Можно ли варить сталь аргоном

Обновлено: 07.05.2024

Нержавеющая сталь и алюминий являются уникальными по своим характеристикам, широко используются в различных отраслях и обладают коррозионностойкими свойствами. Из-за особого химического состава этих металлов сварочный процесс сильно затруднен.

Особенности сварки нержавейки и алюминия

Теплопроводимость нержавейки по сравнению с другими, более прочными сортами стали, ниже в 2 раза. Благодаря этой особенности во время процесса сварки тепло не сможет равномерно распределяться по всей поверхности и убирать излишки энергии, оно будет сконцентрировано в точке контакта. Эта особенность является главной причиной, почему многие начинающие сварщики не могут избежать перегрева или прожига шва. Специалисты рекомендуют устанавливать меньшие амперные показатели сварочного оборудования.

Вторая важная особенность, затрудняющая процесс соединения металлов – линейное расширение. Околошовная зона подвержена деформации из-за воздействия высоких температур, а это значит, что для предотвращения появления трещин необходимо оставлять зазор. Его формирование является важным этапом в процессе подготовки изделия к свариванию.

Еще одна трудность при сварке нержавейки и алюминия обусловлена их высоким электрическим сопротивлением. Расходные материалы быстро приходят в негодность из-за высокого нагрева.

Во время сварки нержавейки существуют четкие температурные границы. Если она повышается до 500 С 0 , то в шве образуются химические соединения карбида, железа и хрома, которые негативно влияют на его качество. Риск можно снизить, охладив деталь сразу же после работы.

Технология сварки нержавейки с алюминием аргоном

Ни одним из доступных способов (аргонодуговая, сварка покрытым электродом и т. д.) сделать качественное соединение без дополнительных элементов не получится. При сваривании стали и алюминия в шве образуются достаточно хрупкие интерметаллические соединения. Для получения качественного сварного шва нужно использовать особые технологии с применением биметаллических переходных вставок. Чтобы этот метод был действительно эффективным и рабочим, дуговая сварка не подойдет. Здесь используются такие методы, как давление с подогревом, прокатка или сварка взрывом.

Для упрощения процесса соединения стали и алюминия во время дуговой сварки на нержавейку можно нанести покрытие из алюминия. Здесь чаще всего используется метод погружения. После нанесения алюминиевого покрытия детали можно легко сварить, только важно следить, чтобы дуга не соприкасалась со сталью. В этом случае сварка проводится с применением алюминиевого присадочного сплава.

Методы с покрытием используются в тех случаях, когда важно добиться хорошей герметизации изделий. Но они не способны обеспечить хорошую прочность.

Процесс сварки при нанесении алюминиевого покрытия

Аргонную сварку всегда начинают с подготовки поверхностей. Процедура является стандартной вне зависимости от качества и структуры метала:

Поверхность очищают от пыли и металлической стружки грубой щеткой. Все кромки зачищают до металлического блеска.
Поверхность, на которой будет производиться работа, должна быть обезжирена любыми имеющимися средствами.
Важно правильно установить зазор для компенсации процесса деформации.

Способы соединения

В процессе сварки лучше всего использовать переменный ток, это позволит решить сразу две задачи:

Использование компактных и более легких сварочных инверторов.
Удаление пленки оксида алюминия с поверхности детали, так как температура электрода будет сильно превышать термическую стойкость химического соединения.

Сейчас применяются два основных способа соединения:

Ручная дуговая сварка (MIG/MAG). Ее особенность – это высокая производительность и возможность соединения частей любой толщины.
Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом (WIG/TIG). При этом способе швы получаются ровные за счет того, что дуга обладает высокой стабильностью горения. Также при этом способе совсем исключен шанс попадания в сварочную ванну влаги. Аргонодуговая сварка – способ преодолеть трудности, которые возникают в процессе соединения алюминия из-за наличия на его поверхности химически инертной прочной окисной пленки.

Необходимое оборудование

При выборе оборудования важно ориентироваться на особенности свариваемого металла:

TIG-сварка черных металлов: выбор присадочного материала, режимы сварки, технология процесса

Дуговая сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа получила название TIG и нашла широкое применение как средство соединения цветных металлов, склонных к оксидированию на открытом воздухе. Тем не менее этот метод может эффективно использоваться и для сварки черных металлов.

Преимущества и недостатки TIG-сварки черных металлов

По сравнению с обычной электродуговой сваркой метод обладает такими достоинствами:

возможность качественного сваривания разнородных материалов (например, углеродистой стали с нержавеющей);
малая зона прогрева и, как следствие, снижение вероятности прожига тонкого металла и отсутствие термических деформаций;
возможность выполнения длинных непрерывных швов при постоянной подаче присадочной проволоки;
предотвращение попадания воздуха и загрязнений в сварочную ванну;
низкие требования к качеству присадочного материала;
отсутствие необходимости в обработке готового шва;
высокая скорость сваривания;
аккуратность шва;
простота обучения работе.

Недостатков у сварки неплавящимся электродом в защитной среде не так уж и много. Прежде всего, это необходимость тщательной обработки стыка перед проведением работ, иначе велик риск образования полостей в шве, чем особенно грешат высокоуглеродистые стали. Также нужно учитывать, что конструкция горелки делает неудобным ведение электрода под острым углом, а после розжига дуги вне стыка остается след, который необходимо удалять механически.

Кроме того, может быть затруднена работа на открытом воздухе – ветер будет выдувать защитный газ, а это приведет к его перерасходу.

Технология TIG-сварки

Сварка проводится вольфрамовым или вольфрамсодержащим электродом, который закрепляется в контактной трубке сварочной головки. Помимо электрического контакта со сварочным трансформатором, головка соединяется гибким шлангом с газонагнетательной системой, содержащей инертный газ. Процесс сваривания начинается с подачи газа, за которой следует поджиг дуги и поступление присадочной проволоки в сварочную ванну.

Перед тем как приступать к выбору расходных материалов и расчету параметров сварки, нужно понять, какой металл вы собираетесь варить. Наиболее распространены четыре варианта:

Среднеуглеродистые стали (0,25-0,45%) – трудно свариваемые. Требуют обязательного прогрева до 150-400℃ (зависит от конкретной марки стали), а также последующей термообработки в виде отжига или отпуска.
Легированные и высокоуглеродистые стали (более 0,45%) – ограниченно свариваемые. Эти металлы относятся к конструкционным, а потому не рекомендуются к сварке. Допускается соединение заготовок, не несущих существенных нагрузок, при условии их защиты от резких перепадов температуры. (более 2,41%) – требуют особого режима сварки с предварительным прогревом, предпочтительна работа плавящимся, а не вольфрамовым электродом. Соединения, выполненные методом TIG, не должны испытывать значительных механических нагрузок.

Для снижения температурного воздействия на околошовные зоны используются охладительные радиаторы из меди или других теплопроводных металлов.

Выбор и подготовка вольфрамовых электродов

Использование вольфрама в качестве основного материала электродов для TIG-сварки оправдано крайне высокой температурой его плавления (около 3380℃). Содержание этого металла в электроде обычно составляет 97,0-99,5%, остальное приходится на долю легирующих материалов. Они же задают классификацию изделий:

Оксид тория – электроды переменного тока, стойкие к перегрузкам. Важно учитывать, что пыль таких изделий (выделяется при заточке, а иногда и при использовании) опасна для здоровья.
Оксид церия – электроды переменного тока для сварки тонких и хрупких заготовок, позволяют легко и быстро поджигать дугу.
Оксид лантана – электроды способны работать как с постоянным, так и с переменным током. Рекомендуются для кратковременных циклов и относительного малого ампеража, очень долговечны.
Оксид циркония – электроды переменного тока со стабильной дугой, способствуют самоочистке сварочной ванны.
Оксид иттрия – электроды постоянного тока, крайне долговечны, рекомендуются для ответственных соединений.

Диаметр электрода выбирается в соответствии с толщиной свариваемых заготовок. Условно эту зависимость можно представить в таком виде:

Толщина заготовки, мм	Диаметр электрода, мм
0,5	1,0
1,0	1,6
2,0	2,0
3,0	3,0
4,0	3,0-4,0
5,0	3,0-5,0
более 5	3,0-6,0

Длина заточки электрода зависит от требуемых величин глубины и ширины шва, обычно она составляет 50-200% диаметра. «Острие» притупляется до 5-10% диаметра – это обеспечивает стабильное горение дуги.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Как выбрать присадочный материал

Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют присадочные прутки и проволоки без флюсовых оболочек, так как роль защиты сварочной ванны играет инертный газ. При этом материал может включать щелочные, щелочноземельные и цветные металлы для снижения пористости шва, сдерживания разбрызгивания, защиты прутков от коррозии и др. Широкое распространение получили такие модели присадок:

Св.-08Г2С – стальной пруток с содержанием кремния и марганца, используется для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей, в том числе для конструкций, работающих под нагрузкой;
ER 70S-6 – импортный омедненный пруток для сталей с любым содержанием углерода, не требует зачистки перед подачей в сварочную ванну;
ER-308 (и его отечественные аналоги: СВ-06Х19Н9Т, СВ-01Х19Н9, СВ-04Х19Н9) – стойкий к химическим средам пруток для сварки нержавеющих сталей, предотвращает развитие межкристалльной коррозии, включает кремний и марганец;
ER-316 и Св-04Х19Н11М3 – прутки для сварки хром-никель-молибденовых сталей с высоким пределом текучести и низким показателем относительного удлинения.

Толщина присадочного материала зависит от толщины свариваемых заготовок, способа обработки их кромок и выбранной силы тока.

Примерная стоимость проволоки для сварки ER 70S-6 на Яндекс.маркет

Для сваривания листовой стали толщиной менее 1 мм используются 1,0-миллиметровые прутки, заготовкам толщиной 1,0-2,5 мм соответствуют прутки диаметром 1,6 мм, скорость их подачи составляет 0,3 м/мин. Толстолистовые заготовки сваривают с использованием прутков диаметром 2,0-4,0 мм.

Режимы аргонодуговой сварки листовой стали неплавящимся электродом

При сварке методом TIG крайне важно правильно выбрать значение силы тока. Если она будет недостаточной, дуга начнет блуждать, а от чрезмерно высоких значений начнет плавиться электрод. В большинстве случаев верной будет такая зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода:

Диаметр электрода, мм	Сила постоянного тока, А	Сила переменного тока, А
1,0	10-70	10-15
1,6	40-130	30-90
2,0	65-160	50-100
3,0	140-180	100-160
4,0	250-340	140-220
5,0	300-400	200-280
6,0	350-450	250-300

Напряжение дуги зависит от ее длины. Для получения наиболее равномерных и аккуратных швов необходима низковольтная дуга, то есть стабильная и как можно более короткая. Оптимальная длина – 1,5-3,0 мм, что соответствует напряжению в 11-14 В.

Поджиг дуги может производиться как классическим контактным, так и бесконтактным способом. Последний предполагает генерирование высокочастотного импульса сварочным аппаратом и необходим в том случае, когда короткое замыкание вольфрамового электрода на поверхность заготовки может нарушить ее свойства, например, при сварке коррозионностойких и легированных сталей.

Как происходит процесс сварки

Перед тем как приступать к TIG-сварке листового черного металла, поверхности стыка защищают механическим инструментом и обезжиривают. В случае необходимости проводится разделывание кромок, а также прогрев заготовок до температуры около 200℃. Дальнейший алгоритм включает такие операции:

Обеспечение подачи защитного газа в зону стыка.
Поджиг дуги в начале шва контактным или бесконтактным методом.
Ведение электрода под прямым углом к оси заготовок или лучше с уклоном в 10-15° назад с одновременной подачей присадочного прутка под углом 45° к электроду.
Одно- или многопроходная проварка шва стабильной непрерывной дугой длиной 1,5-3,0 мм.
Обрыв дуги и прекращение подачи защитного газа через 15-30 секунд.

В случае необходимости проводится защита шва от быстрого остывания или последующая термообработка сваренных заготовок. С поверхности шва механически удаляются шлаки и другие загрязнения.

TIG. Учимся варить аргоном.

Давно хотел научиться варить аргонно — дуговой сваркой или с английского TIG (tungsten inert gas). В отличии от других видов сварки (MMA — обычный электрод и MIG — полуавтомат), TIG сварка производится не плавящимся вольфрамовым электродом, что отдаленно напоминает работу паяльником. Так же TIG сваркой можно варить практически все типы цветных металлов, включая наиболее распространенный — алюминий в режиме переменного тока, что не возможно другими видами сварки. В отличии от обычной сварки, TIG сваркой можно варить в закрытом помещении, она более пожаробезопасна, не брызжет и не выделяет дыма (только нужна система вытяжки, что бы не дышать газом).
В общем сделал себе на новый год подарок, и собрал самый бюджетный набор начинающего TIG Сварщика.
Перед этим естественно почитал немного литературы про TIG сварку и посмотрел некоторые ролики на youtube где все достаточно подробно разжевано.
Для начала был приобретен обычный инвертор с функцией поджига дуги при TIG сварке.

Сам инвертор немецкий и вроде как даже немецкой сборки. Мне он достался новый на акции за 9 800 р.
Т.к. аппарат бюджетный, то он варит только в режиме прямого тока DC (Direct Current), т.е. нет возможности варить алюминий. Алюминий варится в режиме переменного тока AC (Alternating Current). Так что если нужно варить алюминий, аппарат должен работать в режиме DC\AC.
Так как я начинающий сварщик, и бюджет мой был ограничен, то было решено в качестве первого знакомства с TIG сваркой взять самый бюджетный вариант и научится варить нержавейку. Тем более у меня стоит первоочередная задача переварить часть выхлопа и сделать 4-е крепление подушки двигателя. Аппарат имеет максимальный ток в 160 А, чего в принципе достаточно что бы варить металл толщиной до 4 мм.
Аппарат работает от розетки 220V, по размерам очень компактный, для него есть даже пластиковый чехол как для дрели=).
Итак аппарат куплен. Далее к нему отдельно были куплены: горелка — 2 950 р, баллон с заправленным аргоном на 10л — 3 900 р, редуктор на баллон для регулировки давления газа — 2 350 р. (не посмотрел и взял с функцией подогрева, ну да ладно), перчатки — 300 р., фитинги — быстросъём для газового шланга. Шлем для сварки у меня уже был, рекомендую брать сразу хамелеон. Итого набор начинающего TIG сварщика мне вышел в районе ± 20 т.р.
Если рассматривать сразу аппараты, с возможность варить алюминий, то это еще где то + 20 т.р.
Горелка обычная с ручным вентилем (про-во Италия). В комплекте сопла 5 и 6, два электрода 1,6 мм и 2,4 мм и цанги к ним. Электроды — имеют серую цветовую маркировку — универсальные. Есть так же целая цветовая палитра электродов под разные задачи (об этом чуть позже). Горелка имеет отдельно шланг под газ и подключается напрямую к редуктору баллона (на более дорогих аппаратах горелка вместе с шлангом для газа подключается к сварочному аппарату). Шланг просто одевается на фитинг редуктора. Отдельно замутил фитинги и сделал быстросъём как на пневмо инструменте.

Редуктор желательно брать с колбой с шариком.

Перед установкой электрода в горелку, его необходимо предварительно заточить. Для этого пришлось еще купить бюджетный точильный станок, но он мне был уже давно нужен. Электроды затачиваются продольно самому электроду — это важно, т.е. полоски от заточки должны идти продольно а не поперек. Длинна заточки — 2 — 2,5 диаметра самого электрода, но я не сильно парился и точил на глаз.

Вылет электрода от сопла зависит от размера сопла, чем шире сопло, тем больше может вылет но и больше нужно расходовать газа. Основная задача — обеспечить работу сварки в среде газа.
Отдельно заказал себе на ebay и aliexpress наборы газовых линз с соплами и отдельно большую газовую линзу для обеспечения цветных швов, а так же золотые и синие наборы электродов на 1,6 мм и 2,4 мм (пока жду посылку).

Отдельно купил б\у канальный вентилятор и замутил вытяжку над рабочим столом.

И так, все готово. Можно начинать делать первые шаги в TIG сварке. Для новичком рекомендуют начинать тренироваться на обычном прямом листе стали, что бы для начала почувствовать горелку в руке, научиться держать электрод над сварочной ванной на нужном расстоянии и вести горелку под правильным углом. У меня валялось два кусочка трубы — нержавейки 1,5 мм, поэтому решил не париться и начать с них.
Выставил аппарат на 35 Ампер, режим TIG. Поджиг дуги осуществляет очень просто — касаешся кончиком электрода об металл и чуть его поднимаешь, дуга образуется мгновенно. Никаких чириканий и прочей херни делать не нужно, кайф))).

Не айс конечно :). Начинать с трубы была не самая лучшая идея, тк нужно вести дугу постоянно меняя угол, что бы обеспечить правильный угол горелки (по мне где-то 60 гр.). Так же нужно выставить правильную силу тока. Т.к. пока опыта нет, и соответственно горелку быстро двигать не получается при этом обеспечивая нужную сварочную ванну, то ток выставлял не высокий. Со временем начинаешь контролировать сварочную ванную и это прям отдельный кайф ))).
Вторая попытка.

С верху что то вырисовывается, а вот изнутри провара нет. Значит нужно добавить тока. Чуть добавил и провар появился.

Если вы начинаете варить и у вас пошли искры как на MMA сварке значит забыли включить газ)))
Вот так это выглядит, буквально за 2 секунды.

А вот так электрод. Еще пару секунд и сопло бы поплавилось.

Мокнуть электроду в сварочную ванну для начинающих дело пустяковое, у меня за пару часов тренировки пару разков получилось. После этого 100% нужно перетачивать электрод, да и по виду все понятно.
Где то читал, что если правильно варить то на кончике электрода образуется маленький круглый шарик. У меня один раз так было. Если не затачивать электрод, то все сразу видно по дуге. Дуга становится не тонкая, а широкая и не сконцентрированная на одном участке, дуга постоянно гуляет по разным точкам металла.
Далее решил потренироваться на обычной пластине металла. После трубы конечно все намного проще. У меня была пару кусочков от крепления, в итоге получились интересные цветные швы. Видимо такой металл.

Слишком мало тока, нет провара.

Поднял ток до 50А,
С третьей попытки получилось даже красиво).

Далее решил вернуться к трубе. Отрезал как попало с большим зазором два кучка трубы нержавейки. В итоге получил такую картинку.

Для начала подумал много тока. Но примерно тоже самое получилось убавив ток с 50 до 35 Ампер. Значит дело не в токе. Просто имея зазор, металл начинал плавиться по зазору. Для этого нужно использовать присадочный пруток. У меня завалялся пруток нержа на 1,6 мм. Остался от ребят которые варили мне выхлоп.
Первые разы сварки с прутком конечно не удобные, пруток в левой руке кажется инородным и не привычно держать. Потом постепенно рука немного начала привыкать и удалось заварить дырку, но шовчик получился жирненьким)))

Жаль конечно что максимально можно 20 фото выложить(, так бы чуть по более накидал.

В завершении скажу, что затея со сваркой мне понравилась и в принципе процесс интересный. Нужно конечно набивать руку и пробовать разные варианты соединений металла. Возможно в будущем поснимаю сам процесс.
В общем продолжение следует однозначно).

Аргонодуговая сварка: не только качественно, надёжно, но и ровно, эстетично, производительно

Аргонодуговая сварка применяется для создания неразъёмных соединений деталей из нержавеющей стали, алюминиевых и магниевых сплавов, меди и сплавов, в общем, всех свариваемых металлов за исключением цинка и свинца.

Особенности и проблемы сварки аргоном сталей и черных металлов

Особенность метода в том, что предпочтительно работать с листами толщиной от 0,5 до 3 мм, которые и являются наиболее сложными из-за малой толщины.

При работе с тонким листом трудно избежать сквозного прожига, но аргонодуговая сварка позволяет надёжно сваривать тонкие детали. При этом шов получится не только качественным, но и ровным.

Ещё одна особенность метода: на качество не влияет, в какой плоскости производится сварка – горизонтальной, вертикальной или горизонтальной снизу.

Подготовка изделий к сварочным работам

Состоит из подготовки деталей и присадочного материала. Подготовительные операции по изделиям:

От марки металла и назначения конструкции подготовительные операции могут иметь различия. Низкоуглеродистые и легированные стали перед процессом обрабатывают следующим образом:

торцы листов и труб обрезают;
места соединения шлифуют вручную или машинками;
кромки зачищают от грязи, ржавчины и масла;
обезжиривают ацетоном или спиртом.

Никель: место сварки шлифуют до блеска и обезжиривают.

Алюминий и сплавы:

Медь и титан зачищают и обезжиривают.

Технология сварки стали аргоном

Сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов (один из видов аргонодугового метода) происходит, благодаря дуге, возникающей между упомянутым электродом и соединяемыми поверхностями. Сварочная ванна находится в инертном газе, каковым является аргон, который подаётся через сопло горелки. Он выполняет защитную функцию: в зону сварочной ванны не попадает кислород, из-за которого соединение получится с трещинами, а шов – непрочным.

Примерная стоимость на аппараты для аргонодуговой сварки на Яндекс.маркет

В зависимости от металла и необходимых свойств сварного шва используют присадочный материал в виде прутка, который подаётся к дуге вручную. Там, где требуется процесс на неизменной скорости, например, при сварке труб, прибегают к автоматизированной технологии.

Сварка нержавейки полуавтоматическим оборудованием

Важно правильно подобрать присадочную проволоку, которая и формирует шов: степень легирования должна превышать аналогичный показатель металла детали. Полуавтоматическая технология включает в себя три метода:

Короткой дуги – для тонких изделий.
Струйного переноса – используется для соединения деталей большей толщины.
Импульсный – наиболее производительная технология для промышленных масштабов.

Для того чтобы визуально контролировать качество шва, горелку располагают под углом, противоположным ходу процесса. Сопло горелки располагают на расстоянии 12 мм от места соединения.

Расплавленную проволоку подают в шов небольшими каплями.

Особенности соединения стальных труб с помощью аргона

При ручной сварке шов ведут справа налево. Горелку держат под углом 70-80 ̊ C. Присадочный пруток подают под углом 90 ̊ C относительно сопла. Диаметр прутка обычно в два раза меньше толщины стенки трубы. Для качественного соединения достаточно одного прохода. Для соединения изделий из высоколегированных сталей поддерживают минимальный токовый режим и короткую сварочную дугу.

Особенности сварки тонких листов и изделий из нержавеющей стали

Ровный шов и отсутствие трещин при сварке аргоном нержавейки требуют специального подхода к технологии. Чтобы избежать сквозного провара, при работе используют малый ток, процентов на 20 меньший, чем для других сталей.

Большее расширение при плавлении и последующая усадка остывающего металла требуют меньший, чем для других сталей, зазор между соединяемыми деталями.

У нержавеющей стали повышенное электрическое сопротивление. Из-за этого электрод нагревается быстрее, что влияет на качество работы. Поэтому применяют укороченные электроды длиной не более 350 мм.

При нагревании нержавейки выше 500 ̊ C на кромках шва образуются карбиды хрома и железа, что в дальнейшем вызовет коррозию металла. Чтобы избежать этого, применяют меры к быстрому охлаждению шва, например, водой.

Читайте также: