A36, S355 czy A514: co gatunek stali robi z ceną konstrukcji spawanej
Materiał to najłatwiejsza do odczytania pozycja w wycenie konstrukcji spawanej i ta, którą kupujący najczęściej przeceniają. Cena blachy jest widoczna. To, co gatunek robi ze spawaniem, podgrzewaniem wstępnym, odkształceniami i obróbką, nie jest widoczne i zwykle ma większe znaczenie.
Rodziny
Niskowęglowa stal konstrukcyjna: ASTM A36, EN S235JR. Domyślna. Tania, dostępna wszędzie, łatwa w spawaniu, bez podgrzewania wstępnego na zwykłych przekrojach. Granica plastyczności około 235 do 250 MPa. Płaskość po walcowaniu jest dość luźna, więc należy zostawić naddatek na obróbkę.
Stal konstrukcyjna o wyższej wytrzymałości: ASTM A572 Grade 50, EN S355J2. Mniej więcej o 50 procent wyższa granica plastyczności przy umiarkowanym wzroście ceny. Nadal spawalna tymi samymi procesami, z większą uwagą na ciepło wprowadzane przy grubszych przekrojach. S355J2 ma określoną próbę udarności w minus 20 stopniach C, co ma znaczenie, gdy rysunek lub zastosowanie wymaga ciągliwości. To podstawowy gatunek dla ram maszyn i ciężkich konstrukcji.
Hartowana i odpuszczana: ASTM A514, EN S690QL. Granica plastyczności około 690 MPa. Kupowana, gdy liczy się masa: konstrukcje dźwigowe, wysięgniki, sprzęt mobilny. Niesie realne wymagania spawalnicze. Podgrzewanie wstępne i temperatura międzyściegowa są kontrolowane i nie są opcjonalne, materiały dodatkowe są dobrane i z kontrolą wodoru, a ciepło wprowadzane jest ograniczone z obu stron, bo zbyt małe chłodzi złącze zbyt szybko, a zbyt duże mięknie strefę wpływu ciepła. Obróbka cieplna po spawaniu może zniwelować odpuszczanie, więc plan odprężania trzeba ustalić z uwzględnieniem gatunku.
Odporna na ścieranie: Hardox 400 i 450, AR400. Kupowana ze względu na trwałość zużyciową, a nie wytrzymałość. Spawana z limitami ciepła wprowadzanego i podgrzewania wstępnego publikowanymi przez producenta blachy, ponieważ ich przekroczenie usuwa twardość w złączu, za którą zapłacono. Zwykle stosowana jako powierzchnia robocza na konstrukcji ze stali niskowęglowej, a nie dla całego detalu.
Stal nierdzewna 304L i 316L. Zupełnie inna rozmowa, opisana w poradniku o konstrukcjach spawanych ze stali nierdzewnej.
Aluminium 6061 i 5083. Również inne, a problem strefy wpływu ciepła jest opisany tutaj.
Wytrzymałość a sztywność, błąd wart uniknięcia
Ten kosztuje realne pieniądze.
Wszystkie stale konstrukcyjne mają zasadniczo ten sam moduł sprężystości, około 200 GPa. Granica plastyczności różni się trzykrotnie między powyższymi gatunkami. Sztywność sprężysta nie różni się wcale.
Zatem:
- Jeśli o detalu decyduje wytrzymałość, wyższy gatunek pozwala użyć cieńszej blachy i zaoszczędzić na masie, spoiwie i obróbce.
- Jeśli o detalu decyduje sztywność lub ugięcie, wyższy gatunek nic nie daje. Cieńsza blacha wysokowytrzymała ugnie się bardziej, a nie mniej. Potrzebna jest wysokość przekroju i geometria, a nie lepszy gatunek.
Podstawy maszyn, bramownice i wszystko, gdzie liczy się dokładność pod obciążeniem, są zwykle zależne od sztywności. Konstrukcje dźwigowe i elementy nośne są zwykle zależne od wytrzymałości. Pomylenie tego daje albo ciężki, drogi detal, albo ramę, która się ugina.
Co gatunek robi na dalszych etapach
| Rodzina gatunków | Spawanie | Odkształcenia | Obróbka |
|---|---|---|---|
| A36, S235 | Proste, bez podgrzewania wstępnego na zwykłych przekrojach | Umiarkowane | Łatwa, ale zgorzelina walcownicza jest ścierna |
| A572 Gr 50, S355 | Te same procesy, ściślejsza kontrola ciepła | Podobne do stali niskowęglowej | Podobna, nieco twardsza |
| A514, S690QL | Kontrola podgrzewania wstępnego i temperatury międzyściegowej, dobrane materiały dodatkowe, kontrola wodoru | Podobne, ale naprawy są bardziej ograniczone | Twardsza, wolniejsza, większe zużycie narzędzi |
| Hardox, AR400 | Limity ciepła wprowadzanego, podgrzewanie wg producenta blachy | Umiarkowane | Twarda. Często szlifowana zamiast frezowana |
Praktyczny wniosek jest taki, że przejście z A36 na A514 nie dodaje 30 procent do zlecenia dlatego, że blacha jest o 30 procent droższa. Dodaje czas podgrzewania, nadzór, koszt materiałów dodatkowych, wolniejszą obróbkę i bardziej ograniczoną drogę napraw.
Celowe mieszanie gatunków
To częste i zwykle słuszne. Konstrukcja ze stali niskowęglowej z powierzchnią roboczą odporną na ścieranie albo rama S355 z osłonami i wspornikami z A36 umieszcza drogi materiał tylko tam, gdzie pracuje.
Wymaga to, aby rysunek jasno określał, która część jest którego gatunku i jaka procedura dotyczy złączy między nimi, ponieważ złącze różnoimienne to osobny przypadek kwalifikacji.
Płaskość i tolerancja grubości blachy
Dwa fakty, które zaskakują:
Blacha walcowana na gorąco przychodzi z tolerancją płaskości luźną w porównaniu z czymkolwiek, do czego się obrabia. Ta tolerancja jest w detalu, zanim wykona się choć jedną spoinę, i to jeden z powodów, dla których naddatek na obróbkę nie jest opcjonalny.
Grubość blachy też ma tolerancję. Jeśli konstrukcja wymaga dokładnej grubości na jakiejś powierzchni, ta powierzchnia jest obrabiana. Podanie nominalnej grubości blachy jako wymiaru gotowego to częsty błąd rysunkowy.
Krótka reguła doboru
- Zależny od sztywności, wielkość nieograniczona: A36 lub S355, większa wysokość przekroju.
- Zależny od wytrzymałości, masa ma znaczenie: S355 lub A514, jeśli oszczędność masy uzasadnia koszt spawania.
- Powierzchnia robocza narażona na zużycie: konstrukcja ze stali niskowęglowej z powierzchnią odporną na ścieranie.
- Znaczenie ma korozja: 316L i uwzględnić w budżecie to, co niesie ze sobą stal nierdzewna.
- Wymagana udarność w niskiej temperaturze: gatunek z próbą udarności, taki jak S355J2, i napisać to na rysunku.
Prześlij rysunek z podanym gatunkiem, a dopasujemy go do zakładów z kwalifikacjami do jego spawania.
Często zadawane pytania
Czy stal wyższej wytrzymałości jest zawsze droższa w sumie?
Nie zawsze. Blacha A514 kosztuje więcej za kilogram, ale jeśli pozwala użyć cieńszych przekrojów, całkowita masa, objętość spoin, czas obróbki i transport mogą spaść. Zwykle przegrywa przy detalach, o których decyduje sztywność, a nie wytrzymałość, ponieważ wszystkie stale mają zasadniczo ten sam moduł sprężystości.
Czy mogę zastąpić A36 gatunkiem S355, aby zmniejszyć masę?
Dla detalu zależnego od wytrzymałości często tak. Dla detalu zależnego od sztywności nie. Ugięcie zależy od modułu sprężystości i geometrii przekroju, a moduł jest mniej więcej taki sam dla wszystkich stali konstrukcyjnych, więc cieńsza blacha wysokowytrzymała ugnie się bardziej.
Czy gatunek zmienia koszt spawania?
Tak. Gatunki wysokowytrzymałe oraz hartowane i odpuszczane wiążą się z podgrzewaniem wstępnym, kontrolą temperatury międzyściegowej, doborem materiałów dodatkowych, a czasem kontrolą wodoru. To wolniejsze spawanie i więcej nadzoru i widać to w godzinach.
Potrzebna wycena tego detalu?
Proszę przesłać rysunek. Dopasujemy Państwa do maksymalnie 3 zakładów, które spawają i obrabiają go u siebie, i odpowiadamy w ciągu 24 godzin roboczych.
Dopasuj zakład konstrukcji spawanych