Резка и сварка нержавейки

Обновлено: 19.09.2024

Резка нержавеющей стали и других металлов осуществляется с целью создания из полученных заготовок необходимого изделия. Способ работы с материалом зависит от его свойств и особенностей. Сегодня речь пойдет именно о нержавеющей стали.

Какие способы резки нержавеющей стали существуют

Нержавеющая сталь – это материал, который не боится влаги и грязи, а также не покрывается ржавчиной. Она относится к легированным видам стали. Этот сплав довольно прочный и может служить очень долго, что достигается путем добавления вольфрама, титана, молибденитов железа, кроме того, в составе нержавейки присутствует хром. Однако плюс оборачивается минусом: материал тяжелее поддается резке. Какие же способы такой манипуляции существуют?

Резка нержавеющей стали бывает двух видов:

механическая (материал режется вручную острым инструментом);
термическая (применяются инструменты, позволяющие плавить сталь с помощью высокой температуры).

Первый способ более дешевый. Однако он требует приложения большой физической силы, кроме того, такая резка занимает много времени. Именно поэтому сегодня к нему прибегают все реже. Метод термической обработки стали становится все популярнее.

Разновидности термической резки:

газо-дуговая;
резка путем электрической эрозии;
гидроабразивная;
лазерная;
плазменная.

Термические технологии резки нержавеющей стали

1. Газо-дуговая резка, или резка кислородом.

Для такого способа резки необходимо использовать специальное оборудование, которое имеет деталь в виде дуги. Именно она воздействует на металл, меняя его форму.

Дуговую резку нержавеющей стали производят плавящимися и неплавящимися электродами. Плавящийся электрод – это сталь, неплавящийся – графит. Чтобы повысить эффективность процесса, в место, где осуществляется резка, подается воздух или кислород, поэтому такие способы обработки металла получили названия воздушно-дуговой и кислородно-дуговой.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Газо-дуговая резка – сравнительно недорогой способ обработки металла в силу доступности оборудования для него, однако зачастую минусы перевешивают плюсы.

Каковы недостатки метода:

нарушение целостности металла;
плохое качество реза;
малая производительность.

Газовая резка нержавеющей стали с помощью такого метода на данный момент считается неактуальной, так как появились более простые и эффективные способы обработки металла.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

2. Метод электрической эрозии.

В процессе резки используется импульс электроразряда, который словно выдергивает мельчайшие частички стали в месте обработки металла. Оборудование имеет два электрода, окруженных жидким диэлектриком. При соединении электродов происходит разряд. В канале диэлектрика образуется плазма высокой температуры.

Такой метод резки отличает высокий уровень точности. К плюсам такого метода можно также отнести возможность резать металл толщиной до 40 см. Однако процесс этот весьма долгий.

3. Гидроабразивный способ.

Он заключается в резке стали с помощью жидкости, скорость движения которой выше скорости звука в три раза. Подается она через алмазное или рубиновое сопло, его ширина составляет 1/10 мм. Струя воды такой силы режет нержавеющую сталь и другие прочные материалы. К воде обычно добавляется песок. Для более мягких материалов используется жидкость без абразивных примесей. Оборудование для такой резки стоит немало.

Гидроабразивная резка нержавеющей стали имеет следующие плюсы:

сталь не нагревается в процессе;
возможность деформации материала уменьшается;
высокое качество реза;
наименьшие потери материала;
высокая скорость;
минимальная погрешность (по сравнению с дуговой резкой ширина реза в 10 раз тоньше).

Минусы:

стандартный гидроабразивный станок стоит очень дорого (от 3 миллионов рублей);
детали оборудования быстро приходят в негодность;
на данный момент гидроабразивный способ резки нержавеющей стали считается перспективным.

4. Лазерная резка.

На сегодняшний день лазерная резка нержавеющей стали считается одним из самых эффективных и популярных способов обработки металла. В процессе резки на материал направляется лазерный луч.

Положительные стороны такого способа:

высокая производительность;
процесс занимает мало времени;
ширина реза – от 0,1 мм;
погрешность составляет не более 1/12 мм;
динамические или статические местные напряжения отсутствуют;
зона среза имеет отличное качество поверхности;
бесконтактный раскрой (на современных моделях);
вероятность появления заусенцев минимальная;
деформаций на срезе нет;
материал кроится автоматически в соответствии с проектом;
физические свойства материала не меняются.

Однако резка нержавеющей стали лазером может осуществляться только в том случае, если толщина стали составляет менее 20 мм, ведь КПД лазера – всего 15–20 %. Кроме того, к минусам можно отнести тот факт, что около среза остается след от воздействия высокой температуры. Чтобы его удалить, нужно вручную обработать поверхность.

5. Плазменная резка.

Примерно 50 лет назад появился новый способ резки металла – плазменная резка. Он чем-то напоминает газо-дуговой, но является значительно более эффективным. Производительность плазменной резки в разы выше.

Суть способа заключается в воздействии на нержавеющую сталь сжатой электрической дугой, которая плавит металл. При этом быстрый плазменный поток, температура которого достигает +15 000–20 000 °С, удаляет с обрабатываемой поверхности остатки расплавленного материала. Надо отметить, что дуга предыдущего поколения имела температуру всего +1 800 °С, вся технология резки была более трудоемкая и занимала много времени.

Плазменная резка нержавеющей стали на сегодняшний день считается эталонной, то есть самой быстрой, эффективной и выгодной.

К плюсам такого способа резки можно отнести и тот факт, что для работы оборудования не нужны дополнительные приспособления типа газовых баллонов, химикатов, абразива, к помещению для работы не предъявляются какие-то специальные требования (в частности, это касается требований пожарной безопасности). Все, что потребуется, это электричество, воздух и расходные материалы, которые стоят недорого (сопла, электроды).

Однако есть и один небольшой минус: срез материала получается немного неровный, его необходимо дорабатывать. При этом его качество все равно многократно выше, чем при дуговом способе резки.

Применяя эту методику, нужно помнить, что максимально допустимая для резки толщина металла зависит от его теплопроводности: медь лучше нержавеющей стали проводит тепло, а значит, ее максимально допустимая толщина будет всегда ниже.

Если толщина материала превышает 200 мм, нужно использовать газо-дуговой метод резки.

Механические способы резки нержавеющей стали

Все вышеперечисленные способы резки нержавеющей стали используются в основном на предприятиях, так как необходимое оборудование стоит немало.

Но существуют и более доступные методы обработки металла, которые также являются достаточно эффективными, а именно посредством:

Болгарки. Метод довольно востребованный. Но чтобы при резке нержавеющей стали она не нагревалась, а диски служили дольше, необходимо использовать воду, поливая ею место реза.
Ножниц по металлу. Очевидно, что ножницами можно резать только очень тонкие листы нержавеющей стали (от 0,5 до 1 мм). Чтобы использовать этот инструмент, лучше увеличить длину ручек. Кроме того, нужно понимать, что они очень быстро затупятся.
Циркулярной пилы по металлу. Чтобы использовать пилу для резки нержавеющей стали, нужно применять отрезной абразивный диск, а на сам лист железа положить упор. У такого способа есть недостатки: диск быстро приходит в негодность, велика вероятность нарушения реза, если материал уйдет в сторону.

Какие еще существуют методы обработки: резка и гибка нержавеющей стали, штамповка, полировка, окраска, сварка. Выбор способа зависит от потребности, толщины материала и других параметров. Если говорить о работах, предположим, на даче – можно воспользоваться болгаркой, а когда речь идет о крупном производстве – тут лучшим выбором будет лазерная или плазменная резка.

Как самостоятельно осуществить резку нержавеющей стали

Если нужно самостоятельно немного доделать изделие из металла, можно воспользоваться несколькими методами, которые описаны ниже.

1. Подручные материалы – молоток, зубило, ножницы, напильник.

Такие инструменты, как правило, есть в наборе у каждого мужчины, который привык заниматься ремонтом самостоятельно. Несмотря на то, что их использование нельзя причислить к высокотехнологичным методам обработки металла, они вполне могут сгодиться в домашних условиях, особенно в следующих ситуациях, когда:

необходимо обработать тонкий металлический лист (толщиной 2–4 мм);
размер предмета, который нуждается в исправлении, имеет малый размер, сам он спокойно крепится в обычных тисках.

Конечно, стоит сказать и о том, что обработка нержавеющей стали обычными домашними инструментами имеет ряд минусов:

точность такой обработки невысока;
материал может деформироваться, в месте обработки возникнут неровности и заусенцы;
обработку изделия все равно необходимо завершить, используя напильник и «холодную ковку».

Если обработка производится дома или на даче для каких-то личных целей, такие инструменты вполне подойдут.

2. Электролобзик.

Резка нержавеющей стали лобзиком – еще один способ разделить металл на части.

Электрическим лобзиком можно осуществить резку дерева и стали, в том числе и нержавеющей, но только толщиной не более 10 мм.

При этом важны следующие моменты:

для работы нужно приобрести специальные пилки (лучше фирменные);
в процессе резки необходимо использовать смазку (подойдет даже растительное масло), она будет поддерживать полотно лобзика в рабочем состоянии длительное время, не давая ему накаляться;
лобзик должен работать на небольших скоростях (и вертикальных, и горизонтальных).

Этот инструмент хорош тем, что им можно пилить трубы, делать изогнутые распилы. Однако если не следовать правилам работы с металлом, он может быстро сломаться.

Лучше всего лобзик справляется с металлом толщиной 4–6 мм, труднее ему будет резать материал толщиной 7-8 мм, а максимально возможная толщина в 10 мм – это уже довольно тяжелое испытание для инструмента.

Более толстые листы металла придется резать на станке, оборудованном специальной ленточной пилой для нержавеющей стали.

3. Газовая резка металла.

Существует еще газовая резка металла с температурой до +1 200 °С, но она не подходит нержавеющей стали. Дело в том, что нержавейка просто начнет плавиться в отличие от других металлов, ведь температура возгорания в кислороде у нее выше, чем температура плавления. Обычная сталь будет как бы прожигаться газовой резкой, а нержавеющая – особенно при толщине больше 15 мм – просто плавиться и разбрызгиваться, ни о каком ровном срезе тут речи не идет.

Однако есть способ применить газовую резку и к нержавеющей стали. Как это происходит: место реза нагревается очень сильно – докрасна, потом открывается продувной, в одной руке резак, в другой – обычная стальная проволока 3 мм, в струю кислорода продувного подсовывается присадка-сталь.

4. Портативный плазменный резак.

Сегодня плазменный способ резки имеет применение не только в условиях крупных предприятий. Появилось достаточно компактное оборудование, которое может использоваться в небольшой мастерской или гараже.

Несмотря на удобство использования и небольшой размер, такой способ резки крайне энергоемкий. Помимо этого, чтобы применять такое оборудование, нужно иметь определенные навыки и опыт. Любое непроизвольное движение работника – и инструмент уйдет в сторону, нарушив геометрию среза. Правда, на помощь может прийти специальная подставка из диэлектрика, которая поможет расположить инструмент в нужном положении таким образом, чтобы он не отклонялся.

Если все условия для нормального функционирования инструмента соблюдены, то плазменная резка нержавеющей стали в бытовых условиях поможет обработать металл толщиной до 50 мм.

5. Резка болгаркой.

У нас в стране, конечно, наибольшее распространение имеют обычные болгарки, иначе – углошлифовальные машины (УШМ). Такой инструмент можно использовать и для резки нержавеющей стали.

Правда, болгарка не справится с изогнутыми изделиями, ее можно использовать только на ровной поверхности. Максимальная толщина металла, которую способен разрезать этот инструмент, – 3-4 мм. Чтобы работать по металлу, нужно приобрести определенного вида диски, в том числе для нержавейки.

Если использовать диск для обычной стали при резке нержавейки, в дальнейшем изделие из нержавеющей стали может начать портиться. Это происходит из-за того, что хлор и сера, которые входят в состав этих дисков, могут повлиять на возникновение химической реакции нержавейки с водой и кислородом. По аналогии диски для нержавеющей стали не следует применять для резки стали обычной, так как на самом диске останутся частицы стали. Впоследствии при работе этим диском по нержавейке опять-таки можно испортить изделие.

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.

Способы резки нержавейки в 21 веке

В данном материале вы получите ответы на вопрос, как происходит резка нержавеющей стали и какие методы наиболее эффективны в том или ином виде.

Резка металла — это процесс деления заготовки на мелкие детали с целью получения готового продукта в дальнейшем. Каждому материалу присущи конкретные свойства, поэтому действие производится разными способами. В данном материале вы получите ответы на вопросы, как происходит резка нержавеющей стали и какие методы наиболее эффективны.

Способы резки нержавейки

Рассматриваемый материал относится к легированным видам стали, которые не боятся загрязнений и воздействия жидкости, поскольку не покрываются ржавчиной. Состав стали дополняется высоким содержанием хрома, а также упрочнителей — титана, вольфрама, молибденидов железа. Благодаря этому, с одной стороны, достигается долговечность металла за счет усиления прочности; с другой же — осложнение процесса резки. Однако есть несколько способов качественно поделить металл на мелкие заготовки.

Выделяют две группы резки:

механическая (заготовка разрезается острым ручным инструментом);
термическая (за счет воздействия на металл высокой температуры, приводящей к его плавлению).

Преимущество первого метода в том, что мастеру не понадобится дорогое оборудование. Недостаток — в необходимости приложения физической силы и больших затрат времени. Поэтому большую популярность сегодня приобретают термические способы резки.

К ним относятся:

газо-дуговая резка;
путем электрической эрозии;
гидроабразивная;
лазерная;
плазменная.

Об особенностях каждого вида обработки материала — далее.

Резка кислородом

Более известна как «газо-дуговая резка». Как и в остальных случаях, обработка подразумевает использование специального оборудования. Его рабочая часть — дуга — соприкасается с заготовкой, после чего происходит деформация разрезаемого слоя.

Дуговая резка выполняется плавящимися и неплавящимися электродами. К первым относится сталь, ко вторым — графит. Для повышения эффективности работы в зону дуги подводится воздух (воздушно-дуговая резка) либо кислород (кислородно-дуговая).

Преимущества способа — доступность оборудования и низкая стоимость его (или работ). Но недостатков больше. Среди них:

Процесс дуговой резки нержавеющей стали сегодня считается морально устаревшим, поскольку на смену ему пришли более эффективные методы.

Метод электрической эрозии

Способ базируется на использовании импульса электроразряда, вырывающем микрочастицы с поверхности нержавеющей стали. Эрозионные установки имеют пару электродов, погруженных в жидкий диэлектрик, которые при сближении его пробивают и приводят к появлению разряда. В канале последнего образуется плазма высокой температуры.

Достоинства метода — высокая точность обработки деталей, а также возможность резки заготовок до 40 см толщиной. Недостаток — низкая скорость работы.

Гидроабразивный способ

Действие заключено в подаче жидкости через сапфировое, алмазное либо рубиновое сопло шириной 1/10 мм. Выходящая струя разгоняется до скорости, троекратно превышающей скорость звука, после чего тонкая сконцентрированная струя способна резать прочный материал, в том числе нержавейку. Для мягких заготовок применяется чистая вода, для более твердых к ней добавляются абразивные элементы (песок).

Скорость современных установок велика, поэтому они успешно конкурируют с лазерными и плазменными станками. Например, устройство Dekart W2040 L режет до 8 м металла в минуту (в зависимости от толщины); в случае с нержавейкой показатель обычно составляет 2-3 м/мин.

Любопытный факт: на Западе проводились исследования по выявлению эффективности гидроабразивных и лазерных станков. Для этого резали десятки пластин толщиной 0,3 мм каждая. Было установлено, что для пакета толщиной до 6 мм эффективнее лазер, а более 6 мм — гидроабразив.

Преимущества метода:

нержавейка не нагревается при работе;
снижается вероятность деформации заготовок;
высокое качество реза;
наименьшие потери материала;
быстрота работы;
минимальная погрешность процесса (ширина реза в 10 раз тоньше, чем при дуговой резке).

Недостатки:

высокая стоимость оборудования (стандартный гидроабразивный станок обойдется пользователю в 3 млн. руб. и более);
быстрый износ рабочих деталей.

Резка нержавейки струей воды считается перспективным способом обработки.

Лазерная резка

Передовой и один из двух популярнейших методов обработки материала. Резка заключается в воздействии лазерного тонкого луча на сталь. Подобное воздействие положительно по ряду причин:

производительность высока;
ширина реза — от 0,1 мм;
нет динамических или статических местных напряжений;
высокое качество поверхности в области реза.

Любопытный факт: на производстве дорожной техники в компании Vermeer (США) для деления металла на части есть всего два аппарата — это станки для лазерной резки с производительностью 25 т/сутки. Данный объем работ удовлетворяет требованиям к эффективности процессов.

Лазерная резка нержавейки возможна лишь у заготовок толщиной менее 20 мм. Это — следствие низкого КПД лазера — всего 15-20 %. Но достоинства установки перекрывают ее минусы:

бесконтактный раскрой (на современных моделях);
погрешность — не более 1/12 мм;
минимальная вероятность появления заусенцев;
деформации по линии раскроя отсутствуют;
разметка заготовки из нержавейки выполняется без участия человека по готовому проекту;
сроки работы минимальны;
неизменность физических свойств обрабатываемой заготовки.

Небольшой минус — после работы близ среза остается след от воздействия высокой температуры, поэтому требуется последующая механическая обработка.

Плазменная резка

Методика была разработана около полувека назад и сразу свела на нет недостатки газо-дугового оборудования. Принцип действия отчасти напоминает ранее рассмотренный — сжатая электрическая дуга интенсивно плавит нержавейку вдоль линии реза, а остатки жидкого металла («брызги») удаляются с поверхности быстрым плазменным потоком. Скорость операции впечатляет — плазма имеет температуру 15-20 тыс. градусов (против 1800 градусов у обычной дуги), поэтому производительность работ в разы выше.

Плазменная резка нержавеющей стали признана лучшим вариантом обработки. Для нее не требуются баллоны с газом, дополнительные химические вещества, особые требования к пожарной безопасности помещения. Для работы нужны лишь электричество, воздух и недорогие расходные материалы — электроды и сопла. Это делает плазму наиболее выгодным способом резки нержавейки.

Лишь один недостаток есть у методики — кромка среза получается не очень ровной, требуя дополнительной обработки. Однако качество поверхности вдоль линии реза намного выше, чем при дуговой обработке.

Чем выше теплопроводность материала, тем более тонкую деталь обрабатывает плазма. К примеру, допустимая толщина меди должна быть ниже максимальной толщины нержавейки при прочих равных условиях резки.

При обработке заготовок толще 200 мм рекомендуется использовать газо-дуговую резку.

Механические способы

Даже опытный пользователь мог никогда не сталкиваться с перечисленным оборудованием, ведь оно весьма дорогое и встречается разве что на предприятиях. Однако есть методы, ничуть не уступающие по эффективности плазменной, гидравлической и даже лазерной резке нержавеющей стали. Некоторые из них, а также тонкости работы, приведены ниже:

Болгарка. Рабочий метод, но нержавейка не должна нагреваться. Для этого место реза поливается водой. Так же будет достигнуто увеличение ресурса дисков.
Ножницы по металлу. Способ пригоден только для очень тонких листов нержавейки (0,5-1 мм).
Циркулярная пила по металлу. Вместо зубчатого диска ставится отрезной абразивный (как на УШМ), на разрезаемый лист кладется какой-либо упор. Минус — внушительный расход круга, а при неправильной регулировке — увод заготовки в сторону с нарушением реза.

Обработанные листы нержавейки могут гнуться, штамповаться, полироваться, окрашиваться, свариваться и т.д. Есть много способов деления крупной заготовки на мелкие, и вам решать, какой из них эффективнее. Наилучший вариант для домашних условий — болгарка, для производственных же приемлема резка нержавейки лазером или плазмой.

Если вы знаете другие способы обработки легированной стали или заметили неточность в описании, поделитесь информацией с читателями.

Бытовые способы сварки нержавейки

В домашних условиях для сварки нержавейки чаще используется сварка покрытыми электродами. Необходимы только электроды с основным или рутиловым покрытием.

Сварка нержавеющей стали — занятие, требующее определенных навыков и знания теоретических основ. Если у вас нет опыта со сваркой обычной низколегированной стали, то за нержавейку браться не стоит, даже на полуавтомате. Особенности металла непременно дадут о себе знать. Но это совершенно не значит, что сварка нержавейки в домашних условиях невозможна.

Как и любой металл, нержавеющая сталь сваривается плавлением, причем некоторые марки поддаются сварке довольно беспроблемно. Для сварки применяются практически все известные способы — сварка покрытым электродом, в аргоновой атмосфере вольфрамом и полуавтоматом. Если на обычной стали эти методы освоены, то можно переходить к нержавейке.

Особенности сварки нержавейки

Нержавеющая сталь сложная для сваривания вследствие повышенного содержания хрома — в сплаве его от 13 до 30%. При соединении с кислородом, хром образует оксидную пленку, которая препятствует сплавлению металла в сварочной ванне. Низкая теплопроводность металла вызывает перегрев в зоне шва и частичное изменение структуры материала, что приводит к снижению прочности.

Но бороться с этими трудностями вполне возможно, просто необходимо помнить об особенностях металла и выбирать оптимальный режим работы.

Важен и второй вопрос — чем лучше всего варить нержавейку в домашних условиях? Однозначного ответа здесь нет. Все зависит от марки стали и опыта сварщика. Если есть выбор, то лучше всего выбрать инверторный аппарат, как самый удобный в использовании и обладающий широким диапазоном точных настроек.

В бытовых условиях чаще всего используется сварка покрытыми электродами, но подходят не все виды. Необходимо выбирать только электроды с основным или рутиловым покрытием. Если ориентироваться на марки, то покупать следует ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11 или их зарубежные аналоги. В каждом магазине, торгующим сварочным оборудованием, вам подскажут, какие электроды для какой стали подходят лучше всего.

Наиболее распространенными марками стали, с которыми приходится встречаться домашнему мастеру, являются AISI 304, 304L, 316L и 321. Аналогами по ГОСТ выступают 08Х18Н10, 03Х18Н11, 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т. Именно такие металлы используются для посуды, изготовления труб и листов, из которых делают ворота, ограды и другие декоративные архитектурные элементы.

Настраивается аппарат на обратную полярность (+ на электроде) и сила тока выставляется на процентов 20-25 ниже, чем для сварки обычной стали такой же толщины. Также следует учесть тот факт, что электрическое сопротивление нержавеющей стали ощутимо выше, чем обычной. Электроды с низколегированным стержнем могут перегреваться и разрушаться в процессе работы.

Если есть возможность, лучше найти специальные электроды для нержавейки, их очень легко отличить — они выпускаются длиной 350 мм. Если же варить будете обычными электродами, следует быть готовым к тому, что покрытие с них может попросту осыпаться.

Под свариваемые листы нержавейки необходимо установить медную подложку, чтобы она отводила тепло из зоны сваривания и не возникало перегрева и металл не изменял своей структуры. Также не следует стыковать кромки вплотную — тепловой коэффициент расширения нержавеющей стали достаточно высокий, поэтому при охлаждении шов может покрываться микротрещинами. Зазор не должен превышать 2 мм. Электрод ведут вдоль прямой линии, колебательная траектория при сварке нержавейки не применяется.

Перед тем, как варить нержавейку покрытым электродом в домашних условиях, позаботьтесь о наличии всего необходимого для подготовки металла к работе и финишной обработки шва. Подготовка заключается в тщательной очистке зоны шва от пыли, грязи и следов технических жидкостей. Если есть возможность — пройдитесь зачистным кругом болгарки или мелкой наждачной бумагой. Затем необходимо промыть поверхность ацетоном или чистым бензином для удаления остатков масел и жиров.

После сварки необходимо обработать шов специальной травильной пастой, если такой нет — соляной или серной кислотой и обработать металлической щеткой, а еще лучше — зачистить с помощью болгарки. На шве остается значительный процент окалины, которая может вызвать коррозию шва.

Аргоновая сварка

Часто для нержавеющей стали применяется сварка TIG вольфрамовым электродом в аргоновой среде.
В домашних условиях таким аппаратом варить удобнее, чем покрытым электродом, но не у каждого мастера есть аппарат, способный выполнить такую работу.

Метод сварки в аргоне используется для тонких листовых металлов и труб, которые будут эксплуатироваться под давлением. Работает аппарат на переменном токе или постоянном обратной полярности. Также для сварки понадобится присадочная проволока и баллон с газом. Как правило, если в гараже или домашней мастерской есть аппарат с возможностью TIG-сварки, то есть и все необходимые приспособления и аксессуары. По сравнению с ММА-сваркой, аргоновая дает более прогнозируемые результаты.

Полуавтоматическая сварка нержавейки

Если в распоряжении сварщика только полуавтоматический аппарат, который может работать с нержавеющей проволокой или порошковой ее разновидностью,
то работать можно и на нем. Проволока выбирается специальная, для сваривания нержавеющей стали. Алюминиевая не подойдет. Газовой средой обычно служит углекислота, но при сварке ответственных деталей нужен аргон или смесь из 70% аргона и 30% углекислого газа.

Возможность регулировки скорости подачи проволоки и открытой длины электрода позволяют выбирать самый оптимальный режим сварки. Также конструкция горелки позволяет работать в труднодоступных местах. Перед началом сварочных работ рабочую зону рекомендуется просушить путем нагревания до 100 0 С. Это удобно еще и тем, что нагретая нержавейка лучше сваривается.

При использовании порошковой проволоки, если в домашней мастерской нет специальной, необходимо помнить, что шов спустя некоторое время может начать ржаветь. Чтобы этого не случилось, его необходимо обработать специальной пастой.

Тема сварки нержавеющей стали в домашних условиях очень актуальна. Если вы обладаете собственным опытом таких работ — поделитесь с читателями. Пишите нам на сайт в раздел комментарии.

4 способа как варить нержавейку

С нержавеющей сталью каждый человек встречается каждый день — из нее сделано множество вещей, от кухонной посуды до архитектурных деталей зданий, оград, турникетов и сложного промышленного и торгового оборудования. Но только сварщики и инженеры знают, насколько сложна сварка нержавейки. Это своеобразный «высший пилотаж» в сфере сварки металлов плавлением.

Все дело в химических особенностях нержавеющей стали. Этот металл создан довольно давно — более 100 лет назад. Даже известно имя одного из его создателей — англичанин Гарри Бреарли. При исследовании металлов для оружейного производства, он обнаружил, что при добавлении в обычную легированную сталь хрома в количестве выше 11%, сплав получает особые свойства — абсолютно не боится коррозии.

Дело в том, что хром при контакте с кислородом образует очень прочный оксид, который покрывает всю поверхность металла и не допускает возникновения любых химических реакций как при комнатной температуре, так и при нагревании и плавлении. Современные марки нержавейки содержат хрома от 11 до 30% и совершенно по разному ведут себя по отношению к свариванию — от довольно хорошо свариваемых, до практически несвариваемых.

То есть соединять детали в принципе можно, но необходимо знать, как варить нержавейку, какие инструменты и способы применять в каждом конкретном случае, как подготовить зону шва и чем шов обрабатывать по окончании сварки. Именно о методах сварки нержавеющей стали расскажет эта статья.

Виды нержавеющей стали

Промышленная и бытовая сварка листовой и профильной нержавейки требует правильного выбора способа работы. Он определяется видом металла. По основным свойства нержавейка классифицируется на:

Аустенитную;
Мартенситную;
Ферритную.

Аустенитная названа так по основной фазе. Это сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Пример — всем известная пищевая сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), активно использующаяся при изготовлении посуды, различных архитектурных деталей, дымоходов, ложек и вилок. Содержит 18% хрома и 10% никеля. Стали аустенитного типа немагнитные, пластичные, химически стойкие и прочные механически.

Мартенситные стали отличаются спецификой внутренней структуры, заметной под микроскопом. Отличаются низким содержанием углерода (сотые доли процента) и хрома до 12%. Металлы очень твердые, но хрупкие, применяются для изготовления режущих инструментов или бытовых вещей, турбин и крепежей, которые используются в слабоагрессивной среде. Широко распространена при производстве алкогольных напитков. После термообработки получают необходимую ударную вязкость и жаропрочность.

Пример — AISI 410 (12Х13 по ГОСТ). Содержит 13% хрома и 0,10-0,12% углерода. Устойчива к серным соединениям.

Ферритные — стали со средним содержанием хрома, не закаляются и очень устойчивы к агрессивной среде (кислотам, солям). Они менее пластичны, чем аустенитные и не такие хрупкие, как ферритные. Пример — AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хрома — 17%, углерода — 0,10-0,12%. Относится к классу трудносвариваемых. Применяется в машиностроении для изготовления втулок, валов, штуцеров.

Как сваривать нержавеющую сталь

Широкое распространение этого вида металла привело к активной разработке методов сваривания. Сварка нержавеющей стали производится практически всеми наиболее распространенными способами — ручной дуговой MMA, вольфрамовым электродом в атмосфере аргона TIG, полуавтоматами в инертной атмосфере — MIG/MAG, лазером.

Но в отличие от обычной, углеродистой стали, при сварке нержавейки используются особые подходы, благодаря ее сложному химическому составу и физическим свойствам. Основными параметрами, затрудняющими сварку являются:

температура плавления ниже, чем у углеродистых сталей;
значительное тепловое расширение;
низкая теплопроводность.

Как правило, нержавеющая сталь перед сваркой прогревается. Не требуют нагрева сплавы с содержанием углерода менее 0,20%. Но детали из металла толщиной более 30 мм следует нагреть до температуры около 150 0С. Низкая теплопроводность требует снижения силы сварочного тока на 15-20% — металл плохо проводит тепло и может прогорать в зоне сварки.

ММА-сварка

Ручная дуговая сварка ММА производится с использованием двух типов электродов. Первые — с основным покрытием (карбонаты кальция и магния) применяются при сварке постоянным током на обратной полярности (электрод подключен к положительному полюсу аппарата).

Вторым типом электродов, рутиловыми, сварить нержавейку можно как при переменном, так и при постоянном токе обратной полярности. При работе с нержавейкой эти электроды намного удобнее, чем основные — меньше разбрызгивается расплав и лучше держится дуга. Оба вида электродов используются в любом пространственном положении, но рутиловые лучше всего работают в нижнем.

TIG-сварка

Аргонодуговой метод используется при сварке тонкой листовой стали. Производится в полностью аргоновой или аргоно-гелиевой атмосфере. В большинстве случаев используется нержавеющая присадочная проволока с ручной или автоматической подачей.

MIG MAG-сварка

Сварочные работы в полуавтоматическом режиме производятся в атмосфере смеси газов 98%Ar / 2%CO2. Иногда вместо углекислого газа используют кислород в том же процентном отношении. При этом несколько улучшаются параметры шва. Варить полуавтоматом можно как объемные детали, так и тонкую нержавейку. От остальных методов MIG/ MAG отличается высокой скоростью и точностью шва.

В этом виде сварки используются различные техники:

короткой дугой;
со струйным переносом;
импульсной.

Короткая дуга, как правило, используется при работе с тонкими металлами, струйный перенос — с более габаритными элементами.

Наиболее управляемый и поддающийся тонкому контролю — импульсный метод. Металл в сварочную ванну полается по каплям, благодаря чему происходит уменьшение среднего тока дуги, а, значит, и поступление тепловой энергии в зону сваривания. Зона термического влияния становится уже, что очень важно при низкой теплопроводности металла.

При импульсной сварке практически исключено появление брызг, что очень важно при необходимости получения точного шва, например, при изготовлении емкостей или декоративных элементов.

Сварка нержавейки при помощи лазера

Промышленная лазерная сварка нержавейки требует специального оборудования. В бытовых условиях она практически не реализуется. Основными преимуществами этого способа является отсутствие явления снижения прочности в зоне отпуска, если сталь была термически упрочнена. Также исключается появление одного из самых распространенных дефектов сварки нержавейки — термических трещин.

При лазерной сварке швы остывают намного быстрее, а размеры зерна получаются мельче. Сварка лазером нержавеющей стали производится как точечным, так и шовным методом. Быстрота и точность воздействия сфокусированного луча на металл не допускает возникновения оксидной пленки на поверхности расплава, соединение получается исключительно прочным. Сваривается нержавеющая сталь лазером только встык — термические напряжения, которые могут возникнуть при соединении внахлест, значительно ухудшают общую прочность конструкции.

Подготовка и финишная обработка

Качество сварки нержавейки, как и любых других металлов, зависит от подготовки зоны сваривания. Металл должен быть тщательно очищен от жира, пыли и грязи, промыт ацетоном или высокооктановым бензином и просушен. Металлической щеткой необходимо зачистить кромки деталей до характерного блеска.

Сварка нержавейки имеет свои особенности — высокий коэффициент термического расширения может вызвать появление холодных трещин, если детали сдвинуть очень плотно. Между ними необходимо оставить небольшой зазор, ширина которого определяется по справочнику или опытом сварщика.

Зачистка сварочных швов нержавеющей стали — обязательный этап завершения работ. Она производится механическим или химическим способом. Основная цель — удалить сажу и окалину, очистить зону шва от различных примесей, которые мешают образованию полноценной оксидной пленки.

Перед тем, как зачистить сварочный шов на нержавейке, необходимо тщательно осмотреть его на предмет появления трещин или иных видимых дефектов. При бытовой сварке нет необходимости в использовании дефектоскопической аппаратуры, но при промышленной — она должна применяться в обязательном порядке.

Травление кислотами производится на всех марках стали при помощи соляной и серной кислот. После обработки шва необходимо промыть зону работ чистой водой. В домашних условиях кислотное травление производится редко, более распространен механический способ.

Механическая обработка производится способом очистки металлической щеткой и обработкой мелкозернистой наждачной бумагой. Если есть возможность — обработать пескоструйным аппаратом. После механической обработки следует нанести на шов пассивирующий раствор.

Шлифовка и полировка зоны шва и поверхности изделия целиком производится при помощи полировальных и шлифовальных кругов с различными типами поверхности. Из инструментов при этом используется болгарка или вибрационные шлифмашинки.

Читайте также: