Visokougljični čelik se odnosi na ugljični čelik sa w(C) većim od 0,6%, koji ima veću sklonost ka stvrdnjavanju od srednjeg ugljičnog čelika i formira martenzit s visokim udjelom ugljika, koji je osjetljiviji na stvaranje hladnih pukotina.Istovremeno, martenzitna struktura formirana u zoni zavarivanja je tvrda i lomljiva, što dovodi do velikog smanjenja plastičnosti i žilavosti spoja.Stoga je zavarljivost čelika s visokim udjelom ugljika prilično loša, te se mora primijeniti poseban proces zavarivanja kako bi se osigurale performanse spoja..Stoga se općenito rijetko koristi u zavarenim konstrukcijama.Visokougljični čelik se uglavnom koristi za dijelove strojeva koji zahtijevaju visoku tvrdoću i otpornost na habanje, kao što su osovine, veliki zupčanici i spojnice.Kako bi se uštedio čelik i pojednostavila tehnologija obrade, ovi dijelovi strojeva se često kombiniraju sa zavarenim konstrukcijama.Zavarivanje visokougljičnih čeličnih komponenti se susreće iu teškoj mašinogradnji.Prilikom formulisanja procesa zavarivanja zavarenog spoja čelika sa visokim udjelom ugljika, potrebno je sveobuhvatno analizirati sve vrste defekta zavarivanja koji se mogu pojaviti i poduzeti odgovarajuće mjere procesa zavarivanja.
1. Zavarljivost čelika s visokim udjelom ugljika
1.1 Metoda zavarivanja
Visokougljični čelik se uglavnom koristi u konstrukcijama visoke tvrdoće i visoke otpornosti na habanje, tako da su glavne metode zavarivanja elektrodom, lemljenje i zavarivanje pod vodom.
1.2 Materijali za zavarivanje
Zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika općenito ne zahtijeva istu čvrstoću između spoja i osnovnog metala.Elektrode sa niskim sadržajem vodonika sa jakom sposobnošću odsumporavanja, niskim sadržajem difuzionog vodonika u deponovanom metalu i dobrom žilavošću se generalno biraju za elektrolučno zavarivanje.Kada je potrebna čvrstoća metala šava i osnovnog metala, potrebno je odabrati elektrodu sa niskim sadržajem vodonika odgovarajućeg nivoa;kada čvrstoća metala šava i osnovnog metala nije potrebna, treba odabrati elektrodu sa niskim sadržajem vodonika čija je razina čvrstoće niža od one osnovnog metala.Ne može se odabrati elektroda s većim nivoom čvrstoće od osnovnog metala.Ako se osnovni metal ne smije prethodno zagrijati tokom zavarivanja, kako bi se spriječile hladne pukotine u zoni utjecaja topline, mogu se koristiti austenitne elektrode od nehrđajućeg čelika kako bi se dobila austenitna struktura dobre plastičnosti i jake otpornosti na pucanje.
1.3 Priprema žljebova
Kako bi se ograničio maseni udio ugljika u metalu šava, omjer fuzije treba smanjiti, tako da se žljebovi u obliku slova U ili V obično koriste prilikom zavarivanja, a treba voditi računa o čišćenju žljeba i mrlja od ulja i hrđa unutar 20 mm sa obje strane žljeba.
1.4 Predgrijavanje
Kod zavarivanja elektrodama od konstrukcijskog čelika, ona se mora prethodno zagrijati prije zavarivanja, a temperaturu predgrijavanja treba kontrolirati na 250°C do 350°C.
1.5 Međuslojna obrada
Za višeslojno višeprolazno zavarivanje, prvi prolaz koristi elektrode malog promjera i zavarivanje niske struje.Općenito, radni komad se postavlja u polu-vertikalno zavarivanje ili se šipka za zavarivanje koristi za bočno ljuljanje, tako da se cijela toplotno pogođena zona osnovnog metala zagrije u kratkom vremenu kako bi se postigli efekti predgrijavanja i očuvanja topline.
1.6 Termička obrada nakon zavarivanja
Neposredno nakon zavarivanja obradak se stavlja u peć za grijanje, a očuvanje topline se vrši na 650°C radi rasterećenja žarenja.
2. Defekti u zavarivanju visokougljičnog čelika i preventivne mjere
Zbog visoke sklonosti ka stvrdnjavanju čelika s visokim udjelom ugljika, sklone su nastanku vrućih i hladnih pukotina tokom zavarivanja.
2.1 Preventivne mjere za termičke pukotine
1) Kontrolišite hemijski sastav šava, strogo kontrolišite sadržaj sumpora i fosfora i na odgovarajući način povećajte sadržaj mangana kako biste poboljšali strukturu zavara i smanjili segregaciju.
2) Kontrolišite oblik poprečnog presjeka zavara, a omjer širine i dubine trebao bi biti malo veći kako bi se izbjegla segregacija u središtu zavara.
3) Za zavarene spojeve visoke krutosti treba odabrati odgovarajuće parametre zavarivanja, odgovarajući redoslijed i smjer zavarivanja.
4) Ako je potrebno, poduzmite mjere prethodnog zagrijavanja i sporog hlađenja kako biste spriječili pojavu termičkih pukotina.
5) Povećajte alkalnost elektrode ili fluksa kako biste smanjili sadržaj nečistoća u zavaru i poboljšali stepen segregacije.
2.2 Preventivne mjere za hladne pukotine.
1) Predgrijavanje prije zavarivanja i sporo hlađenje nakon zavarivanja ne samo da mogu smanjiti tvrdoću i lomljivost zone pod utjecajem topline, već i ubrzati difuziju vodonika u zavaru.
2) Odaberite odgovarajuće mjere zavarivanja.
3) Usvojite odgovarajuće sekvence montaže i zavarivanja kako biste smanjili naprezanje zavarenih spojeva i poboljšali stanje naprezanja zavarenih spojeva.
3 .Zaključak
Zbog visokog sadržaja ugljika, visoke kaljivosti i loše zavarljivosti čelika s visokim udjelom ugljika, lako je proizvesti martenzitnu strukturu s visokim udjelom ugljika tijekom zavarivanja, a lako je proizvesti i pukotine od zavarivanja.Stoga, kada zavarite visokougljični čelik, postupak zavarivanja treba biti razumno odabran.I poduzmite odgovarajuće mjere na vrijeme kako biste smanjili pojavu pukotina od zavarivanja i poboljšali performanse zavarenih spojeva.
Vrijeme objave: Jul-18-2023