Сварка углеродистой стали

Углеродистая сталь является основным видом продукции металлургических предприятий. Она содержит в своем сплаве около 95% железа и до 2,14 % углерода. В минимальных количествах добавляется марганец, кремний, сера и фосфор. Углерод делает металл твердым и прочным, но понижает вязкость и пластичность. Основные требования, предъявляемые к сварному шву и околошовной области, – соответствие прочностным характеристикам основного металла. Чем выше процент углерода в металле, тем сложнее выполнить эти требования.

Особенности сварки углеродистых сталей

Режим и технологию сварочных работ выбирают в зависимости от концентрации в сплаве добавок.

• Низкоуглеродистый металл лучше всего поддается свариванию. Он отличается мягкостью и пластичностью, используется для создания малоответственных изделий и конструкций. До начала работ с низкоуглеродистой сталью следует прокалить электроды, чтобы снизить содержание водорода. Сварка может вестись на максимально допустимых режимах.

• Среднеуглеродистые стали содержат до 0,6% углерода. При сваривании такого металла возрастает риск образования непластичных закалочных структур и кристаллизационных дефектов.

• Металл с углеродом более 2% характеризуются низкой пластичностью и плохо поддается сварке.

Сваривание металла допускается при температуре воздуха выше +5°С, без ветра, при отсутствии сквозняков. Кромки, подлежащие свариванию, предварительно прогреваются до 300–400°С. Для нормализации структуры сварных швов, охлаждать изделия нужно постепенно, на воздухе.

Чем выше концентрация углерода в металле, тем сложнее получить качественное и надежное соединение. Повышается возможность появления трещин и образования закалочных структур в рабочей зоне.

Процесс сварки

Сварка углеродистой стали может выполняться вручную или автоматизированным способом:

• перед выполнением сварочных работ следует очистить металл от окалины, механических неровностей, грязи и ржавчины;

• стыковочные швы обезжириваются растворителем или обжигаются с помощью газовой горелки;

• до начала работ электроды следует прокалить при температуре около 180°С для снижения концентрации водорода в обмазке стержней;

• при работе следует использовать флюсы, способствующие созданию тугоплавких соединений;

• нельзя допускать быстрое остывание металла в процессе работ и после их завершения.

Уменьшение количества основного металла в сварных швах можно добиться путем понижения сварочного тока.

Основные параметры настройки сварочного аппарата

Качество сварки зависит от режима работы оборудования, включающего:

• параметры тока;

• полярность сварки;

• положение сварного шва.

Сила тока и диаметры электродов

Диаметр стержней должен подбираться в соответствии с толщиной свариваемого металла, типа стали и величины сварного шва. Сила тока определяется расчетами, или берутся значения, рекомендуемые производителями. Эта и другая полезная информация дана на сайте Магнитогорского электродного завода, а также на упаковках электродов, производимых на МЭЗ.

Полярность

Сварка металла выполняется на постоянном токе прямой или обратной полярности. На токе прямой полярности выделяется больше тепла, позволяющего варить металл на большую глубину. При этом происходит глубокое проплавление основного металла, поэтому такой метод выбирают при варке толстостенных изделий из стали с низким и средним содержанием углерода.

Обратная полярность используется в большинстве сварочных работ. При таком подключении выделяется больше тепла на конце электрода, и легче вести сварку тонкостенного высокоуглеродистого металла и легированной стали.

При сварке на прямом токе значительно уменьшается доля углекислого газа в сварных соединениях, но повышается риск прожога металла.

Положение шва

От пространственного положения шва зависит значение силы тока:

• большая требуется при варке в горизонтально вниз;

• при выполнении вертикальных швов это значение будет ниже на 10–15%;

• потолочное положение требует значения тока меньше в среднем на 20%.

Варка углеродной стали возможна на длинных, средних и коротких дугах, как с полным касанием, так и методом короткой дуги на дистанции, в режиме отрывного шва. Чем короче сварочные швы, тем меньше коробление металла.

При выполнении сварочных работ следует учитывать параметры сварочных режимов, указанные производителями на упаковке электродов.