Kemampuan las baja: klasifikasi. Kelompok kemampuan las baja

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Baja adalah bahan struktural utama. Ini adalah paduan besi-karbon yang mengandung berbagai kotoran. Semua komponen yang termasuk dalam komposisinya mempengaruhi sifat-sifat ingot. Salah satu karakteristik teknologi logam adalah kemampuannya untuk membentuk sambungan las berkualitas tinggi.

Faktor yang menentukan kemampuan las baja

Evaluasi kemampuan las baja dilakukan dengan nilai indikator utama - ekuivalen karbon dari _{equiv. Ini adalah koefisien bersyarat yang memperhitungkan tingkat pengaruh kandungan karbon dan elemen paduan utama pada karakteristik las.}

Faktor-faktor berikut mempengaruhi kemampuan las baja:

1. Konten karbon.
2. Adanya kotoran berbahaya.
3. Derajat doping.
4. Tampilan mikrostruktur.
5. Kondisi lingkungan.
6. Ketebalan logam.

Parameter yang paling informatif adalah komposisi kimianya.

Distribusi baja berdasarkan kelompok kemampuan las

Tunduk padasemua faktor ini, kemampuan las baja memiliki karakteristik yang berbeda.

Klasifikasi baja berdasarkan kemampuan las.

• Bagus (bila _{eq≧0, 25%): untuk suku cadang baja karbon rendah; tidak tergantung pada ketebalan produk, kondisi cuaca, ketersediaan pekerjaan persiapan.}
• Memuaskan (0,25%≦С_{eq≦0,35%): ada batasan kondisi lingkungan dan diameter struktur yang dilas (suhu udara hingga -5, dalam kondisi tenang cuaca, ketebalan hingga 20 mm).}
• Limited (0,35%≦C_{eq≦0,45%): Pemanasan awal diperlukan untuk membentuk jahitan yang berkualitas. Ini mempromosikan transformasi austenitik "halus", pembentukan struktur yang stabil (feritik-pearlitik, bainitik).}
• Buruk (С_{eq≧0, 45%): pembentukan sambungan las yang stabil secara mekanis tidak mungkin dilakukan tanpa persiapan suhu sebelumnya dari tepi logam, serta perlakuan panas berikutnya dari struktur yang dilas. Pemanasan tambahan dan pendinginan halus diperlukan untuk membentuk struktur mikro yang diinginkan.}

Kelompok kemampuan las baja memudahkan untuk menavigasi fitur teknologi pengelasan nilai khusus paduan besi-karbon.

Perlakuan panas

Bergantung pada kelompok kemampuan las baja dan fitur teknologi yang sesuai, karakteristik sambungan las dapat disesuaikan menggunakan efek suhu yang berurutan. Ada 4 metode utama perlakuan panas: pengerasan, temper,anil dan normalisasi.

Yang paling umum adalah quenching dan tempering untuk kekerasan dan kekuatan simultan dari lasan, penghilang tegangan, pencegahan retak. Tingkat tempering tergantung pada bahan dan sifat yang diinginkan.

Perlakuan panas struktur logam selama pekerjaan persiapan dilakukan:

• anil - untuk menghilangkan tekanan di dalam logam, memastikan kelembutan dan kelenturannya;
• dipanaskan untuk meminimalkan perbedaan suhu.

Manajemen pengaruh suhu yang rasional memungkinkan:

• siapkan bagian untuk bekerja (hilangkan semua tekanan internal dengan menggiling biji-bijian);
• mengurangi perbedaan suhu pada logam dingin;
• meningkatkan kualitas objek yang dilas dengan mengoreksi struktur mikro secara termal.

Koreksi sifat berdasarkan perbedaan suhu dapat bersifat lokal atau umum. Pemanasan tepi dilakukan dengan menggunakan peralatan gas atau busur listrik. Tungku khusus digunakan untuk memanaskan seluruh bagian dan mendinginkannya dengan lancar.

Pengaruh struktur mikro pada properti

Inti dari proses perlakuan panas didasarkan pada transformasi struktural di dalam batangan dan efeknya pada logam yang dipadatkan. Jadi, ketika dipanaskan hingga suhu 727 C, itu adalah struktur austenitik granular campuran. Metode pendinginan menentukan opsi transformasi:

1. Di dalam oven (kecepatan 1˚C/mnt) - struktur perlit terbentuk dengan kekerasan sekitar 200 HB (kekerasan Brinell).
2. Aktifudara (10˚С/mnt) – sorbitol (butir ferit-perlit), kekerasan 300 HB.
3. Minyak (100˚C/mnt) – troostite (struktur mikro ferit-sementit), 400 HB.
4. Air (1000˚C/min) – martensit: keras (600 HB) tetapi struktur acicular rapuh.

Sambungan las harus memiliki indikator kekerasan, kekuatan, kualitas plastisitas yang cukup, sehingga karakteristik jahitan martensit tidak dapat diterima. Paduan karbon rendah memiliki struktur feritik, ferit-pearlitik, ferit-austenitik. Baja karbon sedang dan baja paduan sedang - perlit. Karbon tinggi dan paduan tinggi - martensit atau troostit, yang penting untuk dibawa ke bentuk feritik-austenitik.

Pengelasan baja ringan

Kemampuan las baja karbon ditentukan oleh jumlah karbon dan kotoran. Mereka mampu terbakar, berubah menjadi bentuk gas dan memberikan porositas jahitan berkualitas rendah. Belerang dan fosfor dapat terkonsentrasi di tepi butir, meningkatkan kerapuhan struktur. Pengelasan adalah yang paling sederhana, namun membutuhkan pendekatan individual.

Baja karbon kualitas umum dibagi menjadi tiga kelompok: A, B dan C. Pekerjaan pengelasan dilakukan dengan logam golongan C.

Kemampuan las nilai baja VST1 - VST4, sesuai dengan GOST 380-94, ditandai dengan tidak adanya batasan dan persyaratan tambahan. Pengelasan bagian dengan diameter hingga 40 mm terjadi tanpa pemanasan. Kemungkinan indikator dalam nilai: G - kandungan mangan yang tinggi; kp, ps, cn - "mendidih", "semi-tenang", "tenang"masing-masing.

Baja berkualitas rendah karbon diwakili oleh nilai dengan penunjukan seperseratus karbon, yang menunjukkan tingkat deoksidasi dan kandungan mangan (GOST 1050-88): baja 10 (juga 10kp, 10ps, 10G), 15 (juga 15kp, 15ps, 15G), 20 (juga 20kp, 20ps, 20G).

Untuk menjamin kualitas lasan, maka perlu dilakukan proses penjenuhan kolam las dengan karbon C dan mangan Mn.

Metode pengelasan:

1. Busur manual menggunakan elektroda khusus yang awalnya dikalsinasi, dengan diameter 2 hingga 5 mm. Jenis: E38 (untuk kekuatan sedang), E42, E46 (untuk kekuatan yang baik hingga 420 MPa), E42A, E46A (untuk kekuatan tinggi struktur kompleks dan operasinya dalam kondisi khusus). Pengelasan dengan batang OMM-5 dan UONI 13/45 dilakukan di bawah aksi arus searah. Bekerja dengan elektroda TsM-7, OMA-2, SM-11 dilakukan dengan arus karakteristik apa pun.
2. Pengelasan gas. Paling sering tidak diinginkan, tetapi mungkin. Itu dilakukan menggunakan kawat pengisi Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Logam rendah karbon tipis (d 8mm) dilas dengan cara kiri, tebal (d 8mm) - dengan cara yang benar. Kekurangan pada properti jahitan dapat dihilangkan dengan normalisasi atau anil.

Pengelasan baja karbon rendah dilakukan tanpa pemanasan tambahan. Untuk detail formulir sederhana, tidak ada batasan. Penting untuk melindungi struktur volumetrik dan kisi dari angin. Diinginkan untuk mengelas objek kompleks di bengkel pada suhu tidak lebih rendah dari 5˚С.

Jadi, untuk grade VST1 - VST4, baja 10 - baja 20 - kemampuan lasnya bagus, praktistanpa batasan, memerlukan pemilihan individu standar dari metode pengelasan, jenis elektroda dan karakteristik arus.

Baja struktural karbon sedang dan tinggi

Saturasi paduan dengan karbon mengurangi kemampuannya untuk membentuk senyawa yang baik. Dalam proses efek termal dari busur atau nyala gas, belerang terakumulasi di sepanjang tepi butir, menyebabkan kerapuhan merah, fosfor hingga kerapuhan dingin. Paling sering, bahan yang dicampur dengan mangan dilas.

Ini termasuk baja struktural dengan kualitas biasa VSt4, VSt5 (GOST 380-94), kualitas tinggi 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) dari berbagai produksi metalurgi.

Inti dari pekerjaan ini adalah untuk mengurangi jumlah karbon di kolam las, menjenuhkan logam di dalamnya dengan silikon dan mangan, dan memastikan teknologi yang optimal. Pada saat yang sama, penting untuk mencegah kehilangan karbon yang berlebihan, yang dapat menyebabkan destabilisasi sifat mekanik.

Fitur pengelasan dengan baja karbon sedang dan tinggi:

1. Pemanasan tepi awal hingga 100-200˚С untuk lebar hingga 150 mm. Hanya grade Vst4 dan baja 25 yang dilas tanpa pemanasan tambahan. Untuk baja karbon menengah dengan kemampuan las yang memuaskan, normalisasi penuh dilakukan sebelum mulai bekerja. Pra-anil diperlukan untuk baja karbon tinggi.
2. Pengelasan busur dilakukan dengan elektroda terkalsinasi berlapis, dengan ukuran mulai dari 3 hingga 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), di bawah arus searah. mungkin untuk bekerja difluks atau gas pelindung (CO_{2, argon).}
3. Pengelasan gas dilakukan dengan api karburasi, metode tangan kiri, dengan pemanasan awal hingga suhu 200˚C, dengan pasokan asetilena rendah yang seragam.
4. Perlakuan panas wajib bagian: pengerasan dan temper atau tempering terpisah untuk meminimalkan tekanan internal, mencegah retak, melunakkan struktur martensit dan troostite yang mengeras.
5. Pengelasan titik kontak dilakukan tanpa batasan.

Dengan demikian, baja struktural karbon menengah dan tinggi dilas praktis tanpa batasan, pada suhu eksternal minimal 5˚С. Pada suhu yang lebih rendah, pemanasan awal dan perlakuan panas berkualitas tinggi adalah wajib.

Pengelasan baja paduan rendah

Baja paduan adalah baja yang jenuh dengan berbagai logam selama peleburan untuk mendapatkan sifat yang diinginkan. Hampir semuanya memiliki efek positif pada kekerasan dan kekuatan. Krom dan nikel adalah bagian dari paduan tahan panas dan tahan karat. Vanadium dan silikon memberikan elastisitas, digunakan sebagai bahan untuk pembuatan pegas dan pegas. Molibdenum, mangan, titanium meningkatkan ketahanan aus, tungsten - kekerasan merah. Pada saat yang sama, secara positif mempengaruhi sifat-sifat bagian, mereka memperburuk kemampuan las baja. Selain itu, tingkat pengerasan dan pembentukan struktur martensit, tegangan internal dan risiko retak pada lapisan meningkat.

Kemampuan las baja paduan juga ditentukan olehkomposisi kimia.

Baja paduan rendah karbon rendah 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) dilas dengan baik. Dalam kondisi standar, mereka tidak memerlukan pemanasan tambahan dan perlakuan panas di akhir proses. Namun, beberapa batasan masih ada:

• Kisaran sempit kondisi termal yang diizinkan.
• Pekerjaan harus dilakukan pada suhu tidak lebih rendah dari -10˚С (dalam kondisi suhu atmosfer yang lebih rendah, tetapi tidak lebih rendah dari -25˚С, lakukan pemanasan awal hingga 200˚С).

Kemungkinan cara:

• Las busur listrik arus searah 40 sd 50 A, elektroda E55, E50A, E44A.
• Pengelasan busur terendam otomatis menggunakan kawat pengisi Sv-08GA, Sv-10GA.

Kemampuan las baja 09G2S, 10G2S1 juga bagus, persyaratan dan kemungkinan metode penerapannya sama dengan paduan 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. Karakteristik penting dari paduan 09G2S, 10G2S1 adalah tidak adanya kebutuhan untuk menyiapkan tepi untuk bagian dengan diameter hingga 4 cm.

Pengelasan baja paduan sedang

Baja paduan menengah 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) menghasilkan ketahanan yang lebih signifikan terhadap pembentukan lapisan lepas. Mereka termasuk dalam kelompok dengan kemampuan las yang memuaskan. Mereka membutuhkan pemanasan awal hingga suhu 150-200˚С, las multilayer, pengerasan dan temper setelah selesai pengelasan. Pilihan:

• Arus dan diameter elektroda saat mengelas dengan busur listrikdipilih secara ketat tergantung pada ketebalan logam, dengan mempertimbangkan fakta bahwa tepi yang lebih tipis lebih mengeras selama bekerja. Jadi, dengan diameter produk 2-3 mm, nilai arus harus berada dalam 50-90 A. Dengan ketebalan tepi 7-10 mm, arus searah polaritas terbalik meningkat menjadi 200 A menggunakan elektroda 4-6 mm. Batang dengan lapisan pelindung selulosa atau kalsium fluorida (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA) digunakan.
• Saat bekerja di lingkungan gas pelindung CO_{2 perlu menggunakan kawat Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM dengan diameter atas hingga 2 mm.}

Metode busur argon atau pengelasan busur terendam sering digunakan untuk bahan ini.

Baja tahan panas dan kekuatan tinggi

Pengelasan dengan paduan besi-karbon tahan panas 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF harus dilakukan dengan pemanasan awal hingga suhu 300-450˚С, dengan pengerasan akhir dan temper tinggi.

• Pengelasan busur listrik secara kaskade untuk merancang jahitan multilayer, menggunakan elektroda berlapis terkalsinasi UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Pengelasan gas dengan suplai asetilena 100 dm3/mm menggunakan bahan pengisi Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Sambungan pipa dilakukan dengan pemanasan gas sebelumnya dari seluruh sambungan.

Saat mengelas material paduan menengah berkekuatan tinggi 14Kh2GM, 14Kh2GMRB, penting untuk mengikuti aturan yang sama seperti untuk baja tahan panas, dengan mempertimbangkan beberapa nuansa:

• Pembersihan menyeluruhtepi dan penggunaan paku payung.
• Anil elektroda suhu tinggi (hingga 450˚C).
• Panaskan hingga 150˚C untuk bagian dengan ketebalan lebih dari 2 cm.
• Pendinginan jahitan lambat.

Baja paduan tinggi

Penggunaan teknologi khusus diperlukan saat mengelas baja paduan tinggi. Ini termasuk sejumlah besar paduan tahan karat, tahan panas, dan tahan panas, beberapa di antaranya: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N15MZB, 15Kh17G14A9. Kemampuan las baja (GOST 5632-72) termasuk dalam kelompok ke-4.

Karakteristik kemampuan las baja paduan tinggi karbon tinggi:

1. Hal ini diperlukan untuk mengurangi kekuatan arus rata-rata 10-20% karena konduktivitas termal yang rendah.
2. Pengelasan harus dilakukan dengan celah, elektroda berukuran hingga 2 mm.
3. Mengurangi kandungan fosfor, timbal, belerang, antimon, meningkatkan kelimpahan molibdenum, vanadium, tungsten melalui penggunaan batang berlapis khusus.
4. Kebutuhan untuk membentuk mikrostruktur las campuran (austenit + ferit). Ini memastikan keuletan logam yang diendapkan dan meminimalkan tegangan internal.
5. Pemanasan tepi wajib pada malam pengelasan. Suhu dipilih dalam kisaran dari 100 hingga 300˚С, tergantung pada struktur mikro struktur.
6. Pilihan elektroda berlapis dalam pengelasan busur ditentukan oleh jenis butiran, sifat dan kondisi kerja bagian: untuk baja austenitik 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 dengan Sv-06Kh19N9T pelapis,Sv-02X19H9; untuk baja martensit 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 dilapisi dengan Sv-08Kh17T; untuk baja austenitik-feritik 12Kh21N5T: TsL-33 dilapisi dengan Sv-08Kh11V2MF.
7. Saat pengelasan gas, pasokan asetilena harus sesuai dengan nilai 70-75 dm3/mm, kawat pengisi yang digunakan adalah Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Operasi busur terendam dimungkinkan menggunakan NZh-8.

Kemampuan las baja adalah parameter relatif. Itu tergantung pada komposisi kimia logam, struktur mikro dan sifat fisiknya. Pada saat yang sama, kemampuan untuk membentuk sambungan berkualitas tinggi dapat disesuaikan dengan bantuan pendekatan teknologi yang dipikirkan dengan matang, peralatan khusus, dan kondisi kerja.