소모품코너 : 고 용접시 크랙 방지

질문: 우리는 A572 또는 A36과 같은 저강도 강철로 만든 경첩을 사용하여 A514(T1) 강철로 만든 쟁기형 메커니즘을 제조합니다. 특정 기계의 설계에서는 쟁기는 3/4인치 두께의 AR400으로 만들고 경첩은 3/4인치 두께의 A514로 만들어야 합니다. 우리는 90% 아르곤/10% 이산화탄소 차폐 가스와 ER120 필러 금속이 포함된 GMAW를 사용하고 있습니다. 용접 금속이나 모재에 균열이 많이 발생했습니다. 이 문제를 해결할 수 있는 방법에 대한 제안이 있으신가요?

A: 언급하신 재료를 살펴보고 각 재료의 특성과 용접 전략을 검토해 보겠습니다.

A514 및 AR400은 Q&T(담금질 및 템퍼링) 공정에서 특성을 얻는 고강도 저합금(HSLA) 강입니다. 이러한 유형의 고강도 재료에는 기계적 특성을 향상시키는 니켈, 크롬, 몰리브덴과 같은 합금 함량이 매우 적습니다. 이 둘의 주요 차이점은 A514는 매우 다재다능하고 많은 응용 분야에 사용할 수 있는 반면 AR400은 내마모성 및 충격 방지 기능이 있어 구조적 하중 지지 응용 분야에 사용해서는 안 된다는 것입니다.

A514는 사용하는 등급에 따라 인장 강도 범위가 110~130KSI이고 브리넬 경도(BHN) 범위는 235~293입니다. AR400은 인장 강도가 170~190KSI이고 BHN 최소값이 400이므로 이러한 이름이 붙었습니다.

GMAW 공정에서는 ER120 필러 금속과 90% 아르곤/10% CO2 차폐 가스를 사용하는 것이 완벽하게 허용됩니다. 이 공정과 와이어 유형의 낮은 수소 특성 때문에 실제로 이점이 있습니다.

대부분의 상황에서는 접합되는 가장 낮은 강도의 기본 재료(이 경우 A514)에 용가재를 일치시킵니다. 그러나 AR400은 하중을 견디는 용도로 설계되지 않았으므로 기술적으로 가장 약한 링크입니다. 또한 이것이 쟁기질 메커니즘이므로 재료가 전체적인 강도가 아닌 충격 및 내마모성을 기준으로 선택될 가능성이 높다고 말씀하셨습니다.

이를 설계 엔지니어 및 재료 공급업체에 확인할 수 있으면 ER70 또는 ER80 등급과 같은 강도가 낮은 용가재로 용접할 수도 있습니다. 이들 합금은 합금 함량이 낮고 용접 금속은 균열에 민감한 야금상(즉, 마르텐사이트)의 형성에 덜 민감합니다. 기술적인 관점에서 볼 때, 스트링거 비드를 사용하고 필요한 경우 약간의 용접 비드 피닝을 사용하여 잔류 용접 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다.

크래킹 문제의 원인을 식별하려면 두 가지 정보가 필요합니다. 첫째, 어떤 유형의 균열이 발생하고 있습니까? 둘째, 용접하기 전에 접합부를 예열하고 있습니까? 그렇다면 어떤 온도까지?

비드 아래 균열과 용접 방향을 가로지르는 균열은 일반적으로 수소 포착으로 인해 발생합니다. 이것이 일어나기 위해서는 미세구조가 수소 취성 및 수소 공급원에 취약해야 합니다. 용접 부품을 적절하게 예열하고 서냉하지 않으면 모재의 용접 또는 열 영향부(HAZ)에 마르텐사이트가 형성될 수 있습니다.

마르텐사이트는 수소 포집에 매우 취약한 부서지기 쉬운 미세 구조입니다. 수소는 모든 원소 중에서 가장 작기 때문에 결정립 경계 근처에 축적되는 미세 구조를 통해 자유롭게 이동할 수 있으며 이로 인해 극도의 입계 압력이 생성됩니다. 낮은 연성 미세 구조와 함께 이러한 내부 압력은 수소로 인한 균열과 잠재적으로 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다.

예열과 느린 냉각은 이 용접 응용 분야를 성공적으로 수행하는 데 가장 중요한 단계입니다. 두 모재 모두 Q&T이므로 예열 및 최대 층간 온도에 세심한 주의를 기울이십시오. 주어진 두께에 대해 AR400의 최소 예열은 화씨 250도, A514의 예열은 최소 화씨 125도여야 합니다. 두 재료의 최대 패스간 온도는 화씨 400도입니다. 이 값을 초과하면 어닐링이 발생할 가능성이 높습니다. 발생하여 강도 특성이 저하됩니다. 마지막으로, 용접 열 입력을 인치당 55킬로줄 미만으로 유지하십시오.