Сварка углеродистых типов стали: правила и методы

О чем речь? Сварка углеродистых типов стали осуществляется электродами с обмазкой, под флюсом, в аргоновой среде. Сложностей в работе не возникнет, если следовать технологии и использовать подходящие присадочные материалы.

На что обратить внимание? Низкоуглеродистая сталь сваривается без проблем, а высокоуглеродистая требует предварительной подготовки – отжига. Первое время у начинающих сварщиков возможны дефекты, но все приходит с опытом.

Требования к сварке углеродистых типов стали

Сварные соединения могут формировать все стальные сплавы, но для достижения максимально качественного результата необходимо в каждом конкретном случае правильно выбирать технологию сварки. В случае углеродистых типов стали это необходимо для того, чтобы:

• в швах не образовывались дефекты – трещины, поры, наплывы, прожоги и т. п.;
• валик швов соответствовал требованиям ГОСТ 5264-80 по форме и размерам;
• сварное соединение обладало требуемой вибрационной устойчивостью;
• готовые конструкции и изделия имели необходимые прочность и жесткость;
• для сварки использовались электроды, содержание углерода и водорода в которых обеспечивает максимально высокое качество швов.

Помимо состава сплава, формирующего сварные швы, их микроструктура, а также физико-химические, эксплуатационные и технологические свойства зависят от режимов сварки и термической обработки, выполняемой как перед свариванием заготовок, так и после него.

Технология сварки низкоуглеродистых типов стали

Профессиональные сварщики считают ручную дуговую сварку заготовок из углеродистых типов стали относительно простой работой, в ходе которой могут применяться различные методы и виды формирования сварных соединений путем плавления материала соединяемых кромок. Именно правильный выбор сварочной технологии обеспечивает максимально качественный результат.

Сварка низколегированных и высоколегированных углеродистых типов стали с небольшим содержанием углерода имеет ряд особенностей, связанных с характеристиками материала швов:

• при формировании шва в расплаве растет содержание кремния и марганца, а углеродистость металла снижается;
• меняются механические характеристики металла в околошовной зоне (при ручной дуговой сварке, как правило, имеет место небольшое упрочнение стали от перегрева);
• может снижаться ударная вязкость металла в околошовном пространстве;
• если шов формируется в несколько проходов, может иметь место охрупчивание металла.

Однако подобные изменения физико-химических характеристик металла при дуговой сварке углеродистых типов стали не приводят к критическому снижению качества сварных соединений.

Газовая сварка также отлично справляется с соединением заготовок из стали с процентной долей углерода до 0,25 %. Для формирования качественных швов обычно даже не пользуются флюсом. Расход ацетилена при применении горелки зависит от метода и составляет при использовании правого метода от 120 до 150 дм³/ч, а левого – от 100 до 130 дм³/ч. Часто пользуются более мощной струей пламени, но при этом не только возрастает расход ацетилена (до 200 дм³), но и требуется присадочный материал в виде проволоки с большой площадью поперечного сечения.

Отличные результаты достигаются при сварке заготовок из низкоуглеродистой легированной стали электродами с покрытием. Оптимальный выбор для работы с такими сплавами – рутиловая (Э46Т) или кальциево-фтористорутиловая (Э42А) обмазки. Профессиональные сварщики часто используют электроды, покрытие стержней которых изготовлено с добавлением железного порошка.

Для электрошлаковой сварки заготовок из низкоуглеродистых стальных сплавов используются флюсы АН-22, ФЦ-1, АН-8, ФЦ-7, АН-8М. Химический состав металла определяет выбор присадочной проволоки. К примеру, для работы с деталями из Ст3 понадобится проволока Св-08Гс, Св-10Г2 или СВ-08ГА, а для кипящих марок стали – Св-08А.

Сварка среднеуглеродистых типов стали

Более высокое содержание углерода (по сравнению с низкоуглеродистыми стальными сплавами) несколько ухудшает свариваемость. При работе с заготовками из такого металла сварщики нередко сталкиваются с трудностями, среди которых стоит упомянуть следующие:

• разная прочность основного металла и материала сварных швов;
• растрескивание металла в околошовной зоне и образование структур с пониженной пластичностью;
• низкая устойчивость материала швов и металла в околошовной зоне к формированию кристаллизационных дефектов.

Существует ряд технологических приемов, позволяющих предотвратить возникновение подобных проблем при сварке электродом углеродистых типов стали. Для этого необходимо:

• использовать электроды с небольшим содержанием углерода;
• применять двухдуговую технологию, которая предусматривает формирование сварного шва в нескольких сварочных ваннах, заполненных расплавом;
• разделывать кромки заготовок, обеспечивая минимальное проплавление металла в околошовной зоне;
• подогревать металл соединяемых заготовок перед и во время сварки.

Выполняя электродуговую сварку для соединения заготовок из среднеуглеродистых типов стали, также следует соблюдать ряд важных правил:

• пользоваться электродами с фтористо-кальциевым покрытием (УОНИ 13/45 и 13/55), которое делает швы более прочными, а также предотвращает растрескивание металла при кристаллизации;
• для минимизации риска растрескивания металла кончик электрода должен совершать продольные перемещения с заваркой кратеров в уже сформированном соединении;
• выполнять сварку короткой дугой, накладывая швы неширокими валиками;
• для повышения пластичности металла швов его можно подвергнуть дополнительной термообработке.

Чаще всего для соединения заготовок из среднеуглеродистых марок стали пользуются левым методом со стандартным или науглероживающим пламенем мощностью от 75 до 100 дм³/ч. Для повышения качества сварных соединений, полученных с помощью газовой сварки, их подвергают термообработке или проковывают.

Среднеуглеродистые стальные сплавы поддаются свариванию при температуре окружающего воздуха до -30 °C. Для повышения качества, прочности и надежности сварных соединений, выполненных в таких условиях, необходимо обеспечивать непрерывный подогрев металла в рабочей зоне на протяжении всего процесса сварки.

Правила сваривания высокоуглеродистых типов стали

Высокоуглеродистые стальные сплавы чаще всего не поддаются свариванию и не могут быть материалом элементов сварных конструкций. Такие типы стали обладают высокой хрупкостью, которая существенно ограничивает область их применения.

Различные виды стали с высоким содержанием углерода широко применяются в качестве инструментальных. Из таких сплавов изготавливают пружины, режущие, бурильные, деревообрабатывающие и другие инструменты, высокопрочную проволоку, а также изделия, условия эксплуатации которых предусматривают серьезные механические нагрузки. Этому способствуют их высокие износостойкость и прочность.

При выполнении сварки часто используется предварительный и сопутствующий подогрев до температуры от +150 до +400 °C, а также последующая термическая обработка сварных соединений. Такие меры позволяют снизить хрупкость, склонность к холодному и горячему растрескиванию, а также химическую неоднородность материала швов.

Сварку можно выполнять специализированными электродами, которые предназначены для сваривания заготовок из разнородных стальных сплавов. Если сварочный процесс выполняется с подогревом деталей, его следует завершать отжигом, в ходе которого температура постепенно снижается до +20 °C.

Сварку высокоуглеродистых типов стали нельзя выполнять на сквозняке, а также если температура окружающего воздуха ниже +5 °C. Чтобы сварное соединение было более прочным, между свариваемыми материалами следует формировать плавные переходы.

Хороших результатов можно достигнуть, выполняя сварку путем наложения узких валиков. При этом важную роль играет охлаждение каждого из наплавленных слоев. Кроме того, при работе с заготовками из высокоуглеродистой стали также важно соблюдение правил сварки сплавов средней углеродистости.

Соединяемые поверхности необходимо подготовить к свариванию, тщательно удалив с них ржавчину, окалину, загрязнения разного рода, а также избавив их от механических неровностей. Наличие грязи может вызвать порообразование. После формирования сварных соединений им необходимо медленное воздушное охлаждение, которое позволяет нормализовать структуру металла.

Прочность швов при сваривании заготовок из высокоуглеродистых стальных сплавов существенно повышается при использовании предварительного нагрева до +400 °C.

Выбор присадочных материалов для сварки углеродистых типов стали

При выполнении сварки (вне зависимости от режима) крайне важно правильно подобрать присадочный материал. Наиболее качественные сварные швы с наименьшим количеством дефектов формируются при использовании в качестве присадки низкоуглеродистых металлов. Приведем наиболее популярные из них:

• OK 46.00 – рутилово-целлюлозная обмазка и уникальный состав позволяют использовать такие электроды для сварки швов в нижнем, горизонтальном, вертикальном и потолочном расположении. Эти сварочные материалы отличаются хорошими технологическими характеристиками при работе как постоянным током, так и с переменным. Широкое применение данных стержней для сборки металлических конструкций на промышленных предприятиях обусловлено также тем, что они могут использоваться для соединения деталей без особой подготовки их поверхности.
• МР-3 – рутиловое покрытие этих универсальных электродов делает возможным их использование для сварки, в том числе и углеродистых типов стали как на постоянном, так и на переменном сварочном токе. Данные стержни позволяют применять форсированные режимы, что способствует существенному повышению производительности.
• АНО-21 – стержни этих электродов покрыты рутилово-целлюлозной обмазкой. Их отличают легкий розжиг дуги и хорошая отделимость корки шлака от материала сварочного шва. Для выполнения сварки используется постоянный ток как прямой, так и обратной полярности.
• АНО-4 – рутиловое покрытие стержней этих универсальных электродов позволяет использовать их для сваривания элементов металлоконструкций из низкоуглеродистых стальных сплавов, формируя швы в разных пространственных положениях. Сварку углеродистых типов стали облегчает то, что процесс идет под флюсом, который позволяет избежать появления дефектов при формировании валика, а также предотвращает порообразование и горячее растрескивание металла.
• УОНИ 13/55 – стержни этих электродов имеют основное покрытие. Они предназначены для сварки углеродистых конструкционных видов стали при сборке ответственных металлоконструкций и позволяют формировать пластичные и устойчивые к ударам швы, которые выдерживают эксплуатацию при низкой температуре.
• Св-08Г2С – этой омедненной проволокой пользуются при сварке углеродистых типов стали в защитных газах с помощью полуавтомата. Посредством этого присадочного материала формируются многопроходные сварные соединения. Отличительной чертой такой присадки является низкое порообразование.
• OK Tigrod 12.60 – с помощью таких прутков, имеющих омедненное покрытие, выполняется аргонодуговая сварка заготовок из углеродистых стальных сплавов. В состав стержней добавлены легирующие элементы – марганец и кремний, что позволяет добиваться высокого качества швов.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.