Сварка проволоки из нержавейки
Обновлено: 17.05.2024
Нержавеющая сталь является востребованным материалом благодаря своим свойствам (коррозионностойкости и долговечности), в связи с чем часто возникает необходимость ее сварить. Однако, есть тонкости при работе с нержавейкой, которые мы и рассмотрим в этой статье.
Сварка электродами по нержавейке
Варить коррозионностойкие стали непросто. Для получения качественного сварного шва достаточной прочности требуется несколько факторов:
- достаточное количество опыта у сварщика;
- правильный подбор сварочных материалов, в частности электрода.
Способы сварки нержавейки
Мы рассмотрим 2 способа сварки:
Каждый из представленных ниже методов предполагает использование определенного оборудования и точно выбранных расходных материалов.
Ручная электродом
Качество сварного шва, полученного этим методом достаточное, чтобы этот метод сварки мог применяться как в быту, так и на производстве. Ручная сварка с применением электрода с покрытием считается универсальной и используется во всех отраслях.
- простой и легкий процесс сварки;
- высокая продолжительность работы аппаратов;
- компактные агрегаты небольшим весом;
- получение прочных сварных швов;
- подходит для самостоятельного обучения этому методу.
От правильности выбора сварочных материалов зависит качество и надежность сварного шва.
При ручной сварке рекомендованы электроды следующих марок:
- имеет высокую устойчивость к межкристаллитной коррозии и дает надежное сварное соединение. Шлаковый слой отпадает самостоятельно, что увеличивает скорость сварки. подходит для металлов, эксплуатация которых происходит при низких и высоких температурах. применяют для сварки металлов, контактирующих с агрессивной средой. Эти электроды можно применять при сварке на постоянном и переменном токе.
Для сварки данным методом надо устанавливать режим постоянного тока с обратной полярностью.
Ручная аргоном
Аргонодуговую сварку применяют для получения внешне красивых сварных швов. Этот способ хорошо себя зарекомендовал во время сварки очень тонких деталей.
Для сварки нержавеющей стали аргоном необходимо использовать вольфрамовые электроды. Если следовать этой технологии, то сварной шов непременно получится прочным и качественным, даже при выполнении сварочных работ в бытовых условиях. При сварке этим методом слоя шлака на швах и разбрызгивания металла не будет. Аргонодуговая сварка считается самым чистым способом соединения металлов.
Для данного метода подходит постоянный ток с прямой полярностью или переменный.
Таблица 1. Зависимость силы тока от толщины металла
| Толщина металла, мм | Вид и полярность | Сила тока, А | Диаметр электрода, мм |
| 1 | Постоянный | 30-60 | 2 |
| Переменный | 35-75 | ||
| 1,5 | Постоянный с прямой полярностью | 40-75 | 2 |
| Переменный | 45-85 | ||
| 4 | Постоянный с прямой полярностью | 85-130 | 4 |
Особенности аргонодуговой сварки:
- дуга разжигается бесконтактно, чтобы избежать попадания вольфрамового покрытия от электрода в уже расплавленный металл;
- во время сварки нужно исключить колебания стержня. В противном случае нарушится защитный барьер в рабочей зоне и, как следствие, произойдет окисление шва.
Данный метод сварки позволяет снизить расход сварочных материалов. Необходимо после окончания сварочных работ продолжить подачу аргона в течение 10-15 секунд. Эти действия помогут защитить раскаленный электрод от активного окисления.
Сварка нержавейки электродом в домашних условиях
Для этого лучше всего выбрать сварочный инвертор. Для дома подойдет аппарат, работающий от сети 220В. Небольшие габаритные размеры устройства и малый вес позволяют более комфортно работать с ним и перемещать.
Основой популярности инверторов стали доступная цена и получаемое качество сварного шва. Это привело к тому, что сварочные аппараты инверторного типа стали лидерами по продажам.
Таблица 2. Параметры для настройки инвертора
| Толщина металла, мм | Сила тока, А | Диаметр электрода, мм |
| 1,5 | 40-60 | 2 |
| 3 | 75-85 | 3 |
| 4 | 90-100 | 3 |
| 6 | 140-150 | 4 |
Для сваривания применяют постоянный ток обратной полярности.
Последовательность действий при сварке инверторным аппаратом:
- Зачистить рабочую поверхность металла от ржавчины, масел, других загрязнений при помощи металлической щетки.
- Произвести разделку кромок напильником или болгаркой при необходимости (толщина металла должна быть больше 4 мм). Проводя эту процедуру, мы обеспечиваем высокий уровень проплавления и заполняемость сварочной ванны.
- Если свариваемый металл тонкий, то свариваемые края нужно плотно придвинуть друг к другу и прихватить их.
- Если свариваемый металл толще 7 мм, то мы прогреваем его до 150 С.
- Разжечь дугу.
- Провести сварку короткой дугой.
- В конце сварного шва требуется сделать “замок”, который предотвратит появление свищей и трещин.
- Дать изделию остыть.
- Затем убрать шлак со шва, после этого - зачистить.
- Отполировать и отшлифовать.
Сварка тонкой нержавейки электродом
Чтобы качественно сварить тонкий металл нужно иметь теоретическую базу знаний и достаточно опыта. Помимо этого нужно обратить внимание не только на правильный подбор электродов, но и верно выставленную силу тока.
Для сваривания тонкой нержавейки электродом требуется сила тока меньше на 20% по сравнению с обычной сталью.
Правильно подобранный сварочный электрод-половина успеха при сварке. Например, для толщины заготовки в 3 мм диаметр электрода должен составлять 3-4 мм.
Длина стержня не должна превышать 35 мм, а температура нагрева металла - 500 С.
Так же как и для сварки обычной нержавейки дома, для тонкой лучше применить инвертор.
Сварка тонкой нержавейки инвертором электродом имеет некоторые правила:
- место сварки и сами заготовки не нагревать выше 150 С;
- сварка должна проходить на небольших показателях тока на достаточно высокой скорости и желательно без колебания дуги во время сварки;
- чтобы металл не смог перегреться и, как следствие, не прожегся, перед сваркой нужно подложить под заготовки металлические кусочки, которые отведут часть тепла;
- для сварки металла, толщиной менее 3 мм, разделка кромок не требуется;
- необходимо обеспечить зазор между заготовками, величиной 1-2 мм;
- после сварки не надо резко охлаждать металл.
Если вы планируете использовать в работе электрод толщиной 3 мм, то необходимо выставить ток в 80 А.
Рассмотрим, какие электроды нужны для сварки тонкой нержавейки:
- ЦЛ-11 – является одной из ходовых марок. Шов, полученный при помощи этого электрода, достаточно коррозионностойкий при неблагоприятных условиях. используется для металла, имеющего контакт с жидкими агрессивными неокислительными средами при температуре до 350 С.
Похожие статьи
Как варить нержавейку
Нержавеющую сталь относят к категории высоколегированных сталей с повышенными антикоррозийными свойствами. Основной легирующий компонент – хром. Также могут присутствовать никель, марганец и другие, повышающие физико-механические и антикоррозийные качества, компоненты. Учитывая многокомпонентный состав материала, ответ на вопрос «Как сварить нержавейку?» зависит от множества параметров.
Сварка нержавейки полуавтоматом: всё что нужно знать в одном месте
В данном статье расскажем все подводные камни сварки нержавейки полуавтоматическим сварочным аппаратом. Разберем преимущества и недостатки данной вида сварки, поговорим об особенностях, про использование газа, материалов и много другое. Для того, чтобы сварить нержавеющую сталь применяют несколько методов: ручную сварку, аргоновую и сварку полуавтоматом. В настоящее время метод полуавтоматической сварки является наиболее надежным и долговечным, в основе чего лежит высокое качество получаемого сварного шва.
Как выбрать силу сварочного тока при сварке электродами
К расчету силы сварочного тока подходят внимательно. Он имеет ключевое значение, так как влияет на производительность процесса и механические свойства шва. Характерные проблемы при слишком низких значениях тока — плохой поджиг дуги, залипание электрода, грубая чешуйчатость шва, сильное шлакообразование, несплавление с основным металлом. При излишне высоких токах электроды сгорают быстрее, есть риск прожечь тонкий металл, мешает сильное разбрызгивание.
Как быстро освоить и сваривать полуавтоматом нержавейку
Сварка нержавейки полуавтоматическим аппаратом – распространенный метод создания неразъемных соединений. Ответственный процесс не из простых и для получения хорошего результата, лучше, чтобы его проводил квалифицированный специалист.
Материал, который не ржавеет
К низкоуглеродной стали добавляют различные легирующие добавки: хром – не менее12%, никель и др. Хром при взаимодействии с кислородом из воздуха, образует на поверхности очень тонкую окисную пленку, которая препятствует процессу ржавления и действию химически агрессивной среды. Поверхностный антикоррозионный слой восстанавливается при повреждении. Нержавеющая сталь имеет свои особенности:
- Малая теплопроводность препятствует отводу тепла от места сварки. В результате происходит перегрев и прожог металла, выгорание легирующих элементов.
- Низкая температура плавления снижает энергетические затраты.
- Низкая электропроводимость ведет к снижению напряжения на металле заготовки, что является причиной перегрева и образования прожогов, особенно на тонких деталях
- Большое тепловое расширение деформирует детали при нагревании.
Употребляемые расходники
Для работы с полуавтоматом потребуются основные материалы – проволока, газ или смесь газов.
Электрод заменяет проволока, которая с заданной скоростью автоматом продвигается к рабочей зоне. От грамотного выбора соответствующих материалов и настроек аппарата зависит качественное исполнение соединения.
Какой газ выбрать
Для защиты сварочной ванны от негативного влияния воздуха используют газ. Он улучшает сжигание проволоки и ее сцепление с обрабатываемой заготовкой, не вступая в реакцию с расплавленным металлом.
Различают два метода: MIG – сварка с защитой инертными газами: аргон, гелий; MAG – с активными газами: азот, кислород, оксид углерода.
Основные используемые газы: аргон (Ar), углекислый газ (CO2) – углекислота, азот (N2) и их смеси.
В среде углекислого газа сварка нержавейки полуавтоматом часто встречающийся вариант, как экономически более доступный. В этом случае шов получается корявым из-за сильного разбрызгивания металла.
При использовании аргона получается надежный шов, который имеет красивую форму. Дороговизна газа предусматривает его использование для изделий, где немаловажен внешний вид соединения. Сварка нержавейки полуавтоматом с аргоном больше всего используется в промышленности.
Каждый газ в чистом виде имеет положительные и отрицательные качества. Поэтому для более эффективного процесса используют газовые смеси в различных пропорциях. Исходя из сложности работ, необходимого результата и материальных затрат, выбирают ту или иную газовую смесь.
Наиболее употребляемый состав Ar+CO2 в пропорциях 98% на 2%, 95% на 5% соответственно. Без повышенных требований к виду шва, допускается увеличение углекислоты до 32%. Процентное соотношение зависит от толщины материала, его типа и других параметров. Сварка нержавейки в такой защитной смеси способствует хорошему растеканию расплавленного металла, улучшает структуру шва.
Иногда к аргону добавляют 1-5% кислорода – Ar+O2. Это способствует уменьшению пористости обрабатываемой поверхности и мелкокапельному переносу металла, стабилизирует дугу.
Выбор проволоки
При сварке проволока является как присадкой, так и вместе с расплавленным металлом заполняет шов. Используются два вида: порошковая и сплошного сечения с очень низким содержанием углерода и высоким – кремния, устойчивая к окисляющей среде.
Диаметр варьируется от 0,13 до 6-10мм. Для применения в быту обычно берут проволоку сечением 0,6 и 0,8мм, для производства, где работают с мощными полуавтоматичными системами – свыше 1,0мм.
Для сварки нержавейки полуавтоматом без газа используют порошковую (самозащитную) проволоку. Она представляет собой тонкую стальную трубку, заполненную флюсом. При плавлении верхнего слоя, флюс освобождается, а также предохраняет сварочную зону от окисления. Образуется много шлака, которые надо удалять.
Сплошная проволока используется для проведения процесса в газовой среде и под флюсом, при этом она должна быть идентичной обрабатываемому металлу, т.е. из нержавейки. Лучше брать проволоку с немного большим содержанием легирующих элементов, из-за их выгорания при высоких температурах.
Некоторые марки сварочной проволоки:
- 0,8х20н9г7т – содержит хром, никель и марганец;
- 0,6х19н9т – высокого качества, устойчивая к коррозии;
- 0,4х19н11м3 – хром-никелевая с добавлением кремния и молибдена для стойкости к межкристаллической коррозии.
Для уменьшения образования брызг от расплавленного металла используется проволока меньшего диаметра, чем электрод. Шов получается аккуратным, но при этом увеличивается ее расход.
Некоторые аппараты снабжены кабель-шлангом, внутри которого для доставки к сварочной зоне проходят изолированно друг от друга проволока, газ, ток – так называемый сварочный рукав.
Подготовительные работы
Перед тем, как варить полуавтоматом нержавейку, требуется провести тщательную подготовку:
- Зачистить рабочие поверхности до блеска;
- обезжирить детали ацетоном или каким-либо органическим растворителем;
- при толщине металла более 4мм обработать торцы, чтобы между ними образовалось небольшое пространство для заполнения металлом;
- прогревая детали до100, убрать лишнюю влагу;
- нагреть металл до 200, чтобы снять внутреннее напряжение.
На производстве для удаления поверхностных загрязнений: нагара, следов от смазки, ржавчины детали и проволоку протравливают раствором соляной или серной кислоты. После этого промывают горячей и холодной водой и просушивают.
Расход газовой смеси при рабочем давлении 0,2 атмосферы с помощью редуктора устанавливается в пределах 6-12м3/мин. Несоблюдение этих показателей снижает качество шва.
Регулировка силы тока и напряжения зависят от мощности аппарата.
От этих параметров зависит глубина провара, длина дуги, форма шва. С увеличением силы тока – шире наплавленный шов, а глубина проварки уменьшается.
Некоторые настройки полуавтоматического сварочного аппарата:
После того как настроена аппаратура, а также учтены все рекомендации, можно приступать непосредственно к сварке.
Во избежание появления деформации и трещин, между деталями по всей длине оставляется зазор на расширение. Детали закрепляются в тисках или другим способом и прихватываются в нескольких местах.
В начале сварки нужно смотреть на шов. Если образуются поры, увеличить подачу газа до тех пор, пока они не будут появляться. Расход газа надо настраивать на экономный режим. Чтобы качество шва при этом не пострадало.
Начинать варить надо, отступив от края 5-6мм, чтобы не допустить образования трещин. Сопло горелки должно быть расположено под углом слегка назад по направлению шва и на высоте 10-12мм над сварочным стыком.
В случае наклона угла вперед увеличивается ширина шва, а проникновение сварочной дуги уменьшается, что хорошо для тонких листов.
Скорость сварки
Скорость, с которой электрическая дуга движется вдоль места сварки, контролируется сварщиком. Слишком высокая – может вызвать много брызг и расплавление металла, при этом защитный газ не успевает выйти и образуются поры. Недостаточная скорость – причина изменения проникновения сварочной дуги в свариваемые детали.
Варить надо короткой дугой – это, когда расстояние между концом проволоки и поверхностью расплавленного металла составляет 0,5-1,5мм. Проваренный таким способом, шов имеет правильные очертания, гладкую и выпуклую поверхность.
Другой способ сварки тонких деталей – сварка с отрывом, т.е. короткими замыканиями дугового промежутка. Нажать на курок – отпустить, и так постепенно заполнить ниточным швом (валиками) место соединения.
Если аппарат имеет импульсную функцию, то лучше работать на ней. Для расплавления металла используются импульсы, генерируемые коротким замыканием в сварочном аппарате.
При сварке тонкой (до3мм) нержавейки полуавтоматом сопло горелки вести вдоль шва, не допуская поперечных движений. В противном случае есть вероятность выхода расплавленного металла из зоны защитной среды. Лучше выполнять сварку тонких деталей в вертикальном положении, двигаясь сверху вниз.
Если две заготовки различной толщины, то сопло держать на толстой. Мгновенным движением переместить горелку на тонкую заготовку и опять вернуться на толстую. Иначе произойдет пережог тонкого металла.
Чтобы избежать серьезных дефектов во время сварочных работ, стоит использовать керамические подкладки, которые представляют собой самоклеящуюся ленту. Они наиболее подходящие для работы с тонкими деталями, а также в неудобном пространственном положении.
Соединение нержавейки с черной сталью
Сварку таких материалов ведут при постоянном токе. Положение проволоки – строго перпендикулярное к рабочей зоне.
В составе проволоки из нержавейки должны содержаться марганец, а также никель, например, марки ESAB OK, Autrod. Специальная переходная проволока наплавляет буферный слой, который и соединяет детали.
Приваривая сталь Ст40 к нержавейке, можно использовать проволоку 08Г2С. Это упрочняет шов двух разнородных металлов после остывания. Самое главное в процессе – это, чтобы нержавейка не стала сильно текучей, а черный металл не остался твердым. Шов делается как можно шире и максимально глубоким.
Достоинства и недостатки
Несомненные преимущества сварки нержавейки полуавтоматом:
- Высокая производительность сочетана с качественным соединением;
- незначительное выделение дыма, что сохраняет здоровье и окружающую среду;
- небольшое разбрызгивание металла, вследствие автоматической подачи проволоки;
- универсальность – можно сваривать различные по толщине заготовки, а также разнородные металлы.
Один существенный недостаток – громоздкий газовый баллон. Это дополнительные затраты на его приобретение и неудобное перемещение.
Распространение метода стало возможным с развитием технологий и автоматизации процессов. Применяется в основном в промышленности для крупномасштабного производства. Работа со сварочным полуавтоматом, хотя требует определенных знаний и умений, все же остается одним из популярных видов обработки металлов. Подробнее о том как работать сварочным полуавтоматом можете в нашей статье.
Сварка нержавейки полуавтоматом: всё что нужно знать в одном месте
Можно ли варить нержавейку полуавтоматом и что это такое?
Сварка нержавейки полуавтоматом представляет собой соединение заготовок между собой в среде защитного газа. Выделяют две технологии: MIG (сварка металла инертным газом) и MAG (сварка активным газом). Для проведения данного типа сварки необходимы защитный газ и сварочная проволока, которая автоматически непрерывно подается в зону сварки. Таким образом, присадочный материал плавится вместе со сталью заготовок, образуя сварной шов. Защитный газ, поступающий из баллона, нужен для того, чтобы кислород не смог проникнуть в зону сварки и окислить металл.
Достоинства и недостатки сварки полуавтоматом
Достоинства:
- высокая производительность без потери качества сварного шва;
- отсутствие сильной задымленности, что облегчает сварку в помещении;
- небольшое количество брызг металла (благодаря постепенной подаче сварочной проволоки);
- возможность сваривать тонкие и толстые заготовки;
- уменьшенное количество расхода сварочного материала.
Недостатки:
- необходимость использования газового баллона
В этом недостатке кроется сложность транспортировки баллона к месту сварки. Но если учесть все перечисленные достоинства, то на этот недостаток с легкостью можно закрыть глаза.
Видео о сварке нержавейки полуавтоматом
Особенности сварки нержавеющей стали полуавтоматом
Как и любой другой способ, сварка полуавтоматом имеет свои особенности. Рассмотрим самые важные из них:
- газовая смесь для сварки должна включать в себя 70% углекислого газа и 30% аргона
- угол сварки должен составлять от 5 до 10 градусов по отношению к детали для лучшего проплавления шва. Это особенно актуально для сваривания толстых деталей
- обратная полярность
- видимая длина присадочного материала должна составлять от 6 до 12 мм. При формировании шва расстояние от сопла до металла должно быть минимальным
Обычно выделяют 3 способа соединения заготовок методом сварки полуавтоматом:
1. Струйным переносом
Его используют при необходимости сварить толстостенные детали между собой. Для этого применяют порошковую проволоку и специальные головки.
2. Короткой дугой сваривают тонкую нержавейку для исключения прожига металла
3. В среде защитного газа
Наиболее традиционный метод сварки, где в качестве защитного газа используется аргон, углекислота или их смесь. Более подробно поговорим об этом ниже.
Использование газа в сварке нержавеющей стали
Когда мы используем полуавтомат для сварки нержавейки, возникает следующий вопрос: “Какой газ использовать?”
Существует 3 варианта газа, которые можно использовать:
Аргон
Сварка нержавейки полуавтоматом в среде аргона широко используется из-за эстетичности получаемых швов, но имеет недостатки в виде обилия брызг, нестабильности дуги и высокой стоимости.
Углекислый газ
Сварка полуавтоматом нержавейки в среде углекислого газа - самый дешевый вариант, но из-за ещё большего количества брызг, чем при аргоне, швы получаются очень грубыми.
Cмесь аргона и углекислого газа
В основном эти смеси содержат 98% аргона и 2% углекислого газа, либо 95% и 5% соответственно. Это самый оптимальный вариант, т.к. он объединяет в себе и доступную стоимость, и хорошее качество шва. При отсутствии высоких требований к виду шва процент углекислого газа возможно увеличить до 30.
Но всегда ли необходим защитный газ?
Ответ - нет. Защитную среду можно обеспечить и без использования газа. В этом случае применяют аналог сплошной проволоке - порошковую проволоку. Она представляет собой тонкостенную трубку, которая внутри заполняется флюсом и газом. Сверху покрывается металлическим защитным слоем, который при плавлении высвобождает флюс, который в свою очередь перекрывает доступ кислорода к месту сварки.
При этом порошковую проволоку применяют не так часто в силу неспособности обеспечить нужную защиту зоны сварки. Это в свою очередь занижает качество шва - он становится менее долговечным и прочным.
Как варить нержавейку полуавтоматом в среде углекислого газа: видео, советы
Сварка нержавейки полуавтоматом может представлять достаточно высокую сложность не только для новичка, но и для опытного специалиста. Такие сложности в первую очередь связаны с особенностями самого металла, для качественной сварки которого необходимо правильно подобрать рабочие режимы сварки и соответствующие расходные материалы.
Полуавтомат для сварки металла в среде защитного газа
Виды нержавеющих сталей
Основным легирующим элементом сталей, относящихся к категории нержавеющих, является хром. Именно благодаря данному элементу, которого в нержавейке должно содержаться не менее 12%, на ее поверхности создается оксидная пленка. Несмотря на очень незначительную толщину такой пленки, иногда не превышающую размеров нескольких атомов, она обеспечивает надежную защиту металла от воздействия коррозии. Кроме того, если случайно или преднамеренно повредить эту защитную пленку методом механического воздействия, то через некоторое время она восстановит свою целостность.
В химическом составе преимущественного большинства марок нержавеющих сталей, кроме железа, углерода и хрома, могут содержаться такие химические элементы, как никель, титан, ниобий и молибден. Эти элементы, находящиеся в составе нержавейки в достаточно незначительных количествах, улучшают как антикоррозионные, так и механические характеристики сплава.
Химический состав основных марок нержавеющей стали
Нержавеющие стали в зависимости от особенностей своей внутренней структуры могут относиться к одному из следующих типов.
Это сплавы, содержащие в своем составе 17% хрома и 0,5% углерода. Нержавейка с такой структурой отличается твердостью и высокой хрупкостью и может успешно эксплуатироваться только в слабоагрессивных средах.
В химическом составе таких сталей, кроме хрома и углерода, также содержится никель, который и увеличивает аустенитную область в их структуре. Отличительными качествами таких сплавов, относящихся к категории немагнитных, являются высокая коррозионная устойчивость, прочность, оптимально сочетающаяся с хорошей пластичностью.
Сюда относятся нержавеющие стальные сплавы, содержащие в своем составе не более 0,12% углерода и до 30% хрома. Такая нержавейка, отличающаяся хорошим соотношением высокой прочности и пластичности, устойчива к термической закалке и может успешно эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред.
Сварка нержавеющей стали в защитной среде полуавтоматом обеспечивает качественное соединение изделий
Свойства и свариваемость нержавейки
Стали, относящиеся к категории нержавеющих, являются трудно свариваемым материалом, что объясняется рядом их физических и химических характеристик. Решив варить нержавейку полуавтоматом, вы должны учитывать ряд важных параметров. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что полученное сварное соединение будет отличаться требуемым качеством и надежностью.
По сравнению со сталями других категорий, нержавейка отличается достаточно низкой (в среднем в два раза) теплопроводностью. Из-за этого тепло из сварочной зоны отводится очень плохо, в результате металл подвергается значительному перегреву, что отрицательно сказывается на его коррозионной устойчивости. Чтобы избежать таких негативных последствий, сварка нержавейки с помощью полуавтомата выполняется на пониженном токе (на 15–20%), а соединяемые детали подвергают дополнительному охлаждению.
Ориентировочные режимы полуавтоматической сварки в среде защитного газа
При значительном нагреве (свыше 500°) на границах кристаллической решетки нержавеющего металла формируются карбидные соединения, которые становятся причиной возникновения такого явления, как межкристаллитная коррозия. В результате происходит расслоение внутренней структуры металла и развиваются коррозионные процессы. Чтобы избежать этого, прибегают к более интенсивному охлаждению соединяемых изделий, для чего может использоваться обычная вода.
Варить нержавейку (в том числе и в среде защитного газа) сложно еще и потому, что она имеет склонность к тепловому расширению. Значительное расширение соединяемых изделий, происходящее в процессе сварки полуавтоматом, приводит к образованию трещин как в сварном шве, так и в основном металле. Между тем можно избежать такого явления, если между свариваемыми деталями оставлять более широкий зазор.
Качественный сварной шов нержавейки может быть слегка сероватым, но не темным
Нержавеющая сталь из-за особенностей своего химического состава отличается достаточно высоким электрическим сопротивлением, что становится причиной значительного нагрева электродов, используемых для выполнения сварки полуавтоматом. В связи с этим для сварки нержавейки применяют электроды, изготовленные из проволоки с определенным химическим составом, а длина прутков, если в их состав входят хром и никель, не должна превышать 350 мм.
Расходные материалы
Хороших результатов соединения деталей из нержавейки позволяет добиться сварка, выполняемая в среде защитного газа. Чтобы варить по такой технологии, естественно, потребуется как специальное оборудование, так и соответствующие расходные материалы, в качестве которых выступают присадочная проволока и сам газ.
Назначением газа при сварке полуавтоматом является защита расплавленного металла в сварочной ванне от окисления. Газ, используемый для такой защиты, сам не должен вступать в реакцию с расплавленным металлом, чтобы не оказывать на него вредного влияния. Именно поэтому в качестве защитной среды преимущественно используют инертный аргон, смешанный с небольшим количеством углекислого газа.
Слева сварной шов, выполненный в среде углекислого газа. Справа – в аргоне (98%)
Стандартный состав газовой смеси, используемой при сварке нержавейки полуавтоматом, включает в себя 98% аргона и 2% углекислого газа. В отдельных случаях, чтобы снизить себестоимость выполнения сварки, допускается применять газовую смесь, состоящую из 70% аргона и 30% углекислого газа.
Чтобы варить нержавейку, получая при этом качественный и надежный сварной шов, очень важно правильно подобрать присадочную проволоку, которая также должна быть изготовлена из нержавеющей стали. В тех случаях, когда нет возможности воспользоваться защитным газом, сварку полуавтоматом проводят в обычной среде, но для ее выполнения используют специальную порошковую проволоку. Между тем использование последней приводит к тому, что сварные швы со временем могут покрыться слоем ржавчины.
Некоторые особенности технологии
Значительно повысить качество сварки нержавейки, а также упростить процесс ее выполнения позволяет использование специальных сварочных полуавтоматов, упомянутых выше. Использование такого оборудования позволяет решить сразу несколько технологических задач, к числу которых относятся:
- подача присадочной проволоки в зону формирования соединения;
- подача в зону сварки защитного газа;
- охлаждение сварочной горелки;
- обеспечение удобства выполнения сварных соединений в труднодоступных местах.
Оборудование для сварки полуавтоматом
В изделиях из нержавеющих сталей в процессе сварки образуются значительные внутренние напряжения, которые снимаются их дальнейшей термической обработкой – нагревом до температуры 660–760° и медленным охлаждением на открытом воздухе.
Подготовка к сварочным работам
Прежде чем варить с помощью полуавтомата изделия, изготовленные из нержавейки, их необходимо правильно подготовить, чтобы получить качественное и надежное соединение. Процесс такой подготовки заключается в следующем.
- Поверхность соединяемых деталей тщательно зачищается с применением металлической щетки, а затем обезжиривается, для чего можно использовать наиболее распространенные растворители.
- Чтобы удалить с поверхности изделия остатки влаги, его нагревают до температуры 100°.
Подготовка нержавейки для сварки коллектора
Правила и методы сварки
Как уже говорилось выше, чтобы качественно варить нержавейку с помощью полуавтомата, необходимо правильно подобрать присадочную проволоку, из которой и будет формироваться сварной шов. Оптимально, если степень легирования проволоки превышает аналогичный параметр основного металла. Объясняется это тем, что легирующие элементы, содержащиеся в химическом составе проволоки, будут выгорать из металла в процессе его плавления, поэтому их содержание и должно быть учтено с запасом.
Для полуавтоматической сварки нержавейки используется проволока со сверхнизким содержанием углерода и высоким содержанием кремния, устойчивая к окисляющим средам
Для сварки изделий, изготовленных из нержавейки, используются три основные метода:
- метод короткой дуги (применяется в тех случаях, когда свариваются изделия небольшой толщины);
- метод струйного переноса (позволяет выполнять сварку деталей даже очень значительной толщины);
- импульсный (наиболее универсальная технология, позволяющая выполнять сварочные работы с высокой производительностью и при этом экономить затрачиваемые ресурсы).
Каждый из перечисленных методов отличается определенными особенностями, но есть и общие правила, которых следует придерживаться, используя каждый из них. Рассмотрим эти правила.
- Корпус горелки располагается под противоположным углом к ходу шва, чтобы обеспечить качественный обзор последнего.
- Сопло горелки, через которое подаются защитный газ и сварочная проволока, располагают на расстоянии приблизительно 12 мм от поверхности изделий.
- Присадочная проволока, расплавленная в результате горения электрической дуги, подается в зону формируемого сварного шва небольшими каплями.
Положение горелки – примерно на 11 часов
Кроме того, существуют общие рекомендации по выполнению сварочных работ, для осуществления которых используется защитный газ.
- Варить нержавейку следует только на обратной полярности.
- Угол, под которым располагается сопло сварочного аппарата, должен обеспечивать хороший провар места соединения и небольшую ширину формируемого шва.
- Вылет проволоки из сопла сварочного аппарата не должен превышать 12 мм.
- Расход газа, который формирует защитную среду, должен находиться в интервале 6–12 м 3 /мин.
- Газ, который подается в зону сварки, должен предварительно пропускаться через осушитель, в качестве которого используется медный купорос.
- Чтобы минимизировать разбрызгивание расплавленного металла из зоны выполнения сварки, поверхность соединяемых изделий обрабатывают водным раствором мела.
- Чтобы получить красивый и качественный сварной шов, его не следует начинать и заканчивать на самом краю соединяемых деталей. Лучше отступить на некоторое расстояние. Сама сварка, что важно, выполняется без колебательных движений в стороны от формируемого шва.
Устранение деформаций
- Используя молоток и гладилку, образовавшийся на поверхности нержавейки «пузырь» просто простукивают, двигаясь от края детали.
- Выправление сформировавшегося коробления при помощи простукивания будет более эффективным, если совместить его с прогревом деталей, для чего можно использовать обычную газовую горелку.
Для того чтобы качественно варить нержавеющую сталь с помощью полуавтомата, недостаточно просто познакомиться с теоретической базой, очень желательно посмотреть и обучающее видео на эту тему.
Сварка нержавейки в домашних условиях: варианты, советы, видео
Выполняя такую технологическую операцию, как сварка нержавейки, важно учитывать как физические свойства материала, так и его химический состав. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что соединение будет выполнено качественно и надежно.
Аргонная сварка нержавеющей стали
Факторы сложности для сварки деталей из нержавеющей стали
Сварку нержавеющей стали затрудняет то, что данный материал относится к категории высоколегированных сплавов, а значит, в его составе в достаточно большом количестве содержатся элементы, влияющие на его основные свойства. В нержавейке, в частности, таким элементом является хром. Его содержание в данном сплаве может составлять 12–30%. Хром наряду с такими элементами, как никель, титан, марганец и молибден, формирует антикоррозионные свойства нержавеющей стали, но в то же самое время наделяет ее и другими особенностями, влияющими на свариваемость.
Для тех, кто не любит читать длинные статьи и вникать в технические тонкости, предлагаем сразу посмотреть два видео с наиболее актуальными для домашнего мастера вариантами сварки нержавеющей стали — электродом с помощью инвертора и опять же инвертором, но уже в среде защитного газа (аргона).
По этой причине сварку нержавеющей стали всегда сопровождает значительная деформация соединяемых деталей. В отдельных случаях, когда свариваемые детали имеют значительную толщину и между ними не предусмотрен зазор, такие деформации могут привести даже к появлению крупных трещин.
Теплопроводность нержавеющей стали в 1,5–2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Такая особенность материала приводит к тому, что соединяемые детали в зоне сварки проплавляются даже при меньших (на 15–20%), чем при сваривании изделий из низкоуглеродистой стали, силах тока.
При сильном нагреве (более 500 градусов Цельсия) в нержавеющих сталях возникает так называемая межкристаллитная коррозия. Происходит это потому, что по краям зерен структуры металла начинают формироваться прослойки, состоящие из карбида хрома и железа. Избежать этого явления можно не только тщательным подбором режима сварки, но и путем принудительного охлаждения свариваемых деталей из нержавейки, для чего можно использовать обычную воду. Однако следует иметь в виду, что охлаждать водой можно лишь детали, изготовленные из хромоникелевых сталей, которые имеют аустенитную внутреннюю структуру.
Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями
Из-за низкой теплопроводности соединяемых материалов и их повышенного электрического сопротивления сварка деталей из нержавейки сопровождается сильным нагревом электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать этого нежелательного явления, используют электроды для сварки нержавейки длинной до 35 см.
Сварочные электроды Sabaros ME 101 3,2мм для сварки нержавеющих сталей
Наиболее распространенные способы сварки нержавеющей стали
Сварка изделий из нержавеющих сталей, характеризующихся повышенным содержанием хрома, может выполняться с использованием нескольких технологий. Сюда, в частности, относятся следующие виды сварки:
- аргонодуговую (с использованием вольфрамового электрода и режимов AC/DC TIG);
- выполняемую в режиме MMA покрытыми электродами;
- полуавтоматическая электродуговая сварка в среде аргона, проводимая в режиме MIG и с использованием проволоки из нержавеющей стали;
- так называемая холодная сварка для нержавеющей стали, выполняемая под большим давлением (название данной технологии обусловлено тем, что она не предусматривает плавления металла в процессе его соединения);
- шовную технологию и контактную точечную сварку.
Технология сварки деталей из нержавеющей стали предусматривает тщательное обезжиривание их поверхностей при помощи ацетона или авиационного бензина. Делается это для того, чтобы уменьшить пористость выполняемого шва, сделать сварочную дугу более устойчивой, тщательно зачистить кромки соединяемых деталей. Только после тщательной зачистки можно приступать к выполнению операции выбранным способом. Есть несколько основных способов сваривания деталей из нержавеющих сталей, а также технологии, которые применяются достаточно редко. В любом случае принимать решение о том, как варить нержавейку, следует исходя из конкретных условий и требований, предъявляемых к формируемому соединению.
Сварка покрытыми электродами (ММА)
Сварка деталей из нержавейки по технологии ММА, предусматривающая использование покрытых электродов, является самой распространенной технологией. Этот способ достаточно прост, его можно применять и дома, но он не позволяет получать шов самого высокого качества.
Что удобно, такую сварку нержавейки можно выполнять даже в домашних условиях, но для этого вам понадобится специальный сварочный аппарат, который называется инвертор. Чтобы сварка нержавейки инвертором позволила получить соединение, обладающее высокой надежностью, необходимо правильно подобрать электрод для определенной марки нержавейки. Все электроды, с помощью которых проводится сварка изделий из нержавеющих сталей, делятся на два основных типа:
- с рутиловым покрытием на основе двуокиси титана (сварка такими электродами, обеспечивающими небольшое разбрызгивание металла и стабильную дугу, выполняется на постоянном токе и обратной полярности);
- с покрытием на основе карбоната магния и кальция (такими электродами нержавейка сваривается на постоянном токе обратной полярности).
Чтобы понять, какими электродами варить нержавейку, достаточно заглянуть в ГОСТ 10052-75, в котором представлены все типы таких расходных материалов, а также оговаривается, какой из них следует использовать для работы с металлом конкретного химического состава. Для того чтобы выбрать электроды по нержавейке, соответствующие требованиям данного ГОСТа, достаточно знать марку металла, детали из которого необходимо соединить.
Со всеми требованиями к электродам для сварки нержавейки можно ознакомиться, бесплатно скачав ГОСТ 10052-75 в формате pdf по ссылке ниже.
Ручная и полуавтоматическая сварка нержавейки в среде аргона (AC/DC TIG, MIG)
Для выполнения ручной сварки нержавейки в среде аргона применяются электроды из вольфрама. Эта технология даже в условиях дома позволяет получать качественные и надежные соединения изделий, отличающихся небольшой толщиной. Сварку такими электродами по нержавейке используют преимущественно для монтажа коммуникаций из труб, по которым под давлением будут транспортироваться газы или различные жидкости.
Аустенитную нержавеющую сталь следует сваривать особенно тщательно и с осторожностью
У данной технологии есть определенные особенности.
- Для того чтобы вольфрам, из которого изготовлены электроды по нержавейке, не попал в расплавленный металл в зоне сварки, дугу поджигают бесконтактным способом. Если выполнить это непосредственно на детали не представляется возможным, то дугу зажигают на специальной угольной плите и аккуратно перемещают ее на соединяемые заготовки.
- Сварку нержавеющей стали данным способом можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе.
- Режимы подбираются в зависимости от толщины соединяемых деталей. К таким режимам, в частности, относятся параметры сечения вольфрамового электрода, диаметр проволоки, используемой в качестве присадки, параметры тока (сила и полярность), расход защитного газа, скорость выполнения сварки.
- Очень важно, чтобы уровень легирования присадочной проволоки был выше, чем у соединяемых деталей.
- В процессе выполнения сварки электроды по нержавейке не должны совершать колебательных движений. Если пренебречь этим требованием, это может привести к нарушению сварочной зоны и окислению металла в ее области.
При использовании данной технологии можно сократить расход вольфрамового электрода. Для этого нужно некоторое время (10–15 секунд) не отключать подачу аргона после окончания сварочного процесса. Подобная процедура способствует защите раскаленного вольфрамового электрода от активного окисления.
У полуавтоматической сварки нержавейки в среде аргона, по сути, мало отличий от обычного ручного способа. Основное ее отличие заключается в том, что подача проволоки в зону сварки осуществляется при помощи специального оборудования. Благодаря механизации процесс протекает значительно точнее и с большей скоростью.
Благодаря использованию полуавтоматического оборудования могут быть реализованы следующие техники сварки деталей из нержавеющей стали:
- метод струйного переноса, который позволяет эффективно сваривать детали большой толщины;
- сварка короткой дугой – для выполнения соединения деталей небольшой толщины;
- импульсная сварка – универсальная технология, которая позволяет получать качественные и надежные соединения и является самым выгодным вариантом в финансовом плане.
Аргонодуговая сварка нержавеющей стали
Другие технологии сварки нержавеющей стали
Существует еще несколько способов сварки нержавейки, которые лучше демонстрируют себя в определенных ситуациях, то есть не отличаются универсальностью. Сюда относятся следующие способы, предполагающие использование специального оборудования.
Сварка нержавеющей стали с использованием лазерного луча
Такой способ сварки, который даже на видео выглядит очень впечатляюще, обладает целым рядом весомых преимуществ: металл в зоне сварки не теряет свою прочность из-за чрезмерного температурного воздействия, быстро остывает, на нем не появляются трещины, а в его структуре формируются зерна минимального размера. Оборудование для лазерной сварки и сама технология находят широкое применение в различных отраслях промышленности (автомобиле- и тракторостроение, монтаж коммуникаций из труб и др.).
Холодная сварка под большим давлением
Данная технология не предусматривает плавления материала в зоне сварки, а металлические детали соединяются на уровне их кристаллических решеток. В зависимости от получаемого соединения и конфигурации деталей давление может оказываться на одну или сразу на обе металлические заготовки. Очень интересно посмотреть на видео такого процесса: две детали, находясь в холодном состоянии, как будто вдавливаются друг в друга.
Контактная сварка изделий из нержавейки
Такая сварка может выполняться по точечной или роликовой технологии. В результате могут быть соединены тонкие листы нержавейки с толщиной не более 2 мм. При этом используется то же самое оборудование, что и для других металлов.
На видео ниже подробно объясняются и наглядно демонстрируются нюансы подачи присадочного прутка при сварке нержавейки неплавким электродом в среде аргона и прочие нюансы работы.
Читайте также: