Особливості зварювання вуглецевої сталі
Вуглецева сталь - це сплав, зміст заліза в якому досягає 99%, а вуглецю - до 2,07%. Залежно від співвідношення із залізом вуглець може робити сплав легшим, твердішим, або пластичним. Варто зазначити, що чим більше його вміст в сплаві, тим крихкішим він стає. Сплави, які у своєму складі окрім вуглецю містять інші елементи, називають легованими. Наявність домішок впливає на кінцеві властивості сплаву, розширюючи його сферу застосування.
Існуючі види вуглецевої сталі
Можливість насичувати залізо вуглецем вивела на ринок безліч нових складів, що відрізняються за своїми якостями. Вуглецеві сплави заведено розділяти на дві великі групи:
- леговані;
- нелеговані - без сторонніх домішок в складі.
Нелегований метал своєю чергою ділиться на низько-, середньо- і високовуглецеву сталь залежно від відсоткового вмісту вуглецю. Для низьковуглецевої сталі він складає 0,3% і менше, для середньовуглецевої - до 0,6%, і для високовуглецевих сплавів - до одного відсотка. Чим більше вуглецю в складі, тим важче зварюється такий метал і тим менше його пластичність.
Окремо відмітимо ледебуритні сталі з вмістом вуглецю до 2%. Вироби з такого сплаву мають високу міцність при зниженій пластичності.
Леговані метали, своєю чергою, діляться на високо-, середньо- і високолеговані. Для них вміст добавок досягатиме відповідно 50%, 10% і 2.5%.
Особливості зварювання
Вибір технології зварювання сталі залежить від відсоткового вмісту вуглецю в складі.
Наприклад, низьковуглецеві сплави добре піддаються їй, на відміну від середньовуглецевих, а високовуглецеві вимагають застосування особливих технологій або зовсім не піддаються зварюванню.
Оскільки в низьковуглецевій сталі кількість домішок мінімальна, для її зварювання доступні наступні методи:
- ручне дугове зварювання;
- газове зварювання, яке здійснюється в захисному середовищі аргону із застосуванням металевого дроту;
- електрошлакове зварювання;
- автоматичне і напівавтоматичне зварювання, де захисним середовищем виступають аргон і гелій;
- автоматичне зварювання під флюсом, де зварювання відбувається постійним струмом зворотної полярності з використанням металевого дроту від трьох до п'яти міліметрів;
- зварювання порошковими дротами, при якій сила струму досягає від 200 до 600 ампер.
Середньовуглецева ж марка вимагає технологічнішого підходу для отримання хороших швів. Застосовують в основному ручне дугове зварювання з деякими особливостями.
Так, замість поперечних переміщень інструменту використовуються подовжні, і шви, які піддаються додатковій термообробці.
Високовуглецева марка зазвичай не використовується для зварювання, але є ситуації, коли в ній виникає потреба. У таких випадках до неї є особливі вимоги:
- попереднє підігрівання до 150-400 градусів за Цельсієм;
- неприпустимість передчасного охолодження сталі;
- зварювання вузькими валиками з поступовим охолодженням кожного шару.
Для усіх видів вуглецевої сталі універсальним способом зварювання є ручне.
Вимоги до електродів для зварювання
Для якісного зварювання низьковуглецевої сталі електроди повинні забезпечувати рівний зварювальний шов без дефектів, необхідного складу, а також утворити хороше з'єднання з високими показниками механічної стійкості.
Для середньо- і високовуглецевої марки використовувані електроди повинні містити низьку кількість вуглецю. При цьому рухи електроду повинні здійснюватися уздовж стику. Також необхідно забезпечити м'яке горіння. Ще однією вимогою до зварювання в такому випадку буде забезпечення хорошої плинності шлаку з його легким застиганням.
Газовий метод
В деяких випадках використання ручного дугового методу неможливе або недоцільне - тоді використовують газове зварювання. У основі методу лежить горіння кисню з газом, найчастіше ацетиленом.
При використанні цієї технології на низьковуглецевій сталі є свої особливості. Так, сталь навіть без флюсу добре піддається зварюванню, але сам процес вимагає повільного охолодження. Для уникнення пористості й утворенню тріщин рекомендують застосовувати присадні матеріали.
Для середньовуглецевої сталі рекомендується охолодження шва повільними темпами, а також застосування виключно ацетиленокисневих сумішей. Для високовуглецевих сталей газове зварювання не застосовується.