Что такое свариваемость металлов

Классификация свариваемости сталей

что такое свариваемость металлов

Сталь – основной конструкционный материал, который представляет собой сплав железа с углеродом и разными примесями. Все элементы, которые входят в состав стальных изделий, оказывают влияние на ее характеристики (в частности, на свариваемость сталей).

Основные критерии, устанавливающие свариваемость

Главным показателем свариваемости является углеродный эквивалент, который обозначается, как Сэкв. Данный условный коэффициент учитывает уровень воздействия на свойства сварного шва карбона, легирующих компонентов.

Факторы, влияющие на свариваемость сталей:

  • Толщина металлического образца
  • Объем вредных примесей
  • Условия окружающей среды
  • Вместимость углерода
  • Уровень легирования
  • Микроструктура

Основным параметром для информации является химический состав материала.

Группы свариваемости

Учитывая все, выше перечисленные критерии, свариваемость можно подразделить на группы с различными свойствами.

Классификация металлов по свариваемости:

  • Хорошая – коэффициент Сэкв составляет не менее 0,25 %– для изделий из низкоуглеродистых сталей, независимо от условий погоды, толщины изделия, предварительной подготовки.
  • Удовлетворительная – коэффициент Сэкв находится в пределах 0,25-0,35 %. Ограничения: по диаметру свариваемого изделия, условиям природной среды. Толщина материала допускается не более 2 см, температура воздуха должна быть не ниже минус 5 градусов, безветренную погоду.
  • Ограниченная – коэффициент Сэкв в пределах 0,350-0,45%. Для формирования высококачественного сварного соединения требуется предварительный подогрев материала. Эта процедура нужна для «плавного» аустенитного преобразования, создания устойчивых структур (бейнитные, ферритно-перлитные).
  • Плохая – коэффициент Сэкв порядка 45-ти % (стали 45). В данном случае невозможно обеспечить стабильность сварочного соединения без предварительного подогрева металлических кромок, термической обработки готовой конструкции. Для создания требуемой микроструктуры нужно дополнительно осуществлять подогревы, охлаждения.

Группы свариваемости предоставляют возможность понимать технологическую специфику сваривания железоуглеродистых сплавов конкретных марок.

Зависимо от категории, технологических параметров, свойства сварных соединений могут корректироваться последовательными температурными воздействиями. Термообработка может осуществляться несколькими способами: отпуск, закаливание, нормализация, отжиг.

Наиболее востребованы закалка, отпуск. Подобные процедуры повышают твердость, соответственно прочность сварного соединения, предотвращают формирование трещин на материале, снимают напряжение.

Показатель отпуска будет зависеть от желаемых характеристик материала.

Как влияют на свариваемость легирующие примеси?

Влияние главных легирующих элементов на свариваемость стали

  • Фосфор, сера – вредоносные примеси. данных химических элементов для низкоуглеродистых сталей 0,4-0,5%.
  • Углерод – важный компонент в составе сплавов, который определяет такие показатели, как закаливаемость, пластичность, прочность, другие свойства материала. углерода в пределах 0,25% не воздействует на качество сварки. Наличие более 0,25% данного хим. элемента способствует формированию закалочных соединений, зоны термического влияния, образуются трещины.
  • Медь. меди как примеси не более 0,3%, как добавки для низколегированных сталей – пределах 0,15-0,50%, как легирующего компонента – не более одного процента. Медь улучшает коррозионную стойкость металла, при этом не ухудшает показатели качества сваривания.
  • Марганец. марганца до одного процента не затрудняет сварочный процесс. Если марганца 1,8-2,5%, то не исключается образование закалочных структур, трещин, зоны термического влияния.
  • Кремний. Этот химический элемент присутствует в металле как примесь — 0,30 процентов. Такое количество кремния не влияет на показатель качества соединения металлов. При наличии кремния в пределах 0,8-1,5%, он выступает легирующим компонентом. В данном случае существует вероятность формирования тугоплавких оксидов, ухудшающих качество соединения металлов.
  • Никель, как и хром, присутствует в низкоуглеродистых сталях, его содержание составляет до 0,3%. В низколегированных металлах никеля может быть около 5%, высоколегированных – порядка 35 процентов. Химический компонент повышает пластичность, прочностные характеристики металла, повышает качество сварных соединений.
  • Хром. Количество данного компонента в низкоуглеродистых сталях ограничено до 0,3 процентов, его содержание в низколегированных металлах может быть в пределах 0,7-3,5%, легированных – 12-18 процентов, высоколегированных примерно 35%. В момент сваривания хром способствует формированию карбидов, значительно ухудшающих коррозионную устойчивость металла. Хром способствует формированию тугоплавких оксидов, которые негативно влияют на качество сварки.
  • Молибден. Наличие этого химического элемента в металле ограничено 0,8 процентами. Такое количество молибдена позитивно сказывается на прочностных характеристиках сплава, но в процессе сварки элемент выгорает, в результате чего на наплавленном участке изделия формируются трещины.
  • Ванадий. этого элемент в легированных сталях может составлять от 0,2 до 0,8 процентов. Ванадий способствует повышению пластичности, вязкости металла, улучшает его структуру, повышает показатель прокаливаемости.
  • Ниобий, титан. Данные химические компоненты содержатся в жаропрочных, коррозионно-стойких металлах, их концентрация составляет не более одного процента. Ниобий и титан понижают показатель чувствительности металлического сплава к межкристаллитной коррозии.

Итог

Свариваемость стали считается сравнительным показателем, зависящим от химического состава, физических характеристик, микроструктуры материала. При этом способность создавать высококачественные сварные соединения может корректироваться благодаря продуманному технологическому подходу, выполнения требований, предъявляемых к сварке, наличия современного спецоборудования.

Источник: https://electrod.biz/splav/steel/klassifikatsiya-svarivaemosti-staley.html

Что такое сварка — Металлы и их обработка

что такое свариваемость металлов

Вам наверняка знакома проблема качественной сварки особых типов металла, например, алюминия, меди или цветных металлов. При стандартной электросварке с помощью электродов у вас не получится сварить надежный шов, это связано с особенностями металла и его свойствами. В таких случаях опытные мастера ищут другой способ сварки, и их выручает сварка в среде аргона.

Что такое аргонная сварка и каков принцип работы? Какие плюсы или минусы есть у такого метода сварки и как правильно сварить металл аргоном? В этой статье мы ответим на все интересующие вас вопросы.

Общая информация

Аргонно-дуговая сварка — что это такое? Как работает аргонная сварка? Это, по сути, такая же сварка, как и все остальные, отличие заключается лишь в том, что процесс производит в аргоновой среде. Аргоновая среда — это газовый поток, который направляется в сварочную зону во время сварки.

Ниже вы можете видеть схему сварки с применением аргона. Аргон, как и любой другой газ, выполняет при сварке защитную функцию: препятствует окислению металла, улучшает качество шва и ускоряет работу.

https://www.youtube.com/watch?v=TStOSMtgiis

Аргон для сварки, направляемый в сварочную зону, образует своеобразные «Купол», не позволяя кислороду негативно влиять на качество шва.

Можно варить аргоновой сваркой различные особые металлы, например, титан. В работе можно использовать плавящиеся и неплавящиеся электроды, проволоку из вольфрама. Вольфрамовая проволока зачастую используется при сварке разнородных металлов.  Сварка осуществляется как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Ручная сварка в аргоне (РАД сварка) — это самый распространенный и недорогой вид аргоновой сварки. Если выбрана РАД сварка, то желательно использовать неплавящийся электрод.

Есть автоматическая сварка аргоном с применением плавящего и неплавящегося электрода (маркировка ААДП и ААД, соответственно). Мы не будем утверждать, что ручная сварка лучше автоматической или наоборот.

В конечном итоге, каждый сварщик сам для себя решает, какой метод для него предпочтительнее при выполнении тех или иных работ.

Оборудование

Для аргонной сварки используется несколько типов сварочного оборудования. Это может быть ручной способ, когда мастер своими руками держит горелку и подает проволоку в сварочную зону или усовершенствованный ручной способ, когда проволока подается с помощью специального прибора.

Также есть оборудование, с помощью которого осуществляется автоматическая сварка аргонодуговая.

Горелка и проволока подаются в сварочную зону в автоматическом режиме, порой сварщику даже не нужно следить за этим процессом, его может заменить специальный оператор.

На дорогих производствах может использоваться роботизированное оборудование, не требующее присутствия человека. В аппарат заранее загружают программу, по которой робот выполняет сварку.

Теперь перейдем к делу. Мы расскажем вам, как варить аргоновой сваркой, чтобы работа получилась качественной и долговечной.

Как варить в аргоне

Что нужно для правильной сварки? Конечно, немного теории и много практики. Теорию мы вам расскажем, а вот практику придется выполнять самостоятельно. Чем больше вы будете практиковаться, тем быстрее сможете приступить к выполнению серьезной работы. А пока давайте узнаем, какова технология аргонодуговой сварки и что нужно учесть, чтобы не наделать ошибок.

Прежде всего, нужно тщательно очистить и обезжирить стыки свариваемых деталей. Даже если визуально нет никаких загрязнений или коррозии, нужно все равно очистить поверхность металла. Во время работы старайтесь сокращать длину сварочной дуги. Дело в том, что длинная дуга формирует широкий неглубокий шов. Качество такого соединения оставляет желать лучшего.

Поэтому при работе с неплавящимся электродом постарайтесь сделать дугу как можно короче, приближая стержень к поверхности металла. Но этого может быть недостаточно для того, чтобы шов получился узким и глубоким.

Двигайте электрод продольно, не отклоняясь в сторону и не выполняя поперечные движения.

Именно по этой причине у сварщика должна быть «твердая рука» при сварке аргоном, иначе малейшее отклонение может привести к ухудшению качества сварного соединения.

Присадочную проволоку и электрод следует располагать только в сварочной зоне. Если вы будете постоянно отводить стержень или проволоку в сторону, то нарушите защитные свойства аргона и в сварочную ванну проникнет кислород. Проволоку стоит подавать плавно и равномерно, избегая резкой подачи. В противном случае металл будет сильно разбрызгиваться и ухудшит качество сварки.

Многим мастерам (особенно начинающим) по началу трудно понять, с какой скоростью подавать проволоку. Увы, не существует какой-то единой нормы, которая решит эту проблему. Все познается с опытом, так что экспериментируйте. Проволока для присадки должна подаваться под углом и перед стержнем. Эти требования обязательны. Их несоблюдение приводит к формированию неровного шва и усложняет сварочный процесс.

Также не рекомендуется резко начинать или заканчивать процесс сварки, поскольку в сварочную зону гарантировано попадет ненужный кислород. Мы рекомендуем на протяжении 20 секунд подавать в сварочную зону газ для аргоновой сварки и только затем приступать к работе.

Если вы этого не сделаете, а просто уберете проволоку и горелку, то кислород попадет в сварочную зону.

Как видите, сварка аргоном требует большого терпения и хотя бы минимального опыта. Вы можете оценить свою работу, пользуясь показателем проплавленности. Осмотрите шов, который вы сделали: он не должен иметь округлую выпуклую форму.

Если шов выглядит так, то это значит, что он не проплавлен. Таким незамысловатым способом можно проверить качество шва и оценить его прочностные характеристики.

Конечно, такой метод не заменить полноценный контроль качества с помощью приборов, но вы уже на начальном этапе сможете увидеть недостатки своей работы.

Настройка режима сварки

Теперь, когда мы разобрались, как работает аргонная сварка, подробнее остановимся на выборе режима. От этого также сильно зависит качество сварного соединения. Чтобы правильно подобрать режим, нужно много практиковаться и внимательно изучать теорию. Мы собрали несколько советов по правильному выбору режима сварки и надеемся, что они помогут ускорить ваше обучение.

Итак, режим сварки — это, по сути, выбор полярности и направления тока. Выбор режима сварки зависит от индивидуальных характеристик металла (или металлов), который нужно сварить. Если нужно сварить стальные металлоконструкции, то установите прямую полярность и постоянный ток. Если нужно сварить алюминий и его сплавы — постоянный ток и обратную полярность.

Также важно правильно настроить силу тока. Этот параметр настраивается исходя из толщины металла, диаметра электрода и установленной вами полярности. Все эти параметры взаимосвязаны. Многие мастера узнают практическим путем, какое значение силы тока нужно установить для выполнения конкретных задач. Но мы рекомендуем для начала воспользоваться специальными таблицами, одну из которых вы можете видеть ниже.

  Обязанности сварщика 5 разряда

Ранее мы говорили, что качественный шов получается в случае, если дуга короткая. То же самое касается и напряжения дуги. Кстати, не забывайте о расходе газа в аргоновой среде. Если вы работаете на производстве, то вам нужно будет следить за этим показателем. Чтобы сократить расход лучше создавать ламинарное течение газа. Ламинарное течение — это когда газ движется равномерно, не перемешивается и не пульсирует.

Плюсы и минусы

Плюсы:

  • Нет необходимости сильно нагревать стыки, поэтому детали не деформируются под действием высокой температуры.
  • Газ аргон для сварки называют инертным, а это значит, что тяжелее воздуха, так что при соблюдении технологии кислород не проникнет в сварочную зону.
  • Дуги высокая тепловая мощность, поэтому при должном опыте работа проводится быстро и качественно.
  • Несмотря на множество нюансов, процесс сварки не такой сложный, как кажется, и ему можно быстро обучиться.
  • Можно сварить металлы, которые при других типах сварки не соединяются.

Минусы:

  • Не рекомендуется проводить сварку на открытом воздухе, если на улице сильный ветер. Часть газа улетучивается, из-за чего сварочный шов становится менее качественным. Проводите сварку в закрытом цеху или гараже и с принудительной вентиляцией.
  • Новичкам первое время трудно правильно настроить оборудование и вести дугу.
  • Если планируется использование высокоамперной сварочной дуги, то нужно заранее продумать, как вы будете охлаждать шов.

Вместо заключения

Источник: https://magnetline.ru/metalloobrabotka/chto-takoe-svarka.html

Сварка разнородных сталей, металлов и сплавов, показатели свариваемости различных металлов

что такое свариваемость металлов

Свариваемость металлов – это способность металлов разных видов или их сплавов образовывать соединения, соответствующие техническо-эксплуатационным требованиям при установленной технологии сварки.

Возможность сваривать разносоставные стали и другие металлы между собой позволяет объединять лучшие качества различных материалов. Такой подход значительно повышает функциональность изделий, но требует особых условий, в которых возможна сварка разнородных металлов и сплавов.

Соответствующие технологии разработаны, чтобы решать проблемы, связанные с различными свойствами соединяемых металлов (температура плавления, теплоотдача, глубина проплавления, образование оксидной пленки).

  • Варианты свариваемых пар разнородных металлов
  • Сварка разнородных металлов и сплавов, используемые присадочные материалы

Группы сплавов, наиболее часто применяемые при разнородном сваривании

  • Сплавы на основе железа (Fe), которые, в свою очередь, подразделяются на подгруппы:
    • Углеродистые стали
    • Низкоуглеродистые легированные стали
    • Инструментальные пружинные стали
    • Нержавеющие стали
    • Чугуны 
  • Никельные сплавы (Ni)
    • Чистый никель
    • Монель
    • Никонель
    • Нимоник
    • Хастелой 
  • Медные сплавы (Cu)
    • Чистая медь
    • Латуни
    • Оловянные бронзы
    • Алюминиевые бронзы
    • Кремниевые бронзы
    • Никельно-медные 

Наиболее распространенные пары соединяемых материалов, которые встречаются в промышленности 

  • Сплавы на основе Fe + Al, алюминиевые сплавы 
  • Сплавы на основе Fe + Cu, медные сплавы 

Для большинства представленных вариантов сварки разнородных металлов и сплавов характерны большие отличия в температуре плавки, физико-тепловых свойствах, показателях расширения материалов.

Множество факторов определяют качественное состояние сварного шва, когда необходимо соединить материалы с отличающимися характеристиками. Образования оксидной пленки, разная температура плавки, взаимодействие при нагревании с газом и другие трудности, которые возникают при сваривании. Особенно капризный в отношении посторонних примесей алюминий и походные от него сплавы.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как заточить отрезной резец

Сваривание алюминия и его сплавов со сталями  

Процесс сваривания затрудняется активным возникновением оксидной пленки, которая мгновенно покрывает поверхность этого металла. 

Читайте так же:  Электроды для сварки чугуна – маркировка и правила выбора

Разделка сварочных фасок производится под углом 70˚. Шов с таким углом обладает наибольшей надежностью. Перед свариванием кромки тщательно зачищают при помощи пескоструя или другим механическим путем для покрытия активирующим слоем. Самым распространенным и экономичным покрытием является оцинкование. 

  • При гальваническом оцинковании оптимальная толщина слоя 30-40 мкм 
  • При термическом оцинковании – 60-90 мкм 

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом 

Присадочный материал – алюминиевый пруток АД1 с включениями кремния. 

Технология процесса сваривания

 Зажигание дуги производится с присадочного прутка для начала образования валика, благодаря стекающему алюминию. Необходимо свариваемые заготовки расположить в пространстве так, чтобы алюминий при расплавлении натекал на черный металл. При необходимости сварочные валики накладываются в несколько слоев. Главное не допустить перегрев стальной детали, что приведет к выгоранию активирующего слоя раньше времени. Сваривание производится по очередности с обеих сторон. 

Режим скорости сварки алюминия должен повышаться к концу процесса. Такой метод вырабатывается сварщиком для сохранения активирующего покрытия. 

Сваривание меди и ее сплавов со сталями

В этом типе соединений примечательно влияние количества углерода на качество сварного шва. Чем его меньше, тем прочней и качественней выходит взаимопроникновение в области смешивания. Благотворно на свариваемость влияют марганец (Mg) и кремний (Si).

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом, ручная дуговая – плавящимся электродом, плазменное наплавление с использованием в качестве присадки токоподводящей проволоки.

Материалы для присадки – при сваривании чистой меди и бронзы БрАМц, БрКМц; для латуни Л90, 09Г2; при флюсовой сварке проволока марки М и БрКМц; для сваривания в атмосфере защитных газов МНЖ, БрКМц, БрАМц.

Флюсы — АН-26; ОСЦ-45

Технология сварочного процесса – быстрое динамическое расширение меди вследствие нагрева образовывает множество мелких микротрещин в стали в области (и около) сплавления. Для получения швов с оптимальными свойствами рекомендуется присадочный материал с вместительностью железа не более 10%.

 При сварке нужно следить, чтобы было минимальное проплавление стали. При сваривании дуга должна быть смещена в сторону цветной заготовки.

Сваривание титана со сталью

Образование ломких интерметаллических областей не позволяет добиться качественных сварочных швов при прямом сваривании. Для получения качественных соединений применяются промежуточные вставки.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом

Технология сварочного процесса – наилучшие прочностно-пластичные показатели соединений дало применение БрБ2 (промежуточных вставок) из обработанной температурой бронзы и технического тантала. Для достижения особого качества швов сварка производится в специальных боксах с контролируемым микроклиматом.

Сваривание меди с алюминием

Образование ломких областей и другие различающиеся свойства этих цветных металлов значительно затрудняют процесс сваривания.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом по флюсу

Технология сварочного процесса – после очищения медь проходит оцинковку для формирования активирующего слоя не более 60 мкм. В целом процесс схож со свариванием алюминия и стали, при котором смещение сварочной дуги происходит в сторону металла с большей температурой плавления. Для повышения свойств шва применяется 5 % легирование кремнием.

Сваривание алюминия с титаном

В этом случае появляются затруднения с возникновением интерметаллической зоны, приводящей к хрупкости стыка.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся электродом

Материал для присадки – алюминиевая проволока AB00

Технология процесса сварки – тщательно зачищенные кромки с разделанными фасками алитируют (аллюминизируют при нагреве 800 – 830˚С). Сваривание производят обычным методом для алюминиевых сплавов, смещая дугу в сторону более тугоплавкого материала. 

Сваривание меди и ее сплавов с титаном 

Образование хрупких зон предотвращается использованием промежуточных вставок из сплавов титана.

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом 

Технология процесса сварки – для вставок используются сплавы титана с включением легирующих добавок молибдена или ниобия типа ВТ15. Структуры кристаллических решеток таких вставок схожи с кристаллической структурой меди. Методы сваривания те же самые, что применяются при сварке меди и ее сплавов. 

Сваривание ниобия, тантала и молибдена со сплавами цветных металлов и сталями 

Поскольку эти элементы используются в качестве вставок для соединения – они имеют высокие показатели свариваемости. 

Тип сварки – аргонно-дуговая, неплавящимся вольфрамовым электродом 

Технология процесса сварки – возможность типов сварных соединений этих элементов указана выше на примере вставок для соединения. При соединении тантала и меди в качестве присадки используется БрБ2 (бериллиевая бронза). Для сварки зачастую применяются боксы с регулируемым микроклиматом. 

Естественно, что перечислены далеко не все способы. Указаны наиболее широко используемые технологии сварки разнородных материалов. Например, существует высокотехнологическая электронно-лучевая сварка, производящаяся в специальных вакуумных камерах направленным потоком электронов. Но такой способ возможен исключительно в рамках профильных предприятий.

Источник: http://solidiron.ru/obrabotka-metalla/svarka-raznorodnykh-stalejj-metallov-i-splavov-pokazateli-svarivaemosti-razlichnykh-metallov.html

Классификация свариваемостей сталей и сплавов металлов

Говоря о свариваемости сталей, под этой характеристикой понимают способность материала в процессе сварки давать качественный сварной шов высокой прочности, не имеющий пор, каверн, трещин, посторонних включений и других дефектов.

Существует специальный марочник сталей и сплавов. Собранные в этом справочнике материалы соответствуют действующим стандартам и имеют определённую маркировку.

По этой маркировке можно точно определить их сорт и химический состав, узнать количественное содержание различных примесей.

Прямая зависимость

В процессе сварки в зоне наложения соединительного шва происходит нагрев металла выше критической температуре. В результате образуется аустенит – так называют высокотемпературную гранецентрированную модификацию железа и его сплавов.

Остывая, аустенит превращается в новую структуру, параметры которой зависят от скорости охлаждения и происходящих в материале термокинетических изменений. Непосредственное влияние на эти изменения оказывает химический состав стали.

Это означает, что для правильного выбора технологии и создания качественного сварного соединения необходимо заранее знать характеристики свариваемости. Ведь при использовании сталей марки 15Г или 20Н2М приходится использовать другие технологии, чем при работе со сталями марки 35 или 45.

Польза и вред

Входящие в состав стали вещества можно условно разделить на две основные группы.

  • Полезные, улучшающие её конструктивные качества или усиливающие определённые свойства. На самом деле, их полезность достаточно условна, поскольку во многом зависит от процентного содержания.
  • Вредные, снижающие прочностные характеристики материала и серьёзно усложняющие процесс его обработки. Их присутствие даже в незначительном количестве приводит только к ухудшению характеристик стали.

Наличие тех или иных веществ обуславливается как химическим составом, использованным в процессе плавки руды, так и применением легирующих добавок, сознательно добавляемых при изготовлении материала.

Влияние, оказываемое различными веществами на свариваемость стали

Действующими стандартами нормируется содержание следующих химических элементов:

  • Углерода (C). Расположенное в периодической таблице химических элементов под номером 6, это вещество оказывает значимое влияние на такие характеристики стали, как вязкость, прочность и закаливаемость. Со сваркой не будет проблем, если содержание углерода не превышает 0,25%. В противном случае в зоне сварного соединения резко усиливаются термические влияния, приводящие к образованию различных дефектов, вроде горячих и холодных трещин, каверн и т. п.
  • Серы (S). Шестнадцатый элемент периодической таблицы считается однозначно вредным. Она охотно образует с железом легкоплавкие соединения, располагающиеся по границам зёрен основного металла. Это приводит к ослаблению связи между ними. В горячем состоянии в материале образуются трещины. Подобное явление принято называть красноломкостью металла. Избежать его удаётся, если содержание серы ниже 0,045%.
  • Фосфор (P). Расположенный в таблице под номером 15, этот элемент, как и его соседка, сера, вреден для стали. Он ответственен за образование внутри материала хрупких структур. Это качество принято называть хладноломкостью, поскольку особенно сильно оно даёт знать о себе при низких температурах.
  • Марганец (Mn), №25. В определённых пределах повышает упругость и прочность стали. Находясь в пределах 0,3 – 0,8% от общего количественного состава, не оказывает влияния на процесс сварки. Но если его содержание превысит 1,8%, то материал начнёт закаливаться, и избежать образования трещин и излишней хрупкости шва не удастся.
  • Кремний (Si), №14. Так же, как и марганец, несколько увеличивает характеристики упругости и прочности. Если его общее количество остаётся в пределах 0,2 – 0,3%, проблем не возникает. Но результатом значительного, свыше 0,8%, станет образование его тугоплавких сплавов, повысится жидкотекучесть стали. Это приведёт к проблемам при наложении сварных швов.
  • Хром (Cr), №24. Он придаёт стали не только высокую коррозионную стойкость, но также делает её прочной, упругой и твёрдой. Тем не менее, его содержание свыше 0,3% создаёт проблемы, поскольку в этом случае активно способствует образованию тугоплавких окислов и трещин, образующихся в результате резкого увеличения твёрдости материала в зоне термического нагрева. Из-за образования карбидов хрома в околошовной зоне коррозионная стойкость металла резко снижается.
  • Молибден (Mo) №42. Делает кристаллы стали (зёрна) мельче, существенно повышая её прочность, стойкость к высоким температурам и ударным нагрузкам. Но в процессе сварки молибден активно выгорает и окисляется, способствуя появлению трещин. Особенно заметно это становится, когда его содержание превышает 1%.
  • Ванадий (V), №23. Даже в малых количествах повышает закаливаемость стали, но тем самым создаёт проблемы при наложении сварных швов. При нагреве этот металл окисляется и выгорает. Это означает, что его присутствие в количестве более 1% для ответственных свариваемых деталей недопустимо.
  • Вольфрам (W), №74. Отвечает за такие качества, как износостойкость, особенно при высоких температурах – такое свойство принято называть красностойкостью – и твёрдость. Но поскольку при наложении шва сильно окисляется, в свариваемых сталях его присутствие вовсе не допустимо.
  • Никель (Ni), №28. Это друг сварщика. Он измельчает кристаллы металла, в результате чего шов становится более прочным и пластичным. Даже при его добавлении порядка 2 – 3% от общего состава даёт ощутимый результат. Для деталей, работающих под высокими нагрузками, рекомендовано использовать материалы, в которые добавлен никель в количестве 8 – 10 %. Но при сварке таких сталей приходится использовать различные технологические ухищрения, ограничивая поступление в зону нагрева кислорода. К тому же никель дорог, а это значит, что его использование должно быть экономически оправданным.
  • Титан (Ti), №22. Он улучшает те же, что и никель, характеристики, и столь же требователен к технологическим особенностям процесса. Однако, несмотря на значительную стоимость, в особо ответственные детали добавляют и тот и другой металл, стараясь довести содержание титана до 4 – 5%.

Внешние враги

А ещё существуют химические вещества, не входящие в состав стали, но, тем не менее, оказывающие непосредственное влияние на её свариваемость.

  • Кислород (O), №8. Его присутствие должно быть сведено к минимуму, а от воздействия кислорода приходится защищать зону сварки даже в том случае, когда он поступает туда вместе с атмосферным воздухом. Ведь это вещество – активный окислитель, ответственный за образование хрупких структур в расплавленном железе. Чтобы этого не случилось, к месту сварки подают углекислый газ, образующийся в процессе сгорания покрывающего электрод вещества или находящийся под давлением в специальных баллонах. При работе с нержавеющими сталями и цветными металлами этого оказывается недостаточно. В этом случае в качестве защиты приходится использовать благородные газы, такие как гелий или аргон.
  • Водород (H), №1. Не входя в состав стали, он попадает к месту сварки из окружающего воздуха, оказывая разрушительное воздействие на структуру шва. Он вызывает пористость металла, снижает его прочность, становится причиной образования мелких трещин. Защищаются от него так же, как и от кислорода.

Зная марку стали заранее, удаётся сразу определиться с выбором процесса сварки. Но если по каким-то причинам эта информация отсутствует или существует сомнение в её достоверности остаётся только один путь – проведение натурных экспериментов, в ходе которых может быть подобрана оптимальная технология. Но если нет желания заниматься экспериментами, стоит заранее позаботиться о наличие справочной информации и документальных подтверждениях состава материала.

Деление по параметрам

При классификации сталей по свариваемости принято разделять их на четыре основные группы. Эти группы характеризуются способностью металлов к образованию сварных соединений с определёнными свойствами.

  • Первая группа. В неё входят низкоуглеродистые низко- и среднелегированные стали, вроде 11ЮА или 09Г2. Хорошо свариваясь, они образуют соединения высокого качества без применения особых технологических приёмов.
  • Вторая группа. Сюда относят стали удовлетворительной свариваемости, такие как 30Л или 20Г2С. Они требуют тщательной очистки соединяемых кромок, использования и строгого соблюдения специальных технологических процессов.
  • Третья группа. В неё попали склонные к образованию трещин и плохо свариваемые в обычных условиях стали. Как правило, это связано с высоким содержанием в них углерода, или большим количеством легирующих добавок. Чтобы обеспечить удовлетворительные характеристики шва, их требуется предварительно подогревать до температуры порядка 400 – 500 градусов Цельсия, а после окончания сварки проводить процедуру отжига. Как ни тяжело для многих это осознавать, но именно в эту группу входят популярные в машиностроении стали марок 30, 35 и 45.
  • Четвёртая группа. Она содержит плохо свариваемые или практически не подлежащие сварке сорта стали. Из-за насыщенности углеродом и легирующими добавками, в местах соединения они образуют трещины, избавиться от которых полностью не помогают даже технологические ухищрения.

Первая среди равных

Разумеется, на конечный результат оказывают влияние и другие факторы, которые нельзя игнорировать.

  • Толщина металла и общие габариты детали, поскольку с их возрастанием увеличиваются необходимые для выполнения работ энергозатраты.
  • Температурные и климатические условия, в которых производится сварка. Ведь на сильном морозе или при значительных скачках влажности получить шов хорошего качества не получится.
  • Характеристики оборудования, задействованного при проведении работ.

Но всё это придётся уже потом, когда известна свариваемость стали.

Если в домашних условиях при изготовлении не слишком ответственных деталей некоторыми параметрами можно пренебречь, то в серьёзном производстве такой подход недопустим.

Обеспечить стабильные характеристики сварных соединений удастся лишь в том случае, если заранее разработать и правильно соблюдать технологический процесс. Ведь пролёты мостов и фюзеляжи самолётов, каркасы зданий и детали станков должны обладать расчетной прочностью.

Это значит, что при их создании придётся учитывать свариваемость сталей и сплавов, для каждого материала выстраивая свою технологическую цепочку и точно понимая, чем отличаются стали 35 и 45.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Горбыль что это такое

Источник: https://svarkalegko.com/tehonology/svarivaemost-stalej.html

Какие способы сварки металлов существуют

Самый проверенный и надёжный способ соединения стальных заготовок в быту и на производстве – их сплавление с использованием специального сварочного оборудования. К этой же категории работ относится и сварка листового металла под воздействием предельно допустимых для данного материала температур.

Сплавление и сдавливание

Большинство сварочных работ предполагают использование электрической дуги. Она разогревает контактную зону до состояния плавления, происходящего на ограниченной площади. Сам процесс сваривания металла под термическим воздействием называется электродуговым.

Однако сплавление стали и других материалов со схожей структурой не ограничивается одной лишь электродуговой сваркой. Существуют другие виды сварочных работ, которые различаться по целому ряду технических и методических признаков.

Способы сварки металлических заготовок в самом общем виде подразумевают либо их обычное сплавление, либо получение специфического соединения, реализуемого под воздействием повышенного давления.

К первой их этих методик может быть отнесена и пайка металла, при которой расплавлению подлежит лишь присадочный материал, а сами соединяемые заготовки остаются в целостности.

При соединении металлов или других материалов по второму из указанных способов (без использования эффекта оплавления) для объединения заготовок применяется фактор высокого давления. Все остальные признаки указанного процесса (температура в зоне стыка и другие параметры) учитываются лишь как второстепенные.

Энергия воздействия

По типу энергии воздействия, благодаря которой образуется требуемое сварное соединение, все виды сварки металлов делятся на следующие категории:

  • термическая обработка, предполагающая оплавление места стыка с выделением большого количества тепловой энергии;
  • термомеханическая сварка, осуществляемая за счёт внешнего давления с использованием элементов нагрева электросваркой;
  • и, наконец, чисто механическая (обработка под давлением).

Согласно первой методике свариваемые заготовки подлежат расплавлению, после чего они образуют так называемую «сварочную ванну».

По завершении работ (после затвердевания) на месте ванны остаётся сварной шов, металл в котором имеет литую структуру. К разновидностям термических сварочных работ по металлу следует отнести газовую, электрошлаковую, дуговую, лазерную, плазменную, термитную (химическую) и подобные им виды сварки.

При газовом способе сваривания металлов и сплавов рабочая смесь подаётся на специальную горелку от двух баллонов, содержащих горючий состав и кислород. При этом качество пламени горелки регулируется соответствующими вентилями подачи обеих составляющих. Помимо этого к месту сварки подаётся особый присадочный материал, обеспечивающий получение качественного шва.

В случае химической или термитной обработки металлов рабочая зона формируется под воздействием теплоты, выделяемой при сгорании компонентов специальной порошковой смеси (термита). Отметим также, что на практике наиболее распространены термитные составы на основе обычного алюминия.

Термомеханической обработка места стыка включает в себя диффузионную, контактную, а также газопрессовую сварочные методики. Принцип так называемой «сварки под давлением» интуитивно понятен, хотя технологии сварочных работ по металлу могут отличаться.

Защита в зоне сваривания

Известные разновидности сварочных процедур могут классифицироваться и по способу защиты металла в зоне сварки. Согласно этому признаку все они подразделяются на следующие виды:

  • обработка в воздушной среде;
  • сварка в вакууме;
  • сплавление в среде защитных газов (аргона или углекислого газа);
  • сочленение под слоем флюса.

Кроме того, по временным показателям течения процесса сварка железа и металлов бывает непрерывной или прерывистой, а по уровню автоматизации она может быть ручной, механизированной или же автоматической (полуавтоматической).

Оборудование и особенности его применения

Оборудование для проведения сварочных работ по металлу выбирается с учётом стоящей перед исполнителем задачи, а также условий проведения соответствующих операций. При этом возможные подходы к степени механизации варьируются от ручной сварки до полностью автоматизированного процесса.

В качестве промежуточных вариантов могут рассматриваться сварка полуавтоматом или же с помощью электронного инвертора. Рассмотрим каждый из указанных способов реализации поставленных задач и соответствующее ему оборудование более подробно.

MMA-сварка

Обычное ручное дуговое сплавление (по международной классификации – MMA) является самым старым видом сварки, осуществляемым с использованием штучных покрытых стержневых электродов.

Такой подход к выполнению сварочных операций наиболее эффективен при обработке нержавеющих и насыщенных углеродом сталей, а также чёрных металлов. Довольно часто этот вариант используется при проведении ремонтных и обслуживающих работ, предполагающих сваривание сплавов железа, например.

Преимущества и недостатки

К преимуществам MMA-сварки следует отнести высокую мобильность используемого оборудования (обычного трансформатора), что объясняется возможностью выбора требуемой длины электрических кабелей.

Благодаря этому обстоятельству аппарат для сварки может свободно перемещаться по всей строительной площадке. А большой ассортимент используемых при этом покрытых электродов позволяет работать практически со всеми видами заготовок из чёрного металла (включая листовое железо).

К недостаткам этого способа, прежде всего, следует отнести сложность образования сварных швов, что чаще всего доступно лишь профессиональным сварщикам. Сюда же следует добавить обилие отходов и относительно низкий КПД производимых работ.

Особенности

При реализации этого метода через свариваемые заготовки и электроды для сварки пропускается переменный или постоянный электрический ток невысокого напряжения.

Выбор вида тока при этом варианте сплавления зависит от марки свариваемых сплавов.

Переменный ток обычно используется при работе с высокоуглеродистыми и чёрными сталями, а постоянный больше подходит для сварки нержавейки.

Образующаяся при этом дуга расплавляет специальное покрытие электродного стержня, остатки которого оседают в виде капель в сварочную ванну. В ней эти капли перемешиваются с частицами расплавленного металла заготовок, а получившийся при этом шлак всплывает на поверхность.

После того, как сварочный ток отключен – формирующий сварочную ванну металл постепенно кристаллизуется, в результате чего на месте стыка получается шов. На поверхности этого шва затвердевший шлак образует корку из отходов сварки, которая впоследствии отбивается специальным молотком.

Сварка полуавтоматом

Отличительная черта данного способа сваривания – присутствие в рабочей зоне подвижного электрода в виде плавящейся проволоки и подача в неё защитного (инертного) газа.

Защита дуги посредством специально подаваемого в зону сварки газа препятствует взаимодействию расплавляемого металла с окружающим воздухом. Необходимость в этом объясняется тем, что указанное взаимодействие приводит к образованию на поверхности шва слоя из оксидов и нитритов, заметно снижающих его качество.

Со схемой организации сварки аргоном можно ознакомиться на фото. В процессе сваривания подвижная проволока по направляющим роликам с постоянной скоростью подаётся в газовое сопло, где она расплавляется под действием высокотемпературной электрической дуги.

При этом способе сварочных работ организации подачи присадки обеспечивается постоянство её размера. Полуавтоматическим этот метод называется потому, что скорость и направление ведения электрода, как правило, выбираются вручную.

Сварить заготовки в режиме полуавтомата можно и без применения специальной газовой защиты. В этом случае используется так называемая «порошковая» проволока, включающая в свой состав ряд компонентов, образующих при сгорании требуемую защитную среду.

Особенности применения инверторов

Инверторный метод сваривания заготовок из металла предполагает использование специального оборудования, посредством которого устанавливается требуемый режим рабочей дуги.

При сварке металла инвертором оператор частично освобождается от ряда ручных манипуляций и получает большую свободу действий. В этом случае важно правильно выбрать рабочий ток, зависящий от таких факторов, как диаметр используемого электрода, тип образуемого соединения и угол, под которым ведётся сварка.

К особенностям работы с таким оборудованием следует отнести важность выбора нужной полярности подключения сварочного аппарата к электродному стержню и самой детали. От этого фактора зависит, что будет сильнее прогреваться в процессе сварки – сама заготовка или электрод. Соответственно этому выбирается толщина металла, который предполагается обрабатывать в каждом конкретном случае.

Так, прямая полярность (минус подключён к электроду) позволяет обрабатывать заготовки металла толщиной от трёх миллиметров и более. Обратным током (плюс на электроде) пользуются при сварке тонкого металла с целью снижения рисков его прожога.

Полярность подключения при сварке инвертором обычно указывается на упаковке с электродами, рассчитанными на работу с этим оборудованием.

Автоматы для сварки

И, наконец, так называемый «сварочный автомат» обеспечивает получение устойчивой дуги, формируемой под слоем специального порошка (флюса).

Сущность этого процесса заключается в автоматическом её поддержании в специально созданной среде, называемой сварочной ванной.

С учётом специфики автоматического процесса дуга сгорает внутри расплавленной зоны, в которой давление металла достигает 9 грамм на сантиметр квадратный. За счёт этого, сплавляемый материал надёжно удерживается в пределах ванны и практически не разбрызгивается.

Указанным способом можно организовать сварку металла в домашних условиях (при необходимости обработки заготовок небольшой толщины). Подобно инверторному способу в этом случае важно правильно выбрать режим сваривания деталей, определяемый значениями заданных токовых параметров.

В заключение коснёмся вопроса сваривания железобетонных несущих и ограждающих конструкций, которое проводится в соответствии с положениями СНИП 3.03.01-87.

Согласно этому документу при его организации особое внимание уделяется подготовительным работам, а также контролю всех этапов сварочных операций, позволяющему подготовить любую конструкцию к госприёмке.

Источник: https://svaring.com/welding/soedinenie/svarochnye-raboty-po-metallu

Свариваемость сталей – Осварке.Нет

Свариваемость — способность металла к образованию качественных сварных соединений, удовлетворяющих эксплуатационные требования к ним.

Возможности и условия образования качественного сварного соединения определяются многими факторами, важнейшими из которых являются:

  • характеристики и свойства свариваемых металлов;
  • выбор электродного и присадочного металла;
  • режимы сваривания;
  • температура нагревания и т. д.

На свариваемость существенно влияет химический состав стали, в частности, содержание углерода и легирующих элементов. Воздействие отдельных элементов проявляется по-разному – особенно в соединении с углеродом.

Среди главных характеристик свариваемости сталей стоит выделить склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения. Их можно определить путем сваривания контрольных образцов.

Формула определения свариваемости стали

Если известен химический состав стали, можно определить ее свариваемость по эквивалентному содержанию углерода. Для этого используют формулу:

С экв. = С + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10.

Цифры в этой формуле – это постоянные величины, а символы каждого из химических элементов обозначают максимальное включение его в сталь определенной марки, выражаемое в процентах.

Эквивалентное содержание углерода, полученное по этой формуле, является указанием на свариваемость сталей, которые можно условно разделить на четыре группы:

  • хорошо свариваемые (Сэкв не превышает 0,25%);
  • удовлетворительно свариваемые (Сэкв = 0,25% – 0,35%);
  • ограниченно свариваемые (Сэкв = 0,35 – 0,45%);
  • плохо свариваемые (Сэкв превышает 0,45%).

О хорошей свариваемости низкоуглеродистых сталей можно судить по прочному сварному соединению с основным металлом без трещин и снижения пластичности в околошовной зоне.

Свариваемость легированных сталей оценивается по возможности получения соединений, устойчивых к образованию трещин и закаленных структур, а также по снижению прочности, коррозии и так далее.

Однородные металлы свариваются гораздо легче, чем разнородные. Металл шва и металл зоны термического воздействия являются неоднородными. Признак неудовлетворительной свариваемости – склонность к образованию трещин, категорически недопустимых в сварных соединениях.

Характеристикой свариваемости термически упроченных сталей является склонность к снижению прочности в зоне термического воздействия при температуре 400-720º C, в зависимости от температуры отпуска стали при ее изготовлении на заводе. Таким образом, изготовление прочной сварной конструкции возможно только при условии детального изучения и учета свариваемости стали.

Влияние основных элементов на свариваемость сталей

Углерод, если его в стали менее 0,25%, свариваемость не ухудшает, а при большем его содержании свариваемость ухудшается, поскольку в зоне термического воздействия образуются закаленные структуры, что имеет следствием образование трещин. Если повышенное содержание углерода отмечается в присадочном материале, это приводит к пористости шва.

Марганец при его содержании не более 0,8% свариваемость не ухудшает, но при превышении этого показателя велики риски появления трещин из-за того, что этот элемент способствует закаленности стали.

Кремний в пределах 0,02–0,35% никак не воздействует на качество сваривания, а при содержании от 0,8 до 1,5% существенно затрудняет сварку по причине повышенной жидкотекучести и образования тугоплавких оксидов кремния.

Ванадий способствует закаленности стали, что усложняет процесс сварки. При сваривании ванадий, активно окисляясь, выгорает.

Вольфрам повышает прочность стали и усложняет сварку по причине сильного окисления.

Никель повышает пластичность и мощность, при этом не ухудшая свариваемость стали.

Молибден при сварке активно окисляется и выгорает, способствуя образованию трещин.

Хром, образующий тугоплавкие карбиды, значительно затрудняет сварку.

Ниобий и титан в процессе сварки соединяются с углеродом и препятствуют образованию карбида хрома, способствуя улучшению свариваемости.

Медь улучшает свариваемость, повышая прочность и пластичность стали, делая ее более устойчивой к коррозии.

Кислород работает на снижение пластичности и прочности стали, ухудшая ее свариваемость.

Азот обладает способностью создавать нитриды, то есть химические соединения с железом, которые повышают твердость и прочность, существенно снижая показатели пластичности стали.

Водород негативно сказывается на свариваемости, поскольку он накапливается в шве, вызывая образование пор и мелких трещин.

Фосфор – вредная добавка, повышающая твердость стали и делающая ее более хрупкой, что приводит к образованию холодных трещин.

Сера крайне нежелательна, поскольку она способствует быстрому образованию горячих трещин. При превышении содержания серы свариваемость резко ухудшается.

Сохранить:

Источник: http://osvarke.net/tehnologiya/svarivaemost-stalej/

Свариваемость сталей

Выделяют довольно большое количество параметров, которые определяют основные свойства металла. Среди них выделяют показатель свариваемости. На сегодняшний день сварка стали проводится крайне часто.

Подобный способ соединения металлов и других материалов характеризуется высокой эффективностью, так сварной шов может выдерживать большую нагрузку. При плохом показателе провести подобную работу сложно, в некоторых случаях даже невозможно.

Все металлы разделяются на несколько групп, о чем далее поговорим подробнее.

Свариваемость сталей

Основные критерии,  устанавливающие свариваемость

Оценивая свариваемость сталей, всегда уделяют внимание химическому составу металла. Некоторые химические элементы могут повысить этот показатель или снизить его.

Углерод считается самым важным элементов, который определяет прочность и пластичность, степень закаливаемости и плавкость. Проведенные исследования указывают на то, что при концентрации этого элемента до 0,25% степень обрабатываемости не снижается.

Увеличение количества углерода в составе приводит к образованию закалочных структур и появлению трещин.

Понятие свариваемости

К другим особенностям, которые касаются рассматриваемого вопроса, можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Практически во всех металлах содержатся вредные примеси, которые могут снижать или повышать обрабатываемость сваркой.
  2. Фосфор считается вредным веществом, при повышении концентрации появляется хладноломкость.
  3. Сера становится причиной появления горячих трещин и появлению красноломкости.
  4. Кремний присутствует практически во всех сталях, при концентрации 0,3% степень обрабатываемости не снижается. Однако, если увеличить его до 1% могут появится тугоплавкие оксиды, которые и снижают рассматриваемый показатель.
  5. Процесс сварки не затрудняется в случае, если количество марганца не более 1%. Уже при 1,5% есть вероятность появления закалочной структуры и серьезных деформационных трещин в структуре.
  6. Основным легирующим элементом считается хром. Он добавляется в состав для повышения коррозионной стойкости. При концентрации около 3,5% показатель свариваемости остается практически неизменным, но в легированных составах составляет 12%. При нагреве хром приводит к появлению карбида, который существенно снижает коррозионную стойкость и затрудняет процесс соединения материалов.
  7. Никель также является основным легирующим элементом, концентрация которого достигает 35%. Это вещество способно повысить пластичность и прочность. Никель становится причиной улучшения основных свойств материала.
  8. Молибден включается в состав в небольшом количестве. Он способствует повышению прочности за счет уменьшения зернистости структуры. Однако, на момент воздействия высокой температуры вещество начинает выгорать, за счет чего появляются трещины и другие дефекты.
  9. В состав часто в качестве легирующего элемента добавляется медь. Ее концентрация составляет около 1%, за счет чего немного повышается коррозионная стойкость. Важной особенностью назовем то, что медь не ухудшает обработку сваркой.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Линейка для измерения углов как называется

Критерии свариваемости

В зависимости от особенностей структуры и химического состава материала все сплавы делятся на несколько групп. Только при учете подобной классификации можно выбрать наиболее подходящий сплав.

Классификация сталей по свариваемости

Хорошей обрабатываемостью обладают сплавы, в которых при нагреве не образуются трещины. По данной характеристике выделяют четыре основных группы:

  1. Хорошая обрабатываемость сваркой определяет то, что сталь после термической обработки остается прочным и надежным. При этом создаваемый шов может выдерживать существенное механическое воздействие.
  2. Удовлетворительная степень позволяет проводить обработку без предварительного подогрева. За счет этого существенно ускоряется процесс, а также снижаются затраты.
  3. Ограниченно свариваемые стали сложны в обработке, сварку можно провести только при применении специального оборудования. Именно поэтому повышается себестоимость самого процесса.
  4. Плохая податливость сварке не позволяет проводить рассматриваемую обработку, так как после получения шва могут появится трещины. Именно поэтому подобные материалы не могут использоваться для получения ответственных элементов.

Классификация сталей по свариваемости

Каждая группа характеризуется своими определенными особенностями, которые нужно учитывать. Сталь 20 относится к первой группе, в то время как распространенная сталь 45 обладает низкой податливостью к сварке.

Как влияют на свариваемость легирующие примеси

Как ранее было отмечено, включение в состав большого количества легирующих элементов приводит к изменению основных характеристик. При этом отметим следующие моменты:

  1. При низком показателе концентрации сталь лучше поддается сварке.
  2. Некоторые химические вещества могут повысить рассматриваемый показатель, другие ухудшить.

Именно поэтому при выборе легированного сплава уделяется внимание не только типу легирующих элементов, но и их концентрации. Принятые стандарты ГОСТ определяют то, что при маркировке могут указывать основные химические вещества и их количество в составе.

Во многом именно углерод определяет основные эксплуатационные характеристики сплава. Слишком высокая концентрация подобного химического вещества приводит к повышению твердости и прочности, но также и хрупкости. Кроме этого, в несколько раз снижается степень свариваемости. К другим особенностям отнесем следующие моменты:

  1. Если в составе углерода не более 0,25%, то рассматриваемый показатель остается на достаточно высоком уровне.
  2. Слишком большое количество углерода в составе приводит к тому, что металл после термического воздействия начинает менять свою структуру, за счет чего появляются трещины.

Стоит учитывать, что проводимая химикотермическая процедура может привести к снижению податливости к рассматриваемому способу соединения. Именно поэтому улучшение сплава проводится после создания конструкции путем обработки шва.

Низкоуглеродистые сплавы хорошо подаются свариванию. При этом можно отметить следующие моменты:

  1. В подобных сплава концентрация углерода менее 0,25%. Этот показатель свойственен сплавам, которые имеют повышенную гибкость и относительно невысокую твердость поверхностного слоя. Кроме этого, снижается значение хрупкости. Поэтому низкоуглеродистые стали часто используют при создании листовых заготовок. При добавлении небольшого количество легирующих элементов может быть повышена коррозионная стойкость.
  2. Для повышения основных характеристик в состав могут добавлять различные легированные элементы, но в небольшом количестве. Примером можно назвать марганец и никель, а также титан.

Низкоуглеродистая сталь

Как правило, подобные металлы не нужно перед обработкой подвергать подогреву, а после проведения процедура закалка или отпуск выполняется только для при необходимости.

Свариваемость закаленной стали

Распространенной термической обработкой можно назвать закалку. Она предусматривает воздействие высокой температуры, которая может изменить структуру материала. После охлаждения происходит перестроение структуры, за счет чего происходит упрочнение структуры и повышение твердости поверхностного слоя. К другим особенностям отнесем следующие моменты:

  1. Закалка предусматривает увеличение концентрации углерода в поверхностном слое. Именно поэтому степень свариваемости существенно снижается.
  2. Подогрев заготовки проводится для того, чтобы упростить проводимую работу. Для этого может использоваться газовая грелка или иной источник тепла.

Закаленная сталь сложна в обработке. Кроме этого, если ранее не проводился отпуск в структуре может быть переизбыток напряжения, что и приводит к появлению трещин.

Повторная обработка швов может не привести к повышению их прочности.

Закаленная сталь

В заключение отметим, что хорошей податливость сварке обладают металлы из различных групп. Примером можно назвать некоторые нержавейки, которые даже после воздействия тепла обладают коррозионной устойчивостью. Именно поэтому для сварочных работ рекомендуется выбирать материал, который характеризуется хорошей обрабатываемостью.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/svarivaemost-stalej.html

Технологические особенности сварки металлов в зависимости от материала

Сварка металлов изобретена людьми немногим позже, чем сама металлообработка. Уже древние кузнецы умели создать из отдельных железных изделий единое целое. Сегодня сварка составная часть современной цивилизации.

Ее используют на производстве, в быту, при изготовлении строительных конструкций и автомобилей, деталей механизмов, украшений. Выполняют под водой и в космическом пространстве.

Современные технологии позволяют достигать такой прочности полученного изделия, как если бы оно изначально было цельным.

Свариваемость металлов изучают профильные институты разных стран мира, а сварщик одна из самых востребованных сегодня рабочих профессий.

Основные понятия процесса

Задача сварки — создание неразъемного соединения деталей. Чтобы его получить, необходимо сдвинуть атомы, образующие металл настолько близко, чтобы начали действовать межатомные силы сцепления. Почему это происходит, какие при этом протекаю физические процессы, изучено достаточно слабо, но самим свойством пользуются давно.

Добиваются соединения тремя методами:

  1.  Термическим, расплавляя металл самих соединяемых деталей, либо дополнительной присадки. Пример — распространенная дуговая и газовая, лазером, струей плазмы. Сюда относится и пайка.
  2.  Термомеханическим, при котором изделия раскаляют, после чего сжимают либо выполняют проковку. Это самый древний способ, которым владели кузнецы уже пятого тысячелетия до Н.Э. Кроме ковки это диффузионная сварка, контактная, индукционно-прессовая.
  3.  Механическим методом изделия сваривают, подвергая различным воздействиям без специального нагрева. Пример — ультразвуковые методики, соединения взрывом, трением, давлением.

Первый тип наиболее распространен на стройке, в быту. С ее помощью соединяют сталь, чугун, выполняют сварку цветных металлов и сплавов.

Второй и третий методы применяют на промышленных линиях, при серийных выпусках, а также для изготовления уникальных изделий.

Не зависимо от используемой методики, существует всего две разновидности процесса:

  1. Бесшовный, когда соединяется металл непосредственно самих деталей.
  2. С образованием шва. При этом применяют вспомогательные присадки. Они могут как точно соответствовать основному металлу, так и отличаться. Пример — соединение стали медным электродом, пайка оловом, все виды сварки с использованием плавкого электрода.

История

До второй половины XIX единственным методом сварных соединений была ковка, а также пайка. Кузнецы раскаляли и накладывали друг на друга заготовки, после чего били молотами. Разумеется, о надежности и точности говорить не приходилось.

Настоящая революция сварочных процессов началась с открытием процесса электрической дуги. Для соединения деталей ее сумели применить русские инженеры. Методику дуговой сварки угольными электродами изобрел Н.Н. Бенардос, а спустя буквально несколько месяцев, Н. Г. Славянов сумел выполнить первое соединение металлов плавящимся электродом.

Настоящим сварочным бумом отмечен век XX. Французские инженеры изобрели газовую сварку, в 1956 г. токарь А. И. Чудиков сумел соединить вращающиеся на токарном станке детали трением. К концу 60-х люди узнали, как сварить металл лазером. Примерно тогда же появились промышленные аппараты плазменного напыления, сварка индукционная, диффузионная и пр.

Основные способы

На сегодня насчитывается более 150 различных способов сварных работ. Отличаясь деталями, все они входят в несколько основных категорий, которые мы вкратце рассмотрим.

Электродуговая

Наиболее распространенная на сегодня технология. Ее разделяют на два основных типа: неплавящимся и плавким электродом.

Оба они основаны на температурном воздействии вольтовой дуги. В первом случае задача как нагреть металл электросваркой решается с помощью тугоплавкого электрода из вольфрама. Сам он не плавится, а только образует дугу, формируя сварочную ванну из материала самих деталей либо с добавлением присадки.

Последнюю вносят рукой, как сварочный пруток, либо автоматической подачей, как тонкую проволоку.

Во втором варианте дуга образуется между свариваемым металлом и плавящимся электродом. Последний одновременно служит для формирования шва, который образуется струйным переносом его металла.

Для концентрации дуги, а также образования защитного слоя, металлический стержень покрывают слоем специальной обмазки. К обмазке так же добавляют ряд компонентов, перенос которых улучшает качество шва.

Чтобы защитить расплав от окисления на сварочную зону через горелку подают поток газа. В зависимости от его свойств различают:

  1. Сварку в углекислом газе. Как правило ведут полуавтоматическими инверторами. Скорость сварки полуавтоматом в зависимости от толщины металла, диктует и необходимый объем подачи углекислоты. Таким способом сваривают тонколистовой металл, скажем, при ремонтах кузова автомобиля.
  2. Соединение в среде инертных газов аргона, либо гелия. К примеру, так варят трубопроводы из нержавейки, алюминия, специальных сплавов.
  3. Сварку в активном газе.

Оборудование, которыми ведут работы отличаются устройством, но как правило это различного типа трансформаторы и генераторы.

Методика дуговой сварки универсальна, позволяет как варить тонкий металл полуавтоматом, так и соединять толстостенные стальные трубы ручным способом.

Автоматическая под флюсом

Сварочный флюс представляет собой порошок из различных веществ. Его задача двойная:

  1.  Защитить расплав металла от окисления.
  2.  Внести в соединение вещества для усиления прочности стыка.

Процесс происходит следующим образом.

Предварительно подготовленные детали фиксируют на специальном стенде. После этого, на место стыка специальной трубкой подают слой флюса, образующего длинный холмик. За ней идет сварочная головка, образующая дугу. Далее может следовать еще одна трубка, засасывающая не использованный порошок флюса.

Работа ведется неплавящимся или плавящимся электродом. Флюс при этом частично расплавляется. Как отличить металл от шлака при сварке задача не ставится: после завершения работы, достаточно простучать шов, чтобы шлаковая корка, образованная расплавом флюса, отскочила.

Электрошлаковая

При сходстве технологии под флюсом, отличие процесса принципиально. Температура тут создается расплавом специального состава, куда помимо металла входит токопроводящий шлак.

Расплав поддерживается проходящим через него электрическим током. При этом, прогрев ведется сразу по всей длине соединения.

Металл образующий соединительный шов одновременно является плавким электродом, подающим ток в расплав. Это может быть проволока, пластина, либо трубчатый мундштук.

Постепенный нагрев и такое же плавное охлаждение исключает перекаливание изделия, не создает дополнительных напряжений.

Метод требует специфического оборудования и выполняется в заводских условиях. Зато, ему доступна сварка толстого металла, сразу на весь массив деталей.

Электронно-лучевая и плазменная, диффузионная и контактная

При различии методов и принципов соединений изделий все эти виды объединяет отсутствие вольтовой дуги (либо ее особая разновидность, как при сварке плазменной). Более того, при контактной технологии дуга нежелательна.

Электронно-лучевое соединение деталей впервые получили еще в 50-е годы. Процесс схож с соединением лазером, но вместо луча фотонов выступает направленный пучок электронов. Таким способом возможно, как соединять крохотные детали, размеры которых измеряются долями миллиметра, так производить сварку листового металла размером в десятки квадратных метров.

Сварка плазменная подходит для работы с тугоплавкими металлами. В отличие от электрической дуги, температура которой 6-7 тыс. градусов Цельсия, в потоке плазмы жар достигает 30000ºС. Кроме соединения, процесс позволяет выполнять напыление разнородных металлов.

Диффузная сварка основана на взаимопроникновении атомов металлов плотно сжатых, предварительно нагретых деталей. Этот процесс, называемый диффузией, дал название методу. Эффективен метод в сложных случаях, к примеру с его помощью выполняется сварка цветных металлов.

Сварка контактная также относится к соединению давлением. При сжатии деталей в месте контакта проходит импульс эл. тока, который обеспечивает связь.

Холодное сваривание деталей и индукционный способ

Основа холодной сварки: деформация соединяемых деталей. Иначе — холодная ковка. При всей привлекательности метода (отсутствие эл. тока) с его помощью удается соединять только неокисляющиеся детали.

Индукционный способ является полной противоположностью холодному. Детали греют, причем не пламенем или дугой, а высокочастотным электромагнитным полем. При этом сварные изделия из металла прогреваются на значительную глубину.

Способ технологичен, поэтому применяется, к примеру, на автоматизированных. трубопрокатных линиях.

Как свариваются разные металлы и сплавы?

Особым качеством металлов является такое понятие как свариваемость, то есть способность соединятся сваркой с помощью того, или иного метода. Зависеть она может от многих причин: химический состав, специфические свойства металла либо сплава, методика подготовки деталей под сварку и многое другое.

ГОСТ разделяет это свойство на следующие группы, свариваемые:

  • хорошо;
  • удовлетворительно;
  • ограниченно;
  • плохо.

Плохой свариваемостью отличается чугун, алюминий, высоколегированные стали. Основных препятствий два:

  • окисная пленка, препятствующая контакту;
  • наличие легирующих добавок, в частности углерода делающих шов хрупким и непрочным.

Свариваемость улучшают предварительной специфической подготовкой металла к сварке.

Особенно сложны в отношении свариваемости цветные металлы, каждый со своей спецификой.

Процедура

Хотя технология создания сварных соединений отличается, во всех случаях процесс начинается с подготовительных операций. Для дуговых методов это подготовка кромок под сварку, или как говорят, их разделка. Для холодной ковки — тщательная зачистка (вплоть до полировки) соединяемых деталей и т.п. Подготовка может включать очистку от грязи, обезжиривание.

Еще одно негативное явление, объединяющее все виды сварочных контактов — температурные деформации и напряжения.

Борются с этим по-разному. В некоторых случаях изделия заранее фиксируют струбцинами. Еще один распространенный способ — термическая обработка готового изделия: нагрев с последующим медленным охлаждением (отпуск).

В заключение

Мы рассмотрели далеко не все виды и способы сварки. Кроме того, постоянно развиваются существующие технологии, изобретаются новые.

При этом технологические решения диктуются задачами. В одном случае вопрос стоит как правильно сварить байпас из металла отопительной системы квартиры используя простейший ручной способ, в другом — создать сверхточное изделие для авиапромышленности. Соответственно подход требуется разный.

На смену существующим, неизбежно придут новые методы, более быстрые и надежные.

Источник: https://svarka.guru/tehnika/opredelennih-metallov/osobennosti.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электропривод