2. Выбор сварочных материалов

Выбор сварочных материалов необходимо производить в зависимости от способа сварки, свариваемости сталей и возможности получения швов равнопрочных основному металлу, стойких к поро- и трещинообразованию.

Швом №1 и №2 свариваются стали 10ХСНД и 15Х1МФ. Данные стали свариваются полуавтоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. Материалом для сварки при данном способе сварки являются сварочная проволока и защитный газ.

При выборе сварочной проволоки необходимо учитывать, что свариваемые стали имеют повышенную склонность к образованию холодных трещин, а также необходимо предусмотреть все необходимые меры для предотвращения образования горячих трещин. Сварочная проволока должна обеспечивать получение металла шва сходного или близкому по химическому составу с основным материалом, способствовать получению швов равнопрочных основному материалу.

С целью повышения стойкости металла к образованию холодных трещин необходимо для сварки использовать сварочную проволоку с пониженным содержанием углерода (не более 0,15%), а также необходимо снижать содержание вредных примесей в металле шва для предотвращения образования горячих трещин.

С этой целью необходимо применять сварочную проволоку с пониженным содержанием вредных примесей и легирующих элементов, при этом она должна быть легирована элементами, снижающими содержание вредных примесей.

Свариваемые данным швом стали относятся к одному структурному классу - перлитному. Поэтому при выборе сварочных материалов и технологии сварки следует отдать предпочтение материалам и технологии, применяемые для менее легированной стали 10ХСНД. Технологические режимы сварки и температуру подогрева следует выбирать (рассчитывать) по свойствам более легированной стали 15Х1МФ. Для сварки данных сталей необходимо применять сварочную проволоку того же структурного класса, что и основной материал для образования равнопрочного металла шва с основным материалом. Поэтому при выборе сварочных материалов для этой стали необходимо создавать композицию легирующих элементов, позволяющую получить шов, близкий к составу свариваемой стали.

По всем выше перечисленным требованиям для сварки данного шва используем сварочную проволоку марки Св-08ХГ2С. При использовании

данной сварочной проволоки обеспечивается минимальное содержание углерода в металле шва, за счет его малого содержания углерода в сварочной проволоке. Снижается содержание вредных примесей, за счёт введения в металл шва хрома и марганца, которые связывают серу, образуя вместе с ней тугоплавкие сульфиды. Химический состав сварочной проволоки приведен в

табл.2.1.

Таблица 2.1 - Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70 Св-08ХГ2С, %

Марка проволоки	С	Mn	Si	Cr, не более	Ni, не более	S	P
						не более
Св-08ХГ2С	0,05-0,11	1,80-2,10	0,70-0,95	0,20	0,25	0,025	0,030

При сварке в качестве защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздействия атмосферного воздуха используем смесь газов инертного и активного. Для сварки используем смесь газов 75%Ar+25%CO₂, при которой интенсивность излучения столба дуги относительно невелика, а форма проплавления основного металла такая же как и у углекислого газа. Использование смеси на основе аргона способствует снижению выгорания легирующих элементов, повышает устойчивость дугового процесса, благоприятно влияет на характер переноса электродного металла через дугу (более мелкокапельный).

Швом №3 свариваются стали 15Х1МФ и 15Х1МФ. Данные стали свариваются ручной дуговой сваркой покрытыми плавящимися электродами. Свариваемые стали относятся к перлитному структурному классу.

Выбирая электроды необходимо учитывать, что стержень электрода должен иметь сниженное количество углерода не более 0,15%. А также в связи с тем, что растворяющийся при сварке в расплавленном металле водород значительно усиливает склонность к образованию холодных трещин в хрупком металле шва и околошовной зоне.

Для ручной дуговой сварки данных сталей необходимо использовать электроды марки ЦЛ-20-63 тип Э-ХМ-Ф по ГОСТ 9467-60 со стержнем из проволоки Св-08ХМФА, которые имеют фтористо-кальцивое покрытие, шлакообразующую основу которого составляет плавиковый шпат (CaF₂) и

карбонаты кальция и магния (мрамор, мел, магнезит). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается за счёт углекислого газа,

образующегося при разложении карбонатов. Раскисление металла осуществляется марганцем, кремнием, титаном или алюминием, вводимыми в покрытие в виде ферросплавов или металлических порошков.

Главным окислителем при сварке является газовая фаза. Применение активных раскислителей обеспечивает низкое содержание кислорода в жидком металле. Хорошая рафинирующая способность фтористо-кальцивых шлаков, обусловленная их высокой основностью и низкой вязкостью, способствует полному удалению из расплавленного металла продуктов раскисления. Благодаря этому содержание кислорода в металле шва составляет 0,03-0,05%, а количество неметаллических включений не превышает 0,1%. Содержание азота в металле шва при этом находится в пределах 0,01-0,015%. Эти электроды обеспечивают низкое содержание водорода в металле шва. Для предупреждения пористости необходимо сварку производить короткой дугой.

Металл шва выполненный электродами данного типа стоек против старения, имеет высокие показатели ударной вязкости, обладает повышенной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.2.

Таблица 2.2 - Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70 Св-08ХМФА, %

Марка прово локи	С	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	S	P	Другие элементы
							не более
Св-08ХМФА	0,06-0,10	0,35-0,60	0,12-0,30	0,9-1,20	≤0,3	0,50-0,70	0,025	0,025	0,15-0,30 V

Легирование металла шва осуществляется как через покрытие, так и через стержень. В связи с наличием структурных превращений и закалочных явлений в основном металле сварку выполняем с предварительным и сопутствующим подогревом изделий до 300ºС. После сварки сварные соединения подвергаются высокому отпуску при температуре 700-740ºС в течении 2-3ч.

Швом №4 свариваются стали 15Х1МФ и 15Г2АФ. Данные стали свариваются ручной дуговой сваркой покрытыми плавящимися электродами. Свариваемые стали относятся к перлитному структурному классу.

Для ручной дуговой сварки данных сталей необходимо использовать электроды марки ЦЛ - 38 (типа Э-ХМ по ГОСТ 9467-60) со стержнем из проволоки Св-08ХМ, которые имеют фтористо-кальцивое покрытие, шлакообразующую основу которого составляет плавиковый шпат (CaF₂) и карбонаты кальция и магния (мрамор, мел, магнезит). Газовая защита расплавленного металла обеспечивается за счёт углекислого газа, образующегося при разложении карбонатов. Раскисление металла осуществляется марганцем, кремнием, титаном или алюминием, вводимыми в покрытие в виде ферросплавов или металлических порошков.

Благодаря этому содержание кислорода в металле шва составляет 0,03-0,05%, а количество неметаллических включений не превышает 0,1%. Содержание азота в металле шва при этом находится в пределах 0,01-0,015%. Эти электроды обеспечивают низкое содержание водорода в металле шва. Для предупреждения пористости необходимо сварку производить короткой дугой.

Металл шва выполненный электродами данного типа стоек против старения, имеет высокие показатели ударной вязкости, обладает повышенной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл.2.3.

Таблица 2.3 - Химический состав сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70 Св-08ХМ

Марка проволоки	С	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	S	P
							не более
Св-08ХМ	0,06-0,10	0,35-0,60	0,12-0,30	0,9-1,20	≤ 0,3	0,50-0,70	0,025		0,025