Çelik kaynaklanabilirliği: sınıflandırma. Çeliklerin kaynaklanabilirlik grupları

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Çelik ana yapısal malzemedir. Çeşitli safsızlıklar içeren bir demir-karbon alaşımıdır. Bileşiminde yer alan tüm bileşenler külçenin özelliklerini etkiler. Metallerin teknolojik özelliklerinden biri, yüksek kaliteli kaynaklı bağlantılar oluşturma yeteneğidir.

Çeliğin kaynaklanabilirliğini belirleyen faktörler

Çeliğin kaynaklanabilirliğinin değerlendirilmesi, ana göstergenin değeriyle yapılır - С_{equiv'nin karbon eşdeğeri. Bu, karbon içeriğinin ve ana alaşım elementlerinin kaynağın özellikleri üzerindeki etki derecesini hesaba katan koşullu bir katsayıdır.}

Aşağıdaki faktörler çeliklerin kaynaklanabilirliğini etkiler:

1. Karbon içeriği.
2. Zararlı kirliliklerin varlığı.
3. Doping derecesi.
4. Mikroyapı görünümü.
5. Çevre koşulları.
6. Metal kalınlığı.

En bilgilendirici parametre kimyasal bileşimdir.

Çeliklerin kaynaklanabilirlik gruplarına göre dağılımı

Tabiitüm bu faktörler, çeliğin kaynaklanabilirliği farklı özelliklere sahiptir.

Çeliklerin kaynaklanabilirliğe göre sınıflandırılması.

• İyi (С_{eq≧0, %25 olduğunda): düşük karbonlu çelik parçalar için; ürünün kalınlığına, hava şartlarına, hazırlık çalışmalarının mevcudiyetine bağlı değildir.}
• Tatmin Edici (%0,25≦С_{eq≦0,35): Çevresel koşullar ve kaynaklı yapının çapı konusunda kısıtlamalar vardır (hava sıcaklığı -5'e kadar, sakin hava, kalınlık 20 mm'ye kadar).}
• Sınırlı (%0,35≦C_{eq≦0,45): Kaliteli bir dikiş oluşturmak için ön ısıtma gereklidir. "Pürüzsüz" östenitik dönüşümleri, kararlı yapıların oluşumunu (ferritik-perlitik, beynitik) destekler.}
• Kötü (С_{eq≧0, %45): Metal kenarların önceden sıcaklık hazırlığı ve ayrıca sonraki ısıl işlem olmadan mekanik olarak kararlı kaynaklı bir bağlantının oluşturulması mümkün değildir kaynaklı yapının. İstenen mikro yapıyı oluşturmak için ek ısıtma ve yumuşak soğutma gereklidir.}

Çelik kaynaklanabilirlik grupları, belirli derecelerdeki demir-karbon alaşımlarının kaynağının teknolojik özelliklerinde gezinmeyi kolaylaştırır.

Isıl işlem

Çeliklerin kaynaklanabilirlik grubuna ve ilgili teknolojik özelliklere bağlı olarak, kaynaklı bağlantının özellikleri ardışık sıcaklık etkileri kullanılarak ayarlanabilir. 4 ana ısıl işlem yöntemi vardır: sertleştirme, tavlama,tavlama ve normalleştirme.

En yaygın olanları, kaynağın sertliği ve aynı anda mukavemeti için su verme ve tavlama, gerilim giderme, çatlak önlemedir. Temperleme derecesi malzemeye ve istenen özelliklere bağlıdır.

Hazırlık çalışmaları sırasında metal yapıların ısıl işlemi gerçekleştirilir:

• tavlama - metalin içindeki gerilimi az altmak, yumuşaklığını ve esnekliğini sağlamak için;
• sıcaklık farkını en aza indirmek için önceden ısıtılmıştır.

Sıcaklık etkilerinin rasyonel yönetimi şunları sağlar:

• parçayı iş için hazırlayın (taneleri öğüterek tüm iç gerilimleri az altın);
• soğuk metal üzerindeki sıcaklık farklılıklarını az altın;
• mikro yapıyı termal olarak düzelterek kaynaklı nesnenin kalitesini iyileştirin.

Sıcaklık farklılıklarına göre özelliklerin düzeltilmesi yerel veya genel olabilir. Kenar ısıtma, gaz veya elektrik ark ekipmanı kullanılarak gerçekleştirilir. Tüm parçayı ısıtmak ve sorunsuz soğutmak için özel fırınlar kullanılır.

Mikro yapının özellikler üzerindeki etkisi

Isıl işlem proseslerinin özü, külçe içindeki yapısal dönüşümlere ve bunların katılaşmış metal üzerindeki etkisine dayanmaktadır. Dolayısıyla 727 ˚C sıcaklığa ısıtıldığında karışık granüler östenitik bir yapıdır. Soğutma yöntemi, dönüştürme seçeneklerini belirler:

1. Fırının içinde (hız 1˚C/dk) - yaklaşık 200 HB (Brinell sertliği) sertlikte perlit yapılar oluşur.
2. Açıkhava (10˚С/dk) – sorbitol (ferrit-perlit taneleri), sertlik 300 HB.
3. Yağ (100˚C/dk) – troostit (ferrit-sementit mikroyapı), 400 HB.
4. Su (1000˚C/dk) – martensit: sert (600 HB) fakat kırılgan sivri uçlu yapı.

Kaynak eklemi yeterli sertlik, mukavemet, plastisite kalite göstergelerine sahip olmalıdır, bu nedenle dikişin martensitik özellikleri kabul edilemez. Düşük karbonlu alaşımlar ferritik, ferrit-perlitik, ferrit-östenitik yapıya sahiptir. Orta karbonlu ve orta alaşımlı çelikler - perlitik. Yüksek karbonlu ve yüksek alaşımlı - ferritik-östenitik bir forma getirmek için önemli olan martensitik veya troostit.

Hafif çelik kaynağı

Karbon çeliklerinin kaynaklanabilirliği, karbon ve safsızlık miktarına göre belirlenir. Yanabilir, gaz formlarına dönüşebilir ve düşük kaliteli bir dikiş gözenekliliği verebilirler. Kükürt ve fosfor tanelerin kenarlarında yoğunlaşarak yapının kırılganlığını arttırır. Kaynak en basitidir, ancak bireysel bir yaklaşım gerektirir.

Ortak kalite karbon çeliği A, B ve C olmak üzere üç gruba ayrılır. Kaynak işlemi C grubu metallerle yapılır.

VST1 - VST4 çelik kalitelerinin GOST 380-94 uyarınca kaynaklanabilirliği, kısıtlamaların ve ek gereksinimlerin olmaması ile karakterize edilir. 40 mm çapa kadar olan parçaların kaynağı ısıtma yapılmadan gerçekleşir. Derecelerdeki olası göstergeler: G - yüksek manganez içeriği; kp, ps, cn - “kaynar”, “yarı sakin”, “sakin”sırasıyla.

Düşük karbonlu kaliteli çelik, deoksidasyon derecesini ve manganez içeriğini (GOST 1050-88) gösteren, yüzlerce karbon atamalı kalitelerle temsil edilir: çelik 10 (ayrıca 10kp, 10ps, 10G), 15 (ayrıca 15kp, 15ps, 15G), 20 (ayrıca 20kp, 20ps, 20G).

Kaliteli bir kaynak sağlamak için kaynak havuzunun karbon C ve manganez Mn ile doyma işlemini gerçekleştirmek gerekir.

Kaynak yöntemleri:

1. 2 ila 5 mm çapında özel, başlangıçta kalsine elektrotlar kullanan manuel ark. Tipler: E38 (orta mukavemet için), E42, E46 (420 MPa'ya kadar iyi mukavemet için), E42A, E46A (karmaşık yapıların yüksek mukavemeti ve özel koşullarda çalışması için). OMM-5 ve UONI 13/45 çubuklarla kaynak, doğru akım etkisi altında gerçekleştirilir. TsM-7, OMA-2, SM-11 elektrotlarıyla çalışma, herhangi bir karakteristik akımla gerçekleştirilir.
2. Gaz kaynağı. Çoğu zaman istenmeyen, ancak mümkün. Dolgu teli Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS kullanılarak gerçekleştirilir. İnce düşük karbonlu metal (d 8mm) sola, kalın (d 8mm) - doğru şekilde kaynaklanır. Dikişin özelliklerindeki eksiklikler normalleştirme veya tavlama ile giderilebilir.

Düşük karbonlu çeliklerin kaynağı ek ısıtma olmadan gerçekleştirilir. Basit bir formun ayrıntıları için herhangi bir kısıtlama yoktur. Hacimsel ve kafes yapılarını rüzgardan korumak önemlidir. Bir atölyede karmaşık nesnelerin 5˚С'den düşük olmayan bir sıcaklıkta kaynaklanması arzu edilir.

Bu nedenle, VST1 - VST4 kaliteleri için çelik 10 - çelik 20 - kaynaklanabilirlik pratikte iyidirkısıtlama olmaksızın, kaynak yönteminin, elektrot tipinin ve akım özelliklerinin standart bir bireysel seçimini gerektirir.

Orta ve yüksek karbonlu yapı çelikleri

Alaşımın karbonla doygunluğu, iyi bileşikler oluşturma yeteneğini az altır. Bir arkın veya bir gaz alevinin termal etkileri sürecinde, tanelerin kenarları boyunca kükürt birikir ve bu da kırmızı kırılganlığa, fosfordan soğuk kırılganlığa yol açar. Çoğu zaman, manganez ile alaşımlı malzemeler kaynak yapılır.

Bu, çeşitli metalurjik üretimin sıradan kalitesi VSt4, VSt5 (GOST 380-94), yüksek kaliteli 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) yapı çeliklerini içerir.

İşin özü, kaynak havuzundaki karbon miktarını az altmak, içindeki metali silikon ve manganez ile doyurmak ve optimum teknolojiyi sağlamaktır. Aynı zamanda, mekanik özelliklerin dengesizleşmesine yol açabilecek aşırı karbon kayıplarını önlemek önemlidir.

Orta ve yüksek karbonlu çeliklerle kaynak yapma özellikleri:

1. 150 mm'ye kadar genişlik için 100-200˚С'ye kadar ilk kenar ısıtma. Sadece Vst4 kaliteleri ve çelik 25 ek ısıtma olmadan kaynaklanır. Tatmin edici kaynaklanabilirliğe sahip orta karbonlu çelikler için, çalışmaya başlamadan önce tam normalizasyon yapılır. Yüksek karbonlu çelikler için ön tavlama gereklidir.
2. Ark kaynağı, doğru akım altında, 3 ila 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7) arasında değişen kaplanmış kalsine elektrotlarla gerçekleştirilir. çalışmak mümkünakı veya koruyucu gazlar (CO_{2, argon).}
3. Gaz kaynağı, sementasyon alevi, sol el yöntemi, 200˚C'lik bir sıcaklığa ön ısıtma ile, düzgün bir düşük güç kaynağı olan asetilen ile gerçekleştirilir.
4. Parçaların zorunlu ısıl işlemi: iç gerilimleri en aza indirmek, çatlamayı önlemek, sertleştirilmiş martensitik ve troostit yapıları yumuşatmak için sertleştirme ve temperleme veya ayrı temperleme.
5. Kontak punta kaynağı sınırlama olmaksızın gerçekleştirilir.

Böylece, orta ve yüksek karbonlu yapı çelikleri, en az 5˚С dış sıcaklıkta herhangi bir kısıtlama olmaksızın pratik olarak kaynaklanır. Daha düşük sıcaklıklarda, ilk ön ısıtma ve yüksek kaliteli ısıl işlem zorunludur.

Düşük alaşımlı çeliklerin kaynağı

Alaşımlı çelikler, istenen özellikleri elde etmek için ergitme sırasında çeşitli metallerle doygun hale gelen çeliklerdir. Hemen hemen hepsinin sertlik ve mukavemet üzerinde olumlu bir etkisi vardır. Krom ve nikel, ısıya dayanıklı ve paslanmaz alaşımların bir parçasıdır. Vanadyum ve silikon elastikiyet verir, yay ve yay imalatında malzeme olarak kullanılır. Molibden, manganez, titanyum aşınma direncini, tungsten - kırmızı sertliği arttırır. Aynı zamanda, parçaların özelliklerini olumlu yönde etkileyerek çeliğin kaynaklanabilirliğini kötüleştirir. Ayrıca sertleşme derecesi ve martenzitik yapıların oluşumu, iç gerilmeler ve dikişlerde çatlama riski artar.

Alaşımlı çeliklerin kaynaklanabilirliği, aynı zamandakimyasal bileşim.

Düşük alaşımlı düşük karbonlu çelikler 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) iyi kaynaklanır. Standart şartlar altında proses sonunda ilave ısıtma ve ısıl işlem gerektirmezler. Ancak, bazı kısıtlamalar hala mevcuttur:

• İzin verilen termal koşulların dar aralığı.
• Çalışma -10˚С'den düşük olmayan bir sıcaklıkta yapılmalıdır (atmosferik sıcaklıkların daha düşük olduğu, ancak -25˚С'nin altında olmadığı durumlarda, 200˚С'ye kadar ön ısıtma uygulayın).

Olası yollar:

• 40 ila 50 A doğru akım ile elektrik ark kaynağı, elektrotlar E55, E50A, E44A.
• Sv-08GA, Sv-10GA dolgu teli kullanılarak otomatik toz altı ark kaynağı.

09G2S, 10G2S1 çeliğinin kaynaklanabilirliği de iyidir, gereksinimler ve olası uygulama yöntemleri 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF alaşımlarıyla aynıdır. 09G2S, 10G2S1 alaşımlarının önemli bir özelliği, çapı 4 cm'ye kadar olan parçalar için kenar hazırlama ihtiyacının olmamasıdır.

Orta alaşımlı çeliklerin kaynağı

Orta alaşımlı çelikler 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) gevşek dikişlerin oluşumuna karşı daha belirgin direnç sağlar. Tatmin edici kaynaklanabilirliğe sahip gruba aittirler. 150-200˚С sıcaklığa kadar ön ısıtma, çok katmanlı kaynaklar, kaynak tamamlandıktan sonra sertleştirme ve temperleme gerektirirler. Seçenekler:

• Elektrik arkıyla kaynak yaparken akım ve elektrot çapıçalışma sırasında daha ince kenarların daha sert olduğu gerçeği dikkate alınarak, kesinlikle metalin kalınlığına bağlı olarak seçilir. Bu nedenle, 2-3 mm ürün çapı ile akım değeri 50-90 A arasında olmalıdır. 7-10 mm kenar kalınlığı ile, 4-6 mm elektrotlar kullanılarak ters polaritenin doğru akımı 200 A'ya çıkar. Selüloz veya kalsiyum florür koruyucu kaplamalı (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) çubuklar kullanılır.
• Koruyucu gaz ortamında çalışırken CO_{2 Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM çapı kadar kablo kullanılması gerekir. 2 mm'ye kadar.}

Argon ark yöntemi veya toz altı kaynağı genellikle bu malzemeler için kullanılır.

Isıya dayanıklı ve yüksek mukavemetli çelikler

Isıya dayanıklı demir-karbon alaşımları 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF ile kaynak 300-450˚С sıcaklığa kadar ön ısıtma, nihai sertleştirme ve yüksek temperleme ile yapılmalıdır.

• Kalsine kaplanmış elektrotlar UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39 kullanarak çok katmanlı bir dikiş tasarlamak için kademeli bir şekilde elektrik ark kaynağı.
• Asetilen beslemeli gaz kaynağı 100 dm3/mm Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA dolgu malzemeleri kullanılarak. Boru bağlantısı, tüm bağlantının önceden gazla ısıtılmasıyla gerçekleştirilir.

14Kh2GM, 14Kh2GMRB orta alaşımlı yüksek mukavemetli malzemeleri kaynak yaparken, bazı nüansları dikkate alarak, ısıya dayanıklı çeliklerle aynı kurallara uymak önemlidir:

• Kapsamlı temizlikkenarlar ve raptiye kullanımı.
• Elektrotun yüksek sıcaklıkta tavlanması (450˚C'ye kadar).
• 2 cm'den kalın parçalar için 150˚C'ye kadar ön ısıtma yapın.
• Yavaş dikiş soğutma.

Yüksek alaşımlı çelikler

Yüksek alaşımlı çeliklerin kaynağında özel bir teknolojinin kullanılması gereklidir. Bunlar, çok çeşitli paslanmaz, ısıya dayanıklı ve ısıya dayanıklı alaşımları içerir, bazıları: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZB, 15Kh17G14A9. Çeliklerin kaynaklanabilirliği (GOST 5632-72) 4. gruba aittir.

Yüksek karbonlu yüksek alaşımlı çelik kaynaklanabilirlik özelliği:

1. Düşük ısı iletkenlikleri nedeniyle akım gücünü ortalama %10-20 oranında az altmak gerekir.
2. Kaynak, bir boşluk ile yapılmalıdır, elektrotlar 2 mm boyutuna kadar.
3. Fosfor, kurşun, kükürt, antimon içeriğini az altın, özel kaplamalı çubuklar kullanarak molibden, vanadyum, tungsten bolluğunu artırın.
4. Karışık bir kaynak mikro yapısı (ostenit + ferrit) oluşturma ihtiyacı. Bu, biriken metalin sünekliğini ve iç gerilimlerin en aza indirilmesini sağlar.
5. Kaynak arifesinde zorunlu kenar ısıtması. Sıcaklık, yapıların mikro yapısına bağlı olarak 100 ila 300˚С aralığında seçilir.
6. Ark kaynağında kaplanmış elektrotların seçimi, parçaların tane tipi, özellikleri ve çalışma koşullarına göre belirlenir: östenitik çelik için 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 ile Sv-06Kh19N9T kaplamalar,Sv-02X19H9; martensitik çelik 20Kh17N2 için: UONII 10Kh17T, Sv-08Kh17T ile kaplanmış AN-V-10; östenitik-ferritik çelik için 12Kh21N5T: Sv-08Kh11V2MF ile kaplanmış TsL-33.
7. Gaz kaynağı yaparken, asetilen beslemesi 70-75 dm3/mm değerine karşılık gelmelidir, kullanılan dolgu teli Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B'dir.
8. Su altı ark işlemleri NZh-8 kullanılarak mümkündür.

Çeliğin kaynaklanabilirliği göreceli bir parametredir. Metalin kimyasal bileşimine, mikro yapısına ve fiziksel özelliklerine bağlıdır. Aynı zamanda iyi düşünülmüş bir teknolojik yaklaşım, özel ekipman ve çalışma koşulları yardımıyla yüksek kaliteli derz oluşturma yeteneği ayarlanabilmektedir.