قابلية لحام الصلب: التصنيف. مجموعات لحام الفولاذ

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

الصلب هو المادة الهيكلية الرئيسية. إنها سبيكة من الحديد والكربون تحتوي على شوائب مختلفة. تؤثر جميع المكونات المدرجة في تركيبته على خصائص السبيكة. إحدى الخصائص التكنولوجية للمعادن هي القدرة على تشكيل وصلات ملحومة عالية الجودة.

العوامل التي تحدد قابلية لحام الفولاذ

يتم تقييم قابلية لحام الفولاذ من خلال قيمة المؤشر الرئيسي - المكافئ الكربوني لـ С_{equiv. هذا معامل شرطي يأخذ في الاعتبار درجة تأثير محتوى الكربون وعناصر السبائك الرئيسية على خصائص اللحام.}

العوامل التالية تؤثر على قابلية لحام الفولاذ:

1. محتوى الكربون.
2. وجود شوائب ضارة
3. درجة المنشطات
4. عرض البنية المجهرية.
5. الظروف البيئية.
6. سماكة المعدن.

المعلمة الأكثر إفادة هي التركيب الكيميائي.

توزيع الفولاذ حسب مجموعات اللحام

تخضع لكل هذه العوامل ، قابلية اللحام للصلب لها خصائص مختلفة.

تصنيف الفولاذ عن طريق اللحام.

• جيد (عندما С_{مكافئ≧ 0 ، 25٪): للأجزاء الفولاذية منخفضة الكربون ؛ لا تعتمد على سمك المنتج وظروف الطقس وتوافر الأعمال التحضيرية.}
• مرضٍ (0.25٪ ≦ С_{مكافئ≦ 0.35٪): توجد قيود على الظروف البيئية وقطر الهيكل الملحوم (درجة حرارة الهواء تصل إلى -5 ، في هدوء الطقس ، وسماكة تصل إلى 20 مم).}
• محدود (0.35٪ C_{مكافئ≦ 0.45٪): التسخين المسبق مطلوب لتشكيل خط جودة. يعزز التحولات الأوستنيتية "السلسة" ، وتشكيل الهياكل المستقرة (الحديد-بيرليت ، باينيت).}
• سيئ (С_{مكافئ≧ 0 ، 45٪): تشكيل مفصل ملحوم مستقر ميكانيكيًا مستحيل بدون تحضير مسبق لدرجة الحرارة للحواف المعدنية ، وكذلك المعالجة الحرارية اللاحقة من الهيكل الملحوم. مطلوب تسخين إضافي وتبريد سلس لتشكيل البنية المجهرية المطلوبة.}

مجموعات قابلية اللحام بالفولاذ تجعل من السهل التنقل بين الميزات التكنولوجية لدرجات اللحام المحددة لسبائك الحديد والكربون.

المعالجة الحرارية

اعتمادًا على مجموعة قابلية اللحام للفولاذ والميزات التكنولوجية المقابلة ، يمكن ضبط خصائص الوصلة الملحومة باستخدام تأثيرات درجة الحرارة المتتالية. هناك 4 طرق رئيسية للمعالجة الحرارية: التصلب ، التقسية ،التلدين والتطبيع.

الأكثر شيوعًا هي التبريد والتلطيف من أجل الصلابة والقوة المتزامنة للحام ، وتخفيف الإجهاد ، ومنع التشققات. درجة التقسية تعتمد على المادة والخصائص المرغوبة

تتم المعالجة الحرارية للهياكل المعدنية أثناء الأعمال التحضيرية:

• التلدين - لتخفيف الضغط داخل المعدن ، وضمان نعومته ومرونته ؛
• مسخن لتقليل فرق درجات الحرارة.

تسمح الإدارة العقلانية لتأثيرات درجة الحرارة بما يلي:

• تحضير الجزء للعمل (تخفيف كل الضغوط الداخلية عن طريق طحن الحبوب) ؛
• تقليل الاختلافات في درجات الحرارة على المعدن البارد ؛
• تحسين جودة الجسم الملحوم عن طريق التصحيح الحراري للبنية المجهرية.

تصحيح الخصائص باختلاف درجات الحرارة يمكن أن يكون محليًا أو عامًا. يتم تسخين الحواف باستخدام معدات الغاز أو القوس الكهربائي. تستخدم أفران خاصة لتسخين الجزء بأكمله وتبريده بسلاسة.

تأثير البنية المجهرية على الخصائص

يعتمد جوهر عمليات المعالجة الحرارية على التحولات الهيكلية داخل السبيكة وتأثيرها على المعدن المتصلب. لذلك ، عند تسخينها إلى درجة حرارة 727 درجة مئوية ، فهي عبارة عن بنية أوستنيتية حبيبية مختلطة. تحدد طريقة التبريد خيارات التحويل:

1. داخل الفرن (السرعة 1 درجة مئوية / دقيقة) - تتشكل الهياكل المصنوعة من البرليت بصلابة تبلغ حوالي 200 HB (صلابة برينل).
2. تشغيلالهواء (10 درجة مئوية / دقيقة) - السوربيتول (حبيبات الفريت-بيرليت) ، صلابة 300 HB.
3. زيت (100 درجة مئوية / دقيقة) - تروستيت (بنية مجهرية من الفريت-سمنتيت) ، 400 HB.
4. ماء (1000 درجة مئوية / دقيقة) - مارتينسيت: صلب (600 HB) لكن بنية حلقية هشّة.

يجب أن يكون لوصلة اللحام مؤشرات جودة كافية للصلابة والقوة واللدونة ، وبالتالي فإن الخصائص المارتنسيتية للخط غير مقبولة. تحتوي السبائك منخفضة الكربون على هيكل من الحديد والفريت والبرليت والفريت والأوستنيتي. فولاذ كربوني متوسط وسبائك متوسطة - برليت. عالية الكربون وعالية السبائك - مارتينسيت أو تروستيت ، وهو أمر مهم لإحضار شكل الأوستنيتي من الحديد.

لحام فولاذي معتدل

يتم تحديد قابلية لحام الفولاذ الكربوني بكمية الكربون والشوائب. إنها قادرة على الاحتراق ، والتحول إلى أشكال غازية وإعطاء مسامية منخفضة الجودة. يمكن أن يتركز الكبريت والفوسفور عند حواف الحبوب ، مما يزيد من هشاشة الهيكل. اللحام هو الأبسط ، ومع ذلك ، يتطلب نهجًا فرديًا.

ينقسم الفولاذ الكربوني عالي الجودة إلى ثلاث مجموعات: A و B و C. يتم إجراء أعمال اللحام بمعدن المجموعة C.

قابلية اللحام لدرجات الصلب VST1 - يتميز VST4 ، وفقًا لـ GOST 380-94 ، بغياب القيود والمتطلبات الإضافية. يحدث لحام الأجزاء التي يصل قطرها إلى 40 مم بدون تسخين. المؤشرات الممكنة في الدرجات: G - نسبة عالية من المنغنيز ؛ kp، ps، cn - "غليان" ، "شبه هادئ" ، "هادئ"على التوالي.

الصلب منخفض الكربون يتم تمثيله بدرجات مع تحديد أجزاء من المئات من الكربون ، مما يشير إلى درجة إزالة الأكسدة ومحتوى المنغنيز (GOST 1050-88): فولاذ 10 (أيضًا 10kp ، 10ps ، 10G) ، 15 (أيضًا 15kp ، 15ps ، 15G) ، 20 (أيضًا 20kp ، 20ps ، 20G).

لضمان جودة اللحام ، من الضروري إجراء عملية تشبع حوض اللحام بالكربون C والمنغنيز Mn.

طرق اللحام:

1. قوس يدوي باستخدام أقطاب كهربائية مكلسة في البداية بقطر من 2 إلى 5 مم. الأنواع: E38 (للقوة المتوسطة) ، E42 ، E46 (لقوة جيدة تصل إلى 420 ميجا باسكال) ، E42A ، E46A (للقوة العالية للهياكل المعقدة وتشغيلها في ظروف خاصة). يتم اللحام بقضبان OMM-5 و UONI 13/45 تحت تأثير التيار المباشر. يتم العمل مع الأقطاب الكهربائية TsM-7 ، OMA-2 ، SM-11 بتيار من أي خاصية.
2. اللحام بالغاز. في أغلب الأحيان غير مرغوب فيه ، لكنه ممكن. يتم تنفيذه باستخدام سلك حشو Sv-08، Sv-08A، Sv-08GA، Sv-08GS. معدن رقيق منخفض الكربون (د 8 مم) ملحوم بالطريقة اليسرى ، سميك (د 8 مم) - بالطريقة الصحيحة. يمكن إزالة أوجه القصور في خصائص التماس بالتطبيع أو التلدين.

يتم إجراء لحام الفولاذ منخفض الكربون بدون تدفئة إضافية. للحصول على تفاصيل نموذج بسيط ، لا توجد قيود. من المهم حماية الهياكل الحجمية والشبكية من الرياح. من المستحسن لحام الأشياء المعقدة في ورشة العمل عند درجة حرارة لا تقل عن 5 درجات مئوية.

وهكذا ، بالنسبة للصفوف VST1 - VST4 ، فولاذ 10 - فولاذ 20 - قابلية اللحام جيدة عمليًابدون قيود ، تتطلب اختيارًا فرديًا قياسيًا لطريقة اللحام ونوع القطب وخصائص التيار.

فولاذ إنشائي متوسط وعالي الكربون

تشبع السبيكة بالكربون يقلل من قدرتها على تكوين مركبات جيدة. في عملية التأثيرات الحرارية للقوس أو اللهب الغازي ، يتراكم الكبريت على طول حواف الحبوب ، مما يؤدي إلى هشاشة حمراء والفوسفور إلى هشاشة باردة. في أغلب الأحيان ، يتم لحام المواد المخلوطة بالمنغنيز.

يشمل ذلك الفولاذ الإنشائي ذو الجودة العادية VSt4 ، VSt5 (GOST 380-94) ، 25 ، 25G ، 30 ، 30G ، 35 ، 35G ، 40 ، 45G (GOST 1050-88) من مختلف الإنتاج المعدني

جوهر العمل هو تقليل كمية الكربون في حوض اللحام ، وتشبع المعدن فيه بالسيليكون والمنغنيز ، وضمان التكنولوجيا المثلى. في الوقت نفسه ، من المهم منع الخسائر المفرطة للكربون ، والتي يمكن أن تؤدي إلى زعزعة استقرار الخواص الميكانيكية.

ميزات اللحام بالفولاذ الكربوني المتوسط والعالي:

1. تسخين الحافة الأولية حتى 100-200 درجة مئوية لعرض يصل إلى 150 مم. يتم لحام الدرجات Vst4 والصلب 25 فقط بدون تدفئة إضافية. بالنسبة للفولاذ متوسط الكربون مع قابلية اللحام المرضية ، يتم إجراء التطبيع الكامل قبل بدء العمل. التلدين المسبق مطلوب للفولاذ عالي الكربون.
2. يتم إجراء اللحام القوسي باستخدام أقطاب مكلسة مطلية ، يتراوح حجمها من 3 إلى 6 مم (OZS-2 ، UONI-13/55 ، ANO-7) ، تحت التيار المباشر. ممكن للعمل فيهاغازات التدفق أو التدريع (CO_{2، الأرجون).}
3. يتم إجراء اللحام بالغازباستخدام لهب كربن ، طريقة اليد اليسرى ، مع التسخين المسبق لدرجة حرارة 200 درجة مئوية ، مع مصدر طاقة منخفض منتظم من الأسيتيلين.
4. المعالجة الحرارية الإلزامية للأجزاء: التصلب والتلطيف أو التقسية المنفصلة لتقليل الضغوط الداخلية ، ومنع التصدع ، وتليين الهياكل المارتينسيتية والتروستيت المتصلبة.
5. يتم إجراء اللحام النقطي الملامس بدون قيود.

وهكذا ، يتم لحام الفولاذ الإنشائي متوسط وعالي الكربون عمليًا دون قيود ، عند درجة حرارة خارجية لا تقل عن 5 درجات مئوية. في درجات الحرارة المنخفضة ، يكون التسخين الأولي والمعالجة الحرارية عالية الجودة إلزاميين.

لحام الفولاذ منخفض السبائك

سبائك الصلب هي فولاذ مشبع بمعادن مختلفة أثناء الصهر للحصول على الخصائص المرغوبة. تقريبا كل منهم له تأثير إيجابي على الصلابة والقوة. الكروم والنيكل جزء من سبائك مقاومة للحرارة وسبائك غير قابلة للصدأ. يعطي الفاناديوم والسيليكون مرونة ، ويستخدمان كمواد لتصنيع الزنبركات والينابيع. الموليبدينوم والمنغنيز والتيتانيوم تزيد من مقاومة التآكل والتنغستن - صلابة حمراء. في الوقت نفسه ، تؤثر إيجابًا على خصائص الأجزاء ، مما يؤدي إلى تفاقم قابلية اللحام للفولاذ. بالإضافة إلى ذلك ، تزداد درجة تصلب وتشكيل الهياكل المارتينزية ، والضغوط الداخلية وخطر التشقق في اللحامات.

يتم تحديد قابلية اللحام لسبائك الفولاذ أيضًا من خلالالتركيب الكيميائي.

الفولاذ منخفض الكربون منخفض السبائك 2GS ، 14G2 ، 15G ، 20G (GOST 4543-71) ، 15HSND ، 16G2AF (GOST 19281-89) ملحومة جيدًا. في ظل الظروف القياسية ، فإنها لا تتطلب تدفئة إضافية ومعالجة حرارية في نهاية العمليات. ومع ذلك ، لا تزال بعض القيود موجودة:

• نطاق ضيق من الظروف الحرارية المسموح بها.
• يجب أن يتم العمل عند درجة حرارة لا تقل عن -10 درجة مئوية (في ظروف درجات حرارة منخفضة في الغلاف الجوي ، ولكن ليس أقل من -25 درجة مئوية ، قم بتطبيق التسخين المسبق حتى 200 درجة مئوية).

الطرق الممكنة:

• لحام القوس الكهربائي بالتيار المباشر 40 إلى 50 أمبير ، الأقطاب الكهربائية E55 ، E50A ، E44A.
• لحام القوس المغمور الأوتوماتيكي باستخدام سلك حشو Sv-08GA، Sv-10GA.

قابلية اللحام للصلب 09G2S ، 10G2S1 جيدة أيضًا ، المتطلبات والأساليب الممكنة للتنفيذ هي نفسها بالنسبة للسبائك 12GS ، 14G2 ، 15G ، 20G ، 15KhSND ، 16G2AF. من الخصائص المهمة للسبائك 09G2S ، 10G2S1 عدم الحاجة إلى تجهيز الحواف للأجزاء التي يصل قطرها إلى 4 سم.

لحام سبائك الفولاذ المتوسطة

الفولاذ متوسط السبائك 20KhGSA ، 25KhGSA ، 35KhGSA (GOST 4543-71) ينتج مقاومة أكبر لتشكيل طبقات فضفاضة. ينتمون إلى مجموعة ذات قابلية مرضية للحام. إنها تتطلب التسخين المسبق لدرجات حرارة 150-200 درجة مئوية ، ولحامات متعددة الطبقات ، وتصلب وتلطيف عند الانتهاء من اللحام. الخيارات:

• قطر التيار والقطب عند اللحام بقوس كهربائييتم اختياره بدقة اعتمادًا على سمك المعدن ، مع مراعاة حقيقة أن الحواف الرقيقة تكون أكثر صلابة أثناء العمل. لذلك ، بقطر المنتج 2-3 مم ، يجب أن تكون القيمة الحالية في حدود 50-90 أ. بسمك حافة 7-10 مم ، يزيد التيار المباشر للقطبية العكسية إلى 200 ألف باستخدام أقطاب كهربائية 4-6 مم. يتم استخدام قضبان مع طلاءات واقية من السليلوز أو فلوريد الكالسيوم (Sv-18KhGSA ، Sv-18KhMA).
• عند العمل في بيئة غاز واقية CO_{2من الضروري استخدام الأسلاك Sv-08G2S ، Sv-10G2 ، Sv-10GSMT ، Sv-08Kh3G2SM بقطر يصل إلى 2 مم}

غالبًا ما تستخدم طريقة قوس الأرجون أو لحام القوس المغمور لهذه المواد.

فولاذ مقاوم للحرارة وقوة عالية

اللحام مع سبائك الحديد والكربون المقاومة للحرارة 12MX ، 12X1M1F ، 25X2M1F ، 15X5VF يجب أن يتم مع التسخين المسبق لدرجات حرارة 300-450 درجة مئوية ، مع تصلب نهائي وتقسية عالية.

• لحام القوس الكهربائي بطريقة متتالية لتصميم خط متعدد الطبقات ، باستخدام الأقطاب الكهربائية المكلسة UONII 13 / 45MH ، TML-3 ، TsL-30-63 ، TsL-39.
• اللحام بالغاز مع توريد الأسيتيلين 100 dm3/ مم باستخدام مواد حشو Sv-08KhMFA ، Sv-18KhMA. يتم توصيل الأنابيب مع التسخين بالغاز السابق للمفصل بأكمله.

عند لحام مواد عالية القوة من سبائك متوسطة 14Kh2GM ، 14Kh2GMRB ، من المهم اتباع نفس القواعد المطبقة على الفولاذ المقاوم للحرارة ، مع مراعاة بعض الفروق الدقيقة:

• تنظيف شاملحواف واستخدام المسامير.
• تلدين عند درجات حرارة عالية للقطب الكهربي (حتى 450 درجة مئوية).
• سخن حتى 150 درجة مئوية للأجزاء التي يزيد سمكها عن 2 سم.
• التبريد البطيء للدرز

سبائك الصلب عالية

استخدام تقنية خاصة ضروري عند لحام الفولاذ عالي السبائك. وتشمل هذه مجموعة كبيرة من السبائك المقاومة للحرارة والمقاومة للحرارة ، وبعضها: 09Kh16N4B ، 15Kh12VNMF ، 10Kh13SYu ، 08Kh17N5MZ ، 08Kh18G8N2T ، 03Kh16N15MZB ، 15Kh17G14A9. تنتمي قابلية لحام الفولاذ (GOST 5632-72) إلى المجموعة الرابعة.

قابلية لحام عالية من سبائك الصلب عالية الكربون:

1. من الضروري تقليل القوة الحالية بمعدل 10-20٪ بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة.
2. يجب أن يتم اللحام بفجوة ، أقطاب كهربائية يصل حجمها إلى 2 مم.
3. تقليل محتوى الفوسفور والرصاص والكبريت والأنتيمون وزيادة وفرة الموليبدينوم والفاناديوم والتنغستن من خلال استخدام قضبان مغلفة خاصة.
4. الحاجة إلى تشكيل بنية دقيقة مختلطة من اللحام (الأوستينيت + الفريت). هذا يضمن ليونة المعدن المترسب وتقليل الضغوط الداخلية.
5. تسخين إلزامي للحافة عشية اللحام. يتم تحديد درجة الحرارة في النطاق من 100 إلى 300 درجة مئوية ، اعتمادًا على البنية الدقيقة للهياكل.
6. يتم تحديد اختيار الأقطاب الكهربائية المطلية في اللحام بالقوس حسب نوع الحبيبات وخصائص وظروف العمل للأجزاء: للصلب الأوستنيتي 12X18H9: UONII 13 / NZh ، OZL-7 ، OZL-14 مع Sv-06Kh19N9T الطلاءاتسف -02 × 19H9 ؛ للصلب المارتنسيتي 20Kh17N2: UONII 10Kh17T ، AN-V-10 مطلي بـ Sv-08Kh17T ؛ بالنسبة للصلب الأوستنيتي والفريتي 12Kh21N5T: TsL-33 مطلي بـ Sv-08Kh11V2MF.
7. عند اللحام بالغاز ، يجب أن يتوافق توريد الأسيتيلين مع قيمة 70-75 dm3/ مم ، سلك الحشو المستخدم هو Sv-02Kh19N9T ، Sv-08Kh19N10B.
8. عمليات القوس المغمور ممكنة باستخدام NZh-8.

قابلية اللحام للفولاذ هي معلمة نسبية. يعتمد على التركيب الكيميائي للمعدن وبنيته المجهرية وخصائصه الفيزيائية. في الوقت نفسه ، يمكن تعديل القدرة على تكوين مفاصل عالية الجودة بمساعدة نهج تقني مدروس جيدًا ومعدات خاصة وظروف عمل.