Korkeahiilinen teräs viittaa hiiliteräkseen, jonka w(C) on yli 0,6 % ja jolla on suurempi taipumus kovettua kuin keskihiilisellä teräksellä ja joka muodostaa korkeahiilisen martensiittia, joka on herkempi kylmän muodostumiselle halkeamia. Samanaikaisesti hitsauslämmön vaikutukselle muodostuva martensiittirakenne on kova ja hauras, mikä johtaa liitoksen plastisuuden ja sitkeyden suureen laskuun. Siksi korkeahiilisen teräksen hitsattavuus on melko huono, ja liitoksen suorituskyvyn varmistamiseksi on käytettävä erityisiä hitsausprosesseja. . Siksi hitsatuissa rakenteissa sitä käytetään yleensä harvoin. Hiilestä valmistettua terästä käytetään pääasiassa koneen osissa, jotka vaativat suurta kovuutta ja kulutuskestävyyttä, kuten akselit, suuret vaihteet ja kytkimet [1]. Teräksen säästämiseksi ja käsittelyprosessin yksinkertaistamiseksi nämä koneen osat yhdistetään usein hitsattuihin rakenteisiin. Hiilipitoisten teräskomponenttien hitsausongelmia kohdataan myös raskaiden koneiden valmistuksessa. Korkeahiilisen teräshitsauksen hitsausprosessia muotoiltaessa tulee analysoida kattavasti erilaisia mahdollisia hitsausvirheitä ja ryhtyä vastaaviin hitsausprosessiin liittyviin toimenpiteisiin.
1 Korkeahiilisen teräksen hitsattavuus
1.1 Hitsausmenetelmä
Hiilestä valmistettua terästä käytetään pääasiassa rakenteissa, joissa on korkea kovuus ja korkea kulutuskestävyys, joten päähitsausmenetelmiä ovat elektrodikaarihitsaus, kovajuotto ja upokaarihitsaus.
1.2 Hitsausmateriaalit
Hiilipitoisen teräksen hitsaus ei yleensä vaadi liitoksen ja perusmetallin lujuutta. Elektrodikaarihitsauksessa käytetään yleensä vähävetyisiä elektrodeja, joilla on vahva rikinpoistokyky, alhainen diffundoituvan vedyn pitoisuus kerrostuneessa metallissa ja hyvä sitkeys. Kun vaaditaan hitsimetallin ja perusmetallin lujuutta, tulee valita vastaavan tason matalavetytyyppinen elektrodi; kun hitsimetallin ja perusmetallin lujuutta ei vaadita, tulee valita matalavetytyyppinen elektrodi, jonka lujuustaso on pienempi kuin perusmetallin. Hitsauselektrodeja, joiden lujuusluokka on korkeampi kuin perusmetalli, ei voida valita. Jos perusmetallia ei saa esikuumentaa hitsauksen aikana, kylmähalkeamien estämiseksi lämpövaikutusvyöhykkeellä voidaan austeniittisilla ruostumattomilla teräselektrodeilla saada austeniittisia rakenteita, joilla on hyvä plastisuus ja vahva halkeamiskestävyys.
1.3 Urien valmistelu
Hiilen massaosuuden rajoittamiseksi hitsausmetallissa tulee sulatussuhdetta pienentää, joten hitsauksessa käytetään yleensä U- tai V-muotoisia uria ja huomiota tulee kiinnittää uran ja öljytahrojen puhdistamiseen sekä ruostetta 20 mm sisällä uran molemmilla puolilla.
1.4 Esilämmitys
Kun hitsaukseen käytetään rakenneteräselektrodeja, se on esilämmitettävä ennen hitsausta ja esilämmityslämpötilaa tulee säätää välillä 250 - 350 astetta.
1.5 Välikerroskäsittely
Monikerroksisessa monivaihehitsauksessa ensimmäisessä hitsauksessa käytetään halkaisijaltaan pienikokoisia elektrodeja ja pienvirtahitsausta. Yleensä työkappale sijoitetaan puolipystysuoraan hitsaukseen tai hitsauspuikkoa käytetään sivusuunnassa niin, että koko perusmetallin lämpövaikuttama vyöhyke lämpenee lyhyessä ajassa esilämmityksen ja lämmönsäästövaikutuksen saavuttamiseksi.
1.6 Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely
Laita työkappale välittömästi hitsauksen jälkeen lämpöuuniin ja pidä se 650 asteessa jännityksenpoistohehkutusta varten
2 Hiiliteräksen hitsausvirheet ja ennaltaehkäisevät toimenpiteet
Korkeahiilisen teräksen korkean kovettumisalttiuden vuoksi kuuma- ja kylmähalkeamat ovat alttiita syntymään hitsauksen aikana.
2.1 Ehkäisevät toimenpiteet lämpöhalkeamien varalta
1) Hallitse hitsin kemiallista koostumusta, valvo tiukasti rikki- ja fosforipitoisuutta ja lisää sopivasti mangaanipitoisuutta hitsin rakenteen parantamiseksi ja erottelun vähentämiseksi.
2) Hallitse hitsin poikkileikkauksen muotoa, ja leveys-syvyyssuhteen tulee olla hieman suurempi, jotta vältetään segregaatio hitsin keskellä.
3) Hitsausosille, joilla on suuri jäykkyys, tulee valita sopivat hitsausparametrit, sopiva hitsausjärjestys ja -suunta.
4) Suorita tarvittaessa esilämmitys- ja hidasjäähdytystoimenpiteitä kuumahalkeamien syntymisen estämiseksi.
5) Lisää elektrodin tai virtauksen emäksisyyttä vähentääksesi hitsin epäpuhtauspitoisuutta ja parantaaksesi erotteluastetta.
2.2 Ehkäisevät toimenpiteet kylmähalkeamia vastaan
1) Esilämmitys ennen hitsausta ja hidas jäähdytys hitsauksen jälkeen eivät vain vähennä lämpövaikutusten vyöhykkeen kovuutta ja haurautta, vaan myös nopeuttaa vedyn diffuusiota ulospäin hitsauksessa.
2) Valitse sopivat hitsausmenetelmät.
3) Ota käyttöön sopiva kokoonpano- ja hitsausjärjestys vähentääksesi hitsausliitoksen pidätysjännitystä ja parantaaksesi hitsauksen jännitystilaa.
4) Valitse sopivat hitsausmateriaalit, kuivaa elektrodit ja sulatteet ennen hitsausta ja käytä niitä tarpeen mukaan.
5) Ennen hitsaamista perusmetallin pinnalla uran ympärillä oleva vesi, ruoste ja muut epäpuhtaudet on poistettava varovasti, jotta hitsaussauman diffundoituva vetypitoisuus vähenee.
6) Dehydrauskäsittely tulee suorittaa välittömästi ennen hitsausta, jotta vety pääsee kokonaan pois hitsausliitoksesta.
7) Jännitystä vähentävä hehkutuskäsittely tulee suorittaa välittömästi hitsauksen jälkeen vedyn ulospäin diffuusion edistämiseksi hitsissä.
3. Johtopäätös
Korkeahiilisen teräksen korkean hiilipitoisuuden, korkean karkenevuuden ja huonon hitsattavuuden ansiosta on helppo valmistaa korkeahiilinen martensiittista rakennetta hitsauksen aikana ja hitsaushalkeamia on helppo tehdä. Siksi korkeahiilistä terästä hitsattaessa on valittava kohtuullinen hitsausprosessi. Ja ryhtyä vastaaviin toimenpiteisiin ajoissa vähentääksesi hitsaushalkeamia ja parantaaksesi hitsausliitosten suorituskykyä.
