Поговорим о газовой сварке углеродистых сталей.
Углеродистая сталь - это сплав железа с углеродом, с содержанием углерода до 2%. По назначению углеродистые стали разделяют на конструкционные (с содержанием углерода в сотых долях процента) и инструментальные (с содержанием углерода в десятых долях процента). На производстве в основном работают с низкоуглеродистыми сталями.
Углеродистые стали делятся на:
- низкоуглеродистые стали (содержание углерода до 0,25%);
- среднеуглеродистые стали (содержание углерода от 0,25% до 0,6%);
- высокоуглеродистые стали (содержание углерода 0,6% - 1,7%).
Низкоуглеродистые стали
Данные стали имеют хорошую свариваемость ацетиленокислородным пламенем без применения флюса. Чем меньше содержание углерода в свариваемом металле, тем лучше будет происходить процесс сварки. В металлах с увеличенным содержанием углерода появляется вероятность образования хрупких структур, а также пористости металла шва. Улучшение структуры достигается путем проковки металла шва при температуре красного каления и медленным охлаждением. Когда сварное соединение должно работать на растяжение, изгиб и удар, это способ является особенно существенным. Для того, что бы устранить пористость металла шва нужно использовать присадочный металл с пониженным содержанием углерода (по отношению к основному металлу). В основном газовую сварку применяют для сварки тонколистового металла толщиной до 5 мм. Для больших толщин металла, сварку наиболее правильно проводить способами дуговой сварки плавлением. Так же и сваркой плавящимся электродом в среде углекислого газа. Пропан-бутан, природный газ и другие (газы-заменители ацетилена), возможны их использование для сварки металла из низкоуглеродистой стали, которые не подлежат сдаче Госгортехнадзору, так как зона термического влияния увеличивается примерно на 30%, в сравнении со сваркой ацетиленокислородным пламенем, так же снижаются механические свойства сварного соединения.
Среднеуглеродистые стали
У данных сталей присутствует свойство закаливаться после нагрева и быстрого охлаждения. Например, стали с содержанием углерода более 0,4% выгоднее сваривать дуговой сваркой плавлением, так же нельзя исключать возможность сварки ацетиленокислородным пламенем. Чтобы получить добротное сварное соединение сварочный процесс следует делать с максимальной скоростью, с предварительной и последующей термообработкой. Для газовой сварки сталей данного класса, следует применять присадочную проволоку с раскислителями (марганцем и кремнием), это делается для того, чтобы избежать выгорания углерода и образования пористости шва.
Высокоуглеродистые стали
Данные стали плохо свариваются газовой сваркой из-за сильного выгорания углерода и образования закалочных структур. Металла шва обычно содержит газовые раковины и включения. Сваривание изделия дуговой сваркой обеспечит значительно лучшие результаты.
Свариваемость углеродистых сталей газовым пламенем
| Тип стали | Содержание углерода в сплаве, % | Назначение и область применения | Оценка свариваемости |
|---|---|---|---|
| Низкоуглеродистые стали | 0,06-0,15 | Котельная сталь, резервуары, цельнотянутые трубы | Хорошая свариваемость, шов не закаливается |
| Низкоуглеродистые стали | 0,15-0,25 | Литая сталь, трубы, котлы, приводные валы, бочки и т.д. | Хорошая свариваемость, шов слегка закаливается, но не обрабатывается режущим инструментом |
| Среднеуглеродистые стали | 0,25-0,45 | Оси, шатуны, шестерни и другие детали машины | Удовлетворительная свариваемость. Качественное сварное соединение при предварительном нагреве и последующей термообработке |
| Среднеуглеродистые стали | 0,45-0,6 | Инструмент, молоты, шестерни и т.д. | Удовлетворительная свариваемость при использовании специального флюса и термообработки |
| Высокоуглеродистые стали | 0,6-1,7 | Пуансоны, штампы, рельсы, крестовины и т.д. | Плохая свариваемость. Рекомендуется пайка или наплавка |
Основные параметры и режимы газовой сварки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей
| Горючий газ | Присадочный металл | Флюс | Удельная мощность пламени, л/ч на 1 мм | Параметры режима сварка | Термообработка | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ацетилен | Св-08; Св-08А; Св-12ГС; Св-08ГС Св-08Г2С | Не требуется | 100-130 (при левом способе сварки) 130-150 (при правом способе сварки) | Нормальное (β=1,0÷1,1) | Не требуется | Сводка в любых пространственных положениях |
| Пропан-бутан | Св-12ГС; Св-08ГА; Св-08Г2С | То же | 60-75 (при левом способе сварки) | Нормальное или слегка окислительное (β=3,5÷3,8) | То же | Только для деталей, не подлежащих сдаче Госгортехнадзору |
| Городской газ | Св-12ГС | Не требуется | 180-220 (при левом способе сварки) | Нормальное или слегка окислительное (β=1,5÷1,7) | Не требуется | Только для деталей, не подлежащих сдаче Госгортехнадзору |
| Ацетилен | Св-08ГА; Св-10ГА; Св-08ГС | Прокаленная бура (для сталей с содержанием углерода 0,5-0,6%) | 75-90 (при левом способе сварки) | слегка науглероживающее (β=1,5÷1,7) | При сварке металла толщиной менее 3 мм общий предварительный нагрев изделия до 300-400 °С либо местный нагрев до 650-700 °С. После сварки высокотемпературный отпуск при 600-650 °С с последующим охлаждением на воздухе | Сварка только при положительных температурах |