A36, S355 hay A514: mác thép ảnh hưởng gì đến giá kết cấu hàn
Vật liệu là hạng mục dễ đọc nhất trên một báo giá kết cấu hàn và là hạng mục bên mua hay đặt nặng quá mức nhất. Giá thép tấm thì nhìn thấy được. Điều mác thép làm với việc hàn, nhiệt nung trước, biến dạng và gia công thì không thấy, và thường lớn hơn.
Các nhóm thép
Thép kết cấu carbon thấp: ASTM A36, EN S235JR. Mặc định. Rẻ, có ở mọi nơi, dễ hàn, không cần nhiệt nung trước ở các tiết diện thông thường. Giới hạn chảy khoảng 235 đến 250 MPa. Độ phẳng sau cán khá rộng, nên cần để lượng dư gia công.
Thép kết cấu cường độ cao hơn: ASTM A572 Grade 50, EN S355J2. Giới hạn chảy cao hơn khoảng 50 phần trăm với mức tăng giá khiêm tốn. Vẫn hàn được bằng cùng các quy trình, với sự chú ý nhiều hơn đến nhiệt lượng ở các tiết diện dày. S355J2 có thử va đập quy định ở âm 20 độ C, điều này quan trọng khi bản vẽ hoặc ứng dụng đòi hỏi độ dai. Đây là mác thép chủ lực cho khung máy và kết cấu nặng.
Thép tôi và ram: ASTM A514, EN S690QL. Giới hạn chảy khoảng 690 MPa. Được mua khi khối lượng quan trọng: kết cấu nâng, cần cẩu, thiết bị di động. Nó kéo theo các yêu cầu hàn thực sự. Nhiệt nung trước và nhiệt độ giữa các lớp được kiểm soát chứ không phải tùy chọn, vật tư hàn được chọn tương ứng và kiểm soát hydro, và nhiệt lượng bị giới hạn ở cả hai đầu vì quá ít làm mối nối nguội quá nhanh còn quá nhiều làm mềm vùng ảnh hưởng nhiệt. Xử lý nhiệt sau hàn có thể làm mất độ ram, nên kế hoạch khử ứng suất phải được quyết định cùng với mác thép.
Chống mài mòn: Hardox 400 và 450, AR400. Được mua vì tuổi thọ chống mài mòn, không phải độ bền. Được hàn với giới hạn nhiệt lượng và nhiệt nung trước do nhà sản xuất tấm công bố, vì vượt quá chúng làm mất độ cứng tại mối nối mà quý khách đã trả tiền. Thường được dùng làm mặt chịu mài mòn trên một kết cấu thép carbon thấp chứ không cho cả chi tiết.
Inox 304L và 316L. Một câu chuyện hoàn toàn khác, được trình bày trong hướng dẫn về kết cấu hàn inox.
Nhôm 6061 và 5083. Cũng khác, và vấn đề vùng ảnh hưởng nhiệt được trình bày tại đây.
Độ bền so với độ cứng, sai lầm đáng tránh
Sai lầm này tốn tiền thật.
Mọi loại thép kết cấu về cơ bản có cùng mô đun đàn hồi, khoảng 200 GPa. Giới hạn chảy khác nhau ba lần giữa các mác trên. Độ cứng đàn hồi thì không khác chút nào.
Vì vậy:
- Nếu chi tiết do độ bền chi phối, dùng mác cao hơn cho phép dùng thép tấm mỏng hơn và tiết kiệm khối lượng, kim loại hàn và gia công.
- Nếu chi tiết do độ cứng hoặc độ võng chi phối, mác cao hơn không mang lại gì. Thép tấm cường độ cao mỏng hơn sẽ võng nhiều hơn chứ không ít hơn. Quý khách cần chiều sâu tiết diện và hình học, không phải mác tốt hơn.
Đế máy, giàn cổng và mọi thứ cần độ chính xác dưới tải thường do độ cứng chi phối. Kết cấu nâng và các cấu kiện chịu tải thường do độ bền chi phối. Nhầm hai điều này sẽ tạo ra hoặc một chi tiết nặng, đắt, hoặc một khung bị uốn.
Mác thép làm gì ở các công đoạn sau
| Nhóm mác thép | Hàn | Biến dạng | Gia công |
|---|---|---|---|
| A36, S235 | Đơn giản, không cần nhiệt nung trước ở tiết diện thông thường | Vừa phải | Dễ, nhưng vảy cán mài mòn dao |
| A572 Gr 50, S355 | Cùng quy trình, kiểm soát nhiệt chặt hơn | Tương tự thép carbon thấp | Tương tự, hơi cứng hơn |
| A514, S690QL | Kiểm soát nhiệt nung trước và nhiệt độ giữa các lớp, vật tư hàn tương ứng, kiểm soát hydro | Tương tự, nhưng sửa chữa bị hạn chế hơn | Cứng hơn, chậm hơn, mòn dao nhiều hơn |
| Hardox, AR400 | Giới hạn nhiệt lượng, nhiệt nung trước theo nhà sản xuất tấm | Vừa phải | Cứng. Thường được mài thay vì phay |
Điểm thực tế là chuyển từ A36 sang A514 không làm công việc tăng 30 phần trăm chỉ vì thép tấm đắt hơn 30 phần trăm. Nó thêm thời gian nung trước, giám sát, chi phí vật tư hàn, gia công chậm hơn và đường sửa chữa bị hạn chế hơn.
Cố ý kết hợp các mác thép
Điều này phổ biến và thường là đúng. Một kết cấu thép carbon thấp với mặt chống mài mòn, hoặc một khung S355 với tấm che chắn và giá đỡ bằng A36, đặt vật liệu đắt tiền chỉ ở nơi nó phát huy tác dụng.
Nó đòi hỏi bản vẽ phải rõ ràng về phần nào dùng mác nào và quy trình nào áp dụng cho các mối nối giữa chúng, vì một mối nối khác loại là một trường hợp đánh giá riêng.
Độ phẳng và dung sai chiều dày của thép tấm
Hai sự thật làm nhiều người bất ngờ:
Thép tấm cán nóng đến nơi với dung sai độ phẳng rộng so với bất cứ thứ gì quý khách gia công đến. Dung sai đó đã có trong chi tiết trước khi hàn một mối nào, và đó là một lý do lượng dư gia công không phải tùy chọn.
Chiều dày thép tấm cũng có dung sai. Nếu thiết kế cần một chiều dày chính xác trên một mặt, mặt đó được gia công. Ghi chiều dày danh nghĩa của thép tấm như một kích thước thành phẩm là lỗi bản vẽ thường gặp.
Quy tắc chọn ngắn
- Do độ cứng chi phối, kích thước không bị hạn chế: A36 hoặc S355, tăng chiều sâu tiết diện.
- Do độ bền chi phối, khối lượng quan trọng: S355, hoặc A514 nếu việc giảm khối lượng bù được chi phí hàn.
- Bề mặt mài mòn: kết cấu thép carbon thấp với mặt chống mài mòn.
- Cần chống ăn mòn: 316L, và dự trù những gì inox kéo theo.
- Quy định độ dai ở nhiệt độ thấp: một mác có thử va đập, như S355J2, và ghi rõ trên bản vẽ.
Gửi bản vẽ kèm mác thép đã nêu và chúng tôi sẽ kết nối với các xưởng đủ điều kiện hàn mác đó.
Câu hỏi thường gặp
Thép cường độ cao hơn có luôn đắt hơn xét tổng thể không?
Không phải lúc nào. Thép tấm A514 đắt hơn trên mỗi kilogram, nhưng nếu nó cho phép dùng tiết diện mỏng hơn thì tổng khối lượng, thể tích mối hàn, thời gian gia công và vận chuyển đều có thể giảm. Nó thường thua ở những chi tiết do độ cứng chi phối chứ không phải độ bền, vì mọi loại thép về cơ bản có cùng mô đun đàn hồi.
Tôi có thể thay A36 bằng S355 để giảm khối lượng không?
Với chi tiết do độ bền quyết định, thường là được. Với chi tiết do độ cứng quyết định, không. Độ võng phụ thuộc vào mô đun đàn hồi và hình học tiết diện, mà mô đun gần như như nhau với mọi loại thép kết cấu, nên thép tấm cường độ cao mỏng hơn sẽ võng nhiều hơn.
Mác thép có làm thay đổi chi phí hàn không?
Có. Các mác cường độ cao và tôi ram kéo theo nhiệt nung trước, kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp, lựa chọn vật tư hàn và đôi khi kiểm soát hydro. Hàn chậm hơn và cần giám sát nhiều hơn, và điều đó thể hiện ở số giờ công.
Cần báo giá cho chi tiết này?
Hãy gửi bản vẽ. Chúng tôi kết nối quý khách với tối đa 3 xưởng hàn và gia công chi tiết tại chỗ, và chúng tôi phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc.
Kết nối với xưởng kết cấu hàn