Сварка каленого металла

Сварка каленого металла

Технические науки/ 1.Металлургия

К.т.н. Семенов В.М. 1 , Козоброд Д.Б. 1 , Ярмонова М.В. 2

1 Донбасская государственная машиностроительная академия, Украина

2 Приазовский государственный технический университет, Украина

СВАРКА ЗАКАЛЕННОЙ ЛЕГИРОВАНОЙ СТАЛИ 40ХН

При изготовлении сварных конструкции необходимо решать, как правило две задачи; обеспечение требуемых техническими условиями механических свойств и предупреждения образования дефектов в сварных соединений. Наиболее опасными и недопустимыми дефектами являются трещины. Трещины возникают в швах при его кристаллизации (горячие трещины)и в околошовной зоне (холодные трещины) Сварные конструкции могут быть изготовлены из проката, отливок или поковок., прошедших перед сваркой операцию изотермического отжига. Имеется достаточно большое количество информации, касающейся образованию горячих и холодных трещин при дуговой сварке в сварных изделиях выполненных из заготовок, прошедших предварительную термическую обработку (отжиг) В некоторых случаях, когда от детали, по условиям работы, требуется высокая твердость, обеспечиваемая закалкой. приходится сваривать предварительно закаленную заготовку.

В связи с задачей изготовления сварных цилиндров из плохо сваривающейся стали 40Х целью настоящей работы стояла изучение свариваемости ее в закаленном состоянии и разработка технологии дуговой сварки этой стали со сталью 20

Для решения этой задачи в качестве пробы был выбран один из узлов , воспроизводивший форму и размеры натурного сварного соединения. и подвергающийся после сварки – термообработке закалке с отпуском .Проба состояла из цилиндрического корпуса стали 40Х с внутренней резьбой, в который ввертывалось донышко из стали 20 и обваривалось по периметру кольцевым швом (рис.1)

1 – сварной шов; 2 – донышко; 3 – цилиндр.

Рис.1. Сварной образец для определения свариваемости стали 40Х:

Перед сваркой, для получения требуемой твердости Н =2860-3020 МПа образец подвергали термической обработке закалке с отпуском по режиму приведенному на рис.2

Микроструктура образца перед сваркой представляла сорбитообразный перлит. Приварку донышка производили следующим образом.

Рис.2 -График термической обработки пробы

Деталь подвергали общему нагреву в электропечи до температуры 350-400 0 С, затем производили сварку в нижнем положении, в два слоя с обязательной послойной зачисткой шва от шлака по режиму :сила сварочного тока–160–200 А; род тока–постоянный, полярность –обратная. При сварке использовали сварочные материалы:электроды УОНИ 13/55, тип электрода – Э50А, диаметр электрода–4 мм, катет шва-8 мм.

После сварки образец охлаждали вместе с печью. и контролировали. В результате просвечивания сварных швов рентгеновскими лучами дефектов не было обнаружено. Проверка наружной поверхности швов путем шлифовки с последующим травлением кислотой показала, что поверхностные трещины также отсутствуют. Для определения качества сварного соединения были изготовлены макрошлифы.

В результате проведенного макроисследования выявлено плотное строение наплавленного металла сварного шва и околошовной зоны. Микроструктура зоны наплавленного металла – феррито-перлитная; околошовной зоны – сорбитообразный перлит.

Сварные образцы прошли испытание на твердость Результаты испытаний показали, что сварка закаленной стали 40Х по указанной технологии не изменяет структуру и твердость основного металла. в зоне термического влияния (рис.3. т.3 и 6)

1-7 – точки замера твердости

Рис. 3 График замеров твердости сварного образца:

Результаты исследования сварки закаленной легированной стали 40Х позволили применить ее при изготовлении цилиндров.

Сварка закаленной стали с сырой

#1 Us1981

  • Участник
  • Cообщений: 285
    • Город: Рыбинск

    #2 Rust_eze

  • Участник
  • Cообщений: 732
    • Город: Иркутская обл. г.Усолье-Сибирское

    Если швырять, бросать и стучать по ним не будете, то будет нормально держатся. А если что грубое, то обязательно лопнет по шву, не сразу но может.

    #3 Sakhalin_Cat

  • Участник
  • Cообщений: 1 896
    • Город: Южно-Сахалинск

    Так а варить будете, утянет втулочки на кондукторе, криво станет и сверла ломать будете. Проще сырые приварить, просверлить, а потом резаком оголовки втулок закалить. Или приварить болвашки, потом просверлить, расточить и каленые запресовать.

    Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 05 Март 2015 06:50

    #4 MityMouse

    Us1981 , Технологически верно будет как Sakhalin_Cat , сказал. Сначала сырыми варим (отверстия во втулках можно предварительно обработать, оставив припуск на обработку посадочных мест под свёрла), затем калим и отпускаем, затем обрабатываем в размер.

    #5 мутный

    #6 Us1981

  • Участник
  • Cообщений: 285
    • Город: Рыбинск
    Читать еще:  Обратный удар причины возникновения при газорезке металла

    #7 Rust_eze

  • Участник
  • Cообщений: 732
    • Город: Иркутская обл. г.Усолье-Сибирское

    Если проделать отверстие в уголке строго под втулкой, прижать струбциной и приварить. То увода от размера не будет, или же будет совсем не значительным. Если варить с торцов втулок, то увод в размере гарантирован!

    Выглядеть это должно как бы так.

    Но главное не перегреть, и в тоже время надежно приварить

    Предварительный нагрев, плюс туда еще и сварка, гарантированно отпустит деталь. И закаливать их уже не посредственно на уголках проблематично будет, да и тоже увести может!

    #8 ВлаДон

    Us1981 , лучшим вариантом будет приварить сырые втулки, а затем в них впресовать каленые.

    #9 Фейс

    Us1981 , лучшим вариантом будет приварить сырые втулки, а затем в них впресовать каленые.

    Неплохой ход, но нужно знать назначение кондуктора.

    #10 Sakhalin_Cat

  • Участник
  • Cообщений: 1 896
    • Город: Южно-Сахалинск

    написали ведь, дырки сверлить.

    #11 Us1981

  • Участник
  • Cообщений: 285
    • Город: Рыбинск

    Rust_eze, не совсем понял, что вы хотите на картинках показать

    Us1981, лучшим вариантом будет приварить сырые втулки, а затем в них впресовать каленые.

    Нормальный вариант, но прессовать нечем. Цех слесарно- сборочный, инструмента как в любом гараже, не более.

    Неплохой ход, но нужно знать назначение кондуктора.

    #12 Юнат

    #13 ВлаДон

    Нормальный вариант, но прессовать нечем. Цех слесарно- сборочный, инструмента как в любом гараже, не более.

    Проще простого! Найди 2 параллельные жесткие поверхности. Хороший вариант будет сверлильный станок, а идеальный – токарный. К одной поверхности прилаживаешь сам кондуктор, на него ставишь втулку. Прессовать можно обычным гидравлическим автомобильным домкратом. Если есть токарный станок – то просто будешь крутить заднюю бабку.

    #14 Фейс

    Видится мне, что втулки достаточно прихватить полуавтоматом с наложением влажной (не мокрой) тряпки. Ничего никуда не утянет от 4х точек! Когда износятся-легко заменить на новые.

    #15 Us1981

  • Участник
  • Cообщений: 285
    • Город: Рыбинск

    Юнат,
    Это разборные подставки для настольных деревообрабатывающих станков.

    ВлаДон,
    Нету никаких станков, но недавно делал для цеха стапель для рихтовки 5мм плит – их ведет после шлифовки. Там как раз домкрат 5тонник стоит. Спасибо за идею

    Фейс,
    Да какой полуавтомат, я болгарку и инвертор из дома таскаю, чтоб чтото наваять. Да и в сварке я чайник полный

    Сварка каленого металла

    Технические науки/ 1.Металлургия

    К.т.н. Семенов В.М. 1 , Козоброд Д.Б. 1 , Ярмонова М.В. 2

    1 Донбасская государственная машиностроительная академия, Украина

    2 Приазовский государственный технический университет, Украина

    СВАРКА ЗАКАЛЕННОЙ ЛЕГИРОВАНОЙ СТАЛИ 40ХН

    При изготовлении сварных конструкции необходимо решать, как правило две задачи; обеспечение требуемых техническими условиями механических свойств и предупреждения образования дефектов в сварных соединений. Наиболее опасными и недопустимыми дефектами являются трещины. Трещины возникают в швах при его кристаллизации (горячие трещины)и в околошовной зоне (холодные трещины) Сварные конструкции могут быть изготовлены из проката, отливок или поковок., прошедших перед сваркой операцию изотермического отжига. Имеется достаточно большое количество информации, касающейся образованию горячих и холодных трещин при дуговой сварке в сварных изделиях выполненных из заготовок, прошедших предварительную термическую обработку (отжиг) В некоторых случаях, когда от детали, по условиям работы, требуется высокая твердость, обеспечиваемая закалкой. приходится сваривать предварительно закаленную заготовку.

    В связи с задачей изготовления сварных цилиндров из плохо сваривающейся стали 40Х целью настоящей работы стояла изучение свариваемости ее в закаленном состоянии и разработка технологии дуговой сварки этой стали со сталью 20

    Для решения этой задачи в качестве пробы был выбран один из узлов , воспроизводивший форму и размеры натурного сварного соединения. и подвергающийся после сварки – термообработке закалке с отпуском .Проба состояла из цилиндрического корпуса стали 40Х с внутренней резьбой, в который ввертывалось донышко из стали 20 и обваривалось по периметру кольцевым швом (рис.1)

    1 – сварной шов; 2 – донышко; 3 – цилиндр.

    Рис.1. Сварной образец для определения свариваемости стали 40Х:

    Перед сваркой, для получения требуемой твердости Н =2860-3020 МПа образец подвергали термической обработке закалке с отпуском по режиму приведенному на рис.2

    Читать еще:  Борфреза по металлу для дрели

    Микроструктура образца перед сваркой представляла сорбитообразный перлит. Приварку донышка производили следующим образом.

    Рис.2 -График термической обработки пробы

    Деталь подвергали общему нагреву в электропечи до температуры 350-400 0 С, затем производили сварку в нижнем положении, в два слоя с обязательной послойной зачисткой шва от шлака по режиму :сила сварочного тока–160–200 А; род тока–постоянный, полярность –обратная. При сварке использовали сварочные материалы:электроды УОНИ 13/55, тип электрода – Э50А, диаметр электрода–4 мм, катет шва-8 мм.

    После сварки образец охлаждали вместе с печью. и контролировали. В результате просвечивания сварных швов рентгеновскими лучами дефектов не было обнаружено. Проверка наружной поверхности швов путем шлифовки с последующим травлением кислотой показала, что поверхностные трещины также отсутствуют. Для определения качества сварного соединения были изготовлены макрошлифы.

    В результате проведенного макроисследования выявлено плотное строение наплавленного металла сварного шва и околошовной зоны. Микроструктура зоны наплавленного металла – феррито-перлитная; околошовной зоны – сорбитообразный перлит.

    Сварные образцы прошли испытание на твердость Результаты испытаний показали, что сварка закаленной стали 40Х по указанной технологии не изменяет структуру и твердость основного металла. в зоне термического влияния (рис.3. т.3 и 6)

    1-7 – точки замера твердости

    Рис. 3 График замеров твердости сварного образца:

    Результаты исследования сварки закаленной легированной стали 40Х позволили применить ее при изготовлении цилиндров.

    Сварка легированных и углеродистых закаливающихся сталей

    К этой группе относятся, стали с суммарным содержанием легирующих элементов до 10%. Они обладают высокими прочностными и пластическими характеристиками, повышенной стойкостью против хрупкого разрушения и некоторыми специальными свойствами. Прочность таких сталей 800-2000 МПа, поэтому их используют в ответственных конструкциях, воспринимающих значительные нагрузки, например в авиационной технике, химическом и энергетическом машиностроении и др.

    Для сталей этой группы характерным является многокомпонентное комплексное легирование. Почти все стали этой группы относятся к перлитному классу. Однако некоторые из них, содержащие легирующих элементов 5-6% и более, могут относиться к мартенситному или переходным классам (30Х2ГСНВМ, 28ХЗСНМВФА и др.). Высокие механические свойства среднелегированных сталей достигаются при соответствующем легировании и надлежащей термической обработкой, после которой проявляется положительное влияние легирования. Поэтому такие конструкционные стали характеризуются как химическим составом, так и видом термической обработки. Стали этой группы, как правило, подвергают улучшению (закалке с последующим высоким отпуском) или закалке и низкому отпуску. В качестве легирующих компонентов для этих сталей применяют хром, марганец, кремний, никель, титан и др. При изготовлении ряда конструкций от материала требуется также сохранение прочностных характеристик при высоких температурах и длительном воздействии постоянных нагрузок. Для повышения жаропрочности сталей в их состав дополнительно вводятся такие легирующие элементы, как молибден, вольфрам, ванадий, энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. При высокой прочности сталь обладает достаточной пластичностью и хорошо сохраняет свои прочностные Характеристики во время нагрева. При 300°С прочность составляет 90%, а при 500°С -50% от исходной.

    К этой же группе закаливающихся сталей по своему отношению к сварке относят и нелегированные средне- и высокоуглеродистые стали с содержанием углерода 0,3-0,6% — стали 30, 35, 40, 45, 50, 60, 25Г, 35Г, 45Г. Высокоуглеродистые стали в сварных конструкциях, как правило, не используются. Необходимость их сварки возникаёт при наплавке и ремонте. Для изготовления сварных узлов из легированных высокопрочных сталей используется большинство известных способов сварки плавлением. Однако этот технологический процесс более сложен по сравнению с процессом изготовления конструкций из сталей предыдущей группы. Эти материалы относятся к закаливающимся сталям, поэтому в сварных соединениях могут образовываться хрупкие и малопластичные зоны, чувствительные к возникновению трещин. Характерными общими трудностями при сварке этих сталей являются: 1) образование закалочных структур при охлаждении после сварки и в связи с этим склонность к холодным трещинам; 2) опасность образования горячих трещин; 3) разупрочнение металла сварного соединения по сравнению с основным металлом. Это необходимо учитывать при разработке технологии и предусматривать специальные мероприятия для предохранения от подкалки и выравнивания свойств (подогрев перед сваркой, последующую термическую обработку и т. п.

    Для ответственных конструкций широко используют легированные стали перлитного класса средней прочности. Это стали 25ХГСА, ЗОХГСА и другие с меньшим или большим содержанием углерода и сложнолегированные стали с низким содержанием углерода, например 12Х2НВФА, 23Х2НВФА. Они отличаются лучшей свариваемостью по сравнению с высокопрочными легированными сталями типа 30ХГСН2А, 28ХЗСНВФА, 30Х2ГСНВМ и других. В зависимости от степени легирования и содержания углерода стали этой группы относятся к удовлетворительно, ограниченно или плохо сваривающимся сталям. Главная трудность при сварке сталей этой группы — образование закалочных структур и холодных трещин, поэтому основные металлургические и технологические меры по обеспечению качества сварных соединений основываются на устранении этой трудности и являются общими для большинства рассматриваемых сталей.

    Читать еще:  Как правильно приварить петли на металлическую дверь
    МЕРЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

    Получение надежных сварных соединений осложняется также повышенной чувствительностью к концентраторам напряжений при статических и, особенно при динамических нагрузках. Такая опасность тем больше, чем выше легирование стали, особенно углеродом, поэтому разрабатывать технологические процессы нужно очень тщательно, а также повышать культуру проектирования и производства.

    Необходимые меры по обеспечению получения качественных сварных соединений проводятся на разных этапах создания конструкций. До сварки при составлении технологии главное внимание должно быть уделено рациональному выбору сварочных материалов: основного и присадочного металла, защитных средств. Основной металл с пониженным содержанием углерода и примесей (серы, фосфора) обладает более высокой стойкостью против холодных и горячих трещин.

    Для повышения пластичности сварного шва и увеличения сопротивляемости трещинам содержание углерода в присадочном металле должно быть не более 0,15%; целесообразно предусмотреть широкую разделку кромок, чтобы обеспечить формирование шва в основном за счет более пластичного присадочного металла. Высокая технологическая прочность сварного шва достигается при ограничении содержания легирующих элементов в присадочной проволоке до следующих пределов, %: 0,15 С; 0,5 Si; 1,5 Mn; 1,5 Cr; 2,5 Ni; 0,5 V; 1,0 Mg 0,5 Nb. В качестве защитных средств необходимо использовать покрытия и флюсы основного типа, а также инертные газы (для легированных сталей). Для уменьшения сварочных напряжений, являющихся одной из причин образования трещин, необходимо при конструировании избегать жестких узлов, скоплений швов, пересекающихся и близко расположенных швов.

    Во время сварки предусматриваются следующие технологические меры:

    • Тщательная подготовка и сборка под сварку, минимальное смещение кромок (менее 10-15% толщины), минимальный зазор, качественные прихватки и зачистка кромок.
    • Регулирование термического цикла сварки для обеспечения требуемой скорости охлаждения шва и зоны термического влияния. Скорость охлаждения регулируют изменением режимов сварки (сила тока, скорость сварки, погонная энергия), применением специальных технологических приемов (сварка короткими и длинными участками, наложение отжигающего валика, сварка блоком, каскадом и др.) и применением подогрева, который может быть предварительным, сопутствующим и последующим. Подогрев является наиболее действенным способом регулирования скорости охлаждения, и его используют, когда регулированием режимов сварки и специальными технологическими приемами не удается обеспечить требуемую скорость охлаждения и структуру сварного соединения. Чем выше содержание углерода и легирующих элементов, тем выше температура подогрева.
    • Уменьшение содержания водорода в сварном шве, так как водород является одной из главных причин образования холодных трещин. Это достигается применением покрытых электродов с фтористо-кальциевыми покрытиями и основных флюсов, защитных газов с пониженной влажностью; сваркой на постоянном токе обратной полярности; тщательной подготовкой под сварку свариваемого и присадочного металла (зачистка, обезвоживание) и защитных материалов (сушка, прокалка).
    • Рациональная последовательность выполнения швов с целью уменьшения остаточных напряжений и деформаций. После сварки для предотвращения холодных трещин производят незамедлительно высокий отпуск для снятия остаточных напряжений и стабилизации структуры. Для обеспечения равнопрочности сварного соединения после сварки производят полную термообработку изделия, которая заключается в закалке и последующем высоком отпуске или в нормализации. Если габариты изделия и имеющееся оборудование допускают полную термообработку, то химический состав металла шва должен быть близок химическому составу основного металла. Если полная термообработка невозможна, то проблема равнопрочности решается подбором режимов сварки и легированием через присадочную проволоку. При сварке закаливающихся сталей применяют в основном способы сварки — ручную дуговую, под флюсом, в защитных газах, электрошлаковую с использованием сварочных материалов, обеспечивающих заданную прочность и химический состав сварного шва.
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector