Сварочные работы. Практический справочник - Сергей Кашин

5. В основу классификации сталей могут быть положены различные признаки, например:

✓ по химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные;

✓ по назначению – на конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами;

✓ по способу производства – на конвекторные, мартеновские и электросталь и т. д.

В состав углеродистых сталей входят 0,1–0,7 % углерода, марганец, кремний, примеси серы и фосфора. Для каждой марки стали разработаны стандарты – ГОСТ 380–71 (обыкновенного качества), ГОСТ 1050–74 (качественная сталь), ГОСТ 5521–76 (для судостроения) и др.

Легированные стали имеют в своем составе элементы, введенные с целью придания материалу тех или иных свойств. По содержанию легирующих элементов стали делятся на низко– (до 2,5 %), средне– (2,5–10 %) и высоколегированные (более 10 %).

По свариваемости выделяются четыре группы сталей:

✓ хорошо свариваемые стали. Сюда входят низкоуглеродистые стали (содержание углерода – 0,23 %), например ВСт3 сп5, СтТсп; низколегированные низкоуглеродистые стали (содержание углерода – 0,15 %), например 10 Г2 С, 12 Г2 СМФ и др. Они свариваются без каких-либо ограничений (по толщине металла, температуре окружающего воздуха, жесткости изделия и проч.). Диапазон режимов довольно широкий;

✓ удовлетворительно свариваемые. Это стали с содержанием углерода 0,22–0,3 %, например Ст4, Ст25 и др.; низколегированные низкоуглеродистые стали (содержание углерода – 0,14–0,22 %), например 15 ХСНД, 16 Г2 АФ и др. Такие материалы свариваются с некоторыми ограничениями, в частности толщина металла не должна превышать 20 мм, температура воздуха должна быть не ниже –5 °C, а режим сварки следует тщательно подбирать;

✓ ограниченно свариваемые. Эту группу составляют углеродистые стали с содержанием углерода 0,3–0,4 %, например Ст5; низколегированные среднеуглеродистые стали (содержание углерода – 0,22–0,3 %), например 18 Г2 АФ, 20 ХГСА и др. Для сварки требуется подогрев (сопутствующий или предшествующий);

✓ плохо свариваемые. К ним относятся теплоустойчивые стали, например 15 ХМ, 20 ХМФЛ и др., среднелегированные среднеуглеродистые стали типа 30 ХГСА и перлитные высоколегированные стали.

Сварка этих материалов как правило возможна при наличии подогрева и термической обработки сваренного изделия.

Примерные режимы сварки конструкционных сталей представлены в табл. 35.

Для сварки низкоуглеродистых сталей используют электроды марок УОНИ-13/45, ОММ-5, КПЗ-32 Р, ЦМ-7 и др.

А для среднеуглеродистых сталей подходят электроды марок К-5 А, УОНИ-13/65, УП-2/45 и др.

Таблица 35

Режимы дуговой сварки конструкционных сталей

Дуговая сварка в среде защитных газов получает все большее распространение, поскольку отличается рядом технологических достоинств:

✓ обеспечивает высокую производительность труда и степень концентрации тепла источника питания, поэтому можно существенно уменьшить зону термического воздействия;

✓ дает возможность соединять металлы без использования электродных покрытий и флюсов, т. е. исключает такую стадию сварки, как очистка швов от шлака;

✓ позволяет автоматизировать и механизировать процесс сваривания и вести его в разных пространственных положениях;

✓ применяется при работе как со сталями, так и с цветными металлами и их сплавами.

Сварка в среде защитных газов является общим названием различных видов дуговой сварки, в процессе которой в зону горения сварочной дуги через сопло горелки подают струю газа. Это могут быть инертные газы (аргон, гелий), активные газы (углекислый газ, азот, кислород, водород) и их смеси, в частности:

✓ аргон, углекислый газ и кислород. Эта смесь используется при сварке сталей плавящимся электродом, минимизирует потери металла на разбрызгивание, стабилизирует горение сварочной дуги, устраняет пористость и дает шов хорошего качества;

✓ аргон и кислород, применяющиеся для сварки низко углеродистых и легированных сталей. При сварке капельный перенос металла сменяется струйным, благодаря чему производительность возрастает, а потери на разбрызгивание металла сокращаются;

✓ аргон и углекислый газ. Область применения данной смеси такая же, как и у предыдущей. Ее использование препятствует образованию газовых пор в шве, стабилизирует горение дуги и способствует формированию качественного сварного шва.

В стальных баллонах может содержаться как чистый газ (для контроля его расхода предназначен специальный прибор – ротаметр, а подача регулируется отдельным редуктором), так и их смеси.

Классификация сварки в среде защитных газов основывается на следующих признаках:

✓ по применяемому в процессе работы газу (активному или инертному);

✓ по способу защиты (отдельным газом или смесью);

✓ по используемому электроду (плавящемуся или неплавящемуся);

✓ по характеру сварочного тока (постоянному или переменному). Наибольшее распространение в последнее время получила сварка плавящимся и неплавящимся электродами в среде инертных газов.

Сварка неплавящимся электродом представляет собой процесс, в котором источником тепла служит дуга, зажигаемая между вольфрамовым или угольным электродом и металлом изделия (рис. 71).

Наибольшего проплавления свариваемого металла добиваются при использовании постоянного тока прямой полярности. При этом источники питания должны обладать крутопадающей вольт-амперной характеристикой, например ВДУ-601, ВСВУ-300 и др. Для сварки на переменном токе применяют стабилизатор горения дуги ВСД-01. Сварочный процесс ведут как с присадками, так и без них.

Рис. 71. Схема горения сварочной дуги в среде инертных газов: 1 – электрод; 2 – присадочная проволока; 3 – свариваемый металл; 4 – шов; 5 – дуга; 6 – струя газа; 7 – горелка; 8 – воздух

Помимо источника питания, к оборудованию, необходимому для сварки на постоянном токе, относятся:

✓ сварочные горелки (табл. 36);

✓ устройство для первоначального возбуждения дуги (ОСППЗ-300 М, ОСПЗ-2 М и др.). Необходимость в нем объясняется тем, что защитные газы, поступившие в зону горения сварочной дуги, снижают температуру дугового промежутка, вследствие чего возбуждение дуги затрудняется;