Dlaczego stal wysokowęglowa jest trudniejsza do spawania

Stal wysokowęglowa oznacza w (C) wyższą niż 0,6% stali węglowej, która ma większą tendencję do utwardzania niż stal średniowęglowa i tworzenia martenzytu wysokowęglowego, bardziej wrażliwego na powstawanie pęknięć zimnych.

Jednocześnie w spawanej strefie wpływu ciepła powstaje organizacja martenzytu, która ma właściwości twarde i kruche, co powoduje znaczne zmniejszenie plastyczności i wytrzymałości złącza, dlatego spawalność stali wysokowęglowej jest dość słaba i musi podjąć specjalny proces spawania, aby zapewnić wydajność złącza.

Dlatego w konstrukcji spawanej są na ogół rzadko stosowane.Stal wysokowęglowa stosowana jest głównie na części maszyn wymagające dużej twardości i odporności na zużycie, takie jak wały, duże koła zębate i sprzęgła itp.

Aby zaoszczędzić stal i uprościć proces obróbki, te części maszyn są często łączone w konstrukcje spawane.W produkcji maszyn ciężkich spotyka się również spawanie elementów ze stali wysokowęglowej.

Opracowując proces spawania elementów spawanych ze stali wysokowęglowej, należy przeprowadzić wszechstronną analizę różnych wad spawalniczych, które mogą powstać, i odpowiednich środków procesu spawania.

1 Spawalność stali wysokowęglowej

1.1 Metoda spawania

Stal wysokowęglowa stosowana jest głównie do konstrukcji o wysokiej twardości i odporności na zużycie, dlatego głównymi metodami spawania są spawanie łukiem elektrodowym, lutowanie twarde i spawanie łukiem krytym.

1.2 Materiał spawalniczy

Spawanie stali wysokowęglowej na ogół nie wymaga wytrzymałości złącza i materiału podstawowego.Spawanie łukowe elektrodą spawalniczą jest powszechnie stosowane w celu usunięcia zawartości siarki, niskiej zawartości wodoru w dyfuzji osadzonego metalu, dobrej wytrzymałości pręta spawalniczego o niskiej zawartości wodoru.W wymaganiach dotyczących metalu spoiny i materiału rodzimego oraz innej wytrzymałości należy zastosować odpowiedni poziom elektrody niskowodorowej;w metalu spoiny i materiale rodzimym oraz innej wytrzymałości, poziom wytrzymałości powinien być stosowany poniżej materiału macierzystego elektrody o niskiej zawartości wodoru, należy pamiętać, aby nie wybierać poziomu wytrzymałości niż wysoka elektroda materiału macierzystego.Jeśli materiał podstawowy nie może się wstępnie nagrzać podczas spawania, aby zapobiec pękaniu na zimno w strefie wpływu ciepła, można zastosować pręt spawalniczy ze stali austenitycznej, aby uzyskać dobrą plastyczność i organizację austenityczną odporną na pękanie.

1.3 Przygotowanie skosu

Aby ograniczyć udział masowy węgla w stopiwie, należy zmniejszyć stopień wtopienia, dlatego należy ogólnie stosować podczas spawania skosy w kształcie litery U lub V i zwracać uwagę na skos i skos po obu stronach spoiny Zakres 20 mm czyszczenia oleju, rdzy i innych środków.

1.4 Podgrzewanie

Spawanie elektrodą ze stali konstrukcyjnej, spawanie należy wcześniej podgrzać, kontrola temperatury podgrzewania w temperaturze 250 ℃ ~ 350 ℃.

1.5 Przetwarzanie międzywarstwowe

Wielowarstwowe spawanie wielokanałowe, pierwsze spawanie przy użyciu pręta spawalniczego o małej średnicy, spawanie małym prądem.Ogólnie rzecz biorąc, przedmiot obrabiany należy umieścić w półstojącej pozycji spawalniczej lub zastosować boczne wychylenie pręta spawalniczego, aby w krótkim czasie nagrzać całą strefę wpływu ciepła materiału macierzystego, aby uzyskać efekt rozgrzania wstępnego i izolacji.

1.6 Obróbka cieplna po spawaniu

Natychmiast po spawaniu przedmiot obrabiany umieszcza się w piecu grzewczym i utrzymuje w temperaturze 650°C w celu wyżarzania odprężającego.

2 wady spawania stali wysokowęglowej i środki zapobiegawcze

Ze względu na stal wysokowęglową tendencja do hartowania jest bardzo duża, w spoinie podatna na pękanie na gorąco i pękanie na zimno.

2.1 Środki zapobiegawcze w przypadku pęknięć termicznych

(1) kontrolować skład chemiczny spoiny, ścisłą kontrolę zawartości siarki i fosforu oraz odpowiednio zwiększać ilość manganu, aby poprawić organizację spoiny i zmniejszyć segregację.

2) Kontroluj kształt odcinka spoiny, stosunek szerokości do głębokości powinien być nieco większy, aby uniknąć odchylenia środka spoiny.

(3) dla sztywnych części spawanych należy wybrać odpowiednie parametry spawania, odpowiednią kolejność i kierunek spawania.

4) Jeśli to konieczne, stosuje się wstępne podgrzewanie i powolne chłodzenie, aby zapobiec powstawaniu pęknięć termicznych.

(5) poprawić zasadowość elektrody lub topnika, aby zmniejszyć zawartość zanieczyszczeń w spoinie i poprawić stopień segregacji.

2.2 Środki zapobiegające pękaniu na zimno 

1) Podgrzewanie przed spawaniem i powolne chłodzenie po spawaniu nie tylko zmniejsza twardość i kruchość strefy wpływu ciepła, ale także przyspiesza dyfuzję wodoru w spoinie na zewnątrz.

2) Dobór odpowiednich środków spawalniczych.

3) Zastosuj odpowiednią sekwencję montażu i spawania, aby zmniejszyć naprężenia ograniczające złącza spawanego i poprawić stan naprężenia spawanych części.

4) Wybierz odpowiednie materiały spawalnicze, osusz pręt spawalniczy i topnik przed spawaniem i udostępnij je na bieżąco.

5) Przed spawaniem należy dokładnie usunąć wodę, rdzę i inne zabrudzenia z powierzchni metalu rodzimego wokół skosu, aby zmniejszyć zawartość rozproszonego wodoru w spoinie.

6) Obróbkę wodorową należy przeprowadzić bezpośrednio przed spawaniem, aby wodór mógł w pełni wydostać się ze złącza spawanego.

7) Wyżarzanie odprężające należy przeprowadzić natychmiast po spawaniu, aby ułatwić dyfuzję wodoru w spoinie na zewnątrz