1.2 Основные сведения о свариваемости
Низкоуглеродистые стали обладают хорошей свариваемостью. Однако и для сталей этого класса технология сварки выбирается из условий обеспечения комплекса требований. Важное требование при сварке рассматриваемой стали – обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным Ме и отсутствие дефектов в сварном шве.
Для этого механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела соответствующих свойств основного Ме. В ряде случаев исходя из конкретных условий работы конструкции допускается снижение требований к отдельным показателям механических свойств сварного соединения по сравнению с требованиями, предъявляемыми к основному металлу.
При сварке низкоуглеродистой стали металл шва незначительно отличается по составу от основного металла.
Конструкции из низкоуглеродистой стали в некоторых случаях подвергаются термической обработке после сварки. Задача термической обработки обычно сводится к снятию сварочных напряжений или к выравниванию свойств и улучшению структуры отдельных участков сварного соединения (для этого проводят нормализацию – нагрев до температуры 920-940 ◦C , остывание на воздухе с последующим высоким отпуском).
Низкоуглеродистая сталь сваривается практически всеми видами и способами сварки плавлением [1].
Cэ = (C+Mn/6+(Cr+V)/5+Mo/4+Ni/15+Cu/13+P/2)%, (1)
где C, Mn, Cr, V, Mo, Ni, Cu, P- процентное содержание легирующих элементов в металле шва.
В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связанной с этим склонности к закалке и образованию трещин стали по свариваемости делят на четыре группы: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся. Cтали первой группы хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин с широком диапазоне режимов, толщин и конструктивных форм.
Удовлетворительно сваривающиеся стали мало склонны к образованию холодных трещин при правильном выборе режимов сварки, в ряде случаев требуется подогрев. Ограниченно сваривающиеся стали склонны к трещинообразованию, возможность регулирования сопротивляемости образованию трещин изменением режима ограничена, требуется подогрев. Плохо сваривающиеся стали весьма склонны к закалке и трещинам, требуют при сварке подогрева, специальных технологических приемов сварки и термообработки.
Сталь25:
Сэ=0,25+0,65/6+0,25/5+0,25/15+0,25/13+0,035/2=0,46%
Определим размерный эквивалент углерода по формуле [4]
(2)
где S - толщина свариваемой стали, S = 25мм.
Найдем
для стали 25:
.
Находим суммарное
:
.
(3)
Найдем для стали 25:
Сталь 25 относятся к низкоуглеродистым сталям и свариваются без ограничений и последующих термических обработок.
2 Характеристика способа сварки
2.1 Автоматическая сварка в среде защитных газов плавящимся электродом
Сварка в защитных газах обладает рядом преимуществ: высокое качество сварных соединений на разнообразных металлах и сплавах различной толщины (от десятых долей до десятков миллиметров); возможность сварки в различных пространственных положениях; возможность визуального наблюдения за образованием шва; отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака; высокая производительность и легкость механизации и автоматизации; низкая стоимость при использовании активных защитных газов. К недостаткам относится необходимость применения защитных мер против световой и тепловой радиации дуги [1].
Рисунок 2 – Дуговая сварка в защитных газах.
1- зона дуги; 2- сопло; 3 – защитный газ;
4 – основной металл; 5 – сварочная проволока.
При сварке в зону дуги 1 через сопло 2 непрерывно подается защитный газ 3. Теплотой дуги расплавляется основной металл 4 и сварочная проволока 5. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов.
Сквозняки или ветер при сварке, сдувая струю защитного газа, могут резко ухудшить качество сварного шва или соединения.
Теплофизические свойства защитных газов оказывают большое влияние на технологически свойства дуги и форму шва.
При сварке низкоуглеродистых сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны широко используют углекислый газ. В качестве защитных газов находят применение смеси углекислого газа с кислородом (до 30 %) и аргоном (до 50 %). Добавки кислорода, увеличивая окисляющее действие газовой среды на расплавленный металл, позволяют уменьшать концентрацию легирующих элементов в металле шва, несколько уменьшает разбрызгивание расплавленного металла, повышается его жидкотекучесть. Связывая водород, кислород уменьшает его влияние на образование пор. Добавки аргона (иногда в эту смесь вводят кислород) изменяют технологические свойства дуги (глубину проплавления и форму шва, стабильность дуги и др.) и позволяют регулировать концентрацию легирующих элементов в металле шва [1].
Сварку в углекислом газе и его смесях выполняют плавящимся электродом.
На свойства металла шва значительное влияние оказывает качество углекислого газа. При повышенном содержании азота и водорода, а также влаги в швах могут образовываться поры. Сварка в углекислом газе менее чувствительна к отрицательному влиянию ржавчины. Увеличение напряжения дуги, повышая угар легирующих элементов, приводит к снижению механических свойств шва. Сварка на повышенных силах тока приводит к получению металла швов с пониженными показателями пластичности и ударной вязкости, что вероятно объясняется повышенными скоростями охлаждения [1].