Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Это приводит к необходимости некоторого ограничения режимов сварки. Среднеуглероднстая сталь отличается от низкоуглеродистой только более высоким содержанием углерода !см. табл. 10). Повышение содержания углерода приводит к резкому снижению стойкости металла швов против кристаллизационных трещин и к увеличению вероятности образования малопластичных закалочных структур в зоне термического влияния. Для преодоления трудностей, возникающих при сварке такой стали, стремятся снизить долю участия основного металла в металле шва (за счет уменьшения силы тока и использования сварки с разделкой кромок) и увеличить коэффициент формы провара. Сварку ведут на режимах, не характерных для автоматического процесса и приближающихся к режимам, применяемым при полуавтоматической сварке под флюсом и в защитных газах и даже при ручной, дуговой сварке.
При этих условиях производительность невелика, а свойства сварного соединения не уступают свойствам его при других способах дуговой сварки. Флюсы л электродные проволоки применяют те же, что и при сварке низкоуглеродистой стали. Сварка высокоуглеродистой стали из-за повышенного содержания углерода сопряжена с рядом трудностей. Сварку под флюсом применяют главным образом для наплавочных работ.
Сварку ведут с предварительным или предварительным и сопутствующим подогревом изделия. Развитие отечественной металлургии характеризуется все более широким применением низколегированной стали средней прочности. Обладая более высокой, чем у высокоуглеродистой стали, прочностью, она отличается хорошей свариваемостью. Поэтому следует по возможности заменять высокоуглеродистую сталь на низколегнрованную. Особую подгруппу в разряде низколегированной низкоутлеродистой стали составляет низколегированная ннзкоуглеродистая сталь высокой прочности обладающая повышенной стойкостью против перехода в хрупкое состояние, повышенной теплоустойчивостью и коррозионной стойкостью.
Комплекс необходимых свойств этой стали достигается в результате сочетания многокомпонентного легирования с закалкой и отпуском. При этом обеспечивается упрочнение твердого раствора и измельчение структуры. Технология сварки такой стали под флюсом рассчитана на снижение вероятности образования холодных и кристаллизационных трещин и сохранение металлом околошовной зоны необходимой и достаточной пластичности, прочности и стойкости против перехода в хрупкое состояние. Из-за необходимости ограничения доли участия основного металла в металле шва и максимального значения погонной энергии преимущества автоматической сварки под флюсом не могут быть использованы в полной мере.
Сварку обычно ведут не на типичных для способа режимах, характеризуемых пониженной погонной энергией. Сварка среднелегированной (низко-, средне- и высокоуглеродистой) теплоустойчивой и конструкц и о н н о й с т а л и. В связи с особыми физико-химическими свойствами среднелегированной стали, а также высоким уровнем механических свойств при их сварке возникает ряд трудностей.
Эти трудности связаны с необходимостью предупреждения образования холодных трещин в зоне влияния и в металле шва, снижения вероятности образования кристаллизационных трещин и обеспечения прочности сварного соединения на надлежащем уровне при возможно более простой термической обработке. При сварке стали данной группы под флюсом не используются все возможности способа в отношении повышения производительности. Сварку в основном ведут на постоянном токе при прямой полярности многослойными швами на небольших погонных энергиях, что ограничивает возможность использования проплавляющего эффекта дуги и легирования металла шва компонентами, входящими в состав основного мсталла. Повышение стабильности сварных соединений из стали этой группы достигается за счет регулирования термического цикла сварки и величины временных напряжений. Особое внимание уделяют мероприятиям, направленным на уменьшение содержания водорода в металле шва и зоны термического влияния. Для сварки применяют в основном низкокремнистые флюсы в сочетании с высоко- легированными и среднелегированными сварочными проволоками.
Сварка высоколегированной низко-, средне- и высокоуглеродистой стали и сплавов. При сварке стали этой группы применяют низкокремнистые, безкремнистые и фторидные флюсы в сочетании с высоколегированными сварочными проволоками. Применяют и керамические флюсы. Сварочные проволоки характеризуются низким (до 0,10зо) содержанием углерода и многокомпонентным легированием. Большое количество проволок поставляется по техническим условиям. Применяемые на практике флюсы в сочетании с соответствующей электродной проволокой, состав которой выбирают исходя из принятого основного металла, позволяют обеспечить надежную работоспособность самых ответственных конструкций.
Сварку обычно ведут на постоянном токе при обратной полярности. При разработке технологии сварки под флюсом следует учитывать пониженную теплопроводность и высокий коэффициент расширения стали, что пр допределяет более значительное коробление конструкции и необходимость применения режимов, обеспечивающих максимальную концентрацию источника нагрева. При сварке стали увеличивается проплавляющий эффект, что позволяет сваривать за один проход металл повышенной толщины. Для стойкости против коррозии особое значение имеет состояние поверхности шва, наличие на ней шлака и плавность перехода от металла шва к металлу зоны влияния.
Принятые режимы сварки и применяемые сварочные материалы должны обеспечивать высокую стойкость металлов шва против кристаллизационных и холодных трещин и зоны влияния против горячих и холодных трещин, образующихся в основном в стали мартенситного и мартеиситно-ферритного классов.
Швы, вы- 182 Сварка плавлением 183 Сварка под с)с>лк>солс полняемые на высоколсгированной стали, более подвержены образованию кристаллнзационных трещин и пор, чем швы, выполненные на ннзкоуглеродистой и низколегированной низкоуглеродистой стали. Для повышения стойкости против кристаллизационных трещин в металле шва прибегают к ограничению содержания в нем углерода и других примесей н загрязнений, отрицательно влияющих на эту характеристику. С этой же целью вводят в сварочную ванну молибден, марганец, вольфрам и другие легирующие элементы, повышающие стойкость металла шва против трещин. Стремятся к получению швов с двухфазной структурой. При сварке под флюсом, так же как и при других видах сварки плавлением, соединение неоднородно по своему строению и состоит из участков, имеющих различные свойства (мягкие и твердые прослойки, участки химической неоднородности и пр.).
Кроме того, в сварном соединении неизбежно возникают остаточные напряжения, которые в той или иной степени влияют на работоспособность конструкции. Несмотря на все эти положения, сварные соединения, выполненные под флюсом, отличает высокая ксплуатацнонная надежность н низкий процент отклонений от заданных свойств. При сварке под флюсом стабильность качества соединений при прочих равных условиях при всех видах нагрузки существенно выше .с.м ! чем при других способах дуговой сварки.
Прн статических нагрузках сварные соединения, выполненные под флюсом, в большинстве случаев по прочности и пластичности не уступают основному металлу, полученным литьем, ковкой и штамповкой. При динамических нагрузках сварное соединение, выполненное под флюсом, иногда уступает основному металлу, однако находится на уровне, обеспечивающем их достаточную работоспособность, Как правило, несмотря на неоднородность свойств, паРис. 30 личие концентраторов напряжений и поля остаточных напряжений, вытекающих нз самой природы сварного соединения гарантируется необходимая и достаточная надежность конструкций при самых разнообразных условиях эксплуатации вообще без применения дополнительных трудоемких операций (термнческая н механическая обработка, предварительное нагружение н пр.) или с введением местной термической илн механической обработки, Автоматической сваркой под флюсом выполняют прямолинейные, круговые, спиральные и другие стыковые и угловые швы; расположенные в нижнем илн близком к нему положении.
Максимальное отклонение кромок от горизонтального положения, при котором обеспечивается еще удовлетворительное формнро. ванне сварочной ванны, зависит от ее объема и от вязкости расплава и шлака, Полуавтоматическим процессом можно выполнять швы и более сложной конфигурации. Разработан, но находит ограниченное промышленное применение, способ монтажной сварки стыковых швов металла толщиной до 14 — 16 мм при вертикальном расположении сварнваемых кромок. В этих условиях обеспечивается принудительное удержание (формнрование) сварочной ванны (рис. 30, где 1 — свариваемая деталь; 2 — электродная проволока; 3 — шлаковая ванна; 4 — медные ползуны; 5 — металлическая ванна).
По технике выполнения и оборудованию этот способ мало отличается от электрошлакового процесса. Принципиально возможна, но из-за сложности обеспечения стабильного формирования шва не находит практического применения сварка горизонтальных швов, расположенных на вертикальной плоскости. Целесообразность применения автоматической сварки под флюсом обусловлена сечением и длиной шва, конструкцией узла, характером производства. Она должна быть определена в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов, Рассматриваемый процесс широко применяется при наплавочных работах, выполняемых с целью создания на деталях поверхностного, обладающего особыми свойствами слоя, или для восстановления деталей после их износа. Для наплавочных работ характерно все более широкое использование в качестве электрода холоднокатаных, порошковых и специальных лент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
