Υλικά που Χρησιμοποιούνται στις Συγκολλητές Κατασκευές

Ιδιότητες των χαλύβων:

Το πιο διαδεδομένο υλικό που χρησιμοποιείται στις συγκολλητές κατασκευές είναι ο χάλυβας είναι κράμα δύο βασικών συστατικών του σιδήρου και του άνθρακα ο καθαρός σίδηρος είναι μέταλλο σχετικά μαλακό και πλαστικό με χαμηλή αντοχή.

Οι μηχανικές ιδιότητες αυτού του μετάλλου εξαρτώνται από το βαθμό των ακαθαρσιών, στην τεχνική, ο σίδηρος χρησιμοποιείται συνήθως με μορφή κράματος με τον άνθρακα και με άλλες προσμείξεις.

Οι προσθήκες κραμάτωσης αυξάνουν σημαντικά τις ιδιότητες αυτού του υλικού. Ως προσθήκη κραμάτωσης ιδιαίτερα μεγάλο ρόλο παίζει ο άνθρακας, του οποίου η περιεκτικότητα στο κράμα με το σίδηρο μπορεί να φτάσει περίπου μέχρι 4% (θεωρητικά μέχρι 6,67% στους χυτοσιδήρους).

Επίδραση της χημικής σύστασης στις μηχανικές ιδιότητες των χαλύβων:

Στους χάλυβες, εκτός του άνθρακα εισέρχονται και άλλα στοιχεία ή προσθήκες. Αυτά προστίθενται, με σκοπό τη βελτίωση μερικών ιδιοτήτων του χάλυβα ή επίσης προέρχονται από τις ακαθαρσίες των υλικών παρασκευής του χάλυβα (ορυκτά κ.ά.). Οι εμπεριεχόμενες προσθήκες στο χάλυβα αντιδρούν με το σίδηρο, με τον άνθρακα και μεταξύ τους μεταβάλλοντας στο χάλυβα τις φυσικές και χημικές ιδιότητες. Τα στοιχεία που εισέρχονται στο χάλυβα και επιδρούν στις μηχανικές ιδιότητες του είναι τα εξής:

(Ο άνθρακας)
Οι καλές μηχανικές ιδιότητες του σιδήρου εξαρτώνται από την περιεκτικότητα του άνθρακα. Εάν η περιεκτικότητα του άνθρακα είναι μεγαλύτερη, αυξάνεται η αντοχή θραύσης και η σκληρότητα, ενώ μειώνεται η σχετική επιμήκυνση και η δυσθραυστότητα. Με την αύξηση του άνθρακα αυξάνεται, επίσης και η ευθραυστότητα του χάλυβα. Η οριακή περιεκτικότητα του άνθρακα στους προοριζόμενους για συγκόλληση χάλυβες ανέρχεται από 0,22- 0,25%

(Το μαγγάνιο)
Έχει αποξειδωτική δράση. Σε μικρές ποσότητες στους ανθρακοχάλυβες έχει ωφέλιμη επίδραση κατά τη συγκόλληση. Αυξάνει την ικανότητα βαφής του χάλυβα και τις ιδιότητες αντοχής. Η περιεκτικότητα του μαγγανίου στους κοινούς ανθρακοχάλυβες βρίσκεται στα όρια 0,35-0,85% ενώ στους κατασκευαστικούς μαγγανιούχους χάλυβες στα όρια 0,8 1,4%.

(Το νικέλιο)
Σχηματίζει ψιλόκοκκη δομή, βελτιώνει τις ιδιότητες αντοχής και τη δυσθραυστότητα, με ποσότητα 1-5%. Στους οξύμαχους χάλυβες, η περιεκτικότητα του ανέρχεται από 8-10%. Το νικέλιο προστίθεται, συνήθως μαζί με το χρώμιο στους χάλυβες, πετυχαίνοντας ανθεκτικότητα στη διάβρωση. 8 Διευκολύνει τη συγκόλληση των ανοξείδωτων χαλύβων παρά το ότι από μόνο του είναι δυσκολοσυγκολλούμενο.

(Το πυρίτιο)
Είναι μίγμα κατά την Παρασκευή του χάλυβα και βρίσκεται  σ΄αυτόν σε ποσότητες 0,03-0,35%. Αυξάνει τις ιδιότητες αντοχής και την ελαστικότητα των χαλύβων μικρές ποσότητες του πυριτίου δεν επιδρούν δυσμενώς στη συγκολλητότητα των χαλύβων, αλλά η περιεκτικότητα της τάξεως του 0,6% δυσχεραίνει τη συγκόλληση.

(Το χρώμιο)
Χρησιμοποιείται για την αύξηση των ιδιοτήτων αντοχής των χαλύβων, στη διάβρωση και τη σκληρότητα. Ως προσθήκη στους κραματωμένους χάλυβες μαζί με το νικέλιο δημιουργεί τους ανοξείδωτους χάλυβες.

(Το μολυβδαίνιο)
Είναι στοιχείο φερροκαρβιδιογόνο. Τα καρβίδια βελτιώνουν τις ιδιότητες αντοχής του χάλυβα ( 0,5 ) και εξασφαλίζουν τη συγκόλληση των ωστενιτικών ανοξείδωτων χαλύβων (2%), χωρίς ρηγματώσεις. Σε ορισμένες ποσότητες το Mo δε βλάπτει τη συγκολλητότητα, αλλά για την αποφυγή της βαφής είναι απαραίτητη η προθέρμανση.

(Το βανάδιο)
Είναι στοιχείο καρβιδιογόνο και φερρογόνο. Με το σχηματισμό καρβιδίων εξαλείφεται το απορροφημένο στην αέρια κατάσταση μονοξείδιο του άνθρακα και έτσι, μειώνεται το πορώδες.

(Το τιτάνιο)
Είναι στοιχείο φερρογόνο, που αυξάνει την αντοχή του φερρίτη. Στη συγκολλητότητα επιδρά θετικά. Παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ικανότητα χημικής ένωσης με τον άνθρακα, σε σχέση με όλες τις άλλες προσθήκες κραμάτωσης.

(Ο χαλκός)
Σε ποσότητα μέχρι 0,3% δε δυσκολεύει τη συγκόλληση. Ως προσθήκη στους απλούς και κατασκευαστικούς χάλυβες αυξάνει την αντοχή και την ικανότητα τους στην επίδραση της ατμόσφαιρας. Οι χάλυβες με προσθήκες Cu παρουσιάζουν μεγαλύτερη αυθεντικότητα στη διάβρωση.

(To αλουμίνιο)
Στους χάλυβες εμφανίζεται σε χαμηλές ποσότητες, επιδρώντας στην εκλέπτυνση του κόκκου. Στην περίπτωση των καθησυχασμένων χαλύβων, δεν έχει επιρροή στη συγκόλληση.

(Το άζωτο)
Αυξάνει το όριο πλαστικότητας του χάλυβα, αλλά χειροτερεύει την κατεργαστικότητα της συγκολλητής σύνδεσης και αυξάνει την τάση για γήρανση.

(Το οξυγόνο)
και το υδρογόνο Τα στοιχεία αυτά προξενούν την τάση για γήρανση, ευνοούν τη ρηγμάτωση των χαλύβων εν θερμώ και εν ψυχρώ, δυσχαιρένοντας τη συγκολλητότητα τους.

(Το θείο)
Από την άποψη της συγκόλλησης είναι επιβλαβή ακαθαρσία, η οποία εμφανίζεται σε όλες τις κατηγορίες των χαλύβων. Κατά τη συγκόλληση των μη καθησυχασμένων χαλύβων, προξενεί το πορώδες της κόλλησης.

(Ο φώσφορος)
Είναι επιβλαβής ακαθαρσία. Στις θέσεις που υπάρχει αυξημένη ποσότητα φωσφόρου δημιουργούνται ρηγματώσεις.

Ταξινόμηση των χαλύβων από την άποψη της χημικής σύστασης όλοι οι χάλυβες διαιρούνται σε:

• Ανθρακοχάλυβες ή ανθρακούχοι χάλυβες
• Κραματωμένοι χάλυβες ή κραματούχοι χάλυβες

Οι ανθρακοχάλυβες διαιρούνται σε:

• Ανθρακοχάλυβες χαμηλού άνθρακα με περιεκτικότητα του άνθρακα μέχρι 0,25%
• Μετρίου άνθρακα από 0,25% μέχρι 0,60%
• Υψηλού άνθρακα από 0,60% μέχρι 2%

Οι κραματωμένοι χάλυβες διαιρούνται σε:

• Μαγγανιούχους
• Νικελιούχους
• Μαγγανιούχους-χρωμιούχους
• Νικελιούχους-χρωμιούχους
• Χρωμιούχους-μολυβδαινιούχους
• Μαγγανιούχους-χρωμιούχους-πυριτιούχους
• Νικελιούχους-χρωμιούχους-μολυβδαινιούχους

Γενικά οι χάλυβες για την πλαστική κατεργασία διαιρούνται σε κατασκευαστικούς, εργαλείων και σε χάλυβες με ειδικές ιδιότητες.