан с углеродом. Чем больше в составе стали С, тем заметнее вредное воздействие Mn на свариваемость. Скажем, при 0.1% углерода прекрасно подлежат сварки стальные изделия с марганцем до 2.5%. Повышение концентрации С до 0.25% влечет необходимость снизить содержание Mnдо 1.7…1.8%. Негативное влияние Mn на свариваемость стали выражается в интенсивном образовании закалочных структур, охрупчивании и высокой вероятности холодного растрескивания ЗТВ.
  • Хром. «Предел воздействия» также связан с углеродом – до 3% Cr при С = 0.1…0.12%, не более 2% при С = 0.25% и т. д. Влияние хрома на качество сваривания стали имеет характер, схожий с марганцем (холодные трещины, закаливание, аустенитные неоднородности, остаточные напряжения в зоне шва).
  • Никель концентрации до 1.5% не ухудшает свариваемость стальных сплавов. При необходимости дальнейшего обогащения состава никелем требуется либо уменьшить концентрацию углерода (ниже 0.2%), либо использовать специализированные технологические приемы при сварке. Ni выступает инициатором растворимости водорода в расплаве и способствует перерождению аустенита в бейнит и мартенсит. Основным проявлением повышенного содержания никеля в стали являются холодные трещины.
  • Более редкие легирующие примеси имеют незначительную пороговую концентрацию, после превышения которой влияние на качество сварочных работ становится ощутимым. Вольфрам и молибден могут содержаться в низкоуглеродистой стали до 0.5%, ниобий и молибден – до 0.2%. Труднорастворимые карбиды этих элементов негативно влияют на равномерность кристаллизации расплавленной стали.

Имеется следующая эмпирическая формула для количественной оценки свариваемости низколегированных сталей, в которой все примеси приводятся к единому «углеродному» знаменателю:

Сэ = С0 + (Cr+V+Mo)/5 + Mn/6 + (Cu+Ni)/15

Следует подставлять процентные значения:

Cо – углерода;

Cr – хрома;

V – ванадия;

Mo – молибдена;

Mn – марганца;

Cu – меди;

Ni – никеля.

Допустимым значением для хорошей свариваемости считается Cэ < 0,4. Однако следует заметить, что эта формула оценивает исключительно химический состав стальных сплавов и не может учитывать другие условия сварки – конструктивные, технологичные и пр.

Информация предоставлена интернет-гипермаркетом сварочного оборудования Тиберис — tiberis.ru

Контакты: тел:74959246484 , тел:79113798068, тел:78114922334
© ООО “Добродеи” 2007-2019 . Все права защищены и охраняются законом