Особенности сварки углеродистой стали
Углеродистая сталь – это сплав, содержание железа в котором достигает 99%, а углерода – до 2,07%. В зависимости от соотношения с железом углерод может делать сплав более легким, твердым, или пластичным. Стоит отметить, что чем больше его содержание в сплаве, тем более хрупким он становится. Сплавы, которые в своем составе помимо углерода содержат другие элементы, называют легированными. Наличие примесей влияет на конечные свойства сплава, расширяя его сферу применения.
Существующие виды углеродистой стали
Возможность насыщать железо углеродом вывела на рынок множество новых составов, отличающихся по своих качествам. Углеродистые сплавы принято разделять на две большие группы:
- легированные;
- нелегированные – без посторонних примесей в составе.
Нелегированный металл в свою очередь делится на низко-, средне- и высокоуглеродистую сталь в зависимости от процентного содержания углерода. Для низкоуглеродистой стали оно составляет 0,3% и меньше, для среднеуглеродистой – до 0,6%, и для высокоуглеродистых сплавов – до одного процента. Чем больше углерода в составе, тем труднее сваривается такой металл и тем меньше его пластичность.
Отдельно отметим ледебуритные стали с содержанием углерода до 2%. Изделия из такого сплава обладают высокой прочностью при пониженной пластичности.
Легированные металлы, в свою очередь, делятся на высоко-, средне- и высоколегированные. Для них содержание добавок будет достигать соответственно 50%, 10% и 2.5%.
Особенности сварки
Выбор технологии сваривания стали зависит от процентного содержания углерода в составе. К примеру, низкоуглеродистые сплавы хорошо поддаются ей, в отличие от среднеуглеродистых, а высокоуглеродистые требуют применения особых технологий или вовсе не поддаются сварке.
Так как в низкоуглеродистой стали количество примесей минимально, для её сваривания доступны следующие методы:
- ручная дуговая сварка;
- газовая сварка, которая осуществляется в защитной среде аргона с применением металлической проволоки;
- электрошлаковая сварка;
- автоматическая и полуавтоматическая сварка, где в качестве защитной среды выступают аргон и гелий;
- автоматическая сварка под флюсом, где сваривание происходит постоянным током обратной полярности с использованием металлической проволоки от трех до пяти миллиметров;
- сварка порошковыми проволоками, при которой сила тока достигает от 200 до 600 ампер.
Среднеуглеродистая же марка требует более технологичного подхода для получения хороших швов. Применяют в основном ручную дуговую сварку с некоторыми особенностями. Так, вместо поперечных перемещений инструмента используются продольные, и швы поддаются дополнительной термообработке.
Высокоуглеродистая марка обычно не используется для сваривания, но есть ситуации, когда в ней возникает потребность. В таких случаях к ней есть особые требования:
- предварительный подогрев до 150-400 градусов по Цельсию;
- недопустимость преждевременного охлаждения стали;
- сваривание узкими валиками с постепенным охлаждением каждого слоя.
Для всех видов углеродистой стали универсальным способом сварки является ручная.
Требования к электродам для сварки
Для качественной сварки низкоуглеродистой стали электроды должны обеспечивать ровный сварочный шов без дефектов, необходимого состава, а также образовать хорошее соединение с высокими показателями механической стойкости.
Для средне- и высокоуглеродистой марки используемые электроды должны содержать низкое количество углерода. При этом движения электрода должны осуществляться вдоль стыка. Также необходимо обеспечить мягкое горение. Ещё одним требованием к сварке в данном случае будет обеспечение хорошей текучести шлака с его легким застыванием.
Газовый метод
В некоторых случаях использование ручного дугового метода невозможно или нецелесообразно – тогда используют газовую сварку. В основе метода лежит горение кислорода с газом, чаще всего ацетиленом.
При использовании этой технологии на низкоуглеродистой стали есть свои особенности. Так, сталь даже без флюса хорошо поддаётся свариванию, но сам процесс требует медленного охлаждения. Для избежания пористости и образованию трещин рекомендуют применять присадочные материалы.
Для среднеуглеродистой стали рекомендуется охлаждение шва медленными темпами, а также применение исключительно ацетиленкислородных смесей. Для высокоуглеродистых сталей газовая сварка не применяется.