Полное руководство по сварке инструментальной стали

Инструментальная сталь сделана очень прочной и долговечной, что делает ее сварку более сложной, чем сварка других металлов. Высокое содержание углерода и легирующих элементов может привести к трещинам или ослаблению материала, если сварка выполнена неправильно.

В SteelPro Group наши эксперты по стали предоставляют специализированные консультации, которые помогут вам успешно сваривать инструментальную сталь. Мы предложим вам руководство, необходимое для достижения прочных и надежных результатов, независимо от того, являетесь ли вы опытным специалистом или только начинаете.

Проблемы сварки инструментальной стали

Растрескивание из-за высокого содержания углерода

Инструментальные стали имеют высокий уровень углерода, что повышает твердость и износостойкость, но увеличивает риск растрескивания при сварке. Быстрое охлаждение может привести к образованию хрупких структур, что повышает вероятность трещин. 

Искажение от подвода тепла

Высокий подвод тепла во время сварки может привести к деформации инструментальной стали. Неравномерный нагрев и охлаждение приводят к тепловому расширению и сжатию, что приводит к короблению или несоосности. Управление подводом тепла с помощью правильных параметров сварки и методов, таких как обратный шаг или зажим, помогает минимизировать деформацию.

Потеря твердости в зоне термического влияния (ЗТВ)

Зона термического влияния (ЗТВ) вокруг сварного шва может потерять твердость, что снижает износостойкость и производительность. Избыточное тепло изменяет микроструктуру, ухудшая свойства инструмента. 

Как сваривать инструментальную сталь?

Подготовка перед сваркой

1. Очистка и удаление загрязнений

Перед сваркой необходимо тщательно очистить инструментальную сталь от грязи, жира, масла или ржавчины. Используйте проволочные щетки, растворители или абразивную струйную очистку, чтобы получить поверхность без загрязнений. Чистые поверхности предотвращают такие дефекты, как пористость, и обеспечивают прочные, надежные сварные швы.

2. Предварительный нагрев для снижения термического напряжения

Предварительный нагрев инструментальной стали является критически важным шагом для минимизации термических напряжений и предотвращения растрескивания. Постепенно нагревайте материал до температуры в диапазоне от 250°C до 538°C (от 400°F до 1000°F), в зависимости от конкретной марки инструментальной стали. Равномерный предварительный нагрев снижает температурные градиенты во время сварки, тем самым уменьшая вероятность деформации и растрескивания.

Выбор правильного метода сварки

Сварка TIG

• Плюсы: Обеспечивает высокую точность и контроль, что приводит к чистым и прочным сварным швам. Идеально подходит для тонких сечений и детальной работы.
• Минусы: Более медленный процесс и требует более высокого уровня мастерства. Не подходит для более толстых материалов.

Сварка МИГ

• Плюсы: Более высокая скорость сварки и простота обучения. Подходит для различных толщин и обеспечивает равномерные сварные швы.
• Минусы: Меньше контроля качества сварки по сравнению с TIG. Возможно большее разбрызгивание, требуется защитный газ.

Сварка электродом

• Плюсы: Универсальный и может использоваться на открытом воздухе. Эффективен для более толстых материалов и ремонтов.
• Минусы: Требуется больше брызг и удаления шлака. Для качественной сварки требуется меньшая точность и более высокая квалификация.

Выберите присадочные металлы и электроды

Подходящие наполнители

Используйте электроды с низким содержанием водорода или присадочные металлы, специально разработанные для инструментальной стали. Примеры включают:

• ER70S-6 (для сварки MIG): Обеспечивает хорошую прочность и пластичность сварного шва.
• E7018 (для сварки штучными электродами): Электрод с низким содержанием водорода, уменьшающий образование трещин.
• Присадочные материалы на основе никеля (для сварки TIG): Повышает прочность и снижает хрупкость.

Соответствие присадочных металлов инструментальной стали

Для сохранения целостности и механических свойств инструментальной стали важно подобрать присадочные металлы в соответствии с составом основного материала:

• Высокоуглеродистые инструментальные стали: Используйте наполнители с аналогичным содержанием углерода для сохранения твердости и износостойкости. Для минимизации трещин рекомендуются электроды с низким содержанием водорода, такие как E7018.
• Высоколегированные инструментальные стали: Предпочтительнее использовать наполнители на основе никеля, поскольку они повышают прочность и снижают хрупкость, что соответствует свойствам высоколегированных сталей.
• Инструментальные стали с низким содержанием легированной стали: Хотя они могут размягчаться во время сварки, выбор соответствующих присадок и проведение послесварочной термической обработки могут помочь восстановить желаемые свойства. 

Практические советы по применению присадочных металлов

1. Наслаивание: Начните с мягких стержней, чтобы создать устойчивую основу, затем перейдите на жесткие стержни для последних слоев. Такой подход позволяет сбалансировать гибкость и прочность.
2. Минимизировать слои: Избегайте чрезмерного наложения слоев твердых стержней, чтобы сварной шов не стал слишком хрупким, что может привести к растрескиванию.
3. Проконсультируйтесь с поставщиками: SteelPro Group может порекомендовать специальные электроды или сварочную проволоку, соответствующие конкретной марке инструментальной стали, с которой вы работаете.

Термическая обработка после сварки

Снятие стресса

После сварки выполните снятие напряжений, чтобы уменьшить остаточные напряжения, вызванные процессом сварки. Нагрейте сваренную инструментальную сталь до определенной температуры ниже критической точки и выдержите ее, чтобы обеспечить перераспределение напряжений.

Закалка для восстановления твердости и прочности

Закалите сварную инструментальную сталь, чтобы восстановить ее твердость и прочность. Это включает повторный нагрев материала до температуры отпуска, обычно от 150°C до 650°C (от 300°F до 1200°F), а затем охлаждение. Правильный отпуск гарантирует, что сварная область восстановит свои механические свойства, что повысит долговечность и производительность.

Дополнительные советы по успешной сварке инструментальной стали

Правильный зажим и удержание

Во время сварки убедитесь, что детали из инструментальной стали надежно и ровно закреплены, чтобы предотвратить перекосы и деформации.

Подготовка фаски

Подготовьте скосы соответствующей глубины (обычно около одной трети толщины материала) и под минимальным углом 45 градусов, чтобы обеспечить надлежащее проплавление и качество шва.

Управляемое охлаждение

После сварки дайте инструментальной стали медленно остыть до комнатной температуры. Быстрое охлаждение может усилить закалку и увеличить риск образования трещин.

Инспекция и шлифовка

Проверьте зону сварки на наличие трещин и дефектов. Устраните все дефекты перед выполнением послесварочной термообработки.

Ознакомьтесь с нашей продукцией из инструментальной стали

Свяжитесь с SteelPro Group сегодня, чтобы получить консультацию специалиста и доступ к нашему широкому ассортименту высококачественной инструментальной стали, адаптированной под ваши потребности. Работаете ли вы с D2 холоднодеформированная сталь или Сталь для горячей обработки H13наши специалисты готовы помочь вам выбрать идеальный материал для вашего применения.