Как выпрямить нержавейку после сварки

Обновлено: 17.05.2024

Для уменьшения внутренних деформаций и напряжений применяют ряд технологических приёмов по технике и очерёдности выполнения швов и их расположению, по выбору правильной конструкции изделия, по выбору режимов ручной дуговой сварки (или другого способа сварки).

Остаточные напряжения

В металле напряжения возникают во время сварки и по завершению процесса. В последнем случае они формируются по мере охлаждения детали и называются остаточными. Такие напряжения практически во всех конструкционных материалах присутствуют в течение всего эксплуатационного периода. Они представляют наибольшую опасность для изделий, так как являются причиной изменения габаритов и формы деталей. Поэтому так важно снять напряжение в металле после сварки. Это позволит исключить вероятность изменения внешнего вида изделия и уменьшить степень снижения его эксплуатационных характеристик. Если же остаточные напряжения в материале слишком большие, то существует вероятность, что деталь невозможно будет использовать.

Формоизменение изделий, изготовленных с помощью сварки, происходит из-за перемещения соединенных элементов, так как в каждой точке металла появляются деформации. Существуют несколько видов изменения формы:

продольные укорочения, образующиеся в результате усадки в одноименном направлении;
изгиб плоскости;
поперечные укорочения; возникающие тоже в результате усадки в соответствующем направлении;
угловые деформации, когда выполняются тавровые и стоковые сочленения;
формоизменения балочных конструкций, происходящие из-за деформации поперечных и продольных сварочных швов (в редких случаях происходит закручивание балок).

Меры по предотвращению сварочных деформаций

Одним из способов устранения сварочных деформаций является сварка в кондукторах — специальных приспособлениях, позволяющих жёстко закрепить изделие. Кроме этого, часто применяют предварительную деформацию свариваемых деталей. Направление предварительной деформации должно быть противоположно ожидаемой деформации при сварке. Такая мера называется ещё методом предварительного изгиба.

Такой метод используют для предотвращения угловых деформаций при сварке угловых швов и при сварке нахлёсточных соединений. При сварке листового металла малой ширины, их выгибают в сторону, обратную от предполагаемой деформации.

В случае сварки листов большой ширины, их сварные кромки предварительно изгибают. Для предотвращения деформаций при сварке тавровых и двутавровых соединений, их закрепляют в приспособления, которые изгибают детали в сторону, обратную предполагаемой деформации.

Термообработка

Одним из вариантов снятия напряжения является высокотемпературный отпуск. Техническое мероприятие применяется во время сочленения углеродистых сплавов. Оно осуществляется за счет нагрева до 630-650 °C. После выдержки температуры, длящейся 2-3 минуты на 1 мм толщины стали, деталь охлаждается.

Снижение температуры изделия проводят медленно. Это позволяет избежать повторного образования напряжения. Скоростной параметр зависит от состава металла. Он уменьшается с увеличением в сплаве элементов, влияющих на его закалку.

Термообработка после сварки для устранения напряжений и деформаций

Отпуск после сварки для снятия напряжений

При сварке углеродистых конструкционных сталей выполняют общий высокотемпературный отпуск. Для этого сварное изделие нагревают до температуры 630-650°C, выдерживают при этой температуре и охлаждают. Время выдержки определяется из расчёта 2-3мин на миллиметр толщины металла.

Охлаждение сварного соединения должно происходить медленно, чтобы при остывании вновь не возникли внутренние напряжения. Скорость охлаждения стали определяется, в зависимости от её химического состава. Чем больше в составе стали присутствует элементов, способствующих закалке, тем меньше скорость охлаждения при отпуске после сварки. Часто сварное соединение охлаждают вместе с печью до температуры 300°C, а затем на обычном воздухе.

Отжиг для устранения внутренних напряжений

Отжиг для устранения напряжений и деформаций при сварке выполняется полный или низкотемпературный. При полном отжиге сварное изделие нагревают до температуры 800-950°C, выдерживают и охлаждают вместе с печью. После такого отпуска вязкость и пластичность сварного шва увеличивается, а твёрдость уменьшается.

При низкотемпературном отпуске сварное соединение нагревают до температуры 600-650°C и охлаждают вместе с печью. При таком отпуске, нагрев металла происходит до температур, ниже критических, поэтому, преобразований в кристаллической структуре металла не происходит.

Аргонодуговой прием

Смысл аргонодуговой обработки состоит в расплавление участка, находящегося между сварным швом и основным металлом. Процесс выполняется неплавящимся электродным стержнем в аргоновой среде. Такое воздействие позволяет избавиться от напряжений в переходной зоне. Однако в дальнейшем происходит кристаллизация, в результате которой они снова появляются. Величина вновь появившихся напряжений существенно меньше начальных значений. Разница достигает 70%.

Совет! Используя такой прием можно не только уменьшить напряжение, но и получить плавный переход на участке, расположенным между швом и металлом конструкции. Благодаря этому у металлоконструкции повышается прочностная характеристика.

Жаропрочные металлы

Этот тип сплавов отличает высокое (до 65%) содержание легирующих добавок, которые придают материалу устойчивость к высоким температурам.

Сложность сварки жаропрочных сталей таким образом, помимо обеспечения прочности шва, заключается в сохранении вышеупомянутых качеств.

Наиболее распространенная технология: сварка неплавким вольфрамовым электродом в среде инертных газов, гелия или аргона.

Аустенитные и нержавеющие сплавы сваривают также под флюсом. С целью сохранения мелкокристаллической структуры таких материалов, используют модификацию шва.

Для этого, применяют присадки с высоким содержанием легирующих компонентов (хром, молибден).

При использовании инверторных приборов используют соответствующие электроды либо проволоку.

Изделия из жаростойких металлов, обычно закаленные. Но поскольку околошовное пространство остывает медленно, каленый металл отпускается, теряя твердость. Чтобы этого не произошло после сварки теплоустойчивых сталей выполняют их закалку. Нагревая до 1000-1100 градусов и резко охлаждая.

Термическая правка

Этот метод подразумевает под собой нагрев сочленения при использовании газового пламени. Может также применяться электродуга, образующаяся от неплавящегося электродного стержня. Нагрев материала осуществляется до 750-850 °C. Затем происходит быстрое расширение сплава. Однако рядом расположенные слои не дают металлу расширяться. Из-за этого возникает пластическая деформация нагретой зоны. Когда происходит охлаждение, предварительно нагретый участок начинает сжиматься. В итоге деформация полностью или частично устраняется.

Зная, как снять напряжение металла после сварки, удастся уменьшить вероятность снижения прочности сварных конструкций. Это особенно важно в условиях, которые способствуют появлению хрупкого разрушения шва. Используя вышеописанные методы, удается избежать дефектов при эксплуатации сварной металлоконструкции.

Техника сварки, позволяющая избежать сварочных деформаций

Существуют разные варианты техники сварки, позволяющие уменьшить сварочные напряжения и поводки. При выполнении сварочных швов большой длины, используют обратноступенчатый способ сварки на проход (схема а) на рисунке слева). При выполнении многослойной сварки, наплавляются каскадные сварные швы, или горкой. Каждый из этих слоёв (кроме первого и последнего) проковывают.

Кроме этого, сварные швы выполняются таким образом, чтобы каждый последующий шов вызывал напряжения, противоположные напряжениям от предыдущего шва (схемы б) и в) на рисунке слева).

Последовательность сварки не должна препятствовать возможной свободной деформации сварной металлоконструкции. Например, при сварке листового настила из металлических полос, необходимо, в первую очередь, сваривать листы в каждом слое настила, а затем сваривать слои между собой (см. рисунок справа).

При сварке вязких материалов, применяют способы сварки, позволяющие снизить остаточные напряжения. К таким способам относятся закрепление свариваемой детали в специальных приспособлениях. В таких приспособлениях свариваемые детали собирают, сваривают и остужают.

Кроме этого, применяют различные приёмы, позволяющие быстро отводить тепло от сварного изделия, например, при охлаждении под струёй воды, или отвод теплоты с помощью медных подкладок.

Если свариваемый металл склонен к формированию закалочных структур, то резкое охлаждение сварного шва и зоны термического влияния приводит к возникновению внутренних напряжений и образованию холодных трещин в металле.

Для того, чтобы уменьшить перепад температур в металле, пред сваркой выполняют предварительный подогрев. Если сварочные работы ведутся при низких температурах, то подогрев обязателен даже если выполняется сварка низкоуглеродистых сталей.

Пережог

Это самый неисправимый брак. При нагреве металла или сплава обязательно нужно следить за температурой, временем и конца нагрева. Окалина растёт, если увеличено время нагрева, а при быстром или интенсивном нагреве могут появиться трещины.
Пережог сплава происходит вследствие диффузии кислорода на границах зёрен, где сразу образуются окислы, которые разъединяют зёрна при высокой температуре сплава и при этом сразу резко падает прочность. А пластичность в это время приходит к нулю. Этот брак сразу отправляется на переплавку.

Подготовка к проведению работ

Перед тем как сваривать нержавеющие элементы, их следует правильно подготовить к проведению работ. Основные моменты здесь заключаются в следующем:

Все кромки тщательно зачищают при помощи напильника, шлифовальной бумаги или болгарки.
Кромки также обрабатывают ацетоном, чтобы убрать все жирные налеты. Кроме того, данный раствор позволяет обеспечить стабильность электрической дуги, а сварное соединение будет иметь еще более высокое качество.
Располагая заготовки относительно друг друга, необходимо помнить об увеличенном зазоре, который не допустит деформации конечной детали.

Как осуществляется сварка нержавейки

Перед выполнением сварки нержавеющей стали необходимо ее подготовить. Очень важно уделить внимание кромкам свариваемых деталей – они должны быть зачищены до стального блеска. Также следует обезжирить поверхность с помощью растворителя, авиабензина или ацетона.

Для сваривания нержавейки можно применить одну из следующих технологий:

Ручная MMA-сварка, как правило, используют при отсутствии высоких требований к качеству шва. Основная сложность данной технологии заключается в правильном выборе электрода, который нужно подбирать в соответствии с маркой металла. Обычно для таких целей применяют электроды с основным покрытием, изготовленным из карбонатов магния и кальция, или рутиловым покрытием, созданным на основе двуокиси титана. Если в первом случае сваривание осуществляется исключительно обратнополярным постоянным током, то во втором допускается применение тока с переменной характеристикой.

Таблица для подбора электродов

TIG-сварка эффективна для сваривания тонких листов нержавейки. Чтобы добиться высокого качества шва, следует использовать присадочную проволоку с более высоким уровнем легирования, чем у основного металла. В качестве защитной среды зачастую применяется 100% аргон, однако в некоторых случаях для повышения стабильности дуги и увеличения скорости процесса аргон могут разбавлять гелием.

TIG сварка изделий из нержавейки

TIG сварка выхлопных систем

Аргонодуговая сварка TIG с вольфрамовым электродом

Полуавтоматическая технология MIG/MAG является наиболее универсальной для сварки нержавеющей стали, так как позволяет работать с разными толщинами: для тонких листов подходит метод короткой дуги, для толстых – струйного переноса. С целью защиты шва обычно используют смесь аргона (98%) с диоксидом углерода (2%). Не рекомендуется увеличивать концентрацию углекислоты и, тем более, применять ее в чистом виде, поскольку это приводит к появлению металлических брызг и нарушению структуры шва. Подробнее о сравнении углекислого газа и сварочных смесей читайте в нашей статье.

Особенности работы с нержавеющей сталью

Приступая к сварочному процессу, необходимо учитывать несколько важных моментов, характерных для нержавейки:

Данный материал обладает меньшей теплопроводностью, чем обычное железо. Поэтому во избежание высокой концентрации тепла в районе шва с дальнейшим прожогом детали сварочный ток необходимо уменьшать на 20-30%.
Из-за повышенного электрического сопротивления металла электроды нагреваются гораздо сильнее, что приводит к их более быстрому износу.
Нержавеющая сталь отличается высоким коэффициентом линейного расширения. При сваривании деталей большой толщины важно выдерживать определенный зазор для нормальной усадки шва. В ином случае возможно появление трещин.
В режиме термообработки возникает вероятность снижения антикоррозионных свойств в месте соединения деталей. С целью предотвращения такой ситуации шов следует оперативно охлаждать. Для этого используют разные способы, например, подкладывают под место соединения медную пластину или снижают его температуру с помощью холодной воды.

Сваривание изделий из нержавейки это распространенная задача на производстве. Как показывает практика, попытки сэкономить на качестве защитных газов приводят к уменьшению надежности и долговечности сварного соединения. Качество имеет первостепенное значение для всего результата работы. Например, здесь можно ознакомиться с защитными газовыми смесями, которые применяются для различных видов металлов, и их типовыми характеристиками.

Последствия напряжения сварного шва

Последствия напряжения различают и по характеру деформации — упругая поверхностная может быть устранена или постепенно сойдет сама в процессе остывания. Пластическая деформация шва необратима, устранить ее без переваривания практически невозможно, при этом изменяется структура металла и его прочностные свойства.

Равномерность распределения

При оценке деформации используется коэффициент неравномерности, который позволяет учесть направление сил напряжения и заранее принять профилактические меры. Например, неравномерность будет выраженной, если часть заготовки контактирует с массивными холодными тисками, фиксируется ими, а при остывании именно в этой зоне формируется зона наибольшего напряжения. Имеет значение и разница в габаритах деталей — больший размер связан с изменением динамики нагрева и остывания, при соединении с фрагментом меньшего размера возникает неравномерно распределенное усилие.

Какое бывает окисление у разных сталей?

Хромоникелевая сталь — её называют жаростойкой потому, что она практически не поддаётся окислению.

Легированная сталь — у неё образуется плотный, но тонкий слой окалины, который защищает от дальнейшего окисления и не даёт растрескиваться при ковке.

Углеродистая сталь — она теряет около 2–4 мм углерода с поверхности при нагреве. Это для металла очень плохо, так как он теряет прочность, твёрдость и сталь ухудшается в закаливании. А особенно очень пагубным является обезуглероживание для ковки небольших деталей с последующей закалкой. Чтобы не было трещин на высоколегированной и высокоуглеродистой стали, их надо нагревать медленно.

Обязательно нужно обращаться к диаграмме «железо-углерод», где определена температура для начала и конца ковки. Делать это надо для того, чтобы металл при нагреве не приобретал крупнозернистую структуру и не снижалась его пластичность.

Другие виды

При сварке нержавейки шов нередко, оказывается подверженным коррозии. Это вызвано как выгоранием части легирующих добавок, так и занесением в сварную зону излишнего содержания железа.

Чтобы этого избежать необходима пассивация сварных швов нержавеющей стали путем их зачистки, либо травления кислотой (как правило — азотной). В процессе пассивирования, на поверхности металла образуется прочная окисная пленка, которая становится его надежной защитой.

Явной приметой снижения уровня легирования, является значительное изменение цвета зоны как самого шва, так и прилегающего к ней металла.

Серьезные проблемы при выполнении неразъемных соединений создает сварка анодированной стали. Дело в том, что слой анодированного покрытия при создании шва неизбежно разрушается. Если после окончания сварочных работ не произвести его восстановление, изделие на стыке быстро начнет ржаветь.

К счастью, восстановление анодированного покрытия не представляет особых проблем, даже в домашних условиях. Для этого достаточно источника постоянного тока не менее 12 Вольт, а также пищевой соды и обычной поваренной соли.

Как варить "нержавейку" без деформации

Подскажите пожалуйста как варить тонкую листовую нержавейку Aisi 304 , чтобы ее не "вело" (деформировало)?

Как варить решетки из полосы для трапов (ячейка 30х30мм, полоса 30х3, габариты от 250х250) чтобы их не "ломало" и сохранялась плоскостность ("вело")?

Слышал, вот такие вещи:

Снятие напряжений
- Все напряжения снимаются при отпуске 560-660 градусов (отпуск - это нагрев детали до заданной температуры и охлаждение на воздухе).
- При достижении температуры 760 градусов происходит восстановление хрома в области шва и снимаются все напряжения.

- Однако доказано, что напряжения отлично снимаютя на тонкостенных деталях при проколачиванием мотолками шва непосредвственно после сварки при температурах до 100 градусов.

Удовольствие от высокого качества длится дольше чем радость от

Подскажите пожалуйста как варить тонкую листовую нержавейку, чтобы ее не "вело" (деформировало)? Как варить решетки из полосы для трапов (ячейка 30х30мм, полоса 30х3, габариты от 250х250) чтобы их не "ломало" и сохранялась плоскостность ("вело")?

Вы нарисуйте примерно что за изделие из тонкой нерж. и где будут швы. Тоже самое и с решеткой, её можно по разному сварить.

Перед поколачиванием ( ячейка 30х30 vs молоток))) изучите возможность отвести тепло (часто используют медные обклады), и возможность надежной фиксации (прижима изделия), А вообще

Павел20181927 , Вы, подобно многим товарищам, путаете термины "деформация" и "напряжения". Это совершенно разные вещи. Деформации конструкции возникают под действием сварочных напряжений. Толстостенная конструкция является жёсткой и под действием внутренних напряжений не деформируется, поэтому напряжения накапливаются внутри конструкции. Опасны они тем, что при нагружении детали рабочей нагрузкой сварочные напряжения суммируются с напряжениями, вызванными нагружением и деталь может выйти из строя. Поэтому применяют различные методы снятия напряжений (термичка, предварительное нагружение, вибрационные методы и т. д.). Тонкостенная конструкция менее жёсткая, чем толстостенная, поэтому напряжения, возникающие после сварки сразу вызывают деформацию и, соответственно, релаксируют. Греть деформированную конструкцию - бесполезно, так как напряжений в ней уже нет, они перешли в деформацию. Бороться с деформациями нужно увеличением общей жёсткости конструкции (дополнительные рёбра жёсткости и т. д.). Исправлять деформацию можно , принимая в расчёт продольную и поперечную усадку сварных швов (сварной шов при остывании укорачивается и немного уменьшается в размерах по сечению). Для устранения деформаций, вызванных усадкой сварного шва, нужно шов обратно "растянуть", как вариант проковав его.

Толщина пластины 2мм,для сварки пришлось мостить охлаждение детали.

Приятное время суток, друзья.

Всем спасибо за ответы.

надо сварить теплообменник, толщина листа 1мм, диаметр трубок около 38 мм, стенка 1мм, сталь aisi 430 либо 409

Как сварить так, чтобы лист после сварки остался плоским?

Кстати, если кто знает, какой марки присадочный пруток лучше для этих сталей взять, от него зависит насколько сильные будут напряжения, вызывающие деформации?

Серый это фото иностранного теплообменника, там как видно все "ровно".

Завтра еще примеры выложу того, что не получается.

Прикрепленные изображения

Судя по брызгам (фото нр.1) теплообменник варился не ТИГ сваркой, а значит и нагрев был значительно меньше. Не являюсь спецом в автоматической сварке, но мог быть и такой вариант. Для сварки теплообменников, рабочих столов и подобных "вварышей" есть орбитальные установки (где бы взять. )

В Вашем случае, нужно найти вариант максимального охлаждения изделия. Минимально возможный сварочный ток, желателен импульсный режим и 1.0 мм присадка. Ну и терпения

надо сварить теплообменник, толщина листа 1мм, диаметр трубок около 38 мм, стенка 1мм, сталь aisi 430 либо 409 Как сварить так, чтобы лист после сварки остался плоским?

Не когда не варил теплообменники, но видется так, надо подогнать все точно (не как у вас на фото, одна трубка выше другая ниже) , собрать весь теплообменник на прихватки и варить без присадки телом трубки очень быстро не перегревая. В общем надо подумать и отработать технологию.

Павел20181927 ,С теплоообменниками из тонкого металла тем более нержи не сталкивался.Но ВХ воздухный охладитель он здоровый конечно ,трубная доска прим. 30 мм. чернуха 6 рядов трубок чернуха в алюминиевом оребрении.Видел перлы чуваки варили и после сварки доска к которой трубки варились выгибалась как коромысло.То есть на длине метра полтора ,если шнурок от краев натянуть по плоскости в центральной части мм. 20 прогиб.А к этой плоскости прикручивается коллектор с флянцами на вход и выход продукта.Я спрашивал варил как начал с одной стороны так и погнал в одну сторону,чел да а что ей будет она же толстая.Я варил так кстати сварка ММА Делил площадь пополам шесть рядов и начинал варить от края к центру через одну трубку.То есть сверху слева к центру пробежался потом с права с низу к центру и т.д.Естественно с перекурами сварка в разбежку так называемая проваривал половину и потом в таком же порядке доваривал остальное.На выходе получалась ровненькая как струна привалочная плоскость туда втыкалась прокладка и талью слесаря втыкали коллектора.Из вашего фото я так понял сварка в нижнем положении ?Мечта в моем случае сварка на вертикальной плоскости

Спасибо за ответы!

Буду своим тело пробовать.

А вот еще один экземпляр, после сварки его очень сильно деформировало, фото нет, уже сдали деталь.

Как такие вещи правильно варить?

Мы ее прижимали, делали "преднатяг" и т.д.

Павел20181927 , по трубной доске: Своим телом конечно неплохо, но очень желательно сделать хороший теплоотвод. Вплоть до того, что (если возможно) опустить нижнюю часть трубок в воду. По эскизам: При возможности обжать по периметру и центру к плите и как обычно от середины к краям, обратно-ступенчато, вразброс - ничего нового. При всём желательно сначала сделать по две прихватки на каждую трубу/планку, чтобы не вело по диагоналям.

А вот еще один экземпляр, после сварки его очень сильно деформировало, фото нет, уже сдали деталь. Как такие вещи правильно варить? Мы ее прижимали, делали "преднатяг" и т.д.

Мало информации, чем варили РАДС или ПА и с полным проваром прутка или частичным (прихватками) , в какой последовательности. Может чуть конструкцию самой решетки изменить, прутки выше положить.

Спасибо Всем, за ответы!

Расскажу как мы варили:

1. Сварка TIG постоянным током, с присадочным прутком ф1,6 (пробовали еще с ф1мм и своим телом)

2. Варили в той последовательности, как на картинке.

3. Прижимали по периметру и в центе

4. Сварка с полным проваром прутка

5. Проварив верхнюю стороны, переворчивали, прижимали и проваривали низ.

АВН я Вас не понял, как Вы предлагаете варить ( При возможности обжать по периметру и центру к плите и как обычно от середины к краям, обратно-ступенчато, вразброс - ничего нового)?

Укажите пожалуйста, если есть возможность цифрами в какой последовательности (как у меня на картинке) как тут обратно-ступенчато вразброс варить?

Указал только первые пять шагов, остальные прутки в такой же хронологии варили.

Деформация металла при сварке

Деформация металла при сварке – это явление, которое приводит к нарушению геометрии изделий и, следовательно, к браку продукции. Подобное может наблюдаться даже в работе опытных сварщиков. Соблюдение ряда правил позволяет снизить вероятность появления деформации и получить качественное и надежное соединение.

Существует множество причин возникновения деформации металла при сварке. О том, с чем они связаны, какие меры принимают для профилактики этого явления и что делают для исправления, читайте в нашем материале.

Причины деформации металла при сварке

Если на металлический предмет оказывается механическое воздействие, то в нем возникают напряжение и искажение. Первое характеризуется силой давления, оказываемой на единицу площади. Второе – нарушением габаритов и формы изделия из-за силового воздействия.

Напряжения появляются в деталях под влиянием практически любого усилия. Это может быть растягивание, изгиб, сжимание или резка. В ходе сварки следует внимательно следить за показателями как деформации, так и напряжения. Если превысить допустимые значения, то конструкция (частично или полностью) может разрушиться.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Сварочные деформации возникают под влиянием различного рода напряжений, появляющихся внутри изделия. Основные причины их появления специалисты объединяют в две большие группы: основные, которые считаются неизбежными и постоянно появляются в ходе сварки, а также сопутствующие, устранение которых вполне возможно.

К основным причинам возникновения деформации и напряжения в ходе сварочных работ относят следующие:

Структурные видоизменения, которые, влияя на металл, вызывают напряжения (растягивающие и сжимающие). Происходит это в ходе охлаждения деталей из легированных или высокоуглеродистых стальных сплавов. При этом размеры изделия, а также зернистая структура материала нарушаются. В итоге изначальный объем изменяется, что приводит к увеличению напряжения внутри детали.
Неравномерный прогрев. Первичному нагреву в ходе сварочных работ подлежит только рабочая зона изделия. По мере увеличения температуры материал расширяется, воздействуя на мало прогретые слои металла. При прерывистом прогреве концентрация напряжений сварного шва достигает высоких значений. Ее показатель зависит от рабочей температуры, теплопроводности материала и уровня линейного расширения.
Литейная усадка. Она происходит в ходе кристаллизации материала, характеризуется уменьшением объема металла, возникает из-за сварочного напряжения (продольного и поперечного), которое появляется в процессе усадки расплава.

Сварочное напряжение могут вызвать не только механические воздействия. Сплавам различных металлов вообще свойственны свои деформации и напряжения. Они делятся на временные и на остаточные. Пластичная деформация металла при сварке вызывает остаточные, не исчезающие и после остывания материала. Временные же возникают при сварке прочно закрепленной детали.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

К побочным или сопутствующим деформациям при проведении сварочных работ можно отнести:

любые отклонения от нормативов в технологическом процессе – примером может быть плохая подготовка детали к сварке, неправильный выбор электрода, нарушение режима сварочного процесса и пр.;
несоответствия и ошибки, допущенные в конструировании изделия, – это могут быть неверно выбранный тип шва, часто расположенные соединения, малый зазор между сварными швами и пр.;
низкий профессионализм и небольшой опыт мастера.

Концентрацию напряжений в сварном шве может вызвать практически любая ошибка. Из-за них возникают технологические дефекты соединения: непровары, трещины, пузыри и прочий брак.

Виды деформаций металла после сварки

Существует несколько видов напряжений. Они отличаются временным интервалом (периодом действия), характером появления и прочими факторами.

Ниже представлена таблица возможных напряжений (какие встречаются и из-за чего появляются в сварном шве).

По причинам возникновения

Неравномерность прогрева, возникающая из-за перепада температуры при сварке

В случае нагрева металла выше максимально установленной температуры происходят изменения в структуре материала

По времени существования

Возникает в ходе фазовых видоизменений, но в процессе остывания уходит

Остается в деталях и после устранения причин возникновения

По задействованной площади

Имеющееся во всей конструкции

Проявляющееся исключительно в зернах структуры металла

Присутствующее в кристаллической решетке материала

По направленности воздействия

Появляется по линии шва

Размещается поперек оси соединения

По состоянию напряжения

Происходит только в одном направлении

Распространяется на два различных направления

Воздействие происходит по трем осям

В ходе сварочного процесса происходят следующие виды деформации:

Местные и общие. При местных деформациях изменениям подвержены только части конструкции. Общие же деформируют изделие полностью и сразу, меняя его размеры и искривляя геометрическую ось.
Временные и конечные. Остаточные (конечные) деформации остаются в изделии даже после его охлаждения, а временные появляются в отдельные моменты времени.
Упругие и пластичные. При восстановлении формы и габаритов изделия по окончании сварки деформация считается упругой. При наличии постоянных дефектов – пластичной.

Материал может быть деформирован вне плоскости сварного изделия или внутри него.

Разнонаправленность сил, действующих относительно сечения материала, приводит к возникновению различных напряжений: сжатия либо изгиба, растяжения, кручения, среза.

Тестирование сварных швов и расчет деформаций металла при сварке

Швы обязательно проходят тестирование на надежность и прочность соединений. В ходе проверки проверяется также наличие дефектов. Это позволяет быстро обнаружить и устранить возникший в процессе сварки брак.

Существует несколько типов контроля, позволяющих найти изъяны:

разрушающий – процесс, который часто используется на промышленных предприятиях, дает возможность провести проверку физических свойств шва;
неразрушающий – включает внешний осмотр шва, ультразвуковую или магнитную дефектоскопию, капиллярный метод, проверку проницаемости и прочие методы.

Важным в изготовлении сварных конструкций является определение вероятных напряжений и деформаций в ходе работ. Причина заключается в том, что они изменяют форму и размер изделия, снижают его прочность, что приводит к изменениям в эксплуатационных качествах конструкции далеко не в лучшую сторону.

Необходимо проводить тщательный расчет деформаций и напряжений при различных процессах сварки, правильно запланировать последовательность операций для того, чтобы в результате на конструкцию воздействовало минимум напряжений, а количество дефектов стремилось к нулю.

Способы устранения деформации металла при сварке

Убрать деформацию материала, возникшую в ходе сварки, можно с помощью правки. Она бывает холодной механической, термомеханической и термической, включающей как местный, так и общий нагрев. Перед проведением последнего изделие жестко фиксируют в устройстве, оказывающем давление на изменяемые части конструкции. Затем оно размещается в разогревающей печи.

Суть термического метода заключается в сжимании металла при его охлаждении. Происходит процесс разогрева растянутого участка горелкой или дугой. При этом окружающий место разогрева материал должен оставаться холодным, что не дает значительно расшириться горячему участку. Далее при остывании изделия происходит постепенное выпрямление конструкции. Больше всего данный метод подходит для устранения деформаций балок, полос листового материала и пр.

Принцип холодной правки заключается в постоянном воздействии на изделие нагрузок. Для этого используют различные прессы и валки, существующие для прокатки по ним длинных конструкций. Для исправления деформаций растянутых конструкций применяют термическую правку. Сначала происходит сбор лишнего металла, а затем – разогрев проблемного места.

Сложно сказать, какой из методов является предпочтительным. Для каждого вида, места (снаружи или изнутри), особенностей деформации и напряжения, а также габаритов и формы изделия существуют свои способы их устранения. Важным являются трудозатраты и эффективность метода.

Способы избежать деформации металла при сварке

Устранение проблем значительно сложнее их предупреждения. Эта аксиома в равной степени относится и к сварке. Брак всегда приводит к дополнительным финансовым вложениям. Для его предотвращения необходимо сосредоточиться на мерах, помогающих бороться с деформациями и напряжениями.

Отвечая на вопрос о том, как избежать деформации при сварке листового металла или свести ее к минимуму, следует запомнить связь между причинами появления и мерами предупреждения. Следовательно, перед началом работ необходимо все тщательно рассчитать и подготовиться. Только после окончания данного этапа можно будет проводить сварку металлических конструкций.

Сила, приложенная к конструкции, прямо пропорциональна степени ее деформации. Значит, чем большая сила воздействует на изделие, тем значительнее его деформация.

Данные виды разогрева способствуют улучшению качественных характеристик как самого сварного соединения, так и участков, расположенных в непосредственной близости от него. Кроме того, уменьшаются пластические деформации и остаточное напряжение. Этот метод чаще всего используют для сплавов, которые имеют склонность к закалке и появлению кристаллизационных трещин.

При протяженности более 1 000 мм шов разбивается на части длиной от 100 до 150 мм. Новое соединение создается в противоположную от основной сварки сторону. При этом металл разогревается более равномерно, что снижает деформацию. Данный способ не является методом последовательного наложения.

Проковке подлежит и нагретый, и холодный материал. Удар как бы разжимает металл в стороны. Тем самым снижается напряжение растягивания. Данный метод не используется на конструкциях, сделанных из металла, склонного к возникновению в нем закалочных структур.

Суть метода заключается в том, чтобы подобрать порядок, в котором нужно будет делать швы. Новый шов должен обязательно создать деформацию, которая будет противодействовать предыдущему. Этот способ часто применяется при сварке двусторонних соединений.

Сварка предваряется прочным и жестким креплением изделия в кондукторах. После завершения процесса конструкция полностью охлаждается, после чего вынимается из крепежа. Существенным недостатком метода является вероятность возникновения внутреннего напряжения изделия.

Сварка без деформации металла может быть проведена с помощью термической обработки. При этом существенно улучшаются характеристики соединения и окружающего его металла, снижается напряжение внутри изделия и выравнивается структура шва. Отпуск, отжиг (состоящий из низкотемпературного или полного) и нормализация – это операции, составляющие термическую обработку металла.

Нормализация считается оптимальным способом обработки швов изделий, выполненных из низкоуглеродистых сталей.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сварка тонкой нержавейки

Сварка тонкой нержавейки — это достаточно сложный технологический процесс. Нержавеющий металл трудно поддается сварке из-за своей низкой температуры плавления. А в сварочной ванне нержавейка и вовсе приобретает свойства жидкости, теряя присущую металлам тягучесть и податливость.

Особенности сварки тонкой нержавейки

Сварочный процесс толстостенного нержавеющего металла производится в обычных условиях. Для тонкой же нержавейки требуются более щадящие режимы сварки, минимизирующие риск прожигания металла насквозь. При мельчайшем промедлении сварщика в металле может появиться прожиг из-за особенных свойств нержавейки либо по причине нарушения технологии при растекании сварочного материала. Из-за малой толщины металла следует уделить повышенное внимание нагреву свариваемого участка — возникающие напряжения в заготовке могут дать трещины и разрывы, а резкий перепад температур может спровоцировать деформирование. Обрабатываемый лист необходимо также надежно фиксировать, не давая ему возможность смещаться в процессе сварочных работ.

Для относительно быстрой сварки тонких листов в бытовых условиях подойдут обычные нержавеющие электроды, но при этом необходимо выставить минимальный режим сварки. Впрочем, учитывая мягкие требования к изделиям, изготавливаемым в домашних условиях, допустимы незначительные дефекты.

Если же обработке подлежит изделие из тонкой нержавейки, которое будет использоваться под нагрузками и должно отвечать определенным требованиям, сварочные работы следует проводить в защитной газовой среде. Для этого может использоваться как газовая сварка, так и аргонодуговая. Первый вариант предпочтительнее ввиду низкой скорости обработки, в то время как второй вариант способен обеспечить более высокое качество работ, хотя он и более трудоемкий. Следует помнить о том, что температурные режимы можно делать одинаковыми и в том, и в другом случае.

Для каждого значения толщины нержавейки выбираются свои параметры оборудования и определяется свой набор расходных материалов. Результат работ будет качественным, если подбирать значения по следующей таблице:

Толщина нержавейки, мм	Вид тока	Сила тока, А	Напряжение, В	Диаметр электрода, мм	Скорость сварки, см/мин	Расход аргона, л/мин
1	Постоянный	30-60	11	1	12/28	2,5
1,5	Постоянный	40-70	12	1	9-19	2,7
2	Переменный	50-80	13	2	14-13	2,9
2,5	Постоянный	60-90	14	2	—	3

Подготовка тонкой нержавейки к сварке

Перед сваркой тонкой нержавейки для получения качественных соединений поверхности изделий необходимо грамотно подготовить. Предварительная обработка тонких листов металла ненамного отличается от обработки других форм металлических заготовок.

Для начала производится зачистка кромок соединяемых деталей до блеска с использованием шлифовального устройства или щетки с металлической щетиной. Затем кромки нужно обезжирить ацетоном либо авиационным бензином. Это обеспечит устойчивую дугу и повысит качество шва.

Подготавливаемые к сварочному соединению заготовки должны иметь зазор, необходимый для компенсации возможных деформаций.

Также в процессе подготовки тонкой нержавейки к сварке особо важен правильный подбор присадки. Нужно оценивать как диаметр присадочной проволоки, так и ее состав. В частности, степень легирования присадочного материала должна быть выше, чем у металла соединяемых заготовок.

Важно! При обработке тонкой нержавейки щеткой не следует снимать избыточный слой металла.

На подготовленную поверхность выкладывается флюс, улучшающий качество сварочных работ. После этого заготовка подогревается примерно до 250 градусов Цельсия, когда начнется характерное изменение цвета заготовки. Такая операция облегчит процесс сварки и защитит металл от возникновения напряженных состояний. После этого сварочные работы можно начинать.

Методы сварки тонкой нержавейки

Для сваривания заготовок из нержавеющей стали применяют несколько методов, подразумевающих в каждом случае использование конкретных инструментов и расходных материалов.

- Ручной метод с применением электрода

Сварка тонкой нержавейки электродом вручную — это универсальный метод, пригодный для использования в любой производственной отрасли. Обеспечивая удовлетворительное качество сваривания, метод может использоваться как в домашних условиях, так и специалистами на производстве. Простота процесса и его легкость являются важными достоинствами данной технологии. У дуговой сварки нержавейки имеются и другие преимущества, которые стоит упомянуть:

ценовая доступность оборудования и расходных материалов;
длительный период непрерывной работы оборудования (в течение рабочего дня);
компактность оборудования и его небольшой вес, как следствие — высокая мобильность;
высокая скорость сварочного процесса при условии правильной эксплуатации оборудования и расходных материалов;
высокая прочность сварных швов;
простота освоения технологии, позволяющая изучить весь процесс самостоятельно и реализовать его на практике.

Качество и надежность сварного шва зависят от правильно подобранных электродов. Для ручной сварки можно использовать перечисленные ниже марки сварочных материалов в зависимости от условий.

Электроды ОЗЛ-8 используются для сваривания тонкой нержавейки в агрессивной среде. Высокие требования к присадочным материалам по стойкости к МКК при этом не предъявляются. В основном эти электроды используются при обработке ответственных сооружений.

Электроды марки НЖ-13 обеспечивают надежное сварочное соединение и защищают от образования межкристаллитной коррозии. Образующаяся после сварочного процесса тонкая корка шлака отходит сама после остывания и сжатия зоны обработки, что позволяет увеличить скорость сваривания в случае большого объема сварочной работы.

Марка ЦЛ-11 обеспечивает надежную изоляцию сварочной зоны от внешнего агрессивного воздействия, а также дает прочное сварное соединение. Данный метод предполагает использование постоянного тока с обратной полярностью. Изложенные выше данные помогут овладеть дуговой сваркой даже новичку.

- Ручной метод с применением аргона

При ручной сварке тонкой нержавейки аргоном применяются вольфрамовые электроды. Правильное использование этого метода гарантированно даст качественные сварные швы. Даже при выполнении работ в домашних условиях с соблюдением технологии полученные соединения будут отвечать всем требованиям. Данный метод сварки можно использовать, если особенно важен эстетический внешний вид сварных швов. Швы при этом не нуждаются в последующей зачистке от шлаков. Аргонодуговая сварка считается наиболее чистым методом соединения металлических деталей и изначально создана для обработки очень тонкого материала. Характерной особенностью метода является отсутствие искр при сваривании. При сварке используется постоянный либо переменный ток с прямой полярностью.

Стоит учесть некоторые особенности метода:

поджигание дуги производится бесконтактно во избежание попадания вольфрама в расплавленный металл;
в процессе сварочных работ не следует совершать колебательных движений стержнем, иначе защитная область сварочной зоны может нарушиться, и, как следствие, возникнет риск окисления сварного шва.

Важно! Применяя данный метод, можно уменьшить расход электродов. Для этого не следует отключать подачу газа сразу по окончании обработки, а выждать примерно 10-15 секунд. Это обеспечит защиту горячего электрода от обильного окисления.

- Лазерный и плазменный методы

Для лазерного метода необходимо специальное оборудование, поэтому данный метод сварки производится только в производственных условиях. При этом процесс сваривания может осуществляться либо по шву, либо точечно.

Изделия из тонкой стальной нержавейки, стойкой к коррозии, соединяются лазером исключительно встык, поскольку при соединении внахлест возникают термические напряжения в металле, негативно сказывающиеся на прочностных характеристиках свариваемой детали.

Основные достоинства лазерного метода: прочность в зоне отпуска не снижается, исключено образование термических трещин на заготовке, а благодаря быстрому и точному воздействию лазерного луча оксидная пленка не успевает образоваться. К тому же сварной шов остывает сравнительно быстро, что является основной особенностью этого метода.

Плазменный метод сварки делят на автоматический и ручной. В ручном методе сваривание производится дугой, которая формируется между тонкой заготовкой и электродом. Ручной плазменный метод еще называют микро-плазмой либо мини-плазмой. Сваривание выполняется на переменном токе в диапазоне 0,1-15 А. Метод хорошо подходит для сварки тонкой нержавейки. В числе прочих применяется техника «беспучкового сопла», выполняющаяся при силе тока 15-100 А.

Автоматический плазменный метод основан на действии плазмотрона, формирующего лучевой поток. Плазменный пучок высокой мощности создается переменным током силой более 100 А и потоком газа.

Среди основных достоинств метода: возможность контролировать затраты энергии благодаря стабильной и «жесткой» дуге; относительно высокая скорость сваривания; изменяемое расстояние между соплом и обрабатываемой зоной без потери качества сварного шва.

Проверка качества сварки тонкой нержавейки

Непосредственно перед проверкой всего металлоизделия на соответствие действующим стандартам обязательно проверяется качество сварных швов для выявления возможных их недостатков как снаружи, так и изнутри. По возможности обнаруженные недостатки устраняются.

Перед вводом в эксплуатацию каждого изделия из тонкой нержавейки, обработанного сваркой, проводится его тщательный и многоуровневый контроль. Первый уровень проверки качества представляет собой визуальный осмотр изделия, позволяющий выявить наиболее заметные и грубые дефекты швов — непровары, крупные трещины и т. п.

Большая часть видимых деформаций в швах сваренного изделия из тонкой нержавейки выявляется именно на стадии визуального осмотра невооруженным взглядом. Но иногда применяются и специальные приспособления. Контрольные мероприятия по выявлению недостатков делятся на два вида: разрушающие и неразрушающие. К первому типу относят только визуальный осмотр, более сложные методы проверок причисляют ко второй категории.

В свою очередь, неразрушающий тип контроля бывает капиллярным, магнитным, ультразвуковым, радиационным и проверяющим на проницаемость.

Неразрушающий контроль отличается от разрушающего также сохранением внешнего вида изделия из тонкой нержавейки без его деформирования. Поэтому данный вид проверки является более востребованным.

Разрушающий контроль выполняется лишь после процесса сваривания изделия в постоянных условиях с применением одного типа сварки.

Методы проверки швов также различаются. Для контроля на соответствие ГОСТ и определения качества шва выполняются несколько видов проверок поочередно. Эти методы разделяются на химические, физические, механические, визуальный осмотр и ультразвуковая проверка.

Визуальный осмотр проводится без каких-либо финансовых трат — это самый дешевый способ. Но его использование диктуется отнюдь не экономией средств, а необходимостью для выявления самых грубых нарушений сварки.

Визуальному осмотру подвергаются все виды соединений металлических заготовок вне зависимости от того, какие проверки будут проводиться после этого. Зачастую визуально осматривают изделия из тонкой нержавейки на соответствие ГОСТ без вспомогательных средств. Для повышения точности иногда пользуются лупой с десятикратным увеличением.

Лупа поможет обнаружить наиболее мелкие дефекты (непровары, наплывы, подрезы и т. д.). Кроме визуального осмотра в процессе внешней проверки также обмеряются швы, замеряются кромки и проводятся другие процедуры. Для изделий из тонкого металла, производимых большим тиражом, используются специальные шаблоны, контролирующие точность и одинаковость замеров характеристик шовных соединений.

После успешного прохождения визуального осмотра деталь из тонкой нержавейки подвергается физическому осмотру, определяющему качество сварного шва и другие важные параметры. Физический контроль проверяет соответствие характеристик швов требованиям ГОСТ.

Физический и химический тесты требуют специального оборудования, такого как электромагнитный сердечник, а также других приспособлений. Любые контролирующие мероприятия после сварки тонкой нержавейки проводятся для определения качества не только шовного соединения, но и самого получившегося в результате изделия. Выявляются также нарушения в процессе сварочных операций.

Почему следует обращаться к нам

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Читайте также: