Plieno suvirinamumas: klasifikacija. Plienų suvirinamumo grupės

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Plienas yra pagrindinė konstrukcinė medžiaga. Tai geležies ir anglies lydinys, kuriame yra įvairių priemaišų. Visi jo sudėtyje esantys komponentai turi įtakos luito savybėms. Viena iš technologinių metalų savybių yra galimybė suformuoti kokybiškas suvirintas jungtis.

Plieno suvirinamumą lemiantys veiksniai

Plieno suvirinamumo įvertinimas atliekamas pagal pagrindinio rodiklio reikšmę – anglies ekvivalentą С_{equiv. Tai yra sąlyginis koeficientas, kuriame atsižvelgiama į anglies kiekio ir pagrindinių legiravimo elementų įtakos suvirinimo siūlės savybėms laipsnį.}

Plieno suvirinamumui įtakos turi šie veiksniai:

1. Anglies kiekis.
2. Žalingų priemaišų buvimas.
3. Dopingo laipsnis.
4. Mikrostruktūros vaizdas.
5. Aplinkos sąlygos.
6. Metalo storis.

Informatyviausias parametras yra cheminė sudėtis.

Plieno pasiskirstymas pagal suvirinamumo grupes

Atsižvelgiama įDėl visų šių veiksnių plieno suvirinamumas turi skirtingas charakteristikas.

Plieno klasifikavimas pagal suvirinamumą.

• Geras (kai С_{eq≧0, 25%): mažai anglies išskiriančio plieno dalims; nepriklauso nuo gaminio storio, oro sąlygų, paruošiamųjų darbų prieinamumo.}
• Patenkinamas (0,25%≦С_{eq≦0,35%): yra apribojimų aplinkos sąlygoms ir suvirintos konstrukcijos skersmeniui (oro temperatūra iki -5, esant ramybei oras, storis iki 20 mm).}
• Ribotas (0,35%≦C_{eq≦0,45%): norint suformuoti kokybišką siūlę, reikalingas išankstinis pašildymas. Skatina „lygias“austenitines transformacijas, stabilių struktūrų susidarymą (feritinės-perlitinės, baininės).}
• Blogas (С_{eq≧0, 45%): mechaniškai stabilios suvirintos jungties susidarymas neįmanomas be išankstinio metalo briaunų paruošimo temperatūriniu būdu, o taip pat ir vėlesnio terminio apdorojimo suvirintos konstrukcijos. Norint suformuoti pageidaujamą mikrostruktūrą, reikalingas papildomas šildymas ir sklandus vėsinimas.}

Plieno suvirinamumo grupės leidžia lengvai naršyti su technologinėmis ypatybėmis suvirinant konkrečias geležies ir anglies lydinių rūšis.

Šiluminis apdorojimas

Priklausomai nuo plieno suvirinamumo grupės ir atitinkamų technologinių savybių, suvirintos jungties charakteristikas galima reguliuoti naudojant nuoseklius temperatūros efektus. Yra 4 pagrindiniai terminio apdorojimo būdai: grūdinimas, grūdinimas,atkaitinimas ir normalizavimas.

Dažniausiai naudojamas grūdinimas ir grūdinimas siekiant suvirinimo siūlės kietumo ir kartu stiprumo, įtempių mažinimo, įtrūkimų prevencijos. Grūdinimo laipsnis priklauso nuo medžiagos ir norimų savybių.

Atliekamas metalo konstrukcijų terminis apdorojimas paruošiamųjų darbų metu:

• atkaitinimas - sumažinti įtempimą metalo viduje, užtikrinant jo minkštumą ir lankstumą;
• iš anksto pašildytas, kad būtų sumažintas temperatūros skirtumas.

Racionalus temperatūros įtakos valdymas leidžia:

• paruoškite detalę darbui (išlaisvinkite visus vidinius įtempimus šlifuodami grūdelius);
• sumažinti š alto metalo temperatūros skirtumus;
• gerinkite suvirinto objekto kokybę termiškai koreguodami mikrostruktūrą.

Savybių korekcija pagal temperatūros skirtumus gali būti vietinė arba bendra. Kraštų šildymas atliekamas naudojant dujinę arba elektros lanko įrangą. Visai daliai šildyti ir sklandžiai vėsinti naudojamos specialios krosnys.

Mikrostruktūros įtaka savybėms

Šiluminio apdorojimo procesų esmė pagrįsta struktūriniais pokyčiais luito viduje ir jų poveikiu sukietėjusiam metalui. Taigi, kaitinamas iki 727 ˚C temperatūros, tai yra mišri granuliuota austenitinė struktūra. Aušinimo metodas nustato transformacijos parinktis:

1. Orkaitės viduje (greitis 1˚C/min) – susidaro perlito struktūros, kurių kietumas apie 200 HB (Brinelio kietumas).
2. Įjungtaoras (10˚С/min) – sorbitolis (ferito-perlito grūdeliai), kietumas 300 HB.
3. Alyva (100˚C/min) – troostitas (ferito-cementito mikrostruktūra), 400 HB.
4. Vanduo (1000˚C/min.) – martensitas: kieta (600 HB), bet trapi smailia struktūra.

Suvirinimo jungtis turi turėti pakankamai kietumo, stiprumo, plastiškumo kokybės rodiklių, todėl siūlės martensitinės charakteristikos nėra priimtinos. Mažai anglies dioksido išskiriantys lydiniai turi feritinę, ferito-perlitinę, ferito-austenitinę struktūrą. Vidutinės anglies ir vidutinio legiruoto plieno – perlitinis. Daug anglies ir daug legiruotų – martensitinis arba troostitas, kurį svarbu pasiekti feritinės-austenitinės formos.

Švelnus plieno suvirinimas

Anglinio plieno suvirinamumą lemia anglies ir priemaišų kiekis. Jie gali perdegti, virsdami dujinėmis formomis ir suteikdami žemos kokybės siūlės poringumą. Siera ir fosforas gali koncentruotis grūdelių pakraščiuose, taip padidinant struktūros trapumą. Suvirinimas yra pats paprasčiausias, tačiau tam reikia individualaus požiūrio.

Paprastos kokybės anglinis plienas skirstomas į tris grupes: A, B ir C. Suvirinimo darbai atliekami su C grupės metalu.

Plieno VST1 - VST4 suvirinimui pagal GOST 380-94 būdingas apribojimų ir papildomų reikalavimų nebuvimas. Dalių, kurių skersmuo iki 40 mm, suvirinimas vyksta be šildymo. Galimi rodikliai pažymėse: G – didelis mangano kiekis; kp, ps, cn - „verda“, „pusiau ramus“, „ramus“atitinkamai.

Mažai anglies dioksido išskiriantis plienas žymimas markėmis su anglies šimtosiomis dalimis, nurodančiomis deoksidacijos laipsnį ir mangano kiekį (GOST 1050-88): plienas 10 (taip pat 10kp, 10ps, 10G), 15 (taip pat 15 kp, 15 ps, 15 G), 20 (taip pat 20 kp, 20 ps, 20 G).

Norint užtikrinti kokybišką suvirinimo siūlę, būtina atlikti suvirinimo baseino prisotinimo anglies C ir manganu Mn procesą.

Suvirinimo būdai:

1. Rankinis lankas naudojant specialius iš pradžių degintus elektrodus, kurių skersmuo nuo 2 iki 5 mm. Tipai: E38 (vidutinio stiprumo), E42, E46 (geram stiprumui iki 420 MPa), E42A, E46A (didelio stiprumo sudėtingoms konstrukcijoms ir jų eksploatavimui ypatingomis sąlygomis). Suvirinimas OMM-5 ir UONI 13/45 strypais atliekamas veikiant nuolatinei srovei. Darbas su elektrodais TsM-7, OMA-2, SM-11 atliekamas naudojant bet kokios charakteristikos srovę.
2. Suvirinimas dujomis. Dažniausiai nepageidautina, bet įmanoma. Tai atliekama naudojant užpildo vielą Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Plonas mažai anglies turintis metalas (d 8mm) virinamas kairiuoju būdu, storas (d 8mm) - teisingu būdu. Siūlės savybių trūkumus galima pašalinti normalizuojant arba atkaitinant.

Mažai anglies išskiriančio plieno suvirinimas atliekamas be papildomo šildymo. Norėdami gauti daugiau informacijos apie paprastą formą, nėra jokių apribojimų. Tūrines ir grotelių konstrukcijas svarbu apsaugoti nuo vėjo. Sudėtingus objektus pageidautina virinti dirbtuvėse ne žemesnėje kaip 5˚С temperatūroje.

Taigi, VST1 – VST4, plieno 10 – plieno 20 – suvirinamumas yra geras, praktiškaibe apribojimų, reikalaujant standartinio individualaus suvirinimo metodo, elektrodo tipo ir srovės charakteristikų pasirinkimo.

Vidutinės ir didelės anglies konstrukcinis plienas

Lydinio prisotinimas anglimi sumažina jo gebėjimą sudaryti gerus junginius. Šiluminio lanko ar dujų liepsnos poveikio metu siera kaupiasi išilgai grūdelių kraštų, todėl susidaro raudonas trapumas, o fosforas - į š altą trapumą. Dažniausiai suvirinamos medžiagos, legiruotos su manganu.

Tai apima įvairios metalurginės gamybos įprastos kokybės VSt4, VSt5 (GOST 380-94), aukštos kokybės 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) konstrukcinius plienus..

Darbo esmė – sumažinti anglies kiekį suvirinimo baseine, prisotinti jame esantį metalą siliciu ir manganu bei užtikrinti optimalias technologijas. Tuo pat metu svarbu užkirsti kelią pernelyg dideliems anglies nuostoliams, dėl kurių gali destabilizuoti mechaninės savybės.

Suvirinimo su vidutinio ir didelio anglies plieno ypatumai:

1. Pradinis krašto šildymas iki 100-200˚С, kai plotis iki 150 mm. Tik Vst4 markės ir 25 plienas suvirinami be papildomo šildymo. Vidutinio anglies plieno, kurio suvirinamumas yra patenkinamas, pilnas normalizavimas atliekamas prieš pradedant darbą. Išankstinis atkaitinimas reikalingas daug anglies turintiems plienams.
2. Lankinis suvirinimas atliekamas naudojant nuolatinę srovę padengtais degtais elektrodais, kurių dydis svyruoja nuo 3 iki 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7). galima dirbtisrautas arba apsauginės dujos (CO_{2, argonas).}
3. Dujinis suvirinimas atliekamas karbonizuojančia liepsna, kairiosios rankos metodu, iš anksto pakaitinus iki 200˚C temperatūros, naudojant vienodą mažos galios acetileno tiekimą.
4. Privalomas dalių terminis apdorojimas: grūdinimas ir grūdinimas arba atskiras grūdinimas, siekiant sumažinti vidinius įtempius, išvengti įtrūkimų, suminkštinti sukietėjusias martensitines ir troostitines struktūras.
5. Kontaktinis taškinis suvirinimas atliekamas be apribojimų.

Todėl vidutinio ir didelio anglies kiekio konstrukciniai plienai suvirinami praktiškai be apribojimų, esant ne žemesnei kaip 5˚С išorės temperatūrai. Esant žemesnei temperatūrai, pirminis pašildymas ir aukštos kokybės terminis apdorojimas yra privalomi.

Mažai legiruoto plieno suvirinimas

Legiruotasis plienas – tai plienas, kuris lydymosi metu prisotinamas įvairiais metalais, siekiant gauti norimas savybes. Beveik visi jie teigiamai veikia kietumą ir stiprumą. Chromas ir nikelis yra karščiui atsparių ir nerūdijančių lydinių dalis. Vanadis ir silicis suteikia elastingumo, naudojami kaip medžiaga spyruoklių ir spyruoklių gamybai. Molibdenas, manganas, titanas padidina atsparumą dilimui, volframas – raudoną kietumą. Tuo pačiu metu, teigiamai paveikdamos dalių savybes, jos pablogina plieno suvirinamumą. Be to, didėja kietėjimo laipsnis ir martensitinių struktūrų susidarymas, vidiniai įtempimai ir siūlių įtrūkimų rizika.

Legiruotųjų plienų suvirinamumą taip pat lemia jų savybėscheminė sudėtis.

Mažai legiruotas mažai anglies turintis plienas 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) yra gerai suvirinamas. Standartinėmis sąlygomis jiems nereikia papildomo kaitinimo ir terminio apdorojimo procesų pabaigoje. Tačiau kai kurie apribojimai vis dar galioja:

• Siauras leistinų šiluminių sąlygų diapazonas.
• Darbas turi būti atliekamas ne žemesnėje kaip -10˚С temperatūroje (esant žemesnei atmosferos temperatūrai, bet ne žemesnei kaip -25˚С, taikyti pašildymą iki 200˚С).

Galimi būdai:

• Elektrinis lankinis suvirinimas nuolatine srove nuo 40 iki 50 A, elektrodais E55, E50A, E44A.
• Automatinis panardinamas lankinis suvirinimas naudojant užpildo vielą Sv-08GA, Sv-10GA.

Plieno 09G2S, 10G2S1 suvirinamumas taip pat geras, reikalavimai ir galimi įgyvendinimo būdai yra tokie patys kaip lydiniams 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. Svarbi lydinių 09G2S, 10G2S1 savybė yra tai, kad nereikia paruošti briaunų dalims, kurių skersmuo iki 4 cm.

Vidutinio legiruoto plieno suvirinimas

Vidutinio legiruoto plieno 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) atsparumas laisvų siūlių susidarymui yra didesnis. Jie priklauso grupei, kurios suvirinamumas yra patenkinamas. Jas reikia iš anksto pašildyti iki 150-200˚С, suvirinti daugiasluoksnes siūles, grūdinti ir grūdinti baigus suvirinimą. Parinktys:

• Srovė ir elektrodo skersmuo suvirinant elektros lankuparenkamas griežtai priklausomai nuo metalo storio, atsižvelgiant į tai, kad plonesni kraštai darbo metu labiau sukietėja. Taigi, kai gaminio skersmuo yra 2–3 mm, srovės vertė turėtų būti 50–90 A. Kai krašto storis 7–10 mm, atvirkštinio poliškumo nuolatinė srovė padidėja iki 200 A naudojant 4–6 mm elektrodus. Naudojami strypai su apsauginėmis celiuliozės arba kalcio fluorido dangomis (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA).
• Dirbant apsauginėje dujų aplinkoje CO_{2 būtina naudoti vielą Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM, kurios skersmuo iki iki 2 mm.}

Šioms medžiagoms dažnai naudojamas argono lankinis metodas arba povandeninis lankinis suvirinimas.

Karščiui atsparus ir didelio stiprumo plienas

Suvirinimas karščiui atspariais geležies ir anglies lydiniais 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF turi būti atliekamas iš anksto pakaitinus iki 300–450˚С temperatūros, su galutiniu grūdinimu ir aukštu grūdinimu.

• Elektrinis lankinis suvirinimas kaskadiniu būdu, siekiant sukurti daugiasluoksnę siūlę, naudojant degintus dengtus elektrodus UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Suvirinimas dujomis su acetileno padavimu 100 dm3/mm naudojant užpildo medžiagas Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Vamzdžių sujungimas atliekamas su ankstesniu visos jungties dujiniu šildymu.

Suvirinant vidutinio stiprumo didelio stiprumo medžiagas 14Kh2GM, 14Kh2GMRB, svarbu laikytis tų pačių taisyklių kaip ir karščiui atsparaus plieno atveju, atsižvelgiant į kai kuriuos niuansus:

• Kruopštus valymasbriaunos ir smeigtukų naudojimas.
• Elektrodo atkaitinimas aukštoje temperatūroje (iki 450˚C).
• Iš anksto pašildykite iki 150 ˚C, jei dalys storesnės nei 2 cm.
• Lėtas siūlės aušinimas.

Labai legiruotas plienas

Suvirinant labai legiruotą plieną, būtina naudoti specialią technologiją. Tai didžiulis nerūdijančio plieno, karščiui ir karščiui atsparių lydinių asortimentas, kai kurie iš jų: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZhB,7G15MZhB. Plieno suvirinamumas (GOST 5632-72) priklauso 4 grupei.

Daug anglies lydinio legiruotojo plieno suvirinamumo charakteristika:

1. Dėl mažo jų šilumos laidumo srovės stiprumą reikia sumažinti vidutiniškai 10-20 %.
2. Suvirinimas turi būti atliekamas su tarpu, iki 2 mm dydžio elektrodai.
3. Sumažinkite fosforo, švino, sieros, stibio kiekį, padidinkite molibdeno, vanadžio, volframo kiekį naudodami specialius padengtus strypus.
4. Būtinybė suformuoti mišrią suvirinimo mikrostruktūrą (austenitas + feritas). Tai užtikrina nusodinto metalo lankstumą ir sumažina vidinius įtempius.
5. Privalomas kraštų šildymas suvirinimo išvakarėse. Temperatūra parenkama intervale nuo 100 iki 300˚С, priklausomai nuo konstrukcijų mikrostruktūros.
6. Dengtų elektrodų pasirinkimas lankinio suvirinimo metu priklauso nuo grūdelių tipo, savybių ir dalių darbo sąlygų: austenitiniam plienui 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 su Sv-06Kh19N9T dangos,Sv-02X19H9; martensitiniam plienui 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 padengtas Sv-08Kh17T; austenitiniam-feritiniam plienui 12Kh21N5T: TsL-33 padengtas Sv-08Kh11V2MF.
7. Suvirinant dujomis, acetileno padavimas turi atitikti 70-75 dm3/mm vertę, naudojama užpildo viela Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Panardinto lanko operacijos galimos naudojant NZh-8.

Plieno suvirinamumas yra santykinis parametras. Tai priklauso nuo metalo cheminės sudėties, jo mikrostruktūros ir fizinių savybių. Tuo pačiu metu, naudojant gerai apgalvotą technologinį požiūrį, specialią įrangą ir darbo sąlygas, galima reguliuoti kokybiškų siūlių formavimo galimybę.