יכולת ריתוך פלדה: סיווג. קבוצות ריתוך של פלדות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

פלדה היא החומר המבני העיקרי. זוהי סגסוגת ברזל-פחמן המכילה זיהומים שונים. כל הרכיבים הכלולים בהרכבו משפיעים על תכונות המטיל. אחד המאפיינים הטכנולוגיים של מתכות הוא היכולת ליצור חיבורים מרותכים באיכות גבוהה.

גורמים שקובעים את יכולת הריתוך של פלדה

הערכת יכולת הריתוך של פלדה נעשית לפי הערך של המחוון הראשי - שווה ערך הפחמן של С_{equiv. זהו מקדם מותנה שלוקח בחשבון את מידת ההשפעה של תכולת הפחמן ומרכיבי הסגסוג העיקריים על מאפייני הריתוך.}

הגורמים הבאים משפיעים על יכולת הריתוך של פלדות:

1. תוכן פחמן.
2. נוכחות של זיהומים מזיקים.
3. דרגת סימום.
4. תצוגת מיקרו-מבנה.
5. תנאים סביבתיים.
6. עובי מתכת.

הפרמטר האינפורמטיבי ביותר הוא ההרכב הכימי.

הפצת פלדות לפי קבוצות ריתוך

כפוף לכל הגורמים הללו, לריתוך של פלדה יש מאפיינים שונים.

סיווג פלדות לפי יכולת ריתוך.

• Good (כאשר С_{eq≧0, 25%): עבור חלקי פלדה דלי פחמן; אינו תלוי בעובי המוצר, תנאי מזג האוויר, זמינות עבודות הכנה.}
• משביע רצון (0.25%≦С_{eq≦0.35%): קיימות הגבלות על תנאי הסביבה ועל קוטר המבנה המרותך (טמפרטורת אוויר עד -5, ברוגע מזג אוויר, עובי של עד 20 מ"מ).}
• Limited (0.35%≦C_{eq≦0.45%): נדרש חימום מוקדם כדי ליצור תפר איכותי. הוא מקדם טרנספורמציות אוסטניטיות "חלקות", היווצרות של מבנים יציבים (פריטי-פרליטי, ביינטי).}
• Bad (С_{eq≧0, 45%): אי אפשר ליצור חיבור מרותך יציב מבחינה מכנית ללא הכנה קודמת בטמפרטורה של קצוות המתכת, כמו גם טיפול בחום שלאחר מכן של המבנה המרותך. נדרשים חימום נוסף וקירור חלק ליצירת המיקרו המבנה הרצוי.}

קבוצות ריתוך פלדה מקלות על הניווט בין התכונות הטכנולוגיות של ריתוך דרגות ספציפיות של סגסוגות ברזל-פחמן.

טיפול בחום

בהתאם לקבוצת הריתוך של הפלדות והתכונות הטכנולוגיות המתאימות, ניתן להתאים את המאפיינים של המפרק המרותך באמצעות השפעות טמפרטורה עוקבות. ישנן 4 שיטות עיקריות לטיפול בחום: התקשות, מזג,חישול ונורמליזציה.

הנפוצים ביותר הם כיבוי וטמפרור לקשיות וחוזק בו-זמני של הריתוך, הפגת מתח, מניעת סדקים. מידת החיסום תלויה בחומר ובמאפיינים הרצויים.

טיפול בחום של מבני מתכת במהלך עבודת הכנה מתבצע:

• חישול - כדי להקל על מתח בתוך המתכת, להבטיח את הרכות והגמישות שלה;
• חומם מראש כדי למזער את הפרש הטמפרטורה.

ניהול רציונלי של השפעות טמפרטורה מאפשר:

• הכן את החלק לעבודה (הקל על כל הלחצים הפנימיים על ידי טחינת גרגירים);
• הפחתת הפרשי טמפרטורה במתכת קרה;
• שפר את איכות האובייקט המרותך על ידי תיקון תרמי של המיקרו-מבנה.

תיקון של מאפיינים לפי הבדלי טמפרטורה יכול להיות מקומי או כללי. חימום קצה מתבצע באמצעות ציוד גז או קשת חשמלית. תנורים מיוחדים משמשים לחימום החלק כולו ולקררו בצורה חלקה.

השפעת המיקרו-מבנה על נכסים

מהות תהליכי טיפול בחום מבוססת על טרנספורמציות מבניות בתוך המטיל והשפעתם על המתכת המוצקת. לכן, כאשר מחומם לטמפרטורה של 727 ˚C, זהו מבנה אוסטניטי מעורב. שיטת הקירור קובעת את אפשרויות הטרנספורמציה:

1. בתוך התנור (מהירות 1˚C/min) - נוצרים מבני פרלייט בקשיות של כ-200 HB (קשיות ברינל).
2. מופעלאוויר (10˚С/דקה) – סורביטול (גרגרי פריט-פרלייט), קשיות 300 HB.
3. שמן (100˚C/min) – טרוסטיט (מיקרו-מבנה פריט-צמנטיט), 400 HB.
4. מים (1000˚C/דקה) – מרטנזיט: קשה (600 HB) אך מבנה עגול שביר.

על מפרק הריתוך להיות מספיק קשיות, חוזק, אינדיקטורים לאיכות פלסטיות, כך שהמאפיינים המרטנסיטיים של התפר אינם מקובלים. לסגסוגות דלת פחמן יש מבנה פריטי, פריט-פרליטי, פריט-אוסטניטי. פלדות פחמן בינוני וסגסוגת בינונית - פנינה. פחמן גבוה וסגסוגת גבוהה - מרטנסיט או טרוסטיט, שחשוב להביא לצורה פריטית-אוסטינית.

ריתוך פלדה קלה

יכולת הריתוך של פלדות פחמן נקבעת לפי כמות הפחמן והזיהומים. הם מסוגלים להישרף, הופכים לצורות גזים ומעניקים נקבוביות תפר באיכות נמוכה. ניתן לרכז גופרית וזרחן בקצוות הגרגירים, מה שמגביר את שבריריות המבנה. הריתוך הוא הפשוט ביותר, עם זאת, דורש גישה אינדיבידואלית.

פלדת פחמן באיכות נפוצה מחולקת לשלוש קבוצות: A, B ו-C. עבודת הריתוך מתבצעת עם מתכת מקבוצה C.

ריתוך של דרגות פלדה VST1 - VST4, בהתאם ל-GOST 380-94, מאופיינת בהיעדר הגבלות ודרישות נוספות. ריתוך חלקים בקוטר של עד 40 מ"מ מתרחש ללא חימום. אינדיקטורים אפשריים בדרגות: G - תכולה גבוהה של מנגן; kp, ps, cn - "רותח", "רגוע למחצה", "רגוע"בהתאמה.

פלדה באיכות נמוכה של פחמן מיוצגת על ידי דרגות עם ייעוד של מאיות פחמן, המציינת את מידת ההתחמצנות ותכולת המנגן (GOST 1050-88): פלדה 10 (גם 10kp, 10ps, 10G), 15 (גם 15kp, 15ps, 15G), 20 (גם 20kp, 20ps, 20G).

כדי להבטיח ריתוך איכותי, יש צורך לבצע את תהליך הרוויה של בריכת הריתוך בפחמן C ומנגן Mn.

שיטות ריתוך:

1. קשת ידנית באמצעות אלקטרודות מיוחדות, שסולנו בתחילה, בקוטר של 2 עד 5 מ"מ. סוגים: E38 (לחוזק בינוני), E42, E46 (לחיזק טוב עד 420 MPa), E42A, E46A (לחזק גבוה של מבנים מורכבים והפעלתם בתנאים מיוחדים). ריתוך עם מוטות OMM-5 ו-UONI 13/45 מתבצע תחת פעולת זרם ישר. עבודה עם אלקטרודות TsM-7, OMA-2, SM-11 מתבצעת עם זרם בכל מאפיין.
2. ריתוך גז. לרוב לא רצוי, אבל אפשרי. זה מתבצע באמצעות חוט מילוי Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. מתכת דלת פחמן דקה (d 8mm) מרותכת בדרך השמאלית, עבה (d 8mm) - בצורה הנכונה. ניתן להסיר ליקויים בתכונות התפר על ידי נורמליזציה או חישול.

ריתוך של פלדות דלת פחמן מתבצע ללא חימום נוסף. לפרטים של טופס פשוט, אין הגבלות. חשוב להגן על מבנים נפחיים וסריג מפני הרוח. רצוי לרתך חפצים מורכבים בבית מלאכה בטמפרטורה שאינה נמוכה מ-5˚С.

לכן, עבור דרגות VST1 - VST4, פלדה 10 - פלדה 20 - הריתוך טוב, למעשהללא הגבלות, המחייב בחירה אישית סטנדרטית של שיטת הריתוך, סוג האלקטרודה ומאפייני הזרם.

פלדות מבניות בינוניות ועתירות פחמן

רוויה של הסגסוגת בפחמן מפחיתה את יכולתה ליצור תרכובות טובות. בתהליך של השפעות תרמיות של קשת או להבת גז, גופרית מצטברת לאורך קצוות הגרגירים, מה שמוביל לשבירות אדומה, זרחן לשבירות קרה. לרוב, חומרים סגסוגים עם מנגן מרותכים.

זה כולל פלדות מבניות באיכות רגילה VSt4, VSt5 (GOST 380-94), באיכות גבוהה 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) של ייצור מתכות שונים.

מהות העבודה היא הפחתת כמות הפחמן בבריכת הריתוך, הרוויה של המתכת בה בסיליקון ומנגן והבטחת טכנולוגיה מיטבית. יחד עם זאת, חשוב למנוע הפסדי פחמן מוגזמים, שעלולים להוביל לחוסר יציבות של תכונות מכניות.

תכונות של ריתוך עם פלדות פחמן בינוניות וגבוהות:

1. חימום קצה ראשוני עד 100-200˚С עבור רוחב של עד 150 מ"מ. רק דרגות Vst4 ופלדה 25 מרותכות ללא חימום נוסף. עבור פלדות פחמן בינוניות עם יכולת ריתוך משביעת רצון, נורמליזציה מלאה מתבצעת לפני תחילת העבודה. נדרש חישול מראש עבור פלדות עתירות פחמן.
2. ריתוך קשת מתבצע עם אלקטרודות מפוחלות מצופות, בגודל של 3 עד 6 מ"מ (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), בזרם ישר. אפשרי לעבוד בושטף או גזי מיגון (CO_{2, ארגון).}
3. ריתוך גז מתבצע בלהבה מקרבת, בשיטת יד שמאל, עם חימום מוקדם לטמפרטורה של 200˚C, עם אספקת חשמל נמוכה אחידה של אצטילן.
4. טיפול בחום חובה של חלקים: התקשות וזיגום או חישול נפרד כדי למזער מתחים פנימיים, מניעת סדקים, ריכוך מבנים מרטנסיטיים וטרווסטיטים שהוקשו.
5. ריתוך נקודתי ליצירת קשר מתבצע ללא הגבלה.

לכן, פלדות מבניות בעלות פחמן בינוני וגבוה מרותכות כמעט ללא הגבלות, בטמפרטורה חיצונית של לפחות 5˚С. בטמפרטורות נמוכות יותר, חובה חימום ראשוני וטיפול חום איכותי.

ריתוך של פלדות מסגסוגת נמוכה

פלדות סגסוגת הן פלדות הרוויות במתכות שונות במהלך ההמסה על מנת לקבל תכונות רצויות. כמעט לכולם יש השפעה חיובית על קשיחות וחוזק. כרום וניקל הם חלק מסגסוגות עמידות בחום ונירוסטה. ונדיום וסיליקון נותנים גמישות, משמשים כחומר לייצור קפיצים וקפיצים. מוליבדן, מנגן, טיטניום מגבירים את ההתנגדות לבלאי, טונגסטן - קשיות אדומה. במקביל, המשפיעים באופן חיובי על המאפיינים של חלקים, הם מחמירים את יכולת הריתוך של הפלדה. כמו כן, עולה מידת ההתקשות והיווצרות מבנים מרטנסיטים, מתחים פנימיים והסיכון לסדקים בתפרים.

יכולת הריתוך של פלדות סגסוגת נקבעת גם על פי שלהןהרכב כימי.

פלדות נמוכות פחמן 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) מרותכות היטב. בתנאים סטנדרטיים, הם אינם דורשים תוספת חימום וטיפול בחום בתום התהליכים. עם זאת, כמה הגבלות עדיין קיימות:

• טווח צר של תנאים תרמיים מותרים.
• העבודה צריכה להתבצע בטמפרטורה שאינה נמוכה מ-10˚С (בתנאים של טמפרטורות אטמוספריות נמוכות יותר, אך לא נמוכות מ-25˚С, החל חימום מוקדם עד 200˚С).

דרכים אפשריות:

• ריתוך קשת חשמלי עם זרם ישר 40 עד 50 A, אלקטרודות E55, E50A, E44A.
• ריתוך קשת שקוע אוטומטי באמצעות חוט מילוי Sv-08GA, Sv-10GA.

גם הריתוך של פלדה 09G2S, 10G2S1 טובה, הדרישות ושיטות היישום האפשריות זהות לאלו של סגסוגות 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. מאפיין חשוב של סגסוגות 09G2S, 10G2S1 הוא היעדר הצורך להכין קצוות לחלקים בקוטר של עד 4 ס מ.

ריתוך של פלדות סגסוגת בינונית

פלדות סגסוגת בינונית 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) מייצרות עמידות משמעותית יותר להיווצרות תפרים רופפים. הם שייכים לקבוצה עם יכולת ריתוך מספקת. הם דורשים חימום מוקדם לטמפרטורות של 150-200 מעלות צלזיוס, ריתוכים רב שכבתיים, התקשות והיסוס עם השלמת הריתוך. אפשרויות:

• קוטר הזרם והאלקטרודה בעת ריתוך בקשת חשמליתנבחר אך ורק בהתאם לעובי המתכת, תוך התחשבות בעובדה שקצוות דקים יותר מתקשים יותר במהלך העבודה. אז, עם קוטר מוצר של 2-3 מ"מ, ערך הנוכחי צריך להיות בתוך 50-90 A. עם עובי קצה של 7-10 מ"מ, הזרם הישיר של קוטביות הפוכה גדל ל 200 A באמצעות אלקטרודות 4-6 מ"מ. נעשה שימוש במוטות עם ציפויי הגנה של תאית או סידן פלואוריד (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA).
• כאשר עובדים בסביבת גז מגן CO_{2 יש צורך להשתמש בחוט Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM בקוטר של עד עד 2 מ"מ.}

לרוב נעשה שימוש בשיטת קשת הארגון או ריתוך קשת שקוע עבור חומרים אלה.

פלדות עמידות בחום ובחוזק גבוה

ריתוך עם סגסוגות ברזל-פחמן עמידות בחום 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF חייב להתבצע עם חימום מוקדם לטמפרטורות של 300-450˚С, עם התקשות סופית וחום גבוה.

• ריתוך בקשת חשמלית בצורה מדורגת לעיצוב תפר רב שכבתי, באמצעות אלקטרודות מצופות מסולסל UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• ריתוך גז עם אספקת אצטילן 100 dm3/mm באמצעות חומרי מילוי Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. חיבור הצינור מתבצע עם חימום הגז הקודם של המפרק כולו.

בעת ריתוך חומרים בעלי חוזק גבוה בעלי סגסוגת בינונית 14Kh2GM, 14Kh2GMRB, חשוב להקפיד על אותם כללים כמו עבור פלדות עמידות חום, תוך התחשבות בכמה ניואנסים:

• ניקוי יסודיקצוות ושימוש בנעצים.
• חישול האלקטרודה בטמפרטורה גבוהה (עד 450˚C).
• מחממים מראש עד 150˚C עבור חלקים בעובי מעל 2 ס"מ.
• קירור תפר איטי.

פלדות מסגסוגת גבוהה

השימוש בטכנולוגיה מיוחדת הכרחי בעת ריתוך פלדות מסגסוגת גבוהה. אלה כוללים מגוון עצום של סגסוגות אל חלד, עמידות חום ועמידות בחום, חלקן: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03KhZ16N.115KhZ16N.115A. יכולת ריתוך של פלדות (GOST 5632-72) שייכת לקבוצה הרביעית.

מאפיין ריתוך פלדה מסגסוגת גבוהה בפחמן גבוה:

1. יש צורך להפחית את חוזק הזרם בממוצע של 10-20% בשל המוליכות התרמית הנמוכה שלהם.
2. הריתוך צריך להתבצע עם מרווח, אלקטרודות בגודל של עד 2 מ"מ.
3. הפחתת תכולת זרחן, עופרת, גופרית, אנטימון, הגברת שפע של מוליבדן, ונדיום, טונגסטן באמצעות שימוש במוטות מצופים מיוחדים.
4. הצורך ליצור מיקרו-מבנה ריתוך מעורב (אוסטניט + פריט). זה מבטיח את המשיכות של המתכת המופקדת ומזעור הלחצים הפנימיים.
5. חימום קצה חובה בערב הריתוך. הטמפרטורה נבחרת בטווח שבין 100 ל-300˚С, בהתאם למבנה המיקרו של המבנים.
6. הבחירה באלקטרודות מצופות בריתוך קשת נקבעת לפי סוג הגרגרים, תכונות ותנאי העבודה של החלקים: לפלדה אוסטניטית 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 עם Sv-06Kh19N9T ציפויים,Sv-02X19H9; לפלדה מרטנסיטית 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 מצופה Sv-08Kh17T; עבור פלדה אוסטניטית-פריטית 12Kh21N5T: TsL-33 מצופה Sv-08Kh11V2MF.
7. בעת ריתוך גז, אספקת האצטילן צריכה להתאים לערך של 70-75 dm3/mm, חוט המילוי המשמש הוא Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. פעולות קשת שקועות אפשריות באמצעות NZh-8.

יכולת הריתוך של פלדה היא פרמטר יחסי. זה תלוי בהרכב הכימי של המתכת, במבנה המיקרו שלה ובתכונות הפיזיקליות שלה. יחד עם זאת, ניתן להתאים את היכולת ליצור חיבורים איכותיים בעזרת גישה טכנולוגית מחושבת, ציוד מיוחד ותנאי עבודה.