Сварка нихрома с нержавейкой

Обновлено: 20.09.2024

Решил я запилить эту тему,т.к в моей работе сварка данных сплавов периодически применяется,хотя в целом тема довольно специфическая .Описываю личные наблюдения простыми словами,на академичность не претендую,кто что дополнит- я только за.Итак сплавы с большим сопротивлением применяются в промышленности для изготовления в основном реостатов и печей сопротивления,которые я рассмотрю подробней.Для соединения этих сплавов между собой и другими металлами применяется как правило пайка твёрдыми припоями,сварка штучным электродом и ТИГ сварка( имеется в виду при ремонтной практике и внутризаводском изготовлении).Пайка применяется для реостатов,тормозных сопротивлений и т.д- то есть в тех случаях,когда при эксплуатации не предполагается слишком высокая температура.Сварка применяется при изготовлении например нагревательных спиралей на печи сопротивления.В моей практике имеем дело с тремя видами сплавов- нихром,фехраль и резистом.Каких либо отличий при их сварке я не заметил.На мой взгляд для их соединения рациональней всего применять ТИГ сварку в среде аргона.Особенности сварки.Для сварки этих сплавов необходимо применять присадочный пруток из того же сплава,в крайнем случае из нержавеющей стали типо 08х18 н9т,из которой так же изготавливают тоководы для спиралей нагрева .При использовании нержавейки шов более быстро деградирует ,особенно в закалочных печах,в отпускных менее.На не бывших в работе спиралях сварка проходит нормально и не имеет каких - либо трудностей,на спиралях же бывших в работе сварка осложнена толстой оксидной пленкой,которую не всегда можно удалить,затрудняющей сварку,и расплывчатой на вид сварочной ванной,как например при сварке меди.Сварку в таком случае следует проводить на повышенном токе короткими зажиганиями дуги.Важно не перегреть,ибо из- за не совсем отчётливой сварочной ванны возможно полное расплавление спирали.Изгибание спирали.Изгибание спиралей при их нагревании для нужной конфигурации в монтажных условиях можно производить тремя способами- нагрев резаком,нагрев током от сварочного источника,не имеющего функции интистик и ТИГсваркой на длинной дуге,которой прогревают спираль.Будьте осторожны- некоторые бракованные спирали при нагреве ломаются .Сварка штучным электродом.ММА сварка спиралей мною нигде вообще в литературе не найдена,но иногда применяется.На мой взгляд ее следует применять в крайнем случае,использовали электроды по нержавейке( насколько помню ОЗЛ-8), шов тоже довольно быстро деградирует.Пока все)

Прикрепленные изображения

.Итак сплавы с большим сопротивлением применяются в промышленности для изготовления в основном реостатов и печей сопротивления,которые я рассмотрю подробней.

Антон, не укора ради, если начинаешь такую тему, очень специфическую ,дополняй цитатами, и ссылками на другие источники. Немного по нихрому.Из своей практики- нужен ремонт детали из Cr20Ni80T. Сделал, много лексики присутствовало, работает.

.Итак сплавы с большим сопротивлением применяются в промышленности для изготовления в основном реостатов и печей сопротивления,

И конструкций с большой теплостойкостью .Например Фехраль- Если разобраться сваривать нельзя, согласно фазам Юм-Розери.

круазик ,Петр,ну я же указал ,что рассказываю про личный опыт.)Ссылок на именно сварку данных сплавов дать не могу,т.к не нашел в литературе что либо по этой теме.Что такое нихром например каждый может почитать в Википедии.Про конструкции с большой теплостойкостью не совсем понял,конструкции,как таковые варятся из окалиностойких сталей,а про нагреватели и реостаты я указал.Фехраль вроде нельзя варить,но варим).По химсоставу также дополню,что очень часто он вообще не соответствует тому,что указанно в документах,мало того,встречались партии проволоки с неметаллическими включениями! ,хорошо видными на изломе.Короче,никогда точно нельзя сказать,с чем дело имеешь- все путем научного тыка.Печи строили от 5 до 780 кВт.

круазик ,Гм,не знаю,может буква Т что то значит? Зачем выхлопу повышенное сопротивление?Возможно это нержа какая то хитрая,что более реально.Фехраль после циклов прогрева- охлаждения становится довольно хрупким,а для выхлопа это смерть.Впрочем точно ничего не могу по этому поводу сказать.

Из Вики.К недостаткам следует отнести общее свойство фехралей — рекристаллизационный порог в интервале температур 600—650 °C, что затрудняет использование данного сплава в термоциклическом режиме.

Навивка нагревательных спиралей в кустарных условиях.Для навивки мы применяли цилиндрическую оправку,с диаметром,равным внутреннему диаметру спирали и отверстием,ближе к одному торцу оправки,несколько большему диаметру навиваемой проволоки.Оправка зажимается в патроне универсального токарно- винторезного станка,поджимается задним центром.Проволока для навивки продевается в отверстие оправки,далее пропускается между двух брусков из твердого дерева ,зажатых в резцедержатель,бухта с проволокой распологается на мотовиле возле станка.Опытным путем подбираются обороты и подача и спираль навивается.Бруски периодически смазываются любой подходящей смазкой( сало,сож,индустриальное масло)

круазик ,Да согласен,чёт про фехраль подумал .Но все равно не вижу смысла из него выхлоп делать.А в чем трудность при сварке была?

В подготовке.4000 л.ч с+ налёта вертолёта, трудноудалимая плёнка окислов, подготовил и нихромом ( СССР) заварил, с подложкой, по всем правилам.

круазик ,Да- с окислы это зло,да и видимо сама структура металла со временем немного изменяется.Новое в разы лучше варится.

Очень сильно меняется. В зависимости от- какая атмосфера была, температура, род тока и плотность тока.

Сварка нихрома в домашних условиях: основные особенности технологий сварочных процессов

Нихром – это группа сплавов никеля с хромом и железом, химический состав которых определяется по ГОСТ 5632-72, ГОСТ 12766-67. Главным свойством этих сплавов является жаропрочность и жаростойкость. Это определяет их основную область применения – нагревательные элементы в различных электрических приборах. Также нихром применяется в приборостроении в качестве потенциометрических обмоток и сопротивлений с малыми габаритами.

Особенности материала

Сварка никелевых сплавов затруднена из-за их чувствительности к примесям, а также они склонны к образованию пор, так как в расплавленном металле хорошо растворяется азот, водород и кислород. Различные легирующие элементы по-разному влияют на образование пор в сварочном шве: титан, хром, ванадий уменьшают образование пор, а марганец, углерод, кремний, железо, наоборот, увеличивают порообразование.

Важной особенностью является то, что при нагревании основной металл не претерпевает структурных превращений и не закаливается, соответственно, подогрев перед сваркой деталей небольшой толщины не производят.

В большинстве случаев в сварочный шов приходится вводить дополнительные легирующие элементы, содержащиеся в присадочной проволоке или в электродах. В связи с этим химический состав шва и основного металла будет различным. Нихромы склонны к межкристаллитной коррозии из-за легирования хромом. Во избежание этого после сварки производят отжиг готового изделия.

Технология сварки нихрома

Для сварки деталей большой толщины кромки делают со значительным скосом и большим притуплением. Это связано с тем, что расплавленные никелевые сплавы обладают большой вязкостью, проплавление кромок происходит на меньшую глубину, чем у сталей.

Перед сваркой нихрома производят механическим способом тщательную зачистку кромок и поверхностей, прилегающих к ним. Это необходимо для удаления налёта, в котором содержатся примеси, негативно влияющие на качество шва.

После механической зачистки поверхности обезжиривают ацетоном, уайт-спиритом или бензином, а иногда используют и химическое травление.

Какие электроды применяются

При осуществлении ручной дуговой сварки никеля и существующих его сплавов необходимо применять электроды, для которых характерно качественное покрытие. Наиболее качественное сварное соединение обеспечивают электроды с покрытием типа «Прогресс-50». Такие электроды применяются для сварки никеля, как материала, имеющего марки Н-1, НП-1, НП-2. Если говорить об электродах, имеющих покрытие ЭНХД-10, то они применяются для изготовления сварных соединений деталей, изготовленных из никелевокремнистых сплавов. Электроды, покрытые составом ЭНХМ-100, созданы для соединения деталей из нихрома и никелевомолибденовых сплавов. Для сварки сплавов типа ХН80ТБЮ, ХН80ТБЮА, ХН70ВМТЮ и ХН75МВТЮ используют электроды с покрытием типа ИМЕТ и ВИ-2-6.

Процесс сварки

Сам процесс сварки осуществляется только с использованием постоянного тока, имеющего обратную полярность, параметры сварочного тока выбирают в пониженном диапазоне по сравнению с режимами, применяемыми для сварки стальных деталей. Скорость сварки рекомендуется также понижать минимум на пятнадцать процентов по сравнению со скоростью для сварки стальных изделий.

Сам сварочный процесс рекомендуется осуществлять в нижнем положении с использованием короткой дуги с целью снижения процента выгорания стабилизирующих элементов и элементов, используемых для раскисления металлов, которые содержатся в используемой сварочной проволоке или в электродной проволоке.

Для обеспечения лучшего газоудаления из сварочной зоны, а также создания более плотного шва необходимо осуществлять небольшие продольные колебания электрода, а сам электрод следует держать перпендикулярно по отношению к плоскости шва, а наклон его составляет не более пятнадцати градусов по отношению к свариваемым кромкам.

Если толщина нихромовых деталей более пятнадцати миллиметров, необходимо осуществлять сварку в несколько проходов с выполнением предварительного подогрева кромок свариваемых деталей до температуры в 200-250 градусов. Каждый промежуточный слой шва необходимо подвергнуть зачистке.

При выборе различных изделий из нихрома следует помнить, что осуществление ручной дуговой сварки этого материала в домашних условиях невозможно из-за сложности процесса. Поэтому в домашних условиях выполняется только контактная сварка. Теоретически широко описанная ручная дуговая сварка почти не применяется.

Сварка нержавеющей стали в домашних условиях с помощью инверторного источника сварочного тока

Нержавейка, или нержавеющая сталь – металл, который обладает низкой теплопроводностью, а также имеет высокую активность, с химической точки зрения, в зоне расплавления металла. Кроме того, для нержавейки характерны также очень высокие значения коэффициента расширения под воздействием высоких температур (термическое расширение), а также низкая по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями температура плавления. Все это накладывает особенности на выбор инверторного источника сварочного тока.

Какой инвертор лучше выбрать

Ключевыми особенностями, на которые следует обратить внимание при выборе инвертора для сварочных работ с нержавеющей сталью, являются:

возможность работы с пониженным сварочным током (чтобы избежать прогорания металла и нарушения его структуры);
возможность работы в прямой и обратной полярности;
возможность переключения на переменный ток и ведения работ в импульсном режиме (перечисленные выше параметры также позволяют избежать прогорания металла и его разрушения в сварочном шве).

Чаще всего такие параметры встречаются в профессиональных инверторных источниках тока, однако, число доступных для приобретения моделей невелико, что говорит о сложности подбора наиболее оптимального аппарата для сварки именно нержавеющей стали.

Примерная стоимость инверторных источников тока на Яндекс.маркет

Подбор электродов

Электроды, использующиеся для сварки нержавеющей стали, имеют достаточно большое количество марок в зависимости от тех классов металла, который предстоит варить с их использованием:

если речь идет о сварке металла, из которого изготовлены предметы и оборудование, используемое в пищевой промышленности, то использовать следует электроды марок ОЗЛ-8 и ЦЛ-11;
для жаропрочных сплавов, которые должны отвечать задачам длительного и качественного использования, необходимо подбирать электроды марки ОЗЛ-6;
для нержавейки, которая используется для изготовления различных инструментов, подойдут электроды марок КТИ-7А, ЦТ-28;
если вести речь о сталях, относимых к нержавеющим, для которых характерны повышенные коррозионноустойчивые параметры, то для их сварки потребуются электроды марок ЭА400/10У, НЖ-13, ЦТ-15;
в случае бытовой сварки нержавеющей стали можно использовать также электроды марок АНЖР-1, АНЖР-2, а также электроды марки ЭА395/9;
в зависимости от того, какой вид и класс нержавеющей стали подлежит свариванию, можно подобрать также электроды и из иностранных аналогов, которые не уступают по качеству отечественным.

Особенности технологии

В связи с физико-химическими особенностями нержавеющей стали как металла, подвергающегося сварке, наиболее оптимальным способом является сварка с использованием неплавящегося электрода в среде защитного газа (в качестве такого газа может использоваться аргон либо его смесь). На производстве для достижения более высокого качества сварных соединений используются комбинированные способы сварки, при которых корневой слой шва выполняется посредством использования аргонодуговой сварки, а последующие слои – ручной дуговой.

Подбор параметров работы сварочного инвертора (силы сварочного тока и параметров сварочного напряжения) происходит на основании следующих данных:

толщина свариваемых деталей;
тип и класс стали;
данные о режиме эксплуатации изделия или соединения;
очень высокий коэффициент теплового расширения деталей из нержавеющей стали – при нагревании происходит существенное «растягивание» деталей, а при остывании – сжатие, что может вызвать образование микротрещин в сварном шве, а также в самом изделии в той его части, которая относится к сварочной зоне и подвергается нагреву;
сварка должна проводиться с минимальным повышением температуры металла, чтобы избежать перегрева околошовной зоны. Если произойдет перегрев выше 500 градусов по Цельсию, внутри металла начнется процесс межкристаллической коррозии, что вызовет разрушение сварного шва и всей детали в целом, самым негативным образом сказавшись на качестве шва.

В каждом конкретном случае подбирать режимы необходимо индивидуально, проводя обязательную пробу на деталях, аналогичных свариваемым. Главным условием сварки деталей из нержавеющей стали является уменьшение сварочного тока по сравнению с другими видами стали не менее, чем на 20%.

К особенностям технологии сварки следует также отнести и обязательный подбор всех инструментов таким образом, чтобы они соответствовали правилам работы с нержавеющей сталью: круги для болгарки, щетки, используемые для зачистки металла должны соответствовать работе именно с нержавеющей сталью, так как в случае использования обычных инструментов могут образоваться металлические включения в шве, что негативным образом влияет на его качество.

Необходимое оборудование

Для качественного осуществления процесса сварки нержавеющей стали следует подготовить оборудование, в перечень которого включаются:

инверторный источник сварочного тока, соответствующий требованиям, предъявляемым к аппаратам, с помощью которых происходит сварка нержавеющей стали;
сварочные кабели для подачи сварочного тока в зону сварки (кабель электродержателя и кабель «массы») достаточной длины, чтобы избежать перекручиваний и перекрещиваний с целью исключения нарушения изоляции кабеля;
кабель подключения инвертора в электрическую сеть в зависимости от используемого напряжения;
присадочные материалы (электроды той марки, которые соответствуют сварке конкретного класса нержавеющей стали, при необходимости баллон с защитным газом и шланги для подачи газа в сварочную зону, а также газовая горелка);
болгарка и круги к ней для работы именно с нержавеющей сталью;
щетка по металлу, также предназначенная для работы с нержавеющей сталью;
приспособления для соединения деталей при осуществлении сварки и качественного их закрепления; .

Кроме того, требуется также и защитное оборудование, к которому относятся:

защитный костюм либо иная одежда, которая сможет защитить сварщика от воздействия высоких температур и попадания на кожу расплавленных капелек металла;
краги или перчатки, защищающие руки от воздействия высоких температур на кожные покровы и снижающие риск поражения электрическим током;
маска с темным стеклом или самозатемняющаяся маска для защиты органов зрения от получения электротравмы.

Сварочный процесс

Сварочный процесс при осуществлении изготовления изделий из нержавейки, как и в случаях со сваркой других металлов, делятся на три этапа – подготовительный, этап собственно сварки и завершающий.

Этап подготовки

На подготовительном этапе следует разметить детали, которые планируется сваривать, зачистить их, обезжирить с помощью специального химического состава. В случае если это продиктовано толщиной соединяемых деталей, потребуется также разделать кромки для лучшего формирования сварочного шва.

Основные работы

Основной этап сварки состоит из следующих шагов:

подключение инвертора путем создания обратной полярности (кабель с электродержателем электрода подключается на разъем «+», а кабель массы – на разъем «-»). Такое подключение позволит обеспечить большее плавление электрода по сравнению с подключением в прямом режиме, а также избежать прожога материала за счет снижения проплавления деталей;
после того как детали закреплены в тех положениях, в которых они будут свариваться, следует выполнить первичные прихваточные швы. Длина таких швов и их расположение по контуру планируемого сварного шва определяется в зависимости от того, каков размер шва, а также в зависимости от толщины свариваемых деталей;
в том случае, если речь идет о создании сварочного шва большой протяженности, следует выполнять ступенчатый способ, в ходе которого сварка осуществляется с противоположных сторон короткими швами;
если необходимо выполнить несколько слоев в одном шве, то после каждого нового слоя следует подождать некоторое время, чтобы предыдущий слой успел остыть перед наложением нового;
в случае большого шва (протяженного по расстоянию) либо если у него сложная конфигурация, потребуется сделать большее количество прихваток по сравнению с простыми или короткими швами, каждая из которых будет отличаться небольшой длиной, расположенными вдоль кромок шва. Данное действие позволит сократить риск деформации деталей возле шва.

Завершающий этап

После того как сварочные работы завершены, следует переходить к завершающему этапу. На этом этапе происходит зачистка шва от образовавшегося шлака с целью определения визуальным способом его качества. Кроме того, на этом этапе происходит определение мест, где есть непровары. Если такие места обнаружены, следует выполнить ремонт или полностью вырезать стык и выполнить сварку, повторив весь алгоритм.

Химико-физические свойства и особенности меди, влияющие на сложность сваривания с нержавеющей сталью

Медь способна проводить тепло в шесть раз больше по сравнению с обычным железом. Из-за этого сварку необходимо производить с увеличенной тепловой энергией, а в некоторых случаях возможен даже предварительный подогрев основного металла.

В обычных условиях медь инертна, но в процессе нагревания она вступает в реакцию с кислородом, водородом, фосфором и серой. Кислород способен окислять медь при высокой температуре, а выше 900 о С скорость окисления значительно увеличивается. Это происходит из-за того, что в первоначальном составе меди содержится кислород в связанном состоянии. Закись меди образует эвтектику с меньшей температурой плавления (1065 о С). Температура плавления меди 1085 о С. Поэтому кислород, что содержится в ней, ухудшает ее положительные показатели.

Сложности сварки меди с нержавейкой

Наличие водорода и его выход в атмосферу имеет влияние на конечный результат сварки с нержавеющей сталью. Он может вызвать пористость меди и в дальнейшем образовать трещину в сварочном шве. Растворимость водорода зависит от температуры и парциального давления в атмосфере защитных газов. В процессе кристаллизации водород в меди растворяется в два раза быстрее, чем в другом железе.

В процессе сварки есть вероятность появления пористости в околошовной области из-за накапливания там водорода. Поэтому к свариваемому металлу предъявляют жесткие требования по содержанию в нем водорода. Электрошлаковый переплав и вакуумное плавление позволяют понизить содержание водорода в меди.

Сера в меди присутствует до 0,1%, растворяется в жидком виде, но нерастворима в твердой меди. На качество сваривания не имеет существенного влияния.

Из-за перечисленных выше свойств существуют определенные сложности сварки меди с нержавеющей сталью:

Разный химический состав. Водород и кислород, присутствующие в меди, может существенно снизить качество сварочного шва.
Разные коэффициенты теплопроводности (у нержавеющей стали он намного ниже).
Разный температурный режим плавления: нержавейка плавится при 1800 о С, а медь при 1085 о С, активно вступая в реакцию с атмосферными газами.
Коэффициент растворения меди в нержавейке имеет максимум 0,4%.
В процессе формирования сварочного шва между сталью и медью формируется резкая граница из-за перенасыщения вкраплений из стали.
Есть вероятность образования в стали слоя с микротрещинами, которые будут заполнены медью. Для избежания этого необходимо сварочную дугу немного перемещать на медную деталь: таким образом в область шва подается расплав меди.

Надежный и прочный сварной шов можно получить с помощью ручной аргонодуговой сварки. Наплавляя медный металл на нержавейку с использованием флюсов в сфере защитных газов, полученное соединение будет устойчиво к длительным статическим нагрузкам (не теряя своей пластичности). Перед началом сварки необходимо обработать кромки шва 10% раствором каустической соды.

Проще выполнить сваривание нержавейки с чистой медью, чем с дополнительными включениями. Встречается такой состав без примесей реже, поэтому выбор свариваемого способа и основная технология процесса сварки такая же, как и для других цветных металлов.

Основные способы сваривания меди с нержавейкой

Нержавейка и медь достаточно различны по своим составам, самый распространенный способ их сваривания – аргонодуговой. Также возможно применение электродуговой, совсем редко – ультразвуковой сварки.

Ручная аргонодуговая сварка

Данный тип сварки выполняется с повышенной силой сварочного тока, это вызвано высокой способностью меди к теплопроводности. В некоторых случаях допустимо применение стальной подкладки. Суть ручной аргонодуговой сварки – в образовании сварочного шва с помощью расплавления присадочного материала.

Использование газа аргона защищает сварочную ванну от негативного воздействия химических элементов атмосферы, таким образом убирается вероятность появления дефектов и брака в сварочном шве.

Для выполнения сварочных работ берутся неплавящиеся вольфрамовые электроды. Если вместо аргона используется другой газ (азот), то в этом случае необходимо применять графитовые электроды. Аргон на 38% тяжелее кислорода, что позволяет успешно вытеснять его из области сварки.

Аргонодуговая технология позволяет добиться содержания железа в сварочном шве до 10%. А если применить холодную сварку, то его содержание будет более 10%. Чтобы увеличить итоговую прочность шва, его дополнительно легируют с помощью цинка.

инвертор или другой источник питания, подходящий для аргонодуговой сварки;
вольфрамовые электроды;
аргон;
редуктор;
присадочный материал;
защитные элементы (сварочная маска, перчатки и т. д.).

Электродуговая технология сваривания

Этот универсальный способ сваривания можно применять и для сварки меди с нержавеющей сталью. Электродуговую сварку необходимо выполнять с помощью источника большого тока с невысоким напряжением. Технология электродугового метода одновременно позволяет произвести плавку металла электрода (или присадочного материала) и соединяемого металла, вследствие этого формируется сварочная ванна.

Между электродом и металлом возникает дуговой разряд. Расплавление происходит за счет локального распределения тепловой энергии дуги, образовывая сварочную ванну и защитный шлак.

источник питания;
плавящиеся или неплавящиеся электроды;
молоток, зубило;
металлическая щетка;
присадочный материал;
защитная одежда (маска, перчатки).

Ультразвуковая сварка

Данный вид сварки используется только в промышленных сферах. Сущность данного способа в преобразовании электрических колебаний в механические. Чаще используют для сваривания пластмассы, но возможно использование и для цветных металлов.

источник питания;
кронштейн для крепления;
система преобразования колебаний;
привод для увеличения силы давления.

Читайте также: