Технология сварки стали 12х18н10т
Контактная сварка как способ получения неразъемных соединений в различных отраслях техники. Технологическая свариваемость стали 12Х18Н10Т, выбор и расчёт основных параметров режима сварки панели из нее. Сварочная машина для точечной контактной сварки.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 09.03.2013 |
Размер файла | 167,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"МАТИ" - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Кафедра "Технология сварочного производства"
Курсовой проект
по дисциплине
"Оборудование сварки давлением"
на тему:
"Разработка технологического процесса сборки и сварки
панели из стали 12Х18Н10Т "
Студент группы: 1ТСП-5ДС-101.
Руководитель: Бекетов А.Б.
Содержание
- Введение
- 1. Описание изделия и условия его эксплуатации
- 2. Обоснование выбора материала его основные свойства
- 3. Технологическая свариваемость стали 12Х18Н10Т при ТКС
- 4. Выбор и расчёт основных параметров режима сварки
- 5. Выбор сварочной машины для точечной контактной сварки
- 6. Разработка технологического процесса изготовления изделия
- 6.1 Директивный техпроцесс изготовления изделия
- 7. Разработка и описание технологической оснастки
- 8. Технико-экономические показатели техпроцесса при производстве изделия
- 9. Разработка планировки участка цеха
- Выводы
- Список литературы
Введение
Контактная сварка как один из способов получения неразъемных соединений известна с конца прошлого века. В 1887 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос запатентовал точечную сварку. Широкое использование контактной сварки в нашей стране началось в 30-х годах после создания индустриальной базы.
В настоящее время контактная сварка - один из ведущих способов неразъемного соединения деталей в различных отраслях техники. Она отличается очень высокой степенью механизации, роботизации, автоматизации и, как следствие, высокой производительностью. Благодаря совершенствованию технологического процесса и модернизации оборудования области ее использования непрерывно расширяются.
Контактная сварка - это процесс образования неразъемных соединений конструкционных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия.
Соединение свариваемых деталей при контактной сварке происходит путем образования связей между атомными агрегатами в зоне контакта этих деталей, При этом для образования физического контакта и активации соединяемых поверхностей затрачивается тепловая и механическая энергия, подводимая извне.
1. Описание изделия и условия его эксплуатации
В проектируемом курсовом проекте рассматривается сварная конструкция. Данная сварная конструкция представляет собой панель которая изображена на рисунке 1.1.
Панель выполнена в виде листа (1) с набором ребер жесткости (2), которые служат для усиления устойчивости листа. Лист имеет толщину - 0,8 мм, ребра жесткости - 1,6 мм. В рабочем состоянии перегородка, в состав которой входит панель, является силовым элементом всей конструкции. Поскольку сварная конструкция будет использоваться в авиационной технике, то она будет эксплуатироваться при статических и циклических нагрузках. Также учитывается работа конструкции при различных температурах.
Сварка ребер жесткости с листом проводится в нахлестку. С учетом габаритов панели можно использовать стандартные машины ТКС. Геометрия заготовок, элементов конструкции, деталей и сварных соединений обеспечивает свободный доступ и позволяет выполнять сварку в нижних положениях. Данная конструкция весит около 12 кг поэтому для нее не требуются специальные подъемные устройства.
Относительно сварной конструкции можно добавить, что она должна обладать высокой прочностью и коррозионной стойкостью.
сборка сварка контактная сталь
Рисунок 1.1 Панель в виде листа (1) с набором ребер жесткости (2).
2. Обоснование выбора материала его основные свойства
Исходя из требований, предъявляемой к конструкции в качестве основного материала целесообразно использовать сталь 12Х18Н10Т. Среди всех марок сталей обладающих достаточно высокой коррозионной стойкостью и высокими механическими свойствами, наилучшей материалом для изготовления данного изделия является сталь 12Х18Н10Т. Данная сталь обладает исключительно ценными свойствами и прежде всего очень высокой химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.
Химический состав в % стали 12Х18Н10Т указан в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Химический состав в % стали 12Х18Н10Т.
Физические свойства стали 12Х18Н10Т приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Физические свойства стали 12Х18Н10Т.
Механические свойства стали 12Х18Н10Т приведены в таблице 2.2.
Механические свойства при Т=20°С материала 12Х18Н10Т.
Закалка 1050-1100°С, вода
Механические свойства: ув - Предел прочности, [МПа]; ут - Предел текучести, [МПа]; д5 - Относительное удлинение, [%]; ш - Относительное сужение, [%]; KCU - Ударная вязкость, [кДж / м2].
Физические свойства:
· Т - Температура при которой получены данные свойства, [Град];
· Е - Модуль упругости первого рода, [МПа];
· a? - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 о -Т), [1/Град];
· l-- - Коэффициент теплопроводности, [Вт/ (мЧГрад)];
· C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T), [Дж/ (кг·град)]
· R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]
· - Плотность материала, [кг/м 3 ].
Примечание: Сталь 12Х18Х10Т относится к коррозионно-стойким сталям, которые обладают высокой коррозионной стойкостью при комнатных и повышенных до 800°С температурах как в атмосферной так и в газовой среде.
3. Технологическая свариваемость стали 12Х18Н10Т при ТКС
Точечная сварка - весьма эффективный способ соединения тонколистовой стали расплавлением током сжатого участка между деталями и образованием ядра с перемешанным закристаллизовавшимся металлом. Формирование ядра в случае точечной сварки происходит при преимущественном тепловыделении в зоне контакта и интенсивном теплоотводе в электроды и холодные слои металла. Участки контакта вначале нагреваются током неравномерно, а затем ток перераспределяется между горячим и холодным металлом, температура нагрева выравнивается, и между деталями появляется расплавленное ядро. Рост кристаллитов ядра точки направлен в сторону участка наибольшего теплоотвода, который может быть усилен, например, за счет увеличения отношения контактной поверхности электрода к толщине детали.
Величина усилия сжатия электродов должна быть оптимальной. Если она недостаточна, то возможен выплеск или выдавливание расплава между свариваемыми деталями, а при охлаждении ядра возможно образование в нем усадочных раковин и трещин. Чрезмерное усилие при сжатии электродов приводит к образованию значительных вмятин на поверхности свариваемых деталей, что в дальнейшем может отрицательно сказаться на работоспособности конструкций.
Одна из основных трудностей при сварке данной стали - предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается: а) Ограничением в основном и наплавленном металлах содержанием вредных (серы, фосфора) и ликвирующих (свинца, олово, висмута) примесей, а так же газов - кислорода и водорода. Для этого следует использовать стали и сварочные материалы с минимальным содержанием названных примесей. б) Получением такого химического состава металла шва, который обеспечил бы в нем двухфазную структуру. Поэтому в швах стремятся получить аустенитную структуру с мелкодисперсными карбидами и интерметаллидами. Азот - сильный аустенизатор, способствует измельчению структуры за счет увеличения центров кристаллизации в виде тугоплавких нитридов. Поэтому азотизация металла шва способствует повышению их стойкостью против горячих трещин. Высокоосновные флюсы и шлаки, рафинируя металл шва и иногда модифицируя его структуру, повышают стойкость против горячих трещин. Механизированные способы сварки, обеспечивая равномерное проплавление основного металла по длине шва и постоянство термического цикла сварки, позволяют получить более стабильные структуры на всей длине сварного соединения; в) Уменьшением силового фактора, возникающего в результате термического цикла сварки, усадочных деформаций. Снижение его действия достигается ограничением силы сварочного тока. Требуемые свойства во многом достигается термообработкой (аустенизацией) при температуре 1050-1110 о С, снимающие остаточные сварочные напряжения, с последующим стабилизирующим отпуском при температуре 750-800 о С. Предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин позволяет производить ТКС без образования выплесков. А поскольку выплески являются одними из основных дефектов при ТКС, то для оценки свариваемого сплава к их образованию вводят коэффициент кв. Он представляет собой отношение максимального диаметра ядра dкр, который удаётся получить без выплеска за счёт увеличения только сварочного тока, и минимально допустимого диаметра ядра dmin. Наиболее целесообразно применение электродов сферической формы с радиусом округления 50-150 мм. В этом случае большая часть сварочного тока протекает через центральные участки контакта, способствуя созданию благоприятных условий нагрева при образовании ядра точки и возникновению минимальной, не защищенной от вредного контакта с газами воздуха, зоны разогрева. Обязательное интенсивное внутреннее охлаждение электродов способствует равномерному росту кристаллитов в ядре точки. При точечной сварке данной стали высокие показатели механических свойств сварного соединения могут быть получены в относительно широком интервале изменения параметров режима даже без защиты зоны разогрева инертными газами. При этом необходимо стремиться к выполнению сварки в минимальные промежутки времени. В связи с такими свойствами стали 12Х18Н10Т, при ТКС не потребуется использовать дополнительные усилия (проковка) и циклограмма процесса сварки должна быть такой, какая показана на рис.3.1.
Рис 3.1 Циклограмма усилия сжатия.
Режим сварки определяется частными значениями ряда регулируемых параметров - величиной сварочного тока, длительностью его протекания (фсв), сварочным усилием (Fсв) и усилием проковки (Fков). Этот режим должен обеспечить наиболее благоприятную программу нагрева и деформации металла при сварке с целью получения заданных эксплуатационных характеристик соединений. Во многих случаях качество соединений определяется диаметром ядра и плотностью литого металла. Минимально допускаемый диаметр ядра зависит от толщины свариваемых деталей. Сила тока зависит от толщины деталей (размеров шва) и длительности импульса.
Низкое сопротивление пластической деформации делает процесс сварки малочувствительным к образованию конечных выплесков - одному из наиболее распространенных дефектов соединений. Пластичный металл хорошо уплотняет зазор и препятствует выбросу жидкого металла из ядра сварной точки. Склонность процесса к выплескам можно оценить величиной критического диаметра ядра (dя. кр.), т.е. наибольшим диаметром точки, который можно получить при данных условиях сварки (усилие и продолжительность импульса).
4. Выбор и расчёт основных параметров режима сварки
Как проводится сваривание нержавеющей стали с маркировкой 12х18н10т
Серебрянка – один из популярных видов металла 21 века. Как в промышленных масштабах, так и в домашних работах.
У сталеваров работы достаточно, потому этот тип сварки пользуется сегодня большим спросом. Труд хороших работников ценится по достоинству и неплохо оплачивается.
Но для обеспечения высококачественного труда необходимо подумать о материалах, с которыми придется иметь дело. В нашей статье пойдет речь о характеристиках стали 12х18н10т.
Мы расскажем, с какими материалами стоит работать, какие электроды вам пригодятся и как сделать так, чтобы соединение было прочным. Этого легко добиться, следуя нашим простым советам.
- Характеристики марки
- Электроды
- Минерал
- Организация работы
- Технология
- Подведём итоги
Характеристики марки
Перед тем, как говорить о сварочных работах, необходимо обратить внимание, что из себя представляет эта сталь.
Главный момент – это то, что нержавеющая сталь 12х18н10т часто подвергается созданию коррозии. Это происходит вопреки тому, что материал достаточно устойчив к ней.
Такой исход событий возможен тогда, когда вы прокалываете металл в печке. Иными словами, для появления коррозии необходимо действия температуры 500 градусов.
Чтобы этого не происходило, многие производители подмешивают в нержавейку легирующие компоненты. В случае с нашей маркой это титан.
Вы можете узнать это, заметив букву “Т”, которая располагается в конце маркировки. Перед тем, как приступать к сварочному процессу, важно тщательно изучить компоненты сплава. Это необходимо для того, чтобы все этапы прошли гладко.
Электроды
Обычно при изготовлении этого материала используют компоненты, состоящие из легированного металла. У него есть основное покрытие.
Состав последнего включает легирующие компоненты. По причине схожести структуры нержавейки и электродов, швы на выходе будут прочными и прослужат много лет. Это не главное преимущество материала, с которым вам придётся трудится.
Если вы корректно определите электроды, то сможете и дополнить, и преобразовать химические элементы. При этом важно помнить, что при плавлении электрод соединяется с базовым металлом в специальной ванне.
Это позволяет менять характеристики сварочного соединения.
Процесс сварки обеспечить возможно, следуя нехитрым методам. Прежде всего советуем обращать внимание на компоненты электродов.
Сварка 12х18н10т
Сварка — очень важный процесс в любом производстве, где имеют дело с металлом. Сварка известна достаточно давно, ещё с 7-го века до нашей эры. Тогда применялась кузнечная сварка, когда нагретые детали спрессовывались под ударами молота. Но со временем технология сварки, всё более или более совершенствовалась.
Но сварные соединения зачастую не блистали своим качеством и были не вполне надёжны. Что, в свою очередь, приводило в разрывам в местах швов.
Прорыв в сварке произошёл с открытием высокотемпературного газо-кислородного горения и электродугового горения. В результате создалась техногия сварки такая, какую мы привыкли видеть сегодня. А с тех пор как появились легированные стали процесс ещё больше усложнился.
Здесь мы рассмотрим особенности сварки нержавеющей стали 12Х18Н10Т.
Данный материал — хорошосвариваемый. Однако, при сварки (температура 500-800 градусов Цельсия) образуется межкристальная коррозия. При этом по границам зерен аустенита выпадают карбиды хрома. Это может иметь неприятные последствия — разрушение детали при эксплуатации.
Чтобы справится с этим явлением надо уменьшить эффект выпадения карбидов и стабилизировать свойства стали.
Для этого при сварке высоколегированных сталей применяют электроды с защитно-легирующим покрытием основного вида в сочетании с высоколегированным электродным стержнем. Это обеспечивает нужный химический состав и свойства. Что прекрасно подходит для для сварки аустенитных сталей 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и им подобных. Сварка 12х18н10т – это сложный и тонкий процесс. Для качественного применения и получения отличного результата необходимо учитывать ряд тонкостей.
Титан, который содержится в электродных стержнях — практически весь окисляется при сварке, поэтому в виде элемента-стабилизатора применяют ниобий. Коэффициент перехода ниобия составляет шестдесят — шестдесят пять процентов.
При сварке аустенитного проката надо учесть отличие его физических свойств: удельное электрическое сопротивление, коэффициент теплового расширения, точка плавления, теплопроводность. Особого внимания заслуживает сварка 12х18н10т, так как марку этой стали широко используют. Поэтому подход к применению нержавейки такого типа требует аккуратности и осторожности.
Сварку можно осуществлять следующими методами: ручная дуговая, дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертной среде, дуговая сварка плавящим электродом в инертном газе, сварка в среде активных газов, импульсно-дуговая сварка, плазменная сварка, дуговая сварка под флюсом, сварка сопротивления, точечная и роликовая. Выбор подходящего вида сварки зависит от ширины вашего листа.
На поверхности сварного соединения образуется пористый оксидный слой, содержащий хром. Что приводит к снижению стойкости к коррозии. Если необходима высокая стойкость к коррозии, материал должен пойти последующую обработку.
Под термообработкой растворение внутри конструкции, при помощи которого сглаживаются различия присадочных материалов.
Для последующей обработки швов зачастую применяют травление. Именно травление помогает удалить вредный пористый оксидный слой. Травление выполняют путём погружения, поверхностного нанесения или покрытия пастой. С учетом всего вышесказанного, сварка 12х18н10т станет простым процессом и даст прекрасные результаты. Покупая листы из различных марок стали, помните, что даже такие жесткие и прочные материалы требуют бережного и осторожного обращения.
Минерал
Говоря о плюсах, отмечаем их хорошую работу с нержавеющей сталью 12х18н10т. В 8 случаях из 10 применяются вторичные компоненты. Используйте их одновременно с проволокой, изготовленной из высоколегированных проводов.
И здесь на помощь придет сварочный флюс типа АНФ-5. Он способен изолировать ванну от окислительных процессов, а также обеспечивает легирование конструкций.
Еще одно преимущество такого флюса – это то, что он не допускает появления пор в соединениях. Вместо вторичной основы применяют оксидную, которая ничем не хуже первой.
Организация работы
После определения плюсов электродов, можно выбрать режим сварочных работ. Первым делом смотрите на объем погонной энергии.
Это скорость, которая необходима току для прохода от арки к металлу. Для нержавеющей стали с маркировкой 12х18н10т этот показатель должен быть низкий.
Рекомендуем создавать тонкие соединения малого сечения. Это возможно при работе со сварочными проводами, диаметры которых не превышает 3 мм.
Не забывайте о том, что нержавеющая сталь имеет невысокую проводимость электричества. Чтобы избежать лишних вопросов, стоит снизить вылет электрода в пару раз в сравнении с показателем при углеродистой конструкции.
Сварка нержавейки переменным током
Качественный сварной шов можно получить и с использованием трансформаторов. Наиболее востребованные марки электродов в этом случае:
Среди зарубежных аналогов широко используется продукция ESAB, марки: ОК 61.30 (возможна работа с деталями разной толщины), ОК 63.20 (позволяют варить тонкостенные трубы).
Как приварить нержавейку к нержавейке электродом
Расскажем, как приварить нержавейку к металлу электродом на примере инверторной сварки. Для начала на аппарате задаются нужные параметры – толщина детали, диаметр стержня, сила тока. В соответствующем порядке это:
- 1,5 мм – d 2 мм – 40–60 А;
- 3 мм – d 3 мм – 75–85 А;
- 4 мм – d 3 мм – 90–100 А;
- 6 мм – d 4 мм – 140–150 А.
Далее порядок действий таков:
- поверхность соединения на детали обязательно зачищается металлической щеткой.
- для лучшего проплавления (при толщине от 4 мм) напильником или болгаркой разделываются кромки.
- при соединении тонкостенных изделий (до 2 мм) предварительно выполняются прихватки.
- при большой (от 7 мм) толщине зона соединения предварительно прогревается до 150 ⁰C.
- путем легкого дотрагивания до металла активируется электрод и поджигается дуга.
- металл сваривается на короткой дуге.
- по завершении сварки делается «замок» во избежание появления свищей и трещин.
- изделие должно остыть (не менее 5 минут).
Затем молотком (путем легкого постукивания) удаляется оставшаяся шлаковая корка. Также возможна зачистка железной щеткой.
Технология
Сейчас пойдет речь о самых интересных моментах сварочных работ нержавеющей стали с маркировкой 12х18н10т. При металлообработке и использовании нержавейки возможно применение способа сварки полуавтоматом в области защитных газов.
Допускается технология контактной металлообработки, сварка неплавящимся компонентами и металлообработка искусственным электродом.
Когда мы говорим о защитном газе, то применяют аргон, соединение аргона с углекислым газом или гелием. В качестве примера можно поговорить об аргонодуговой обработке и сварке неплавящимся компонентом.
Аргоноарковая сварка с использованием электродов разного действия нравится мастерам с десятилетним опытом работы и более. Чтобы выполнять такую процедуру, стоит заняться установкой обратной полярности.
Какими электродами варить нержавейку инвертором?
Сварка изделий выполняется постоянным током обратной полярности. Наиболее часто используемые электропроводники:
- ЦЛ-11 – универсальная, повсеместно используемая марка. Хорошо подходит для сталей 12Х18Н9Т, 08Х18Н12Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б и других. Позволяет получить очень стойкий к межкристаллитной коррозии шов.
- НЖ-13 – хорошо варит по сталям с высоким содержанием не только хрома или никеля, но и молибдена. Один из лучших вариантов для соединения деталей (труб и т. д.) из пищевой нержавейки.
Также для ручной дуговой сварки инвертором используются марки: ОЗЛ-17У (для сталей, рассчитанных на работу в условиях высокоагрессивных сред), НИИ-48Г, ЗИО-8 (для жаростойких сталей).
Подведём итоги
В нашей статье изложен материал об известных способах сварки нержавеющей стали с маркировкой 12х18н10т. Каждый год технологии расширяются и прогресс движется вперед.
Неизменным остается одно: для высококачественных изделий и швов нужно обладать большим опытом и придерживаться всех сварочных процессов. Немаловажным будет и наличие профессионального оборудования для сварки.
Если Вы только начинаете разбираться в сварочном деле, вам не стоит переживать. Сначала у вас не выйдет получать прочное соединение, это вполне нормально. По мере развития вы будете совершенствовать свои навыки.
Через год или два получится варить сложные металлоконструкции. Уже имеете опыт сваривания с нержавеющей стали с маркировкой 12х18н10т или другими металлами? Напишите нам об этом в комментариях. Желаем успехов!
Каким током варить при ММА?
Для работ может быть использован как переменный (трансформаторный), так и постоянный (инверторный) ток, в зависимости от условий работ, наличия оборудования, выбора электродов.
- На постоянном токе. Оптимальный вариант, поскольку инвертор позволяет в точности подобрать все параметры для качественной сварки. Количество разбрыгиваемого металла – минимально. Получают ровный прочный шов. Минус – высокая стоимость оборудования.
- На переменном токе. Преимущество – гораздо меньшая цена сварочной техники. Опытный сварщик получает не менее качественный шов. Однако объем разбрызгиваемого металла, как правило, больше. Несколько выше и расход используемых электродов.
Оба варианта сегодня повсеместно используются в промышленном масштабе. В зависимости от способа выбирают те или иные специальные электроды.
Сварка нержавейки
Сварка стали – основной технологический процесс практически любого производства изделий из металла. С VII века до нашей эры и до наших дней сварка широко применяется как основной способ образования неразъемных соединений металлов. С самого зарождения и вплоть до XIX века н.э. в применялся метод кузнечной сварки металлов. Т.е. свариваемые детали нагревались и затем спрессовывались ударами молота. Эта технология достигла своего пика к середине XIX века, когда по ней стали изготавливать даже такие ответственные изделия как железнодорожные рельсы и магистральные трубопроводы.
Однако сварные соединения, особенно в массовом, промышленном масштабе отличались невысокой надежностью и нестабильным качеством. Это зачастую приводило к авариям из-за разрушения детали в месте шва.
Открытие электродугового нагрева и высокотемпературного газо-кислородного горения наряду с возросшими требованиями к качеству сварного соединения совершили мощный технологический прорыв в области сварки, в результате чего создалась технология бескузнечной сварки - такой, какую мы привыкли наблюдать сегодня.
С появлением легированной стали процессы сварки усложнились в связи с необходимостью предотвращения карбидации легирующих элементов, в основном – хрома. Появились методы сварки в инертных средах или под флюсом, а также технологии долегирования сварного шва.
Рассмотрим особенности сварки аустенитных сталей на примете наиболее распространенной нержавеющей стали 12Х18Н10Т.
Сталь 12Х18Н10Т относиться к хорошо свариваемым. Характерной особенностью сварки этой стали является возникновение межкристаллитной коррозии. Она развивается в зоне термического влияния при температуре 500-800?С. При пребывании металла в таком критическом интервале температур по границам зерен аустенита выпадают карбиды хрома. Все это может иметь опасные последствия - хрупкие разрушения конструкции в процессе эксплуатации.
Чтобы добиться стойкости стали нужно исключить или ослабить эффект выпадения карбидов и стабилизировать свойства стали в месте сварного шва.
При сварке высоколегированных сталей используют электроды с защитно-легирующим покрытием основного вида в сочетании с высоколегированным электродным стержнем. Применение электродов с покрытием основного вида позволяет обеспечить формирование наплавленного металла необходимого химического состава, а также других свойств путём использования высоколегированной электродной проволоки и долегирования через покрытие.
Сочетание легирования через электродную проволоку и покрытие позволяет обеспечить не только гарантированный химический состав в пределах паспортных данных, но и некоторые другие свойства, предназначенные для сварки аустенитных сталей 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и им подобных.
Содержащийся в электродных стержнях титан при сварке практически полностью окисляется. По этой причине при сварке покрытыми электродами в качестве элемента-стабилизатора используют ниобий. Коэффициент перехода ниобия из стержня при сварке покрытыми электродами составляет 60-65%.
Сварку высоколегированных сталей под флюсом осуществляют с применением или нейтральных по кислороду фторидных флюсов, или защитно-легирующих в сочетании с высоколегированной электродной проволокой. С металлургической точки зрения для сварки высоколегированных сталей наиболее рациональны фторидные флюсы типа АНФ-5, которые обеспечивают хорошую защиту и металлургическую обработку металла сварочной ванны и позволяет легировать сварочную ванну титаном через электродную проволоку. При этом процесс сварки малочувствителен к образованию пор в металле шва из-за водорода. Однако фторидные бескислородные флюсы имеют относительно низкие технологические свойства. Именно низкие технологические свойства фторидных флюсов служат причиной широкого использования для сварки высоколегированных сталей флюсов на основе оксидов.
Сварку высоколегированных сталей для снижения вероятности формирования структуры перегрева, как правило, выполняют на режимах, характеризующихся малой величиной погонной энергии. При этом предпочтение отдают швам малого сечения, получаемым при использовании электродной проволоки небольшого диаметра (2-3мм). Поскольку высоколегированные стали обладают повышенным электросопротивлением и пониженной электропроводностью, то при сварке вылет электрода из высоколегированной стали уменьшают в 1,5-2 раза по сравнению с вылетом электрода из углеродистой стали.
При дуговой сварке в качестве защитных газов используют аргон, гелий (реже), углекислый газ.
Аргонодуговую сварку выполняют плавящимися и неплавящимися вольфрамовыми электродами. Плавящимся электродом сваривают на постоянном токе обратной полярности, используя режимы, обеспечивающие струйный перенос электродного металла. В некоторых случаях (в основном при сварке аустенитных сталей) для повышения стабильности горения дуги и особенно снижения вероятности образования пор из-за водорода при сварке плавящимся электродом используют смеси аргона с кислородом или углекислым газом (до 10%).
Сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в основном осуществляют на постоянном токе прямой полярности. В некоторых случаях при наличии в сталях значительного количества алюминия используют переменный ток для обеспечения катодного разрушения оксидной плёнки.
Применение дуговой сварки в атмосфере углекислого газа позволяет снизить вероятность образования пор в металле шва из-за водорода; при этом обеспечивается относительно высокий коэффициент перехода легкоокисляющихся элементов. Так, коэффициент перехода титана из проволоки достигает 50%. При сварке в атмосфере аргона коэффициент перехода титана из проволоки составляет 80-90%. При сварке в углекислом газе сталей, имеющих высокое содержание хрома и низкое содержание кремния, на поверхности шва образуется тугоплавкая трудноудаляемая оксидная плёнка. Её присутствие затрудняет проведение многослойной сварки.
При сварке сталей с малым содержанием углерода (ниже 0,07-0,08%) возможно науглероживание наплавленного металла. Переход углерода в сварочную ванну усиливается при наличии в электродной проволоке алюминия, титана, кремния. В случае сварки глубокоаустенитных сталей некоторое науглероживание металла сварочной ванны в сочетании с окислением кремния снижает вероятность образования горячих трещин. Однако науглероживание может изменить свойства металла шва и, в частности, снизить коррозийные свойства. Кроме того наблюдается повышенное разбрызгивание электродного металла. Наличие брызг на поверхности металла снижает коррозийную стойкость.
Технологии сварки нержавеющих высоколегированных сталей постоянно совершенствуются. На данном этапе при строгом соблюдении технологического процесса качество сварного шва нержавейки практически не уступает по своим свойствам металлу соединяемых деталей и гарантирует высочайшую надежность сварного соединения.
Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов
Защитный газ необходимо предварительно просушить или добавить к нему 2-5% кислорода. Это обеспечит плотность шва.
Нужно поддерживать самую короткую дугу и добиваться получения шва с низким коэффициентом формы (отношением ширины шва к его толщине). Иначе в металле шва и околошовной зоны появятся горячие (кристаллизационные) трещины.
После сварки металл должен как можно быстрее остыть. Для этого используют медные, охлаждаемые водой, подкладки; промежуточное остывание слоев; охлаждение швов водой. Эго повысит коррозионную стойкость сварного соединения.
Подготовка к сварке
Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше подготавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огневых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм
КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Подготовка кромок и вид собранного стыка
S, мм
b, мм
с, мм
α, град.
Снимать фаску для получения скоса кромки можно только механическим способом. Перед сборкой свариваемые кромки защищают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм снаружи и изнутри, после чего обезжиривают.
Сборку стыков выполняют либо в инвентарных приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.
Выбор параметров режима. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особенность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:
- короткая сварочная дуга;
- отсутствие поперечных колебаний горелки;
- максимально допустимая скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка;
- минимально возможные токовые режимы.
Техника сварки. Основное правило: поддерживать короткую дугу, поскольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не допускать брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии.
В начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку. После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно перемещая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной проплавления, отсутствием непровара. По форме расплавленного металла сварочной ванны определяют качество проплавления: хорошее (ванна вытянута по направлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)
Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков
Сварка стали марки 12х18н10т
Сталь — один из самых часто применяемых типов металлов, как в промышленности, так и на мелкосерийном производстве. По этой причине сварка стали настолько востребована и необходима. Специалисты, готовые взяться за работу со сталями, без труда находят рабочие места, и их труд высоко ценится.
Существует несколько десятков разновидностей стали, каждая из которых отличается своими особенностями и нюансами сварки. В этой статье мы подробно расскажем о марке стали 12х18н10т. Большинству из нас она знакома под названием «нержавеющая сталь». Вы узнаете, какие можно использовать флюсы, технологии и электроды для сварки стали 12х18н10т. И какие тонкости нужно знать, чтобы добиться достойного качества сварки.
Особенности марки
Прежде чем мы приступим к подробному описанию сварки, ознакомьтесь с некоторыми особенностями нержавеющей стали марки 12х18н10т.
Главное, что вам необходимо знать — нержавеющая сталь крайне склонна к образованию межкристаллической коррозии. Даже несмотря на то, что общая устойчивость к образованию коррозии достаточно высока. Но есть одна хорошая новость. Межкристаллическая коррозия образовывается только в случае прокалки металла в печи. Достаточно температуры в 500 градусов, чтобы структура нержавеющей стали изменилась и повысилась вероятность коррозии.
Производители это прекрасно понимают, и поэтому добавляют к нержавеющей стали легирующие элементы. В случае с нашей маркой 12х18н10т это титан. Об этом свидетельствует буква «Т» в конце маркировки. Перед сваркой узнайте точную маркировку стали и убедитесь, что в ее составе есть легирующие элементы. Помимо титана используется ниобий, в маркировке он обозначается буквой «Б».
Электроды
12х18н10т электроды — это зачастую стержни из высоколегированного металла с основным покрытием, в составе которого так же присутствуют легирующие компоненты. Состав таких электродов во многом схож с составом самой нержавеющей стали. Поэтому швы получаются достаточно качественными и долговечными. Но это не основное преимущество.
Правильно подобрать электроды можно не только дополнить, но и несколько изменить химический состав наплавленного металла. Не забывайте, что при плавлении электрод смешивается с основным металлом в сварочной ванне, поэтому есть возможность изменить состав сварочного шва.
Как это можно сделать? Просто обратите внимание на состав электродов. Если вы хотите получить наплавленный металл, стойкий к межкристаллической коррозии, то выбирайте электроды с высоким содержанием легирующих компонентов. Того же титана, например. При смешивании с основным металлом вы получите усовершенствованные швы, которые будут обладать еще лучшими свойствами, чем основное металл.
Поэтому электроды для сварки нержавеющей стали нужно выбирать с особым вниманием. Ведь с их помощью можно существенно изменить эксплуатационные характеристики наплавленного шва.
Флюсы
Пару слов о флюсах. Они тоже применяются при сварке нержавеющей стали. Чаще всего применяются фторидные флюсы. Их стоит использовать в сочетании с высоколегированной присадочной проволокой. На наш взгляд, самый оптимальный флюс для сварки сталей типа 12х18н10т — АНФ-5. Он не только хорошо защищает сварочную ванну от окисления, но еще и легирует наплавленный металл. Поскольку в его составе также присутствует титан.
Флюс АНФ-5 предотвращает образование пор в сварочном шве, что часто встречается из-за большого количества водорода. Также вместо фторидных флюсов можно использовать флюсы на основе оксидов.
Режимы
Теперь, когда вы выбрали электроды и флюс, пора задуматься о режиме сварки. Основное, на что нужно обратить внимание — величина погонной энергии. Погонная энергия — это скорость, за которую ток передается от сварочной дуги к металлу. В случае со сваркой нержавейки погонная энергия должна быть малой.
Также рекомендуется формировать тонкие швы малого сечения. Этого можно добиться, если использовать сварочную проволоку небольшого диаметра, до 3 мм. Учитывайте, что нержавеющая сталь обладает пониженной электропроводностью. Чтобы эта особенность не стала для вас головной болью, уменьшите вылет электрода в полтора-два раза по сравнению с вылетом электрода для сварки углеродистой стали.
Технологии
Переходим к самому интересному — к технологиям. При сварке нержавеющей стали можно применять технологию полуавтоматической сварки в среде защитных газов, технологию контактной сварки, сварку неплавящимся электродом и сварку штучным электродов. В качестве защитного газа чаще всего используют аргон, смесь аргона с углекислотой, и иногда гелий. Давайте подробнее остановимся на двух технологиях сварки: аргонодуговой и сварку неплавящимся электродом.
Аргонодуговая сварка с применением плавящихся и неплавящихся электродов используется чаще всего на профессиональном производстве. Для выполнения такой работы рекомендуем установить обратную полярность и варить на постоянном токе. В качестве защиты, как не трудно догадаться, используется газ аргон. Вы можете использовать как чистый аргон, так и его смесь с углекислотой или кислородом. Применение смесей стабилизирует горение дуги, упростит формирование шва и уменьшит вероятность образования пор.
Если вы решите применить технологию сварки неплавящимся электродом, то установите прямую полярность и варите на постоянном токе. В качестве электродов используйте вольфрамовые. Применение переменного тока возможно, но не всегда целесообразно. Если в составе металл присутствует большое количество алюминия (что встречается редко), то можно использовать «переменку».
Также добавим пару слов о сварке штучными электродами. Этот метод считается непрофессиональным и применяется только в домашних условиях или на мелких предприятиях, где качество работы не принципиально. Этот способ хорош, если вы гаражный сварщик и не хотите тратить деньги на дополнительное оборудование. Вам достаточно иметь простенький инвертор и подобрать электроды. Но если вы претендуете на достойное качество швов, то рекомендуем все же остановить свой выбор на сварке в среде защитных газов. А для таких работ необходим полуавтомат, баллон с газом и сварочная проволока или электроды. Это минимальный набор для более-менее качественной сварки в условиях цеха или даже гаража.
Вместо заключения
Как вы теперь знаете, существует сразу несколько способов сварки нержавеющей стали. К тому же, они постоянно совершенствуются, поскольку технологический прогресс никогда не стоит на месте. Чтобы добиться высочайшего качества сварных швов необходимо строго соблюдать технологию сварки и иметь опыт работы с подобными металлами. Также желательно иметь профессиональное или полупрофессиональное оборудование.
Но, если вы новичок и вам еще предстоит работа со сталью марки 12х18н10т, не беспокойтесь. Примите, что по началу вы не получите качественные и долговечные соединения. Но с развитием навыков вы заметите, как ваша работа станет по-настоящему достойной. Практикуйтесь как можно больше. Особенно, когда дело касается ответственных конструкций. Если у вас уже есть опыт успешной или неудачной сварки нержавейки, то вы можете поделиться им в комментариях ниже. Желаем удачи в работе!
Читайте также: