Vysokouhlíková ocel označuje uhlíkovou ocel s w(C) vyšším než 0,6 %, která má větší tendenci tvrdnout než středně uhlíková ocel a tvoří vysokouhlíkový martenzit, který je citlivější na tvorbu studených trhlin.Zároveň je martenzitická struktura vzniklá v tepelně ovlivněné zóně svařování tvrdá a křehká, což vede k velkému poklesu plasticity a houževnatosti spoje.Proto je svařitelnost oceli s vysokým obsahem uhlíku dosti špatná a pro zajištění funkčnosti spoje musí být přijat speciální proces svařování..Proto se ve svařovaných konstrukcích obecně používá jen zřídka.Ocel s vysokým obsahem uhlíku se používá hlavně pro části strojů, které vyžadují vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení, jako jsou hřídele, velká ozubená kola a spojky.Pro úsporu oceli a zjednodušení technologie zpracování jsou tyto strojní díly často kombinovány se svařovanými konstrukcemi.Svařování součástí z oceli s vysokým obsahem uhlíku se také vyskytuje ve výrobě těžkých strojů.Při formulování procesu svařování svařence z oceli s vysokým obsahem uhlíku by měly být všechny druhy vad svařování, které se mohou vyskytnout, komplexně analyzovány a měla by být přijata odpovídající opatření procesu svařování.
1. Svařitelnost oceli s vysokým obsahem uhlíku
1.1 Metoda svařování
Ocel s vysokým obsahem uhlíku se používá hlavně ve strukturách s vysokou tvrdostí a vysokou odolností proti opotřebení, takže hlavními metodami svařování jsou elektrodové obloukové svařování, pájení a svařování pod tavidlem.
1.2 Svařovací materiály
Svařování oceli s vysokým obsahem uhlíku obecně nevyžaduje stejnou pevnost mezi spojem a základním kovem.Pro elektrodové obloukové svařování se obecně volí nízkovodíkové elektrody se silnou schopností odsíření, nízkým obsahem difuzního vodíku v naneseném kovu a dobrou houževnatostí.Je-li požadována pevnost svarového kovu a základního kovu, měla by být zvolena nízkovodíková elektroda odpovídající úrovně;když není požadována pevnost svarového kovu a základního kovu, měla by být zvolena elektroda s nízkým obsahem vodíku s úrovní pevnosti nižší, než je pevnost základního kovu.Nelze vybrat elektrodu s vyšší úrovní pevnosti než základní kov.Pokud není dovoleno předehřívat základní kov během svařování, aby se zabránilo studeným trhlinám v tepelně ovlivněné zóně, lze použít elektrody z austenitické nerezové oceli k získání austenitové struktury s dobrou plasticitou a silnou odolností proti prasklinám.
1.3 Příprava drážky
Aby se omezil hmotnostní podíl uhlíku ve svarovém kovu, měl by se snížit tavný poměr, takže se při svařování obecně používají drážky ve tvaru U nebo V a je třeba dbát na čištění drážky a olejových skvrn a rez do 20 mm na obou stranách drážky.
1.4 Předehřívání
Při svařování elektrodami z konstrukční oceli se musí před svařováním předehřát a teplota předehřevu by měla být řízena na 250 °C až 350 °C.
1.5 Mezivrstvové zpracování
U vícevrstvého víceprůchodového svařování se při prvním průchodu používají elektrody malého průměru a nízkoproudé svařování.Obecně se obrobek umístí do polosvislého svařování nebo se svařovací tyč použije k bočnímu výkyvu, takže se celá tepelně ovlivněná oblast základního kovu v krátké době zahřeje, aby se dosáhlo předehřátí a tepelně konzervačních účinků.
1.6 Tepelné zpracování po svařování
Ihned po svaření se obrobek vloží do ohřívací pece a tepelná konzervace se provede při 650 °C pro žíhání pro odlehčení pnutí.
2. Vady svarů vysoce uhlíkových ocelí a preventivní opatření
Vzhledem k vysoké tendenci kalení oceli s vysokým obsahem uhlíku jsou při svařování náchylné ke vzniku trhlin za tepla a trhlin za studena.
2.1 Preventivní opatření proti tepelným trhlinám
1) Kontrolujte chemické složení svaru, přísně kontrolujte obsah síry a fosforu a přiměřeně zvyšujte obsah manganu pro zlepšení struktury svaru a snížení segregace.
2) Kontrolujte tvar průřezu svaru a poměr šířky k hloubce by měl být o něco větší, aby se zabránilo segregaci ve středu svaru.
3) Pro svařence s vysokou tuhostí by měly být zvoleny vhodné parametry svařování, vhodná sekvence a směr svařování.
4) Je-li to nutné, proveďte opatření předehřátí a pomalého chlazení, abyste zabránili vzniku tepelných trhlin.
5) Zvyšte alkalitu elektrody nebo tavidla, abyste snížili obsah nečistot ve svaru a zlepšili stupeň segregace.
2.2 Preventivní opatření pro studené trhliny.
1) Předehřev před svařováním a pomalé ochlazování po svařování může nejen snížit tvrdost a křehkost tepelně ovlivněné zóny, ale také urychlit difúzi vodíku ve svaru směrem ven.
2) Zvolte vhodná svařovací opatření.
3) Přijměte vhodné montážní a svařovací sekvence, abyste snížili namáhání svarových spojů a zlepšili napjatost svařenců.
3 .Závěr
Vzhledem k vysokému obsahu uhlíku, vysoké prokalitelnosti a špatné svařitelnosti oceli s vysokým obsahem uhlíku je snadné vytvořit martenzitickou strukturu s vysokým obsahem uhlíku během svařování a je snadné vytvářet trhliny při svařování.Proto by při svařování oceli s vysokým obsahem uhlíku měl být svařovací proces zvolen rozumně.A včas přijmout odpovídající opatření ke snížení výskytu trhlin při svařování a zlepšení výkonu svarových spojů.
Čas odeslání: 18. července 2023