Сварка каленого металла

Содержание
  1. Высокопрочные стали и особенности их сварки
  2. Свариваемость высокопрочных сплавов
  3. Технология сварочных работ по соединению высокопрочных сталей
  4. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами
  5. Сварочные работы в защитных газах
  6. Сварка под флюсом
  7. Электрошлаковая сварка
  8. Сварка оцинкованного металла различными аппаратами
  9. В чем проблема свариваемости оцинковки
  10. Нужно ли удалять покрытие
  11. Правила и особенности сварочных работ
  12. Насколько это вредно
  13. Разновидности подходящих электродов
  14. Сварочное оборудование для оцинкованного металла
  15. Подготовительные работы
  16. Способы сварки оцинковки
  17. Ручная дуговая
  18. Полуавтоматический аппарат
  19. Использование инвертора
  20. Контактная сварка
  21. Газовая горелка
  22. С помощью присадок
  23. Особенности соединения оцинкованных труб
  24. Сварка каленого металла
  25. Способы сварки стали 40Х
  26. Выбор способа
  27. Свариваемость стали 40Х и ее свойства
  28. Выбор инструмента
  29. Термообработка при сварке металла
  30. Часто используемые виды термообработки для стали
  31. Термообработка алюминия
  32. Сварка тонколистового металла полуавтоматом
  33. Почему ограничивается применение классической сварки короткой дугой малой мощности
  34. Особенности деталей
  35. Сварка инвертором
  36. Работа с полуавтоматом
  37. Нержавейка и алюминий
  38. Листовые заготовки различной толщины
  39. Сварка тонкого металла электродом
  40. Особенности сварки тонкого металла электродом
  41. Требования и технология сварки жести

Высокопрочные стали и особенности их сварки

Сварка каленого металла

Стали с пределом прочности свыше 1500 МПа называются высокопрочными. Такой предел достигается подбором химического состава и наиболее подходящей термической обработкой. Данный уровень прочности может образовываться в среднеуглеродистых легированных сталях (40ХН2МА, 30ХГСН2А) путем использования закалки с низким отпуском (при 200…250оС).

Легирование таких сталей W, Mo, V затрудняет разупрочняющие процессы, что снижает порог хладоломкости и повышает сопротивление хрупкому разрушению.

Как варить металл, если перед вами высокопрочная сталь? Сварка высокопрочных сталей отличается использованием некоторых дополнительных технологических приемов (сварка каскадом, горкой, секциями, предварительный подогрев, применение мягкой прослойки и других).
Закаленные стали (структура)

Изотермическая закалка среднеуглеродистых легированных сталей придает им немного меньшую прочность, но большую вязкость и пластичность. Поэтому они более надежны в эксплуатации, чем низкоотпущенные и закаленные.

Низкоотпущенные и закаленные среднеуглеродистые стали с высоким уровнем прочности обладают повышенной восприимчивостью к концентраторам напряжения, склонностью к хрупкому разрушению.

Из-за этого их рекомендуют использовать для работы, связанной с плавным нагружением.

К высокопрочным сталям можно отнести так называемые рессорные (пружинные) стали. Они содержат 0,5…0,75% С и дополнительно легируются другими элементами.

Термообработка легированных рессорных сталей (закалка 850…880оС, отпуск 380…550оС) обеспечивает получение высокой прочности и текучести. Может применяться изотермическая закалка.

Сварка рессорной стали выполняется с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварочных работ и дальнейшей термической обработкой.

Мартенситно-стареющие стали (04Х11Н9М2Д2ТЮ, 03Н18К9М5Т) также относятся к высокопрочным сталям. Они превосходят среднеуглеродистые легированные стали по конструкционной прочности и технологичности. Для таких сталей характерны высокое сопротивление хрупкому разрушению, низкий порог хладоломкости и малая чувствительность к надрезам при прочности около 2000 МПа.

Мартенситно-стареющие стали являются безуглеродистыми сплавами железа с никелем и дополнительно легированы молибденом, кобальтом, алюминием, хромом, титаном и другими элементами.

Эти стали имеют высокую конструкционную прочность в диапазоне температур от криогенных до 500оС и применяются в изготовлении стволов артиллерийского и стрелкового оружия, корпусов ракетных двигателей, зубчатых колес, шпинделей и так далее.

Свариваемость высокопрочных сплавов

Для изготовления тяжело нагруженных машиностроительных изделий,сосудов высокого давления и других ответственных конструкций используют среднеуглеродистые высокопрочные стали, которые после соответствующей термообработки обладают прочностью 1000…2000 МПа при достаточно высоком уровне пластичности.

Необходимый уровень прочности при сохранении высокой пластичности достигается комплексным легированием стали различными элементами, главные из которых никель, хром, молибден и другие. Эти элементы упрочняют феррит и повышают прокаливаемость стали.

Подогрев изделия при сварочных работах не снижает скорости охлаждения металла до значений, меньших критических, и способствует росту зерна, что приводит к возникновению холодных трещин и вызывает уменьшение деформационной способности.

Поэтому такие металлы сваривают без предварительного подогрева, но с применением специальных приемов сварочных работ (блоками, каскадом, короткими или средней длины участками).

Также применяют специальные устройства, которые подогревают выполненный шов и тем самым увеличивающие время пребывания его в определенном температурном интервале.

Для увеличения времени нахождения металла околошовной зоны при температуре выше точки образования мартенситной структуры накладывают так называемый отжигающий валик, границы которого находятся в пределах металла шва.

Во избежание трещин при охлаждении сварного соединения, необходимо использовать такие сварочные материалы, которые обеспечили бы получение металла шва, обладающего большой деформационной способностью. Это достигается, когда наплавленный металл и металл шва будут менее легированы, чем свариваемая сталь.

При этом шов будет представлять как бы мягкую прослойку с временным сопротивлением, но с повышенной деформационной способностью. Чтобы обеспечивалась технологическая прочность сварных швов, выполненных низколегированными сварочными материалами, углерод в шве должен содержаться в количестве не более 0,15%.

Когда производится сварка закаленной стали, то после прохождения сварочной дуги на зону сварного соединения рекомендуется подавать охладитель. Это делается для уменьшения степени разупрочнения околошовной зоны.

В качестве охладителя может служить душевая вода, сжатый воздух или паровоздушная смесь – в зависимости от состава свариваемого материала. Такое охлаждение снижает время нахождения металла в зоне высоких температур.

Технология сварочных работ по соединению высокопрочных сталей

При сварке среднелегированных глубокопрокаливающихся высокопрочных сталей нужно подбирать такие сварочные материалы, которые обеспечат получение швов с высокой деформационной способностью при минимальном количестве водорода в сварочной ванне.

Это достигается применением низколегированных сварочных электродов, которые не содержат в покрытии органические вещества и подвергнутых высокотемпературной прокалке (низководородистые электроды).

При этом нужно исключить другие источники насыщения сварочной ванны водородом в ходе сварки (ржавчина, влага и другие).

Высокая технологическая прочность получается при следующем содержании легирующих элементов в металле шва: С – не более 0,15%; Si – не более 0,5%; Ni – не более 2,5%; Mn – не более 1,5%; Cr – не более 1,5%; V – не более 0,5%; Mo – не более 1,0%.

Повышение свойств шва до нужного уровня возможно путем легирования металла шва за счет основного металла.

Необходимые прочностные характеристики металла шва достигаются легированием его элементами, которые повышают прочность, но не снижают его ударную вязкость и деформационную способность.

Для сварки среднеуглеродистых высокопрочных сталей нужно выбирать сварочные материалы, содержащие легирующих элементов меньше, чем основной металл.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Для сварки среднелегированных высокопрочных сталей используют электроды типов Э-13Х25Н18, Э-08Х21Н10Г6 и других по ГОСТ 10052-75 и ГОСТ 9467-75.

Если сталь перед сваркой подвергалась термической обработке на высокую прочность (закалка с отпуском или нормализация), а после сварки – отпуску для снятия напряжений и выравнивания механических свойств сварного соединения, то критерием определения температуры предварительного подогрева будет такая скорость охлаждения, при которой происходила бы частичная закалка околошовной зоны. При этом гарантируется отсутствие трещин в процессе сварки и до проведения дальнейшей термообработки. Для улучшения свариваемости закаленных металлов необходимы специальные электроды

В том случае когда термообработка сварного изделия не может быть сделана, например, из-за крупных габаритов, на кромки детали, подлежащие сварке, наплавляют незакаливающийся слой металла аустенитными или низкоуглеродистыми электродами.

Толщина этого слоя должна быть такой, чтобы температура стали под слоем в процессе сварки не превышала бы температуру отпуска при термообработке деталей с наплавленными кромками. Такие детали сваривают аустенитными или низкоуглеродистыми и низководородистыми электродами без подогрева и дальнейшей термообработки.

Режим сварки принимают согласно рекомендациям для аустенитных электродов.

Сварочные работы в защитных газах

Высокое качество сварных соединений из среднеуглеродистых высокопрочных сталей толщиной 3…5 мм достигается при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом. Присадочный материал для дуговой сварки в защитных газах следует выбирать в зависимости от газа, в среде которого происходит сварка.

Первый слой выполняют без присадки с полным проваром кромок стыка, второй – с поперечными низкочастотными колебаниями электрода и механической подачи присадочной проволоки.

Возможно и выполнение третьего слоя с поперечными колебаниями электрода без присадочной проволоки на небольшом режиме для обеспечения постепенного перехода от шва к основному металлу.

Для повышения проплавляющей способности дуги при аргонодуговой сварке применяют активирующие флюсы, которые позволяют исключить разделку кромок при толщинах 8…10 мм. Также используется флюс, представляющий собой смесь компонентов (TiO2, SiO2, NaF, Cr2O3).

Такой метод с активирующим флюсом эффективен при механизированных способах для получения равномерной глубины проплавления. Неплавящийся электрод при таком способе сварки выбирают из наиболее стойких в эксплуатации марок вольфрама.

Современная аргоновая горелка

При выполнении сварки среднелегированных высокопрочных сталей в защитных газах (в основном инертных или их смесях с активными) применяют низкоуглеродистые легированные и аустенитные высоколегированные проволоки, например, Св-08Х20Н9Г7ТТ, Св-03ХГН3МД, Св-10ХГСН2МТ, Св-10Х16Н25-АМ6, Св-08Х21Н10Г6.

Однако равнопрочности металла шва и свариваемой стали получить не удается. В данном случае можно обеспечить равнопрочность за счет эффекта контактного упрочнения мягкого металла шва.

Этот эффект может быть реализован при использовании так называемой щелевой разделки, которая представляет собой стыковые соединения с узким зазором.

Сварка под флюсом

Конструктивные элементы подготовки кромок для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом выполняют в соответствии с ГОСТ 8713-79.

Однако в диапазоне толщин, для которого возможна сварка без разделки и со скосом кромок, последней следует отдать предпочтение.

При механизированной сварке под флюсом необходимы подготовка кромок, техника и режимы сварки, при которых доля основного металла в шве была бы минимальной. Но такая методика повышает вероятность образования в сварочных швах горячих трещин.

Выбор флюса осуществляется в зависимости от марки электродной проволоки. При использовании низкоуглеродистой проволоки сварку выполняют под кислыми высоко- и среднемарганцовистыми флюсами.

При использовании низколегированных проволок лучшие результаты обеспечивает применение низкокремнистых и низкомарганцовистых флюсов.

Сварку среднелегированных высокопрочных сталей аустенитной проволокой марок Св-08Х21Н10Г6 или Св-08Х20Н9Г7Т производят только под безокислительными или слабо окислительными основными флюсами.

Электрошлаковая сварка

Схема процесса сварочных работ

Данный вид сварочных работ рационально применять для соединения толстолистовых конструкций из среднелегированных высокопрочных сталей. Основные типы и конструктивные элементы сварных соединений и швов при этом должны соответствовать требованиям ГОСТ 15164-78.

Электродные проволоки при сварке плавящимся мундштуком и проволочными электродами выбирают из числа групп легированных или высоколегированных проволок по ГОСТ 2246-70.

Для предупреждения трещин в околошовной зоне при сварке жестко закрепленных элементов необходимо применять предварительный подогрев до 150…200оС.

Низкая скорость охлаждения околошовной зоны при электрошлаковой сварке приводит к длительному пребыванию ее в зоне высоких температур, вызывающих рост зерна и охрупчивание металла.

В связи с этим после электрошлаковой сварки среднелегированных высокопрочных сталей необходимо выполнить высокотемпературную термообработку сварных изделий для восстановления механических свойств до нужного уровня.

Время с момента окончания сварки до проведения термообработки должно регламентироваться.

Сварка оцинкованного металла различными аппаратами

Сварка каленого металла

Сварка оцинкованного металла востребована во многих отраслях промышленности. Сам процесс считается достаточно сложным, что объясняется разницей в температурах плавления защитного покрытия и основного материала. Режим функционирования оборудования выбирают в соответствии с составом, условиями эксплуатации и другими параметрами детали.

В чем проблема свариваемости оцинковки

Антикоррозионный слой наносится на сталь несколькими способами. В зависимости от этого толщина покрытия может составлять 2-150 микрон. Оцинковка прожигается легко, температура ее плавления на 200 °С ниже, чем у стали. При использовании стандартных технологий сварки покрытие разрушается. Поэтому его нужно обрабатывать защитным флюсом, не позволяющим поверхности перегреваться.

Трудность сварки заключается и в выделении токсичных паров при повышении температуры цинкового слоя. На первых этапах покрытие размягчается, на последующих — принимает газообразное состояние. Сварщик должен использовать маску с принудительной подачей воздуха. Работы рекомендуется выполнять на улице или в хорошо проветриваемом помещении.

Нужно ли удалять покрытие

Расплавленный цинк, попадающий в сварочную ванну, разрыхляет шов, делая его хрупким. Чтобы металл не попал в рабочую область, края свариваемых деталей тщательно зачищают. Удаление антикоррозионного покрытия — важный этап подготовки элементов к соединению.

Применяют следующие способы очистки:

  1. Горячий. Края деталей перед сваркой обрабатывают газовой горелкой. Метод помогает быстро удалить покрытие, однако при работе образуется большое количество токсичных паров.
  2. Химический. Деталь обрабатывают щелочным или кислотным составом. После этого поверхности тщательно промывают и просушивают.
  3. Механический. Оцинковку удаляют металлической щеткой, наждачной бумагой или болгаркой со специальной насадкой.

Обработке подвергают только края, остальные части листа не трогают, ведь очищенные от покрытия места быстро подвергаются коррозии.

Правила и особенности сварочных работ

Перед началом процесса необходимо ознакомиться со следующими нюансами процесса:

  1. Сложность подбора температуры воздействия. Цинк может начать расплавляться при +400 °С. Если слегка повысить температуру, покрытие начинает прогорать и испаряться. Это препятствует образованию прочного шва. Соединение получается пористым, покрывается трещинами.
  2. Нестабильность электрической дуги. Подобрать правильный режим работы аппарата может только опытный сварщик. Начинающим мастерам рекомендуется применять покрытые электроды, газовую защитную среду или присадочный материал. Последний вариант используют при необходимости формирования шва высокого качества.
  3. Сложность устранения отверстий. Поврежденные места листа предварительно очищают от загрязнений, следов ржавчины и масел. При большом диаметре дефекта применяют металлические вставки, которые закрепляют точечным методом. При толщине детали более 2 мм используют пробки или перегородки из низкоуглеродистой стали. Небольшие отверстия рассверливают до нужного размера. Внутренние поверхности дефектов не должны иметь резьбы.

Насколько это вредно

В чистом виде цинк является малотоксичным, однако в процессе сварки он вступает в реакции с кислородом и азотом. При вдыхании паров развиваются тяжелые отравления.

Хроническая интоксикация соединениями цинка способствует возникновению следующих последствий:

  • поражения органов дыхания;
  • токсического воспаления легких;
  • пневмосклероза;
  • отека легких;
  • аллергических реакций;
  • онкологических заболеваний;
  • патологий кроветворной системы.

При остром отравлении присутствует риск летального исхода. Соблюдение техники безопасности делает риск возникновения опасных последствий минимальным.

При появлении признаков отравления прекращают сварку, обращаются к врачу.

Разновидности подходящих электродов

При сварке оцинковки полуавтоматом стандартные стержни для железа и стали не используют. Нужны специализированные электроды и расходные материалы с рутиловой обработкой.

Для оцинкованной низкоуглеродистой стали предназначены стержни следующих марок:

  • АНО-4, используемые для сварки оцинкованной стали под переменным или постоянным током;
  • МР-3, требующие напряжения холостого хода более 50 В;
  • ОЗС-4, применяемые в сочетании с присадочной проволокой СВ08 или СВ08А;
  • УОНИ-13/45,55, ДСК-50, обработанные большим количеством флюса.

Он помогает получить долговечный прочный шов. В состав стержней входят фтористые соединения и карбонаты. Ими варят листы любой толщины. Толстый металл обрабатывают в несколько проходов.

Сварочное оборудование для оцинкованного металла

Перед началом работы подготавливают следующие приспособления и инструменты:

  • сварочный полуавтомат или инвертор, выдающие необходимые напряжение и силу тока;
  • газовую горелку;
  • баллоны с аргоном и ацетиленом;
  • держатель электродов, механизм подачи расходного материала;
  • шланг для подсоединения держателя к баллону.

Рекомендуется использовать сварочный агрегат с установленными параметрами тока. Это упрощает процесс настройки оборудования. Эта функция необходима начинающему сварщику, не имеющему опыта сварки оцинковки.

Подготовительные работы

Перед началом сварки детали подготавливают следующим образом:

  1. При толщине элемента более 5 мм делают скос под наклоном 80° на расстоянии 1 мм от края.
  2. Очищают торцевые части от грязи и пыли. Удаляют заусенцы, выравнивают кромки.
  3. Обезжиривают поверхности химическими средствами.
  4. Соединяют свариваемые детали, выставляя их в положении, требуемом для сварки. Зазор между кромками должен составлять 3 мм.
  5. Равномерно распределяют флюс вдоль будущего шва. Толщина слоя должна составлять 2 мм, ширина — 20 мм.

Способы сварки оцинковки

Для соединения деталей из этого материала используют как ручное, так и полуавтоматическое оборудование.

Ручная дуговая

Важную роль в этом случае играют правильный выбор электродов, опыт сварщика. Работать нужно быстро и аккуратно. При снижении скорости сварки могут возникать прожоги. При слишком быстром ведении стержня шов получается неоднородным.

https://www.youtube.com/watch?v=0vueOUKzTe4

При соединении деталей дуговым методом учитывают следующие моменты:

  1. Торцевые части тонкостенных деталей в предварительной обработке не нуждаются.
  2. При работе с толстыми заготовками необходимо снятие фаски. Это делают частично, не создавая острых краев. Скос при установке торцов встык должен образовывать канавку, заполняющуюся расплавом при сварке.
  3. Электроды выбирают с учетом толщины детали. Диаметр сопла газовой горелки при работе с оцинковкой должен быть на 2 размера меньше такового при сварке черного металла.
  4. При сварке без удаления защитного слоя напыление не должно закипать. Пламя направляют не на деталь, а на присадочную проволоку.
  5. После завершения процесса остатки флюса удаляют.

Полуавтоматический аппарат

Сварка с использованием подобного оборудования ведется в среде аргона или углекислого газа. Диаметр присадочного материала выбирают в соответствии с толщиной элементов.

Процесс соединения деталей имеет следующие особенности:

  1. Тонколистовые изделия сваривают точечно. Это снижает вероятность прожога.
  2. Качественное сварное соединение при низком напряжении формируется только с использованием присадочного материала. Диаметр прутка должен быть меньше требуемого на 0,2 мм.
  3. При сварке полуавтоматом без защитного газа применяют флюсы.
  4. К металлической детали подсоединяют плюсовой контакт, к проволоке — минусовой.

К положительным сторонам полуавтоматической сварки относятся:

  • возможность соединения элементов в газовой атмосфере или без таковой;
  • высокое качество получаемого соединения (шов получается равномерным, прочным, эстетичным);
  • возможность тонкой настройки напряжения и силы тока.

К недостаткам относят невозможность применения метода в ветреную погоду, необходимость использования объемных газовых баллонов, потребность в применении жестких шлангов для подачи газа.

Использование инвертора

Таким методом можно сваривать тонкостенные детали. Подключение выполняют так: к отрицательной клемме подсоединяют обрабатываемую деталь, к положительной — электрод. Сварка ведется с током обратной полярности. При правильной подготовке аппарата дуга зажигается за несколько секунд, стержень нагревается быстро.

При сварке оцинковки инвертором учитывают такие особенности:

  • при обработке металла стержнями малой толщины стык получается равномерным;
  • сварочную проволоку ведут вдоль поверхности плавно, не меняя скорость;
  • в процессе работы не делают резких движений, способных разрушить защитное покрытие;
  • угол наклона стержня по отношению к обрабатываемой поверхности не должен превышать 45° (это минимизирует вероятность появления сквозных дефектов).

Контактная сварка

Метод используют для соединения деталей любой толщины, однако лучше всего работать с тонкостенными заготовками. Для контактной сварки применяют электроды с маркировками БрХЦр или БрХ. Аппараты функционируют на переменном или постоянном токе.

Оборудование для сварки тонких листов снабжается 3 дополнительными режимами:

  • предварительным нагревом обрабатываемого участка;
  • сваркой;
  • заключительной высокотемпературной обработкой.

Прочность соединения при контактной сварке выше, чем у самих деталей. Поэтому такой метод часто используют при кузовном ремонте.

Способ обеспечивает равномерное проваривание по всей длине соединения, в чем заключается его основное преимущество перед ручной сваркой.

При соединении толстых листов применяют проковку — ударное воздействие на шов в процессе затвердевания, осуществляющееся с помощью кувалды. Главным недостатком контактных аппаратов считают высокое энергопотребление.

Газовая горелка

Технологию применяют в тех случаях, когда удаление цинкового слоя недопустимо. При работе с газовой горелкой применяют флюс.

Сварку осуществляют так:

  1. Очищают края заготовок от пыли, загрязнений и жира. На обработанные поверхности наносят слой паяльной кислоты. Он должен равномерно покрывать место будущего шва. Только так можно защитить оцинковочный слой от окисления и испарения.
  2. Прикладывают присадочный пруток к обрабатываемому участку. Проволоку расплавляют, чтобы она надежно скрепляла заготовки. Для этого пламя горелки направляют на пруток. Нагревать обработанные флюсом поверхности нельзя.
  3. При нарушении защитного покрытия его своевременно восстанавливают. Это исключает появление ржавчины в дальнейшем. После полного остывания детали поврежденные места обрабатывают антикоррозионным средством.

С помощью присадок

Сварочная проволока способствует формированию прочного соединения между толстыми деталями. Расходный материал должен обладать низкой температурой плавления. Это предотвратит испарение защитного покрытия. Сварочный процесс напоминает пайку.

При работе с оцинковкой используют следующие типы присадочного материала:

  1. CuSi₃ — медно-кремниевая проволока. цветного металла достигает 50%. Прочность получаемого шва не слишком высока, однако он легко поддается дополнительной обработке. Кремний делает проволоку текучей, поэтому при работе следует соблюдать осторожность.
  2. ОК Autrod 19.30. Расходный материал создан специально для сварки оцинковки. Проволока содержит марганец, кремний и серу, повышающие прочность сварного соединения.
  3. CuSi₂Mn. Благодаря легирующим компонентам, проволока формирует однородный прочный шов. Однако последующая обработка соединения вызывает затруднения.
  4. CuAl8. Присадку используют для сварки изделий из стали, покрытой цинк-алюминиевым слоем.

Особенности соединения оцинкованных труб

Покрытые защитным составом стальные элементы трубопровода соединяют так:

  1. Подключают горелку, прогревают края деталей на расстояние не менее 30 см от торцов. Процедуру завершают, когда флюс становится прозрачным.
  2. Присадочный материал прикладывают к торцам, расплавляют его горелкой. Полужидкий материал должен заполнить зазор между трубами.
  3. Дожидаются затвердевания шва, выполняют заключительную обработку.

Горелку держат под наклоном не более 95°, проволоку подают под углом 15-30°.

Для получения надежного соединения между деталями из разных материалов применяют такие методы:

  • ММА-сварку с покрытыми электродами;
  • аргонодуговую технологию;
  • TIG-сварку с неплавкими вольфрамовыми стержнями.

При использовании первого метода приобретают стержни, предназначенные для соединения нержавеющих сталей с черными металлами. Лучшим же вариантом считают ведение сварки в газовой среде. Для этого потребуется соответствующий аппарат. Аргон защищает сварочную ванну от окисления. При отсутствии защиты прочно приварить разнородные детали друг к другу не получится.

Сварка каленого металла

Сварка каленого металла

Сталь 40х является конструкционным легированным металлом, который широко используется в промышленности. Технические характеристики и состав материала определяется по ГОСТ 453-71.

углерода в ней должно быть, примерно, 0,4%, а хрома – 1%. Сварка стали 40Х является достаточно сложным процессом, так как материал относится к трудно свариваемым металлам.

Для решения данной проблемы используют специальные технологии и методы.

Сталь 40Х

Основная проблема заключается в том, что при сваривании получается большая вероятность появления трещин, раковин и прочих дефектов. Но характеристики самого металла являются весьма полезными при создании металлоконструкций, так что приходится подыскивать подходящие способы как варить сталь 40х.

Способы сварки стали 40Х

Самым качественным и распространенным способом сваривания этого сорта металла, является сварка стали 40х аргоном. Электродуговой аппарат обеспечивает достаточно высокое напряжение для плавления, а газ защищает от воздействия посторонних вещей, которые приводят к браку.

В данном случае подбирается присадочный материал той же марки, что и заготовка. Также возможно варить газом с помощью ацетилена. Это более простой, но менее надежный метод. Он может не подойти для слишком толстых слоев листов, так что может потребоваться дополнительная подготовка металла под сварку.

Наиболее простым способом, уступающим в надежности предыдущим, является обыкновенная ручная сварка специальными электродами.

Выбор способа

Для домашнего применения, когда на изделие не будет возлагаться большая ответственность, применяют самый простой способ – дуговую сварку. Ведь это самый дешевый метод, который не требует особой подготовки. Для сварки стали 40х электроды требуются специально предназначенные для этого дела. В промышленности для ответственных объектов применяют электродуговую сварку с аргоном.

Несмотря на высокую себестоимость, это один из самых надежных методов, который обеспечивает длительный срок службы конструкции. Чтобы сделать процесс более дешевым, можно использовать газовую сварку с помощью ацетилена. Результат будет очень схожим, а в плане создания потолочных и вертикальных швов еще и более удобным. Другие виды и способы сварки металла применяются достаточно редко.

Сварка стали 40Х аргоном

«Обратите внимание!

Вне зависимости от выбранного способа следует тщательно подготовить поверхность перед свариванием.»

Свариваемость стали 40Х и ее свойства

Металл плохо сваривается. Если сам процесс плавления и образования сварочной ванны происходит еще относительно нормально, так как здесь проявляется лишь повышенная вязкость, но весь ряд проблем, которые возникают на шве после окончания, зачастую приводят к его негодности для эксплуатации. Сварка стали 40хн отлично проявляет ее свойства к отпускной хрупкости.

Во время самой сварки, а также после нее могут появляться трещины и прочие дефекты, в том числе и деформации. Это возникает из-за резких перепадов температуры, которые вызваны электрической дугой, что особенно заметно, когда происходит сварка тонкого металла электродом. Также это получается при образовании напряжений, которые получаются из-за недостаточного обеспечения защиты.

Таким образом, дополнительные действия нужны как перед сваркой, так и после нее.

Сварка стали 40Х

Выбор инструмента

Критерий при выборе материала сварочной проволоки или электрода — ровно один. Их металл должен максимально соответствовать составу того, который идет в заготовках. Следует только обращать внимание на толщину, чтобы она соответствовала толщине деталей, так как глубина приваривания должен быть максимальной из-за сложностей в податливости данной марки стали.

Более важным параметром является защита. Сварка стали 40х полуавтоматом должна поддерживаться средой защитного газа, а при ручной – на электродах должно быть покрытие, рассчитанное на работу с этой маркой стали.

Тут подойдут электроды марки Э85, у которых имеется пониженное содержание водорода в покрытии, а также которые стойки к образованию трещин при работе со сложными металлами.

Термообработка при сварке металла

Печь для термообработки

Термическая обработка (ТО) – процесс нагрева металлических изделий до критической точки по превышению которой меняется микроструктура и характеристики металла; выдержка и последующее резкое или медленное охлаждение.

Часто задают вопрос, можно ли варить термообработанную сталь? Термообработка не влияет на свариваемость. Можно варить как закаленную, так и «сырую» сталь, либо отоженную сталь.

ТО допускается до, во время и после проведения сварочных работ.

Часто используемые виды термообработки для стали

Отжиг – снимает напряжения, улучшает пластичность, формирует мелкое зерно. Температура (650±10) оС. Время выдержки рассчитывается в зависимости от максимальной толщины детали и усредненно составляет 2,5 мин. На 1 мм толщины. При отжиге детали всегда охлаждаются вместе с печью.

При полном отжиге детали нагревают до 800-900 оС. Происходит рекристаллизация и упрочнение сварного шва. Время выдержки и условия охлаждения, как и в предыдущем случае.Данные приведенные здесь являются ознакомительными, точные данные можно почерпнуть из справочника.

Нормализация – процесс очень похожий на отжиг, с одним только отличием – охлаждение делают на воздухе (самоотпуск).

Отдых проводится на низких температурах 200 … 300 оС в течении 2…3 ч. Такая процедура понижает содержание диффузионного водорода и снижает величину внутреннего напряжения.
Все виды ТО проводят в печах с нагревом электросопротивлением в воздушной атмосфере.

Термообработка алюминия

Предварительный подогрев алюминия необходим в следствии его высокой теплопроводности. Образование нормальной сварочной ванны и формирование сварного шва будет затруднено из-за недостатка температуры, которую постоянно «отнимает» тело алюминиевого сплава.

Если речь идет о деталях небольших размеров, отсутствие подогрева не будет катастрофичным, но когда имеешь дело, например, с подваркой дефектов крупного литейного корпуса, тогда трудности станут очевидны даже человеку, не посвященному в тонкости сварочного искусства.

Подогревать можно как все изделие целиком, так и выполнять местный (локальный подогрев) подвариваемого места ацетилено-кислородными, пропановыми и другими горелками. Так же, возможен подогрев непосредственно во время выполнения сварочной операции при условии, что это осуществимо технически.

Предварительный подогрев применяется так же для некоторых видов сталей, склонных к трещинообразованию (например, 30ХГСА).

Послесварочная термообработка для алюминия представляет собой закалку + старение. Правда подобная ТО чревата большими короблениями.

Если ремонтируемые изделия имеют уже готовые чертежные размеры, проведение такой процедуры становится невозможной.

В таком случае придется обойтись совсем без ТО, либо применить полумеры: нагрев до температуры старения и выдержка в течение определенного времени (режим подбирается исходя из марки алюминиевого сплава).

На что влияет подобная мера вопрос спорный, но это лучше, чем вообще ничего не предпринимать.

Если после сварки нужно повысить пластичность и снизить твердость, целесообразно выполнить неполный или полный отжиг

Сварка тонколистового металла полуавтоматом

Стандартные аппараты для работы с тонколистовыми металлами можно использовать не всегда. Они могут прожигать заготовки и не обеспечивать требуемое качество сварных швов. В этом случае требуется другая технология, позволяющая выполнять аналогичные работы с минимальным тепловложением.

Почему ограничивается применение классической сварки короткой дугой малой мощности

В стандартных полуавтоматах для сварки тонколистового металла используются низкие значения напряжения и сварочного тока. При этом процесс перехода электродного материала в шов происходит с определенной цикличностью, как это изображено на рисунке ниже.

Изменение параметров сварочной дуги

Происходит чередование фаз горения дуги и коротких замыканий. Процесс выглядит следующим образом:

  • 1. После зажигания дуги на конце электрода формируется капля расплавленного металла.
  • 2. При короткой дуге она через короткий промежуток времени вступает в контакт с металлом, находящимся в сварочной ванне.
  • 3. Электрическая дуга гаснет.
  • 4. Под действием силы поверхностного натяжения капля отрывается от электрода и втягивается в сварочную ванну.
  • 5. Электрическая дуга вновь зажигается.

Сила сварочного тока и напряжение также меняются:

  • 1. В момент, когда капля на конце электрода вступает в контакт с металлом в сварочной ванне, возникает короткое замыкание. Сопротивление в образовавшейся цепи резко падает, а с ним скачкообразно уменьшается напряжение и начинает расти сила тока.
  • 2. Перед отрывом капли металла от электрода сопротивление, а с ним и напряжение, начинают быстро расти. Сварочный ток при этом падает сравнительно медленно по причине индуктивности цепи источника питания.
  • 3. Зажигание дуги выполняется после отрыва капли с конца электрода при высоком напряжении. Из-за этого часть жидкого металла разорвавшейся перемычки испаряется взрывообразно, не успев попасть в сварочную ванну. Это и есть причина образования брызг. Предотвратить этот процесс можно только противодействуя росту тока.

Сварка короткой дугой – отличный инструмент для работы с тонколистовыми металлами, но она не позволяет получать качественные швы при соединении деталей из материалов, чувствительных к теплу (оцинкованная или высокопрочная сталь). В первом случае из-за температурного воздействия возможно испарение защитного цинкового покрытия, во втором – потеря сталью своих прочностных качеств.

Особенности деталей

Особый подход к работе с тонкими деталями объясняется тем, что любое непроизвольное или неосторожное движение электродом может привести к прожиганию металла в месте сварки и получению нежелательного отверстия. Но и излишняя осторожность при этом также не приветствуется, поскольку при медленном сваривании не исключена вероятность повреждения заготовки.

Данное утверждение справедливо для всего спектра приёмов, используемых при работе электросваркой, включая сплавление тонколистовых материалов посредством импульсного инвертора, полуавтоматом или же обычным (непокрытым) электродом.

Рассмотрим каждый их перечисленных методов сварки листового металла более подробно.

Сварка инвертором

При сваривании тонкого металла посредством инвертора начинающим электрикам следует придерживаться определенных правил, предполагающих учёт таких важных моментов, как:

  • тщательный выбор условий и режима, в которых предполагается вести сварку тонких листов металла (учитываются толщина электрода, величина сварочного тока и особенности расположения стержня по отношению к свариваемому стыку);
  • внимательное отслеживание параметров дуги и поддержание её в пределах регламентируемых показателей;
  • использование подсобного инструмента для сварки, посредством которого можно будет своевременно избавляться от окалины, образующейся при сваривании любых металлических заготовок.

Для выполнения каждого из этих условий следует строго придерживаться требований методик работы с инвертором.

Особое внимание уделяется выбору сварочных стержней, толщина которых должна соответствовать данным таблицы.

Как правило, этот показатель варьируется в диапазоне от 2-х до 3-х миллиметров.

Величина рабочего тока инвертора выбирается, исходя из характера самих листовых заготовок из тонкого металла (иногда этот показатель для различных материалов указывают непосредственно на кожухе, которым закрывается сварочный аппарат).

Ещё одним важным условием эффективной работы с инвертором является правильное поднесение электрода к свариваемому стыку и продольное его ведение. Профессиональные сварщики рекомендуют удерживать его в зоне контакта на определённом удалении от стыка, что исключает нежелательные залипания и остановки.

Перед тем как приварить листовую заготовку к основанию, следует грамотно зажечь дугу, точечно прикоснувшись к стыку слегка наклонённым стержнем. При этом правильно выбранный наклон позволяет ускорить процесс и быстро начать сваривание листов.

Профессиональные сварщики выбирают угол наклона и расстояние до свариваемого стыка чисто интуитивно (последнее не должно превышать диаметра самого стержня).

Появляющаяся в процессе сваривания тонкого металла окалина удаляется с помощью специального подручного инструмента (небольшого по размерам молотка).

Работа с полуавтоматом

Сваривание тонкого листа металла полуавтоматом подпадает под ту же категорию работ, что и сварка инвертором, и так же допускает большое разнообразие образуемых соединений. При этом стальные листовые изделия могут свариваться не только встык, но и внахлёст.

Формирование соединения внахлёст начинается с того, что стыкуемые заготовки металла укладывают одна на другую с нужным по условиям сварки перекрытием. Затем, за счёт придавливания любыми подручными грузами они соединяются таким образом, чтобы их края были плотно прижаты.

В идеальном случае между тонкими листами металла должна оставаться щель не более 2-х миллиметров.

После этого согласно инструкции выставляют необходимую величину сварочного тока. При сварке внахлёст листов миллиметровой толщины ток выбирается в диапазоне 30-50 Ампер.

Сначала прихватывают листовых изделий по месту сопряжения. Прихват выполняется короткими перемычками, наносимыми прерывистыми прикасаниями электрода к контакту с быстрым его отрывом и новым касанием.

Такой порядок работы в дуговой зоне позволяет поддерживать непрерывный режим горения, при этом тонкий материал не успевает сильно остывать.

По завершении формирования перемычек листы металла окончательно соединяются сплошным швом, прерываемым лишь на уже проваренных местах. При этом сварочный электрод иногда отклоняют в низкотемпературную зону стыка, что исключает сильное коробление металла.

Нержавейка и алюминий

Алюминий и нержавейку (в том числе и в виде тонких листовых изделий) сваривают по так называемой «аргонной» технологии, реализуемой с помощью неплавящихся электродов в среде защитного газа.

При организации сварки используется специальная горелка со встроенным в неё вольфрамовым электродом, обеспечивающая подачу в зону сваривания аргона. Инертный газ используется для ограничения доступа в зону сварки кислорода из окружающей среды.

Помимо этого сваривание неплавящимися электродами с вольфрамовым покрытием исключает разбрызгивание расплавленного металла и позволяет получить ровные и качественные швы.

Необходимость варить нержавейку и тонкий алюминий нередко возникает при сборке узлов сложного производственного оборудования, эксплуатируемого в особо агрессивных средах.

В соответствии с видом свариваемого материала производится выбор нужного типа присадочной проволоки, которая выпускается в вариантах с диаметром 2 или 3 миллиметра.

При её выборе следует исходить из того, что для сварки чисто алюминиевых деталей она должна иметь строго фиксированные или откалиброванные значения.

При работе с тонкими деталями из алюминия и нержавейки также возможны два варианта соединения заготовок: встык и внахлёст. В любом случае кромки свариваемого металла сначала тщательно зачищают примерно на 30 миллиметров по обе стороны от места сопряжения. И лишь после этого переходят к самому сварочному процессу с подбором оптимального режима по току.

Сварка нержавейки и алюминия аргоном должна проводиться в режиме постоянного тока с обратной полярностью подключения подводящих проводов. Его величина определяется толщиной сопрягаемых заготовок.

Ещё один важный момент при сварке алюминия и нержавейки – это выставление требуемого зазора между свариваемыми деталями, который не должен превышать 2-х миллиметров.

Листовые заготовки различной толщины

На практике нередки ситуации, когда к толстому листу металла требуется приварить встык более тонкую деталь или заготовку. Для решения этой непростой задачи прибегают к всевозможным ухищрениям, которые чаще всего сводятся к двум вариантам.

В первом случае более толстый лист непосредственно в стыковой зоне стачивается до требуемой толщины, обеспечивая тем самым необходимое тонкое сопряжение. Однако этот способ не совсем удобен, поскольку в таких условиях очень сложно правильно выставлять горелку с электродом.

Второй из известных подходов предполагает приваривание к тонкому листу металла специального ободка, обеспечивающего простоту ведения сварочных работ. Единственным неудобством этого метода является то, что после сварки на тонком листе остаётся портящий вид нарост.

Сварка тонкого металла электродом

Как у профессионалов, так и у новичков часто возникает вопрос, как правильно осуществляется сварка тонкого металла электродом.

Вся проблема в том, что сварка жести вызывает некоторые трудности, связанные с ее толщиной (0,1-0,3 мм), из-за которой может возникать деформация в процессе работы.

Рассмотрим основные требования правила работы и технологию сварки на листовой стали и выбор самых тонких электродов для работы.

Особенности сварки тонкого металла электродом

Сварка жести с помощью проводника процесс хоть и востребованный, но достаточно сложный и требует особого подхода. Все дело в том, что одно неловкое движение проводником и металл можно испортить, то есть насквозь прожечь, так как он толщиной меньше 0,4 миллиметра. В то же время, недостаточно плотное прилегание электрода может привести к некачественному соединению свариваемого материала.

Сварка тонкого металла электродом ведется на низком токе, поэтому необходимо четко придерживаться расстояния между изделием и проводником, чтобы не утратить дугу. Одним словом, нужно долго учиться и тренироваться, как варить тонкий металл, чтобы полноценно прочувствовать весь процесс и научиться удерживать дугу.

Одной из особенностей является специальная подготовка для тонкого металла, для лучшего сцепления. То есть, детали необходимо максимально качественно очистить от масла, краски, грязи и пыли для лучшего скрепления. Следует учитывать, что не все виды швов и не каждая технология подойдет для сварки стальных листов.

Требования и технология сварки жести

Сварка тонколистового металла имеет ряд требований, которые рекомендуется выполнять для получения качественного результата:

  • электроды для сварки тонкого металла следует подбирать в соответствии с толщиной рабочего изделия. При толщине детали, не более 3 мм и проводник нужно применять диаметром 3-4 миллиметра. Для этого нужен самый тонкий электрод для сварки;
  • во избежание деформации деталей, необходимо выбирать соответствующую силу тока, для сварки стальных листов небольшого диаметра;
  • сварка тонколистовой стали должна производиться электродами с особым покрытием, которые будут медленно плавиться, позволят легко возбудить и удержать дугу, без разбрызгивания капель металла.
Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: