Khả năng hàn thép: phân loại. khả năng hàn của nhóm thép

Thép là vật liệu cấu trúc chính. Đó là một hợp kim sắt-cacbon với các tạp chất khác nhau. Tất cả các thành phần tạo nên thành phần của nó ảnh hưởng đến tính chất của phôi. Một trong những đặc tính công nghệ của kim loại là khả năng tạo ra những mối nối hàn chất lượng cao.

Các yếu tố xác định khả năng hàn của thép

Đánh giá khả năng hàn của thép dựa trên giá trị của chỉ thị chính - tương đương C tương đương C Đây là hệ số có điều kiện tính đến mức độ ảnh hưởng của hàm lượng cacbon và các yếu tố hợp kim cơ bản trên đặc tính của khớp.

Khả năng hàn của thép chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

1. Hàm lượng cacbon.
2. Sự hiện diện của tạp chất có hại.
3. Bằng cấp doping.
4. Loại cấu trúc vi mô.
5. Điều kiện môi trường.
6. Độ dày của kim loại.

Tham số thông tin nhất là thành phần hoá học.

Phân phối thép theo nhóm mối hàn

Với tất cả các yếu tố này trong tâm trí, khả năng hàn của thép có đặc điểm khác nhau.

Phân loại thép để hàn.

• Tốt (ở giá trị C _eq ≥0,25%): đối với các bộ phận thép carbon thấp; Không phụ thuộc vào độ dày của sản phẩm, điều kiện thời tiết, sự sẵn có của công việc chuẩn bị.
• Thỏa mãn (0,25% ≤ ≤q ≤0,35%): Có những hạn chế đối với điều kiện môi trường và đường kính của cấu trúc hàn (nhiệt độ không khí -5, trong thời tiết không gió, độ dày đến 20 mm).
• Hạn chế (0,35% ≤С _eq ≤0,45%): để tạo ra một mối hàn chất lượng, việc gia nhiệt trước là cần thiết. Nó thúc đẩy chuyển đổi austenit "mịn", sự hình thành của cấu trúc ổn định (ferritic-pearlitic, bainitic).
• Xấu (C _eq ≥ 0.45%): sự hình thành một khớp hàn ổn định cơ học là không thể mà không có sự chuẩn bị nhiệt độ trước của các cạnh kim loại, cũng như xử lý nhiệt tiếp theo của cấu trúc hàn. Để tạo ra cấu trúc vi mô cần thiết, cần phải làm nóng thêm và làm mát bằng làm mát.

Các nhóm hàn mối hàn giúp dễ dàng điều hướng các tính năng công nghệ của việc hàn các hợp kim sắt-carbon đặc biệt.

Xử lý nhiệt

Tùy thuộc vào khả năng hàn của thép và các tính năng kỹ thuật tương ứng, các đặc tính của mối hàn có thể được điều chỉnh bởi các ảnh hưởng nhiệt độ liên tiếp. Có 4 cách chính để xử lý nhiệt: làm cứng, ủ, ủ và chuẩn hóa.

Phổ biến nhất là làm nguội và ủ cho độ cứng và sức bền đồng thời của mối hàn, giảm căng thẳng, ngăn ngừa sự nứt. Mức độ ủ phụ thuộc vào vật liệu và các tính chất mong muốn.

Xử lý nhiệt các kết cấu kim loại trong các công việc chuẩn bị được tiến hành:

• Làm nóng - để giảm căng thẳng trong kim loại, đảm bảo độ mềm mại và sự tuân thủ của nó;
• Làm nóng trước để giảm thiểu sự khác biệt về nhiệt độ.

Quản lý hợp lý các hiệu ứng nhiệt độ cho phép:

• Chuẩn bị phôi (loại bỏ tất cả các ứng suất bên trong bằng cách nghiền hạt);
• Giảm nhiệt độ giảm xuống trên kim loại lạnh;
• Cải thiện chất lượng vật liệu hàn bằng cách điều chỉnh nhiệt của cấu trúc vi mô.

Sự điều chỉnh các thuộc tính do nhiệt độ khác nhau có thể là cục bộ hoặc chung. Các cạnh được làm nóng bằng phương tiện khí hoặc thiết bị hồ quang điện. Để đốt nóng toàn bộ bộ phận và làm mát trơn, lò đặc biệt được sử dụng.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô đối với tính chất

Bản chất của các quá trình xử lý nhiệt dựa trên sự biến đổi cấu trúc bên trong phôi và ảnh hưởng của chúng đối với kim loại rắn. Do đó, khi đun nóng ở nhiệt độ 727 o C, nó là cấu trúc austenit dạng hạt hỗn hợp. Phương pháp làm mát xác định các lựa chọn chuyển đổi:

1. Bên trong lò (tốc độ 1 C / phút) - cấu trúc pearlite với độ cứng khoảng 200 HB (độ cứng Brinell) được hình thành.
2. Trong không khí (10˚С / min) - sorbitol (ferrite-pearlite grains), độ cứng 300 НВ.
3. Dầu (100 ° C / phút) - troostite (cấu trúc ferit-xi măng), 400 HB.
4. Nước (1000˚С / min) - martenensite: rắn (600 НВ), nhưng cấu trúc kim mỏng manh.

Hàn phải có đủ độ cứng, sức mạnh, chỉ tiêu chất lượng của độ dẻo, do đó các đặc tính martensit của mối hàn không được chấp nhận. Hợp kim cacbon thấp có cấu trúc ferit, ferrite-pearlite, ferrite-austenit. Các loại thép hợp kim trung bình và cacbon trung bình đều có tính ngọc trai. Cao cacbon và hợp kim cao - martensitic hoặc troostite, điều quan trọng là dẫn đến sự xuất hiện của ferrite-austenit.

Hàn thép cacbon thấp

Khả năng hàn của thép cacbon được xác định bởi lượng cacbon và tạp chất. Chúng có thể cháy ra, biến thành các dạng khí và tạo ra một khâu chất lượng thấp của độ xốp. Lưu huỳnh và phốt pho có thể tập trung dọc theo các cạnh của hạt, làm tăng độ mỏng của cấu trúc. Hàn là đơn giản nhất, tuy nhiên, đòi hỏi một cách tiếp cận cá nhân.

Thép carbon có chất lượng bình thường được chia thành ba nhóm: A, B và B. Các công trình hàn được thực hiện với kim loại nhóm B.

Khả năng hàn của các loại thép VSt1 - VSt4, phù hợp với GOST 380-94, được đặc trưng bởi sự vắng mặt của các hạn chế và yêu cầu bổ sung. Hàn các bộ phận có đường kính lên đến 40 mm không xảy ra. Các chỉ số khả thi trong thương hiệu: D - hàm lượng mangan tăng; Kp, ps, cn - "đun sôi", "nửa yên tĩnh", "bình tĩnh", tương ứng.

Thép carbon thấp chất lượng cao được thể hiện bởi các loại với chỉ định 100 phần trăm carbon, cho thấy mức độ khử oxy hoá và hàm lượng mangan (GOST 1050-88): thép 10 (cũng 10kp, 10ps, 10g), 15 (cũng 15kp, 15ps, 15g), 20 (cũng 20kp, 20ps, 20g).

Để đảm bảo chất lượng hàn, cần tiến hành quá trình bão hoà của bể hàn với Cacbon C và Mangan Mn.

Phương pháp hàn:

1. Cạnh bằng tay sử dụng điện cực đặc biệt, điện cực ban đầu, có đường kính từ 2 đến 5 mm. Các loại: E38 (cho sức mạnh trung bình), E42, E46 (cho sức mạnh lên tới 420 MPa), E42A, E46A (cho độ bền cao của cấu trúc phức tạp và hoạt động của chúng trong điều kiện đặc biệt). Hàn với thanh OMM-5 và SSSI 13/45 được thực hiện dưới tác động của dòng điện trực tiếp. Làm việc với sự trợ giúp của điện cực ЦМ-7, ОМА-2, СМ-11 được thực hiện bởi một dòng điện có đặc tính.
2. Hàn khí. Thông thường nó là không mong muốn, nhưng có thể. Nó được thực hiện bằng cách sử dụng dây chuyền phụ Sv-08, Sv-08A, Sv-08HA, Sv-08GS. Một mảnh kim loại carbon thấp mỏng (d 8mm) được hàn bên trái, dày (d 8mm) - phải. Bất lợi của tính chất của đường may có thể được loại bỏ bằng cách bình thường hóa hoặc ủ.

Hàn thép thấp được thực hiện mà không cần sưởi ấm thêm. Không có giới hạn cho các chi tiết của một hình thức đơn giản. Vật lượng và latticework là rất quan trọng để bảo vệ khỏi gió. Các vật phức tạp nên được hàn trong một cửa hàng ở nhiệt độ ít nhất 5 ° C.

Do đó, đối với các loại ВСт1 - ВСт4, thép 10 - thép 20 - khả năng hàn tốt, thực tế mà không có giới hạn, đòi hỏi phải có sự lựa chọn cá nhân tiêu chuẩn cho phương pháp hàn, loại điện cực và đặc tính dòng điện.

Các loại thép kết cấu cacbon trung bình và cacbon cao

Độ bão hòa của hợp kim với cacbon làm giảm khả năng tạo thành các hợp chất tốt. Trong quá trình ảnh hưởng nhiệt của ngọn lửa hồ quang hoặc ngọn lửa khí, lưu huỳnh tích tụ dọc theo các cạnh của hạt, dẫn đến sự đỏ nàn, và phốt pho đến độ nguội. Thông thường, vật liệu được pha tạp với mangan.

Điều này bao gồm thép kết cấu có chất lượng thông thường VS4, VST5 (GOST 380-94), chất lượng 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) cho sản xuất luyện kim khác nhau.

Bản chất của công việc là giảm lượng cacbon trong bể hàn, làm cho kim loại trong đó silic và mangan bão hòa, để đảm bảo công nghệ tối ưu. Điều quan trọng là không cho phép mất quá nhiều cacbon, có thể dẫn đến sự bất ổn của các tính chất cơ học.

Đặc điểm của hoạt động hàn với thép có hàm lượng carbon trung bình và cao:

1. Làm nóng chính các cạnh lên đến 100-200 ° C cho chiều rộng lên đến 150 mm. Chỉ có lớp ВС4 và thép 25 được hàn mà không cần sưởi ấm thêm. Đối với cacbon trung bình, có khả năng hàn thỏa đáng, việc chuẩn hóa đầy đủ được thực hiện trước khi bắt đầu công việc. Đối với việc ủ cácbon cao chuẩn bị là cần thiết.
2. Arc hàn được thực hiện với điện cực nung, kích thước từ 3 đến 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), dưới dòng điện liên tục. Có thể làm việc trong môi trường thông lượng hoặc khí bảo vệ (CO ₂ , argon).
3. Khí hàn được thực hiện bằng một ngọn lửa carbur hoá, phương pháp tay trái, với nhiệt độ trước đó đến 200 ° C, với một nguồn cung cấp axetylen đồng đều thấp.
4. Bắt buộc xử lý nhiệt các bộ phận: làm cứng và gia nhiệt hoặc tách riêng để giảm thiểu các ứng suất bên trong, ngăn ngừa sự nứt, làm cứng cấu trúc martensitic và troostite cứng.
5. Liên hệ hàn điểm được thực hiện mà không có sự hạn chế.

Do đó, thép kết cấu cacbon trung bình và cao được hàn không giới hạn, ở nhiệt độ môi trường ít nhất là 5 ° C. Ở nhiệt độ thấp hơn, việc gia nhiệt ban đầu và xử lý nhiệt chất lượng cao là bắt buộc.

Hàn thép thấp hợp kim

Thép hợp kim là thép được bão hòa với các kim loại khác nhau trong quá trình nóng chảy để có được các tính chất được chỉ định. Hầu như tất cả chúng đều có tác động tích cực đến độ cứng và sức mạnh. Chromium và niken là một phần của hợp kim chống nóng và không rỉ. Vanadium và silicon tạo độ đàn hồi, chúng được sử dụng làm nguyên liệu làm lò xo và lò xo. Molypden, mangan, titan làm tăng khả năng chịu mài mòn, vonfram đỏ. Đồng thời, tích cực ảnh hưởng đến tính chất của các bộ phận, chúng làm giảm khả năng hàn của thép. Ngoài ra, mức độ cứng và sự hình thành các cấu trúc martensit được gia tăng, các áp suất bên trong và nguy cơ hình thành vết nứt trong các khe.

Khả năng hàn của thép hợp kim cũng được xác định bởi thành phần hóa học của chúng.

Hợp kim thấp hợp kim thấp 2GS, 14G2, 15G, 20G (khách 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) được hàn tốt. Trong điều kiện tiêu chuẩn, không cần thêm sưởi ấm và xử lý nhiệt sau khi hoàn thành các quy trình. Tuy nhiên, có một số hạn chế:

• Một phạm vi hẹp các điều kiện nhiệt độ cho phép.
• Công việc phải được thực hiện ở nhiệt độ ít nhất là -10 ° C (trong điều kiện nhiệt độ khí quyển thấp hơn, nhưng không dưới -25 ° C, làm nóng sơ bộ ở 200 ° C).

Các cách có thể:

• Hàn hồ quang điện với công suất dòng điện từ 40 đến 50 A, điện cực E55, E50A, E44A.
• Tự động hàn hồ quang với thông lượng sử dụng dây chuyền nạp Sv-08HA, Sv-10GA.

Khả năng hàn của thép 09G2S, 10G2S1 cũng tốt, các yêu cầu và cách có thể thực hiện giống như các hợp kim 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15HSND, 16G2AF. Một đặc tính quan trọng của các hợp kim 09G2S, 10G2S1 là không cần phải chuẩn bị các cạnh cho các bộ phận có đường kính lên tới 4 cm.

Hàn thép trung bình

Thép hợp kim 20ХГСА, 25ХГСА, 35ХГСА (гость 4543-71) tạo ra sức cản đáng kể cho sự hình thành các đường nối không bị nén. Chúng thuộc về một nhóm có khả năng hàn thỏa đáng. Chúng đòi hỏi nhiệt độ sơ bộ ở nhiệt độ 150-200 ° C, các mối nối nhiều lớp, làm nguội và ủ ở cuối các hoạt động hàn. Các lựa chọn thực hiện:

• Đường kính điện cực và đường kính điện cực khi hàn với đường cung điện được lựa chọn đúng cách tùy thuộc vào độ dày của kim loại, có tính đến các cạnh mỏng hơn khó làm cứng hơn trong suốt quá trình làm việc. Vì vậy, với đường kính sản phẩm 2-3 mm, giá trị hiện tại phải nằm trong khoảng 50-90 A. Với độ dày 7-10 mm, cường độ DC của cực ngược lại tăng tới 200 A với việc sử dụng điện cực 4-6 mm. Các thanh đã qua sử dụng bằng chất phủ bảo vệ cellulose hoặc florua-canxi (Sv-18HGSA, Sv-18XMA).
• Khi làm việc trong khí CO ₂ che chắn, cần sử dụng dây S-08G2S, S-10G2, S-10GSMT, S-08X3G2SM với đường kính lên đến 2 mm.

Thông thường cho các vật liệu này, một phương pháp hồ quang argon hoặc hàn hồ quang chìm được sử dụng.

Thép chịu nhiệt và thép cường độ cao

Hàn làm việc với các hợp kim sắt-cacbon chịu nhiệt 12Mã, 12Х1М1Ф, 25Х2М1Ф, 15Х5ВФ, cần phải tiến hành sơ bộ với nhiệt độ 300-450 ° C, với độ cứng và làm nóng cuối cùng.

• Hàn hồ quang điện bằng cách nối tầng thiết kế đường may đa lớp, sử dụng điện cực tráng vữa УОНИИ 13 / 45МХ, ТМЛ-3, ЦЛ-30-63, ЦЛ-39.
• Khí hàn với cung cấp axetylen 100 dm ³ / mm với việc sử dụng vật liệu phụ Sv-08HMFA, Sv-18KhMA. Các khớp nối ống được thực hiện với khí đốt trước của toàn bộ khớp.

Khi hàn vật liệu có độ bền cao trung bình 14H2GM, 14X2GMRB, điều quan trọng là làm theo các quy tắc giống như đối với thép chịu nhiệt, có tính đến một số các sắc thái:

• Cẩn thận tỉa cành và sử dụng các xưởng đóng.
• Nhiệt độ cao của điện cực (lên đến 450 ° C).
• Làm nóng sơ bộ đến 150 ° C đối với các bộ phận dày hơn 2 cm.
• Làm mát chậm lại của đường may.

Thép hợp kim

Việc sử dụng công nghệ đặc biệt là cần thiết khi hàn thép hợp kim cao. Chúng bao gồm nhiều loại hợp kim không gỉ, chống nóng và nhiệt độ cao, trong đó có một số: 09H16N4B, 15H12VNMF, 10X13SU, 08H17N5MZ, 08H18G8N2T, 03H16N15MZB, 15H17G14A9. Khả năng hàn thép (GOST 5632-72) là nhóm thứ 4.

Tính hàn của thép cacbon hợp kim cao cacbon cao:

1. Cần giảm dòng điện trung bình 10-20% do tính dẫn nhiệt thấp.
2. Hàn nên được thực hiện với một khoảng cách, điện cực lên đến 2 mm kích thước.
3. Giảm hàm lượng phốt pho, chì, lưu huỳnh, antimon, làm tăng sự hiện diện của molybdenum, vanadi, vonfram bằng cách sử dụng thanh tráng đặc biệt.
4. Sự cần thiết phải tạo thành một cấu trúc vi mô hỗn hợp của đường may (austenite + ferrite). Điều này đảm bảo độ mềm dẻo của kim loại mối hàn và giảm thiểu các áp lực bên trong.
5. Bắt buộc sưởi ấm của các cạnh trên eve của hàn. Nhiệt độ được chọn trong khoảng từ 100 đến 300 ° C, tùy thuộc vào cấu trúc vi cấu trúc.
6. Việc lựa chọn các điện cực tráng trong hàn hồ quang được xác định bởi loại hạt, đặc tính và điều kiện làm việc của các bộ phận: cho thép austenit 12Х18Н9: УНИНИИ 13 / НЖ, ОЗЛ-7, ОЗЛ-14 với lớp phủ СН-06Х19Н9Т, S-02Х19Н9; Đối với thép mensensit 20Х17Н2: УОННИИ 10Х17Т, АН-В-10 với lớp sơn Sv-08Х17Т; Đối với thép austenit-ferritic 12Х21Н5Т: ЦЛ-33 với lớp sơn Sv-08Х11В2МФ.
7. Khi hàn bằng khí, lượng acetylene phải tương ứng với giá trị 70-75 dm ³ / mm, dây nạp được sử dụng là Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Có thể làm việc dưới luồng với việc sử dụng NZH-8.

Khả năng hàn thép - thông số tương đối. Nó phụ thuộc vào thành phần hóa học của kim loại, vi và tính chất vật lý. Như vậy khả năng để tạo thành kết nối chất lượng cao có thể được điều chỉnh thông qua cách tiếp cận công nghệ cố ý, thiết bị đặc biệt và điều kiện thực hiện công việc.