Технология сварки в защитных газах.
Это в основном полуавтоматическая сварка в углекислом газе.
Технология сварки низколегированных сталей в углекислом газе практически ничем не отличается от технологии сварки низкоуглеродистой стали.
На практике применяет те же сварочные материалы, что и для сварки низкоуглеродистой стали. Так, стали 15ХСНД, 14ЧГС и 10ХНД сваривают сварочной проволокой Св-08Г2С. При однослойной сварке и сварке не более чем два-три слоя можно применять проволоку Св-12ГС.
Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют также порошковыми проволоками ПП-АН8 и ПП-АН8. Проволоку ПП-АН8 моно использовать и при автоматической сварке. Швы, сваренные проволокой ПП-АН8, например на стали 09Г2, равнопрочны основному металлу и имеют повышенные пластические характеристики.
Для повышения коррозионной стойкости сварных соединений в морской воде применяют сварочную проволоку Св-08ХГ2С, обеспечивающую дополнительное легирование металла шва хромом.
Технология электрошлаковой сварки. Наиболее применима электрошлаковая сварка при изготовлении крупногабаритных изделий из низколегированных сталей 09Г2С, 16ГС, 15ХСНД, и 14Г2 толщиной 30-100 мм, а в ряде случаев толщиной до 160 мм. Сварку ведут с применением флюса АН-8 проволоками Св-08ГС, Св-10Г2, реже Св-12ГС. Металл шва, выполненный проволоками Св-08А и Св-08ГА, менее прочен, чем основной металл.
Применение усовершенствованных режимов позволяет часто отказываться от высокотемпературной термообработки (нормализации) сварных конструкций, выполненных электрошлаковой сваркой.
Так, например, сталь 16ГС толщиной 50мм сваривается при ускоренной подаче сварочной проволоки с увеличенной скоростью поперечных перемещений электрода и большим временем выдержки у ползунов. Примерный режим сварки следующий:
Сила постоянного тока, А …………………………………………….. 900
Напряжение, В …………………………………………………………. 42
Число электродов ……………………………………………………… 1
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч …………………….. 576
Скорость перемещения электрода, м/ч ……………………………… 75
Продолжительность выдержки у ползунов, с ……………………….. 6
Глубина шлаковой ванный, мм ……………………………………… 50
Сухой вылет электрода, мм …………………………………………… 70
Принятый режим перемещения электрода способствует выравниванию глубины сварочной ванны по толщине металла. В связи с этим скорость подачи сварочной проволоки может быть значительно повышена без опасности образования в швах кристаллизационных трещин.
В свою очередь, увеличение подачи проволоки и, следовательно, скорости сварки уменьшает перегрев околошовной зоны.
Свойства сварных соединений стали 16ГС, выполненных проволокой Св-10Г2 под флюсом АН-8 на указанном режиме и
после отпуска при температуре 6500 С, практически такие же, как и при дуговой сварке металла равной толщины.
Ниже приведены типичные режимы сварки низколегированной стали с пониженным содержанием углерода (например 09Г2ДТ). Сварку такой стали на приведенных режимах также можно выполнять без нормализации сварных соединений.
Режимы электрошлаковой сварки стали 09Г2ДТ (флюс АН-8).
| Толщина металла, мм | Число электродных проволок | Толщина металла на каждый электрод, мм | Скорость подачи каждой проволоки, м/ч | Расстояние между проволо- ками, мм | Напря- жение сварки, В | Глуби- на шлако- вой ванны, мм | Продол- житель- ность выдерж- ки у по- лзуна, с |
| - | 45 – 47 42 – 44 42 - 44 | 50 – 55 45 – 50 45 - 50 |
П р и м е ч а н и я: 1. Зазор между кромками 28 – 32 мм.
2. Сухой вылет 70 мм.
3. Скорость поперечного перемещения проволоки 39 м/ч.
4. Расстояние от крайнего положения проволоки до ползуна 5 – 7 мм.
5. Диаметр проволоки 3 мм.
6. Металл толщиной 160 мм можно сваривать двумя проволоками при соответствующем увеличении скорости их подачи.
Технология сварки низколегированных теплоустойчивых сталей. Детали эксплуатируемых в энергостроении машин обычно характеризуются сложностью формы, разнообразием конструктивных решений и индивидуальным характером производства. Поэтому наиболее широкое применение :находит:
ручная сварка покрытыми электродами и
полуавтоматическая сварка в защитных газах
автоматическая сварка под флюсом.
Работа конструкций при высоких температурах способствует протеканию диффузионных процессов.
Для того чтобы снизить интенсивность этих процессов в сварном соединении, стремятся максимально приблизить состав металла шва к составу основного металла.
Для сварки хромомолибденовых сталей (12ХМ, 15ХМ, 20ХМТЛ) применяют электроды типа ЭМХ по ГОСТ 9467- . Наибольшее распространение получили электроды с рудно-кислым покрытием ЦП-14 и электроды ГЛ-14 с фтористо-кальциевым покрытием. Электроды последней марки изготовляют из проволоки Св-08ХМ.
Хромомолибденовые стали с малым содержанием углерода (сталь 12ХМ) рекомендуется сваривать с предварительным подогревом до 2000 С. При более высоком содержании в стали углерода температуру предварительного подогрева повышают до 250 – 3000 С.
Хромомолибденованадиевые стали (20ХМФЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф) сваривают электродами ЦЛ-20-63 (тип ЭХМФ) со стержнем из проволоки Св-08ХМФА. В этом случае необходим предварительный и сопутствующий подогрев до 300 – 3500 С.
После сварки сварные соединения подвергают высокому отпуску при температуре 700 – 7400 С в течение 2 – 3 ч.
При сварке в углекислом газе стали 15ХМ и 20ХМ применяют сварочную проволоку Св-10ХГ2СМА. При использовании этой проволоки прочностные и пластические свойства сварных соединений в интервале температур 20 – 5250 С практически не отличаются от свойств основного металла.
Автоматическую и полуавтоматическую сварку этих сталей в углекислом газе проводят с предварительным подогревом до температуры 250 – 3000 С. Режимы сварки практически не отличаются от режимов сварки низкоуглеродистой стали .После сварки проводят высокий отпуск конструкции.
Режимы термообработки конструкций,
изготовленных из низколегированных жаропрочных сталей.
15ХМ Посадка в печь при температуре 2000 С, нагрев до 6100 С со скоростью 40 – 500 С/ч, выдержка при температуре 600 – 6100 С 3 ч., охлаждение до 2000 со скоростью 40 – 50 С/ч с последующим охлаждением на воздухе
20ХМФЛ Посадка в печь при температуре 2000 С, нагрев до 7000 С со скоростью 40 500 С/ч, выдержка при температуре 690 – 7000 С 2 – 7 ч., охлаждения до температуры 2000 С со скоростью 40 – 500 С/ч с последующим остыванием на воздухе.
Теплоустойчивую сталь 20ХМФЛ сваривают в углекислом газе проволокой Св-08ХГСМФА с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 300–3500 С, что обеспечивает повышение стойкости шва против трещин и снижение твердости металла шва и околошовной зоны.
После окончания сварки конструкцию подвергают термообработке по режиму, приведенному выше (по данным Б.С.Касаткина).
Сварное соединение стали 20ХМФЛ, выполненное в углекислом газе проволокой Св-08ХГСМФА, по всем показателям равноценно основному металлу.
Автоматическую и полуавтоматическую сварку в углекислом газе сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф осуществляют проволокой до температуры 250 – 3000 С
После сварки производят высокий отпуск при температуре 700 – 7400 С.
При сварке под флюсом теплоустойчивыхd сталей, например, 12Х1МФ и 15Х1М1Ф, рекомендуется применять проволоку Св-08ХМФА и флюс АН-22. Сварку осуществляют с предварительным подогревом.
Можно использовать также флюс АН-17М в сочетании с кремнемарганцовистой проволокой Св-08ХГСМФА. При указанном сочетании сварочных материалов обеспечивается получение металла шва, кратковременные и длительные механические свойства которого (в состоянии после высокого отпуска) при температуре 20 – 5850 полностью удовлетворяют установленным требованиям.
Среднелегированные стали
Среднелегированной, согласно ГОСТ 5200, называется сталь, легированная одним или несколькими элементами при суммарном их содержании 2,5-10%.
Для изготовления сварочных конструкций применяют конструкционные (главным образом машиноподелочные) среднелегированные стали и среднелегированные теплоустойчивые стали..
Среднелегированные теплоустойчивые стали обычно содержат не более 0,25% С и до 6,0% Cr в качестве обязательного легирующего элемента. Дополнительно сталь может быть легирована молибденом, ванадием, вольфрамом и ниобием. Никелем стали этой группы, как правило, не легируют..
Главной и общей характеристикой среднелегированных сталей являются механические свойства.
Среднелегированные стали обладают временным сопротивлением 600 – 2000 МПа, что значительно превышает временное сопротивление обычных углеродистых конструкционных сталей.
Для современных марок легированных сталей характерно многокомпонентное комплексное легирование.
Легирование этих сталей только одним элементом применяется весьма редко. Примером современной стали, легированной одним элементом, может служить только сталь 06Н3, предназначенная для сварных конструкций, работающих в условиях глубокого холода.
Комплексное легирование более экономично и позволяет получить стали с более высоким уровнем механических свойств.
Среднелегированные стали для сварных конструкций в основном относятся к перлитному классу.
Однако некоторые стали этой группы, содержащие 5 – 6% и более легирующих элементов, относятся к мартенситному классу.
Высокие механические свойства среднелегированных сталей достигаются легированием элементами, упрочняющими феррит и повышающими прокаливаемость стали, и надлежащей термообработкой, после которой в полной мере проявляется положительное влияние легирующих элементов. Поэтому среднелегированные стали всегда характеризуются как химическим составом, так и видом термообработки.
Среднелегированные стали, предназначенные для изготовления сварных конструкций, как правило, подвергаются улучшению (закалке с последующим высоким отпуском) или закалке и низкому отпуску.
При высоких прочностных свойствах среднелегированные стали после соответствующей термообработки по пластичности и вязкости не только не уступают, но в ряде случаев превосходят такой пластичный материал, как низкоуглеродистая сталь.
Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в энергомашиностроении, тяжелом и химическом машиностроении, судостроении, самолетостроении и других отраслях техники. Машины и аппараты из среднелегированных сталей изготовляют с широким применением сварки.