Как варить инструментальную сталь

Обновлено: 20.05.2024

Конструкционные стали являются особыми видами сплавов, которые используются для производства различных деталей, механизмов и конструкций, которые применяются при изготовлении станков, оборудования разного назначения и при возведении строительных объектов.

Химические и механические свойства конструкционных сталей содержат в себе всевозможные примеси. К таким примесям относятся сера и фосфор, которые в значительной мере влияют на прочностные характеристики сталей и придают металлу хрупкость и ломкость. В зависимости от объема содержания конструкционные стали разделяются на обыкновенные, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

При этом процент вредных примесей в сплаве колеблется от 0,05% до 0,015%. Обыкновенные конструкционные стали делятся на несколько подгрупп, которые классифицируются по наличию в своем составе различных химических элементов. Также их делят на подгруппы технических характеристик сплавов, которые получаются в результате.

Основным предназначением таких сталей является производство швеллеров, уголков, болтов, гвоздей, проволоки, заклепок, труб и т.д. Как видите, из таких сталей изготавливают предметы и материалы, которые при эксплуатации не подвергаются высокой физической и механической нагрузке.

Качественные конструкционные стали имеют в своем составе меньше добавок и различных механических вкраплений. Допустимой уровень вредных примесей при их производстве составляет не более 0,04% серы и фосфора.

Качественные конструкционные стали нашли широкую область применения. Например, для изготовления различных деталей, которые применяются в машиностроении, а также различные пружины и рессоры разных типов.

Обыкновенные качественные конструкционные стали являются углеродистыми, но содержание химического вещества является незначительным. Именно такая особенность объясняет мягкость и легкость при механической обработке.

Высококачественные конструкционные стали – это практически все легированные стали, которые отличаются от других повышенной прочностью. Данный вид сталей применяют в легком и тяжелом машиностроении, а также применяются для производства инструмента и возведения строительных конструкций. Также их нередко применяют для изготовления сельскохозяйственной техники и деталей для нее.

Высококачественные стали имеют около 10-и подгрупп, а классификация по ним происходит по физико-химических свойств и сфере применения.

Например, высококачественные стали могут быть строительными, арматурными или цементируемыми. Помимо этого существуют детали, которые предназначены только для холодной штамповки или обладают специальными свойствами улучшения прочностных характеристик и во время термической обработки.

Особовысококачественные конструкционные стали – это мартенисто-стареющие сплавы, которые имеют повышенный предел выносливости. Основной областью их применения является изготовление высоконагруженных деталей, тросов и различных крепежей.

Что такое инструментальная сталь и как ее варить

Инструментальная сталь – это сталь, которая содержит в своем составе не более 0,7% углерода. Основными характеристиками данного вида сталей является прочность и твердость, которые достигают наивысших показателей после прохождения термической обработки. Особым применением стали данного вида является изготовление инструментов.

Сравнительно невысокая стоимость инструментальных сталей делает данный материал востребованным. Стоит отметить, что инструментальная сталь имеет один недостаток – у нее низкая износостойкость, поэтому данный сплав не применяется для производства деталей для машин и различного оборудования, потому что детали в таких машинах испытывают постоянные нагрузки.

Углеродистые стали способны терять прочность при нагревании, поэтому их применяют для производства инструмента, которые работают на большой скорости. Температура инструмента из стали данного вида может достигать не более 200 градусов по Цельсию, поэтому ее применяют для изготовления напильников, сверл, разверток и других инструментов. Таким образом, инструментальная углеродистая сталь имеет низкие показатели для сваривания, поэтому ее не используют для монтажа сварных конструкций.

Также из инструментальной стали производят режущие и измерительные инструмента. Нередко можно увидеть детали машин, которые испытывают большой износ, выпускаются из инструментальной стали.

Сталь с повышенной устойчивостью против нагревания способна сохранять свои эксплуатационные свойства при подогреве до 250 – 400 градусов по Цельсию. В основном такие стали легированные и имеет в своем составе до 12% хрома.

Такие стали очень устойчивы к повышенному износу даже в условиях абразивного износа. После того, как пройдет термическая обработка, то данный металл приобретает большую твердость. Таким сталям характерны высокая прокаливаемость до 400 миллиметров и самые минимальные изменения объема при проведении закалки. Их сталей данного вида изготавливаются штампа, которые рассчитаны на сильный износ.

Стали, которые устойчивы к подогреву, способны сохранять твердость до температуры 700 градусов по Цельсию. Основные легирующие элементы таких сталей – легирующие, что позволяет обеспечить красностойкость.

Такие свойства обеспечивает наличие в сплаве металла таких составляющих, как вольфрам и молибден. Инструментальная сталь с высокой твердостью идет на производство режущих инструментов, а стали, имеющие меньшую твердость, но имеют отличную вязкость, используются для производства форм литья металлов под давлением и штампов горячего деформирования.

Основным достоинством инструментальной углеродистой стали является прекрасная способность к обработке и невысокая твердость. Такие стали имеют некоторые крупные недостатки, например необходимость быстрого охлаждения в воде, что может привести к деформации сваренного изделия, а также к образованию трещин.

Ремонт и сварка инструментальных сталей

Инструментальные стали относятся к одному из типов трудносвариваемых сталей наряду с высокопрочными сталями, пружинными сталями, теплоустойчивыми сталями и сталями неизвестного состава. Для выполнения сварки и ремонта инструментальных сталей работы выполняются специальными марками электродов сварочных производимых компанией СпецЭлектрод.

Дело в том, что инструментальные стали отличаются более высоким содержанием углерода. Также они легируются хромом, молибденом, никелем, проходят термообработку для создания специфических, специальных свойств. Среди них прочность, высокая твердость, ковкость и другие специальные свойства.

Ремонт инструментальных сталей сваркой, в том числе электродами сварочными без существенных изменений характерных им свойств, очень затруднен, потому что для этого требуется специальная термообработка и применение таких материалов, которые бы придавали металлу сварочного шва требуемые свойства и химический состав.

На практике это реализовать довольно сложно в связи с проблемами по образованию окалины и изменением в размере деталей. Все это требует довольно большого количества времени.

Ремонт электродами сварочными инструментальных сталей может проводиться с предварительным – до двухсот-пятисот градусов Цельсия – подогревом сварочной зоны. После завершения процесса сварки производится отжиг.

Не смотря на то, что при такой технологии ремонта электродами сварочными не всегда удается достичь требуемой твердости и структуры металла шва сварочного, все равно это гораздо выгоднее, чем производство с нуля новой детали.

Купить электроды сварочные для ремонта изделий из инструментальных сталей можно обратившись в компанию СпецЭлектрод, либо к его дилерам.

Завод СпецЭлектрод предлагает для наплавки штампов горячей и холодной обрезки и быстроизнашивающихся деталей оборудования, аппаратов и машин электроды сварочные марки УОНИ-13/НЖ/20Х13, производства СпецЭлектрод.

Для соединения электродами сварочными инструментальных, трудносвариваемых сталей СпецЭлектрод рекомендует предварительное наложение одного или двух буферных слоев. Лучше всего использовать для этих целей разработанные СпецЭлектродом электроды сварочные ОЗЛ-312, либо хорошо известную, проверенную десятилетиями, марку электродов сварочных НИИ-48Г.

Другие части деталей и инструмента из низколегированных сталей восстанавливают с помощью разработанных СпецЭлектродом электродов сварочных ОЗН-400М, в последующем они подвергаются упрочняющей наплавке.

Необходимо иметь в виду, что следует использовать предварительную механическую обработку ремонтируемого электродами сварочными инструмента, в целях обеспечения достаточной, требуемой толщины слоя наплавленного.

При этом все наплавляемые режущие кромки и поверхности изношенного инструмента требуют не менее 2-х проходов электродами наплавочными.

Сварка тонкого металла электродом

Как у профессионалов, так и у новичков часто возникает вопрос, как правильно осуществляется сварка тонкого металла электродом. Вся проблема в том, что сварка жести вызывает некоторые трудности, связанные с ее толщиной (0,1-0,3 мм), из-за которой может возникать деформация в процессе работы. Рассмотрим основные требования правила работы и технологию сварки на листовой стали и выбор самых тонких электродов для работы.

Особенности сварки тонкого металла электродом

Сварка жести с помощью проводника процесс хоть и востребованный, но достаточно сложный и требует особого подхода. Все дело в том, что одно неловкое движение проводником и металл можно испортить, то есть насквозь прожечь, так как он толщиной меньше 0,4 миллиметра. В то же время, недостаточно плотное прилегание электрода может привести к некачественному соединению свариваемого материала.

Сварка тонкого металла электродом ведется на низком токе, поэтому необходимо четко придерживаться расстояния между изделием и проводником, чтобы не утратить дугу. Одним словом, нужно долго учиться и тренироваться, как варить тонкий металл, чтобы полноценно прочувствовать весь процесс и научиться удерживать дугу.

Одной из особенностей является специальная подготовка для тонкого металла, для лучшего сцепления. То есть, детали необходимо максимально качественно очистить от масла, краски, грязи и пыли для лучшего скрепления. Следует учитывать, что не все виды швов и не каждая технология подойдет для сварки стальных листов.

Требования и технология сварки жести

Сварка тонколистового металла имеет ряд требований, которые рекомендуется выполнять для получения качественного результата:

электроды для сварки тонкого металла следует подбирать в соответствии с толщиной рабочего изделия. При толщине детали, не более 3 мм и проводник нужно применять диаметром 3-4 миллиметра. Для этого нужен самый тонкий электрод для сварки;
во избежание деформации деталей, необходимо выбирать соответствующую силу тока, для сварки стальных листов небольшого диаметра;
сварка тонколистовой стали должна производиться электродами с особым покрытием, которые будут медленно плавиться, позволят легко возбудить и удержать дугу, без разбрызгивания капель металла.

Особое внимание необходимо уделить выбору электрода. Для сварки жести нужно выбрать специальные проводники, которые обеспечивают медленное плавление и позволяют лучше удержать дугу. Использовать для работы можно как переменный, так и постоянный ток. Электроды для сварки инвертором тонкого металла лучше всего выбирать универсальные. Специалисты рекомендуют отдать предпочтение «троечке».

Касаемо технологии работы, то сваривать тонкие изделия лучше внахлест, так меньше вероятности прожечь металл.

Если необходимо произвести сварку листового металла встык, тогда его перед обработкой надо зафиксировать таким образом, чтобы они не двигались во время работы. При нагревании и остывании, металл имеет свойство расширяться и сужаться. В связи с этим могут возникнуть трудности, особенно у сварщика-новичка.

Основные способы соединения тонколистового металла

Сварка жести может осуществляться как ручной дуговой сваркой, так и полуавтоматом. Эти обе методики широко применяются для соединения мелких деталей, толщина металла которых не более 3 миллиметров.

Специалисты рекомендуют совершать сварку тонкого металла полуавтоматом, так как оборудование лучше справляется с этой задачей при работе на маленьком токе. Таким образом, можно избежать деформации изделия.

Сварка стальных листов может осуществляться несколькими способами:

прерывистый метод или точечный, при котором можно варить тонкий металл инвертором без риска. На изделии просто ставятся точки и таким образом скрепляются две части. Этот метод требует некоторых навыков, так как мастер должен очень быстро перемещать проводник, пока металл не успел остыть.
непрерывная сварка жести на протяжении всего шва. Сварочный аппарат для такого способа лучше выставлять на маленький ток, не более 60А. Кроме этого, нужно выбрать определенную скорость ведения электрода, так как при быстром перемещении изделие не успеет сплавиться, а при медленном, в нем могут образоваться дыры.

Существует два основных способа для сварки жести:

Работа плавящимися электродами. Для этого лучше использовать проводники, диаметром не более 2 миллиметров. Оптимальным размером считается 1,6 мм. Основной задачей мастера при этом является контроль недопущения перевара, чтобы не прожечь деталь. Проводник нужно вести с умеренной скоростью, чтобы и сплав получился качественным, и при этом в металле не образовалась дырка. В момент сцепления материалов необходимо обеспечить полный провар кромок стали, но не прожечь его. Здесь сварка тонколистовой стали заключается в мгновенном расплавлении кромок и невозможности вести полноценный контроль над созданием сварочной ванны. То есть, при таком способе важно внимательно вести электрод, чтобы не прожечь материал. Для этого необходимо долго тренироваться.
Сварка инвертором тонкого металла с применением нерасплавляющегося электрода. Такой метод, в свою очередь, тоже делится на два типа:

метод оплавления и соединения кромок деталей;
метод с использованием присадочной проволоки.

Этот способ подразумевает соединение деталей без примеси дополнительного материала. То есть, электрод не плавиться, а только расплавляет края деталей и соединяет их между собой. Такая методика дает возможность работать с самыми тонкими стальными листами.

Особенности работы с оцинкованной сталью

Оцинкованная сталь – это тонкий металл, который покрыт цинковым напылением. При работе с ним необходимо учесть несколько особенностей. Во-первых, детали нужно тщательно подготовить, расчищая напыление до чистой стали. Если этого не сделать, тогда соединение не получится. Так как цинк имеет совершенно другую температуру плавления, в сравнении со сталью.

Оцинкованный слой можно снять металлической щеткой или наждачной бумагой. Некоторые для этого используют абразивный круг. Все работы с цинком запрещено производить в закрытом помещении, так как его испарение очень вредно для организма.

Когда материал полноценно очищен до чистой стали, можно начинать процесс соединения деталей. При работе с оцинкованными трубами для получения качественного и надежного шва нужны будут два прохода разными электродами. Первый шов варят электродами с рутиловым покрытием, например, МР-3, АНО-4, ОЗС-4. При этом движения нужно совершать плавные и небольшие. Верхний шов — облицовочный стоит делать шире. Его ширина приблизительно равна трем диаметрам проводника. Тут важно не спешить и хорошо проваривать. Для этого используют электроды с основным покрытием (например,УОНИ-13/55, УОНИ-13/45, ДСК-50).

В завершение стоит отметить, что сварка жести – дело тонкое и кропотливое, требующее от сварщика определенных навыков в работе. Может осуществляться сварка тонкого металла полуавтоматом и вручную. Первым способом немного легче, потому что сварка тонким электродом вручную требует выполнения ряда условий, чтобы шов получился прочным и качественным.

Немаловажным моментом является тип спаивания. Сварка листового металла встык может быть реализована только в случае, если сварщик настоящий профессионал и правильно рассчитает силу тока, чтобы правильно соединить делали. В ином случае необходимо выбирать пайку внахлест. При этом уменьшается риск сквозного проплавления изделий. При инверторной методике важно правильно выставить силу тока. Тогда получится ровный и правильный шов.

Читайте также: