Thép carbon cao là thép carbon có w(C) cao hơn 0,6%. Nó có xu hướng cứng hơn thép cacbon trung bình và tạo thành martensite cacbon cao, nhạy cảm hơn với sự hình thành các vết nứt nguội. Đồng thời, cấu trúc martensite hình thành trong vùng ảnh hưởng nhiệt hàn cứng và giòn khiến độ dẻo, dai của mối nối giảm đi rất nhiều. Do đó, khả năng hàn của thép cacbon cao khá kém và phải áp dụng các quy trình hàn đặc biệt để đảm bảo hiệu suất của mối nối. . Vì vậy, nó thường hiếm khi được sử dụng trong các kết cấu hàn. Thép carbon cao chủ yếu được sử dụng cho các bộ phận máy đòi hỏi độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, chẳng hạn như trục quay, bánh răng lớn và khớp nối [1]. Để tiết kiệm thép và đơn giản hóa công nghệ gia công, các bộ phận máy này thường được kết hợp với kết cấu hàn. Trong sản xuất máy hạng nặng, vấn đề hàn các bộ phận bằng thép có hàm lượng cacbon cao cũng gặp phải. Khi xây dựng quy trình hàn cho các mối hàn thép cacbon cao, cần phân tích toàn diện các khuyết tật hàn khác nhau có thể xảy ra và thực hiện các biện pháp quy trình hàn tương ứng.
Thiết bị hàn Xinfa có đặc tính chất lượng cao và giá thành thấp. Để biết chi tiết, vui lòng truy cập: Nhà sản xuất Hàn & Cắt - Nhà máy & Nhà cung cấp Hàn & Cắt Trung Quốc (xinfatools.com)
1 Khả năng hàn của thép cacbon cao
1.1 Phương pháp hàn
Thép cacbon cao chủ yếu được sử dụng cho các kết cấu có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao nên các phương pháp hàn chủ yếu là hàn hồ quang điện cực, hàn đồng thau và hàn hồ quang chìm.
1.2 Vật liệu hàn
Hàn thép cacbon cao thường không yêu cầu cường độ bằng nhau giữa mối nối và kim loại cơ bản. Khi hàn hồ quang, các điện cực hydro thấp có khả năng loại bỏ lưu huỳnh mạnh, hàm lượng hydro khuếch tán thấp trong kim loại lắng đọng và độ bền tốt thường được sử dụng. Khi cường độ của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản phải bằng nhau thì nên chọn loại que hàn có hàm lượng hydro thấp thuộc loại tương ứng; Khi không yêu cầu độ bền của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản thì nên chọn que hàn có hàm lượng hydro thấp, có mức độ bền thấp hơn mức độ bền của kim loại cơ bản. Hãy nhớ rằng không thể chọn que hàn có độ bền cao hơn kim loại cơ bản. Nếu kim loại cơ bản không được làm nóng trước trong quá trình hàn, để ngăn ngừa các vết nứt lạnh ở vùng chịu nhiệt, có thể sử dụng điện cực thép không gỉ austenit để thu được cấu trúc austenit có độ dẻo tốt và khả năng chống nứt mạnh.
1.3 Chuẩn bị góc xiên
Để hạn chế phần khối lượng carbon trong kim loại mối hàn, nên giảm tỷ lệ nung chảy, do đó, trong quá trình hàn, các rãnh hình chữ U hoặc hình chữ V thường được sử dụng và cần chú ý làm sạch rãnh và các vết dầu, rỉ sét, v.v. trong phạm vi 20 mm ở cả hai bên của rãnh.
1.4 Làm nóng trước
Khi hàn bằng điện cực thép kết cấu, nó phải được làm nóng trước khi hàn và nhiệt độ nung nóng trước được kiểm soát trong khoảng từ 250 ° C đến 350 ° C.
1.5 Xử lý xen kẽ
Khi hàn nhiều lớp và nhiều đường hàn, một điện cực có đường kính nhỏ và dòng điện thấp được sử dụng cho lần hàn đầu tiên. Nói chung, phôi được đặt trong trạng thái hàn bán thẳng đứng hoặc que hàn được sử dụng để xoay ngang, để toàn bộ vùng chịu nhiệt của kim loại cơ bản được nung nóng trong thời gian ngắn để đạt được hiệu quả làm nóng trước và bảo quản nhiệt.
1.6 Xử lý nhiệt sau hàn
Ngay sau khi hàn, phôi được đặt trong lò gia nhiệt và giữ ở nhiệt độ 650°C để ủ giảm ứng suất [3].
2 Các khuyết tật hàn của thép cacbon cao và biện pháp phòng ngừa
Do thép cacbon cao có xu hướng cứng lại nên dễ xảy ra các vết nứt nóng và vết nứt lạnh trong quá trình hàn.
2.1 Biện pháp phòng ngừa vết nứt nhiệt
1) Kiểm soát thành phần hóa học của mối hàn, kiểm soát chặt chẽ hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho, đồng thời tăng hàm lượng mangan một cách thích hợp để cải thiện cấu trúc mối hàn và giảm sự phân tầng.
2) Kiểm soát hình dạng mặt cắt ngang của mối hàn và làm cho tỷ lệ chiều rộng và chiều sâu lớn hơn một chút để tránh sự phân tách ở tâm mối hàn.
3) Đối với các mối hàn cứng, cần lựa chọn các thông số hàn thích hợp, trình tự và hướng hàn thích hợp.
4) Nếu cần, thực hiện các biện pháp làm nóng trước và làm nguội chậm để ngăn ngừa xảy ra vết nứt do nhiệt.
5) Tăng độ kiềm của que hàn hoặc chất trợ dung để giảm hàm lượng tạp chất trong mối hàn và cải thiện mức độ phân tách.
2.2 Biện pháp phòng ngừa vết nứt nguội[4]
1) Làm nóng trước trước khi hàn và làm nguội chậm sau khi hàn không chỉ có thể làm giảm độ cứng và độ giòn của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt mà còn đẩy nhanh quá trình khuếch tán hydro ra bên ngoài trong mối hàn.
2) Lựa chọn biện pháp hàn phù hợp.
3) Áp dụng trình tự lắp ráp và hàn thích hợp để giảm ứng suất kiềm chế của mối hàn và cải thiện trạng thái ứng suất của mối hàn.
4) Chọn vật liệu hàn thích hợp, làm khô điện cực và chất trợ dung trước khi hàn và giữ chúng sẵn sàng để sử dụng.
5) Trước khi hàn, nước, rỉ sét và các chất gây ô nhiễm khác trên bề mặt kim loại cơ bản xung quanh rãnh phải được loại bỏ cẩn thận để giảm hàm lượng hydro khuếch tán trong mối hàn.
6) Việc xử lý khử hydro phải được thực hiện ngay trước khi hàn để hydro thoát ra hoàn toàn khỏi mối hàn.
7) Việc xử lý ủ giảm ứng suất phải được thực hiện ngay sau khi hàn để thúc đẩy sự khuếch tán ra bên ngoài của hydro trong mối hàn.
3 Kết luận
Do hàm lượng carbon cao, độ cứng cao và khả năng hàn kém nên thép carbon cao dễ tạo ra cấu trúc martensite carbon cao và các vết nứt hàn trong quá trình hàn. Vì vậy, khi hàn thép cacbon cao phải lựa chọn quy trình hàn hợp lý. Và kịp thời thực hiện các biện pháp tương ứng để giảm thiểu sự xuất hiện của vết nứt hàn và cải thiện hiệu suất của các mối hàn.
Thời gian đăng: 27-05-2024
