Травление нержавейки после сварки

Обновлено: 12.05.2024

Поверхность нержавейки имеет защитный слой, который может быть нарушен в результате воздействия сварки. Для его восстановления и для того чтобы защитить поверхность нержавеющей стали, в том числе сварные швы, от разрушения из-за воздействия коррозии и ржавления, применяется специальная обработка – пассивация. Как итог образуется слой, стойкий к внешнему воздействию. Если качество пассивации сварных швов нержавеющей стали высокое, то получается ровный защитный слой, демонстрирующий одинаковую плотность на различных участках.

Цели пассивации сварных швов нержавеющей стали

Для пассивации нержавейки и швов, образующихся на ней после сварки, применяют растворы различных металлов. В результате происходит создание фазовых слоёв, обладающих новыми свойствами. Слои являются более стойкими к процессам окисления и позволяют защитить сталь от разрушающего воздействия коррозии. Применение такой обработки позволяет достичь следующих целей:

Прекращаются процессы разрушения верхнего слоя металла;
Равномерно сглаживается внешний слой детали, происходит удаление царапин и заусенцев;
Созданные сварные соединения защищаются таким образом от потери прочности;
В некоторых случаях после обработки металл становится более эластичным, снижается его хрупкость;
Создание защитной плёнки позволяет в дальнейшем не опасаться разрушительного действия коррозии;
Осуществляется нанесение слоя, который улучшает декоративные свойства предмета и улучшает его потребительские качества;
Существенно повышается срок службы изделий.

Проведение пассивации сварных швов особенно важно для трудносвариваемых металлов: эта процедура позволяет обеспечить герметичность соединений. Использование пассивирования важно, поскольку даже воздух может рассматриваться в качестве агрессивной среды.

Особенно часто пассивирование нержавеющей стали применяется для защиты трубных конструкций, деталей крепления, элементов конструкций, которые должны постоянно соприкасаться с морской водой.

Однако при выполнении пассивации нужно учитывать, что она желательна не во всех случаях. Иногда она отрицательно воздействует на прочность стали. Поэтому, принимая решение о проведении пассивации, нужно учитывать все особенности обрабатываемого материала и применяемого метода пассивации.

Химическая пассивация сварных швов нержавеющей стали

При сварке нарушается верхний слой нержавеющей стали в местах соединения. Это делает нержавейку особенно уязвимой к коррозии. Проведение пассивации позволяет надёжно защитить сварочные соединения. При процедуре химической пассивации происходит использование ионов солей, имеющих отрицательный заряд. Они притягиваются к атомам металла, образуя новое химическое соединение (хим пас), обладающее повышенной устойчивостью к коррозии.

Технология химической пассивации швов нержавейки

Процедуре пассивации сварных швов нержавеющей стали предшествуют очистка (обезжиривание) швов и их травление.

Небольшие швы обрабатываются точечно, то есть средство наносят на то место, где требуется зачистка. Иногда для достижения хорошего результата деталь опускают в раствор полностью и оставляют на несколько часов - используется метод погружения. Время рассчитывается индивидуально для каждой отдельной детали и марки стали.

Перед началом процедуры химической пассивации швов (хим пас покрытие нержавейки) необходимо тщательно очистить швы: могут, например, остаться следы химических загрязнений, такие как масляная плёнка и другие вещества. Их нужно тщательно «отмыть»: процедура называется «обезжиривание». Если остались твёрдые загрязнения, для их удаления потребуется проведение механической обработки. «Металл Клинер» рекомендует использовать обезжириватель для всех видов металлов SteelGuard MultiClean.

Следующим шагом является травление. После сварки происходит обеднение защитного слоя металла и образуется слой, цвет которого вследствие термических процессов отличается от общего цвета поверхности стали. Этот повреждённый слой удаляют, однако, если это сделать механическим путём, то возникнут абразивные частицы, которые снизят качество дальнейшей обработки. Поэтому предпочтительным является использование травильных растворов фтористо-водородной или азотной кислоты. Они удаляют не только обеднённый слой, но и различные загрязняющие вещества, в том числе, мелкие частицы железа или масляные плёнки.

Подробнее применяемые методы травления нержавеющей стали описаны в статье "Травление и пассивация нержавеющей стали".

Примеры средств для травления:

При проведении травления важно тщательно соблюдать температурный режим работы. Если действия производятся при пониженной температуре, то это увеличивает продолжительность обработки. При невозможности естественным путём обеспечить наличие нужной температуры, применяют циркуляционный подогрев раствора. Однако, в то время как большие поверхности металла обычно травят с использованием жидких растворов, то конкретно для химического травления сварных швов нержавейки используют специальные пасты с нанесением кислотостойкой кистью для травления и пассивации – происходит так называемая местная обработка.

Далее необходимо нейтрализовать химическое действие используемого раствора. Для этого производят промывку специальными веществами. Обычно для этой цели используют трёхпроцентный раствор аммиака с добавкой олеиновой кислоты и гидроксида натрия. Если не нейтрализовать травильный раствор и на нержавейке останутся его пятна, то качество полученной защитной плёнки снизится. После этого нужно полностью высушить изделие. Это делают в специальных камерах, где происходит обдувание прогретым воздухом.

Убедиться в качестве проделанной работы можно несколькими способами, однако одним из наиболее распространённых является обработка защитного слоя при помощи раствора ферроцианида калия в азотной кислоте. В тех местах, где защитный слой недостаточно надёжный, после обработки поверхность примет характерный синий цвет. Этот вид проверки химического пассивирования швов нержавеющей стали считается достаточно надёжным и применяется в большинстве случаев. Проведение такой обработки позволяет быстро получить результаты. Однако для этой цели можно применить более простой способ. Если поместить деталь в воду и продержать в течение определённого времени, то на плохо обработанных участках появятся пятна ржавчины.

После подготовительной работы можно, наконец, приступить к процедуре пассивации сварных швов нержавейки. Ее выполняют после травления для восстановления легирующего слоя на поверхности. Именно этот пассивный слой служит основной причиной коррозионной стойкости нержавеющей стали.

Пассивирование подразумевает применение химических средств, задача которых состоит в образовании защитной пленки на месте соединения. После пассивации поверхность приобретает антикоррозийные свойства, и, как следствие, увеличивается надежность готового изделия.

Средства для химической пассивации сварных швов нержавейки

Химическая пассивация швов нержавеющей стали – это процесс регенерации исходных характеристик нержавеющей стали в отношении коррозионной стойкости. Химический состав подбирается в зависимости от особенностей стали, и требуется подобрать наиболее эффективное вещество, так называемый пассиватор для нержавеющей стали.

Пассивацию можно выполнить тремя различными способами:

Нанесением кистью гелей/паст;
Распылением с помощью соответствующего насоса (Пассиватор для нержавеющей стали SteelGuard InoxPass Spray);
Погружением в ванну (Средство для восстановления пассивного слоя нержавеющей стали SteelGuard InoxPass).

В качестве средств для пассивации нержавейки часто используются растворы солей различных металлов. Также популярностью пользуется пассивация сварных швов нержавейки кислотами. В качестве пассивирующих кислот могут использоваться азотная, серная, ортофосфорная и лимонная кислоты. Чтобы повысить эффективность, применяются различные добавки. Иногда раствор дополнительно содержит небольшое количество бихромата натрия.

Электрохимическая пассивация швов нержавейки

Одним из способов пассивации сварных швов нержавеющей стали является электрохимический метод. Согласно технологии, происходит воздействие на околошовную зону с помощью электрического тока и специально разработанных электролитов для очистки, травления, пассивации и полировки нержавеющей стали. Когда ток протекает через раствор, происходят изменения химического состава участвующих в реакции веществ.

При удалении цветов побежалости со швов нержавейки поверхность не портится, это значит, что если вы используете «зеркальную» сталь, то после обработки вы не увидите в околошовной зоне матовых, тусклых пятен, какие могут оставаться при использовании азотосодержащих травильных паст. Также при электрохимической пассивации сварных швов нержавеющей стали ничего не происходит и с матовой, и со шлифованной поверхностью. При этом после обработки швов с помощью этой технологии полностью восстанавливается легирующий (пассивный) слой нержавеющей стали, который при дальнейшей эксплуатации защищает поверхность стали от коррозии.

Аппарат для пассивации сварных швов

Сварные швы нержавеющей стали можно очистить и запассивировать при помощи специального оборудования, одним из примеров которого являются аппараты для сварных швов серии SteelGuard. Данные установки предназначены для выполнения очистки сварных швов нержавеющей стали, включая финальные функции пассивации и полировки швов нержавейки.

Такое оборудование, как аппарат для электрохимической очистки швов SteelGuard 685, позволяют контролировать необходимую силу тока, благодаря чему можно эффективно работать на любом типе поверхности, не опасаясь повредить металл при прикосновении голого электрода, что раньше оставляло непоправимый след и портило поверхность нержавеющей стали.

Кейс нашей компании по замене химического метода пассивации сварных швов на электрохимический на пищевом производстве можно увидеть в статье
"Аппарат для пассивации сварных швов на пищевом производстве ПТК НИКА".

Сравнение химической и электрохимической пассивации: выводы

По сравнению с химической пассивацией сварных швов нержавейки, при использовании электрохимического способа время обработки относительно невелико, а качество полученного защитного слоя выше. Метод более затратен в финансовом плане, однако предпочтителен при достаточных объемах – например, на производствах любых масштабов. Приобретение аппарата для электрохимической очистки швов может стать серьезным улучшением производственного процесса.

Оставьте заявку, чтобы бесплатно получить быстрый расчет стоимости интересующей Вас услуги. Менеджеры ответят на любой Ваш вопрос!

Способы очистки сварных швов нержавейки: отличительные особенности методов

Если Вас интересуют услуги очистки сварных швов нержавеющей стали, заполните нижеследующую форму.

Сварка – надежный и популярный способ соединения деталей из металла. У него есть плюсы и минусы, которые могут как улучшить, так и испортить всю проделанную работу. Для снижения вероятности возникновения недостатков, используют разные методы очистки сварных швов на нержавеющей стали.

Цели очистки сварных швов нержавеющей стали

Продукция из нержавейки применяется в разных промышленных и бытовых отраслях. Основным отличием этого материала является высокая корозионностойкость по отношению к обычному металлу. Нержавейка надежна в ежедневном использовании, готовые вещи могут служить долгое время.

Сварка оказывает на соединение деталей из металла гораздо большее влияние, чем кажется. В процессе сварки возникает большое внутреннее напряжение в изготавливаемой детали, из-за чего она становится пластичной и впоследствии может деформироваться. Сварка ухудшает свойства металлов за счет неравномерного нагрева. Это приводит к нарушению кристаллической решетки материала.

Устранение дефектов способно вернуть нержавейке потерянные свойства. Обработка швов после сварки положительно влияет на стойкость к коррозии. Качественное очищение снижает риск возникновения коррозии и ржавчины.

Получить лучшее качество готового изделия можно при правильной обработке швов после сварки. Если технология будет нарушена, то место соединения может потемнеть и даже заржаветь. Соответственно, изделие быстро выйдет из строя.

Сразу после сварки готовые швы получаются темными либо цветными. Цвета побежалости образуются при нагреве и выгорании легирующих элементов с поверхности нержавеющей стали. Поэтому места соединения металла необходимо правильно обработать. Эстетичный товарный вид - цель процедуры очистки шва.

Способы очистки сварных швов нержавейки

Обработка сварочных швов – трудоемкий процесс, который требует специальных навыков от специалиста, а также применения профессиональных инструментов.

Для начала определитесь со способом очистки швов. Существует несколько способов обработки сварочных швов. Они отличаются между собой технологией зачистки, стоимостью и безопасностью. Нельзя сказать, какой из них лучше или хуже, ведь у каждого метода есть свои преимущества и недостатки. Каждый из способов полезен по-своему. Нередко бывает так, что способы обработки сварочных швов комбинируются.

Перед вами сравнительная таблица плюсов и минусов основных способов очистки сварных швов нержавеющей стали.

Рассмотрим подробнее основные варианты очистки сварных швов на нержавейке.

Механическая/абразивная очистка сварочного шва

Простой и бюджетный вариант абразивной чистки – ручной способ. Его делают при помощи проволочной щетки, шлифовальных кругов. Не является лучшим методом, ведь на его проведение уходит много времени, особенно если стоит задача полировки поверхности.

Гораздо проще и удобнее произвести чистку при помощи профессионального оборудования: переносного полировочного станка или болгарки.

Оборудование для зачистки швов после сварки на нержавейке

От выбора техники, инструментов и расходных материалов зависит многое. Правильно подобранное оборудование позволит добиться максимально качественного результата.

Выбирая шлифовальную технику, обращайте внимание на мощность аппарата, ведь от нее будет зависеть скорость очистки сварных швов на изделии от последствий сварки. Только после этого учитывайте показатели потребления электроэнергии.

Шлифовальное оборудование может быть переносным и стационарным. Оно предназначено для устранения дефектов после сварки. При выборе устройств для обработки металлических поверхностей учитывайте объем выпускаемой продукции и непосредственно размер изготавливаемых деталей.

Обратите внимание! Для качественной обработки болгарку следует оснастить лепестковой шлифовальной насадкой или абразивным кругом. Хотите получить лучший результат? Тогда используйте тканевую основу для лепестка с покрытием из цирконата алюминия. Использование тканевых насадок снижает возможность появления коррозии и ржавчины на сварочных швах.

Абразивная зачистка мест соединения металла позволяет избавиться от окалин, окислов, заусенцев и следов побежалости. Для достижения максимально зеркального блеска на поверхности последовательно меняйте насадки, постепенно уменьшая размер зерна. Во время обработки необходимо очистить всю поверхность, особенно в труднодоступных местах: углы, отверстия, тонкие кромки. Осуществить качественную шлифовку можно при помощи специальных инструментов-борфрезов. Их легко монтировать в прямую шлифовальную машину.

Нарушать этапы по зачистке и шлифованию сварочного шва не рекомендуется. Для качественного результата соблюдайте следующую последовательность:

Очистка зоны вокруг шва;
Грубая зачистка;
Полирование.

Первый этап подразумевает удаление окалин, шлаков и цветов побежалости. Далее структура шва выравнивается вплоть до исчезновения сварочного шва. Завершающим этапом будет полировка сварочного изделия и подготовка к покраске.

Механический способ обработки швов доступен многим, так как не требует применение специальной техники. Многие мастера отдают предпочтение этому способу очистки сварочных швов, ведь он менее энергозатратный.

Лучшим материалом для обработки сварочных швов на нержавеющей стали является цирконат алюминия. У него есть несколько достоинств перед оксидом алюминия: он не вызывает коррозию и является более прочным.

Плюсы и минусы абразивной очистки сварных швов нержавейки

Абразивному методу присущи такие преимущества, как:

хорошая скорость обработки шва;
универсальность использования;
удобство проведения технологии;
отсутствие необходимости специальной утилизации отходов.

К недостатком метода относят:

удаление только следов побежалости;
стоимость оборудования, высокие трудозатраты;
возможность применении только квалифицированным специалистом;
отсутствие возможности провести процедуру пассивации нержавейки;
неоднородную поверхность металла после обработки, необходимость полировки сварного шва.

Химическая очистка сварного шва на нержавейке

Для достижения максимально лучшего результата обработки шва после сварки используют сочетание механического и химического способа очистки.

Химическое воздействие на металл производится в два этапа: травление и пассивация.

Травление сварных швов нержавейки

Подробнее применяемые нами методы травления нержавеющей стали описаны в статье "Травление и пассивация нержавеющей стали".

Первоначальная стадия очистки места сварного соединения и околошовной зоны – травление. Травление способно полностью удалить цвета побежалости и включения с поверхности металла при помощи химических средств с кислотами в составе. Таким методом можно избавиться от участков с побежалостью.

Небольшие швы обрабатываются точечно, то есть средство наносят на то место, где требуется зачистка. Иногда для достижения хорошего результата деталь опускают в раствор полностью и оставляют на несколько часов - используется метод погружения. Время рассчитывается индивидуально для каждой отдельной детали и марки стали.

Пассивация сварных швов нержавеющей стали

Вторым этапом становится пассивация. Ее выполняют после травления для восстановления легирующего слоя на поверхности. Именно этот слой служит основной причиной коррозионной стойкости нержавеющей стали.

Пассивация подразумевает применение химических средств, задача которых состоит в образовании защитной пленки на месте соединения. После пассивации поверхность обладает антикоррозийными свойствами, следовательно, увеличивается надежность готового изделия.

Важно! Применение химических средств подразумевает их полное удаление с поверхности изделия и правильную утилизацию отходов.

Средства для химической очистки сварочных швов

Для правильного проведения травления и пассивации используются средства для зачистки шва, применяющиеся в разных эксплуатационных условиях.

Травильные ванны: предназначены для погружения изделий в раствор с содержанием различных кислот.

Распылительные гели: применяются для обработки больших поверхностей.

Травильные пасты: используются для удаления шлаков, окалин и оксидов.

Важно! Утилизируйте сточные воды после обработки химией. Использование специальных средств подразумевает большое количество кислот и тяжелых металлов в воде. Это может оказывать негативное влияние на окружающую среду и состояние живых организмов. Нейтрализуйте кислоту при помощи щелочи, профильтруйте отходы и утилизируйте в соответствии с нормами российского законодательства.

Плюсы и минусы химической очистки сварных швов нержавеющей стали

К преимуществам данного метода обработки сварных швов можно отнести его эффективность и низкий уровень расходов на приобретение травильных средств. Однако присутствует и ряд серьезных недостатков:

Химия наносит вред сотруднику и окружающему миру;
На поверхности детали могут остаться белесые пятна;
Уходит много времени на обработку детали;
Отсутствует возможность полировки шва;
Необходимость проведения дополнительной процедуры пассивации нержавейки;
Сложная утилизация отходов.

Обезжиривание с использованием обезжиривателя SteelGuard MultiClean;

Травление методом погружения (SteelGuard InoxClean) или методом распыления (SteelGuard InoxClean Spray);

Пассивация методом погружения (SteelGuard InoxPass) или методом распыления (SteelGuard InoxPass Spray).

Электрохимическая очистка сварных швов нержавеющих сталей

Данная процедура позволяет воздействовать не только на шов, но и на околошовную поверхность. Проводится при помощи электрического тока и специально разработанных электролитов, которые и проводят этапы травления, пассивации и полировки.

Благодаря электролиту появляется возможность удалить цвета побежалости. Обработка электрохимическим методом позволяет сохранить внешний вид сварного шва. Если поверхность была зеркальной/матовой/шлифованной, то такой и остается. После проведения процедуры на шве восстанавливается пассивный слой, который впоследствии обеспечивает антикоррозийные свойства.

Применение технологии поможет снизить трудовые затраты сотрудников и не допускает появление дефектов на детали. Внешний вид продукции после полировки остается товарным.

Плюсы и минусы электрохимической очистки сварных швов нержавеющей стали

Электрохимический метод очистки сварных швов является самым эффективным в наше время. На сегодняшний день его преимущества значительно выделяются среди конкурентов.

Его главные достоинства:

Высокая (мгновенная) скорость очистки;
Осуществление пассивации нержавейки параллельно очистке сварного шва;
Низкие трудозатраты;
Безопасная технология использования;
Отсутствие необходимости утилизации отходов;
Полировка сварного шва и тем самым придание изделию товарного вида.

Недостаток у этой технологии только один: высокая стоимость оборудования, которая окупается в течение 6-12 месяцев.

Аппараты для очистки сварных швов SteelGuard

Оборудование SteelGuard – аппараты для электрохимической очистки поверхности металла, качественного процесса травления и пассивации. Считаются универсальными устройствами для использования на средних и крупных предприятиях.

Аппарат Steelguard 685 - это высокопроизводительный аппарат для электрохимической очистки швов после сварки. За счет высокой мощности, аппарат способен выполнять очистку сварных швов со скоростью 2-5 погонных метров в минуту. Выполняемые функции: травление, пассивация, полировка и маркировка. Для очистки не требуются высокотоксичные травильные средства. Обеспечивает сохранение внешнего вида детали.

Аппарат для очистки сварных швов SteelGuard 425 является упрощенной версией SteelGuard 685. Он более мобилен, за счет чего становится более универсальным вариантом.

Увидеть аппарат для электрохимической очистки швов SteelGuard 685 в действии можно в нашем кейсе с производства ОКБ "Гамма":
"Как мы ускорили обработку сварных швов в 3 раза".

Лазерная очистка сварных швов нержавейки

Лазерная шлифовка - бесконтактный метод. Лазер обеспечивает эффективную и чистую область проведения чистки.

Лазерная полировка нержавеющей стали экологична и не подразумевает использование расходных средств. За счет компактности оборудования лазерный инструмент можно перемещать в разные помещения.

Очистка сварных швов лазером производится быстро, однако метод очень дорогостоящий.

Техника безопасности

Перед началом проведения работ по очистке мест соединения сварки на нержавейке необходимо убедиться в готовности рабочего места, спецодежды. Обязательно проверьте оборудование. Приступать к выполнению работ можно только имея все защитные средства, необходимые сварщику.

Периодически сотрудник обязан проходить обучение и инструктажи по соблюдению правил противопожарной безопасности. Информация об инструктажах отображается в рабочем журнале под подпись сотрудника.

Основные требования:

Во время обработки сварочных швов нельзя отвлекаться;
В помещении не должно находиться легковоспламеняющихся предметов;
Эффективная вентиляция;
Переносить оборудование можно только после отключения электропитания;
Можно использовать только исправное оборудование;
Во время проведения химического или электрохимического метода, необходимо обеспечить правильную утилизацию средств.

Контроль над качеством готовых изделий из нержавеющей стали

Правила и нормы проведения всех видов сварки, шлифовки и полировки описаны в ГОСТ. В документе собраны общие требования к проведению такого вида работ и отдельные показатели к изготавливаемым деталям: прочность, выпуклость, вязкость.

Вывод

Хотите получить качественную деталь из нержавейки? Тогда не забудьте произвести заключительный этап по обработке поверхностей металла. Цель обработки поверхности – придать продукту товарный вид. Этот процесс лежит в основе положений ГОСТ и технических документов. Обработка соединений в местах сварки является важным процессом изготовления деталей из нержавейки, позволяющим получить по итогу качественный результат.

Очистка сварочных швов может производиться разными способами. Применение того или иного вида технологии зависит от объема работ, толщины металла и размеров детали. В каждом конкретном случае следует проводить сравнительные испытания и только потом принимать решение в пользу того или иного метода.

Для достижения качественного результата во время обработки сварочных швов, лучше использовать одновременно несколько методов, например, механический и химический, либо применять сразу электрохимический.

Травление нержавеющей стали

Процедура травления нержавеющей стали

Химическая и электрохимическая обработка или травление считается одним из лучших способов очистки верхнего слоя нержавейки. Данная процедура отлично очищает поверхность стали от сварных швов, устраняет деформации различного типа, а также способствует укреплению структуры сплава после термической обработки. Кроме очистных свойств, процедура обеспечивает восстановление пассивного слоя стали, необходимого для защиты сплава от разрушения структуры при повышенных температурах.

Суть очистки стали 12х18н10т заключается в химическом взаимодействии верхнего слоя с концентрированным кислотным раствором. В основном используются соляная либо серная кислоты, после чего в ход вступает смесь расплавленной щелочи. Процесс очистки кислотой имеет две стадии: в первую очередь металл обрабатывается основным кислотным составом, а в заключении сплав выдерживается в ванне с раствором азотной кислоты.

Обрабатывая нержавейку, стоит строго соблюдать этапы технологического процесса. Емкость с раствором, в которую помещен сплав, должна обрабатывать лишь верхние слои металла, дополнительно устраняя имеющиеся повреждения. Не рекомендуется допускать изменение макроструктуры нержавеющей стали, так как железо может потерять свои первоначальные свойства.

Применение травления

Процесс травления широко применим на производстве во время очистки верхних слоев стали от сварных швов, окалин, окислов и ржавчин. Используется во время поиска внутренних дефектов путем снятия верхнего слоя заготовки либо для изучения структуры металла.

Эта процедура обеспечивает зачистку материала, благодаря чему увеличивается адгезия верхнего слоя. Это необходимо для успешного соединения металлической заготовки с другой поверхностью, после чего наносится покрасочный, эмалированный, гальванический слой или другое защитное покрытие.

Такой вид обработки обеспечивает не только быструю очистку заготовки, но и создаёт на верхнем слое металла заданный рисунок. С помощью травления можно вырезать канал любой толщины или оформить сложное изображение. Также возможна обработка крупных заготовок и проката. Можно легко регулировать глубину обработки до микронов, благодаря чему удастся обработать поверхность со сложными участками и мелкими пазами. Процедура применяется в проведении анализа, определяющего образование межкристаллической коррозии у нержавеющей стали.

Кроме этого данный процесс широко используется во время обработки углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, цветных металлов и титана. Эта технология незаменима во время обработки мелких металлических деталей, шестеренок наручных часов. С помощью неё изготавливаются полупроводниковые микросхемы и печатные платы в электронике. Этот способ обработки обеспечивает образование токопроводящего канала на микросхемах. В авиастроении травление играет важную роль, так как с помощью этого процесса уменьшается толщина металлических листов, благодаря чему снижается вес самолёта. В нанесении рисунков и надписей данная операция также играет большую роль. Травление производит рельефное изображение, полученное путем разрушения металлической поверхности согласно определенным шаблонам. В быту операция способствует очистке трубопровода.

Методы травления

В домашних условиях и на производственных участках используется следующие виды обработки:

Кислотная очистка;
Электролитическая очистка;
Очистка пастами.

Травление кислотами

Наилучший результат в ходе обработки нержавеющей стали получается путем длительного выдерживания верхнего слоя нержавейки в емкости кислот из серы и азота. Как происходит данный процесс:

Первоначальным этапом считается обезжиривание верхнего слоя стали, с последующей зачисткой заусениц и ожогов;
Далее происходит травление в сернокислотных ваннах. Во время процесса кислотный состав разъедает шероховатость на поверхности, окалины и заусенцы. Наилучшим показателем температуры во время разъедания является 60-80 градусов по Цельсию. В течение процесса важно контролировать данный параметр. Продолжительность травления зависит от концентрации кислоты (10-12%) и маркировки стали. Стоит быть внимательней, так как истощение кислотной ванны приводит образование точечной коррозии на поверхности металла. К примеру, сталь с содержанием хрома (18%) и никеля (8%) потребует 20-40 минут обработке сернокислотной ванне. Есть возможность сократить время данной процедуры в несколько раз. Для этого следует контролировать уровень атмосферы.
Следующий шаг — промывка заготовки в большом количестве жидкости.
Следом стоит погрузить обрабатываемую деталь в ванну, которая наполнена азотнокислым раствором. Время процедуры занимает от 5 до 15 минут с учётом температуры ванны 50-70 градусов по Цельсию.
Заключительный этап – повторное ополаскивание проточной водой.

Описанный метод травления считается стандартным и включает в себя несколько вариантов обработки. К примеру, выдержка в емкости с азотным раствором, который обогащен элементами плавиковой кислоты, увеличивает процедуру до получаса. Если поднять уровень концентрации плавиковой примеси до 15%, то получится провести процесс обработки при низкой температуре, при этом избежав предварительное опускание заготовки в кислоту. Ещё один доступный вариант обработки – очистка стали с помощью ортофосфорной кислоты. Для выполнения процедуры стоит следовать следующим шагам:

Обезжирить стальную заготовку любым доступным средством;
Промыть деталь в проточной воде и высушить;
Залить ванну для обработки ортофосфорной кислотой по пропорции 150 мг на литр воды;
Поместить сплав в емкость и ожидать в течение часа;
Достать и промыть в проточной воде очищенную деталь.

Сократить время обработки в сернокислой ванне можно с помощью добавления хлористого натрия в размере 5%. Благодаря этому процесс занимает 15 минут, но стоит придерживаться соответствующего температурного режима (80 градусов).

Важно помнить, что в помещении с плохой аспирацией следует заменить состав для второго этапа обработки. Проблема в выделении вредных паров из кислоты, поэтому лучше заменить раствор, используя 8% сернокислого железа и 3% плавикового раствора.

Оказать помощь в определении метода травления может окисная пленка, расположенная на верхнем слое нержавейки. Преимущество в том, что внешнее состояние подсказывает о составе плёночного слоя. Если цвет окалины зелёный, это свидетельствует о высоком уровне хрома в составе. В результате может затрудниться взаимодействие стали и кислотной ванны, следовательно, на обработку уйдет больше времени.

Электролитическое травление

Суть электролитической очистки заключается в неравномерной анодной обработке различных структурных элементов, а также в избирательной окраске металла из-за появления пленок. Отличительной чертой данной обработки считается имение внешних источников тока.

Максимально эффективна электролитическая обработка во время определения макроструктуры металлов, сплавов подвергшихся деформации, а также высоколегированных сталей, которые отличаются высокой химической устойчивостью. Электролитическая обработка имеет три вариации травления:

Очистка посредством анодного растворения;
Анодная пленочная очитка;
Катодная пленочная очистка.

Самым распространённым методом электротравления считается анодное растворение, благодаря которому рельеф на поверхности образуется в результате отдельных границ или фаз зерен.

Травление готовыми пастами

На данный момент современный рынок обеспечен огромным ассортиментом различных паст для травления нержавеющей стали. Главная задача пасты – изменение неровностей окрашенной поверхности в результате высоких перепадов температуры, а также очистка сварных швов. Процесс использования травильной пасты достаточно прост и может быть применён даже в домашних условиях. Нержавейка после сварки хорошо очищается пастой густой концентрации, ведь её эффективность уже начинает проявляться при температуре 80 градусов. Перед травлением металлическую поверхность необходимо очистить от коррозии и прочих дефектов.

Процесс травления пастой состоит из следующих шагов:

Обработка верхнего слоя заготовки пастой слоем до нескольких сантиметров;
Выдержка в течение полутора часа;
Промывка под проточной водой.

Травление пастой идеально подходит для обработки сварных швов на нержавеющих марках стали. После правильной обработки поверхность способна выдерживать коррозийные атаки в самых неблагоприятных условиях.

Сварка нержавеющей стали

Нержавеющей сталью являются коррозионностойкие легированный сплавы, устойчивые к тяжелым условиям. Исследователь Гарри Бреарли во время экспериментов с металлами в 1913 году, обнаружил заметную сопротивляемость коррозийным факторам, состава с хромом. Перед этим Krupp Iron Works запатентовала сталь аустенитного типа (7% никеля и 21% хрома). В 1915 году компания из Шеффилда выпустила на массовый рынок нержавейку. Производитель рекомендовал использовать продукцию для столовых материалов.

Виды нержавеющей стали

Нержавейка разделена на три отдельных типа:

Жаростойкие сплавы – материал со способностью эффективного сопротивления агрессивным средам в условиях высокой температуры.
Коррозионностойкая сталь – применяется в быту и небольших предприятиях. Такие металлы можно встретить на объектах нефтеперерабатывающей, легкой промышленности. Вариант материала пригоден для производства различных инструментов и техники.
Жаропрочный тип стали необходим для сохранения механических свойств (формы, прочности) во время высокой температуры.

Коррозионностойкая сталь Жаропрочная нержавейка

По химическому строению нержавеющие сплавы разделяют на различные виды:

Мартенситные стали получили отличные коррозионностойкие качества в условиях обычного открытого пространства и средах с малым уровнем агрессивности. Такую нержавейку применяют для приборов, функционирующих на износ. В частности, из мартенситных сплавов изготовляют ножи, упругие элементы химического и продовольственного производства. Такой материал может применяться в незначительных концентрациях соли и кислотных растворов.
Аустенитные нержавейки отличаются физическими свойствами в том числе твердостью и пластичностью. Нержавейку активно применяют в машиностроительной отрасли. Этот вариант сплава при осуществлении холодных деформационных усилий может проявить магнетическую силу. Высокая технологичность материала позволяет использовать детали для конструкций и приборов.
Ферритные сплавы можно обнаружить в окислительной атмосфере. Подобный материал отлично выполняет функции в бытовых приборах, системе отопления, системах для теплообмена. Также сплав высоко ценится в пищевом сегменте производства. На сплав не действует азотные концентраты, жидкости с аммиаком и подобные агрессивные среды.
Аустенитно-ферритная основа проявляет более высокий предел текучести материала на фоне подобных металлов. Комбинированный металл демонстрирует малый рост зерен при двухфазной структуре. В связи с малым количеством никеля аустенитно-ферритовая сталь хорошо соединяется во время сварки. Такие сплавы удачно применяются в авиастроении, химическом производстве, тяжелой промышленности.

Структура мартенситной стали Мартенситная сталь Структура аустенитной нержавейки

Классификация материала по составу элементов

Хромистые виды включающие Мартенситные, Полуферритные, Ферритные сплавы используют для клапанов гидравлических прессов, лопаток для турбин, пружин и прочей бытовой техники.

Хромоникелевые (аустенитные) нержавейки идут в качестве ресурса для столовых приборов, стоматологических изделий.

Стабилизированные аустенитные марки являются ресурсом для создания сварных конструкций для работы в агрессивных условиях, высоких температурах (до 800 °C).

Соединение металла сваркой

Сварки нержавейки имеет свои особенности, которые стоит учитывать при работе для избегания брака и дефектов.

Материал склонен к утрате коррозийного сопротивления. При температуре более 500 °С материалы начинают терять включения хрома и феррума. Для предотвращения выхода молекул из раскаленной сварочной ванны, когда проводится работа с различной нержавейкой, требуется быстрое охлаждения участка нового шва.
Нержавейке свойственен высокий уровень усадки и эффекта расширения. Во время охлаждения сталь сужается. При сварочном нагреве нержавейка наоборот незначительно увеличивается в размерах.
Коррозионностойкая сталь имеет в два раза меньшую теплопроводность, чем у прочих металлов используемых для сварки. Это приводит к скапливанию тепловой энергии во время проведения сварки в зоне нагрева. Чтобы предотвратить значительное неравномерное распределение энергии, сварочный ток, как правило подается на 15% меньше нормы.

Создавать связь нержавейки можно несколькими методами, но практически применяют:

Электросварочные работы по нержавеющей стали покрытыми электродами (ММА).
Сварка полуавтоматом с нержавеющей проволокой (МИГ).
Аргоновый метод с вольфрамовым электродом (TIG).

Наиболее распространенные способы неразъемного соединения нержавеющего материала

Благодаря многочисленным исследованиям, сварить нержавейку связывают швом разными технологиями.
Способы проведения сварки нержавеющей стали имеют свои особенности и выбираются исходя из возможностей целей и доступности.

Ручная сварка нержавейки

Известны ручные, автоматические и полуавтоматические варианты соединения. На производстве часто используют автоматические виды сварки, в частности сварку под флюсом. При таком методе сварочная дуга производится под требуемой прослойкой флюса между сварочной проволочного электрода и основной массой металла. Такой метод решает массу задач:

шлак защищает зону сварочной ванны от влияния атмосферы;
дуга горит стабильно без прерываний;
отсутствие разбрызгивания расплавленного металла;
более удобная среда для создания сварного соединения.

Существует ручной и полуавтоматический способ сварки под флюсом. Такие способы пригодны для обработки малого радиуса кривизны и коротких мест соединений. В большинстве случаев применяют автоматы.

Сварка нержавейки полуавтоматом

Автоматическая форма происходит с использованием автоматической установки которая контролирует следующие функции:

Перемещение электрической дуги по линии шва.
Обеспечение стабильной сварочной дуги.
Производит подачу заданного количества проволоки и необходимого флюса в зону плавления.

Способ отлично подходит для соединения ответственных конструкций нержавейки с большим значением толщины. Сварщики могут применять тандемную схему, где пара электродных проволок находятся одной плоскости, что положительно влияет на характер сварного шва. Весьма активно распространяется труд роботизированных систем во время обработки угловых швов и соединения ровных площадей.

Контактная сварка нержавейки

Сварочный метод контактной сварки (роликовая и точечная) подойдет при соединении нержавеющих заготовок с толщиной более 2 мм.

Точечный способ происходит при меньшей силе тока и позволяет уменьшить шанс прожога и появления карбида, способствующего окислительным явлениям.

Роликовый способ применяют для сварки неответственных соединений. Качества шва может превысить качество основы.

Холодная сварка нержавейки

Такой метод предусматривает соединение с применением двухкомпонентного клея. Такой способ приемлем для временного ремонта емкостей и труб. Смешав компоненты, холодная сварка наносится на необходимое место и затвердевает. Такой способ не применяется для разнородных металлов. Способ доступный любому лицу без подготовки и не требует значительных растрат.

Плазменный метод

Плазмой сваривают нержавейку двумя вариантами.

Плазменная сварка нержавейки

Ручной метод с использованием дуги между основным изделием и электродом, с силой тока 0,1 – 15 А. Сварка автоматом обеспечивается плазмотроном. Такой аппарат производит сварку благодаря пучку плазмы с силой тока более 100 А.

Ручная сварка аргоном

Сварка нержавейки аргоном, обеспечивает создание защитной среды от окисления, с применением благородного газа, с применением электрода из вольфрама.

Полученное сварочное соединение обладает всеми качественными характеристиками, даже если работу выполнял любитель. Аргоновый способ не производит брызги, создает красивый шов, после которого нет необходимости зачищать поверхность от шлака. Аппарат с использованием аргона для сварки нержавейки позволит вести работу даже с тонкими деталями, являясь самым чистым вариантом проведения операции. Работа с маркой нержавейкой может проходить как на переменном, так и противоположном токе. Электрическое напряжение следует настроить исходя из размеров нержавейки.

Соединение нержавеющего металла электродом при домашних условиях

В стандартных бытовых условиях соединение производится с аппаратами инверторного варианта. Такая техника питается от сети 220 В, а небольшой вес позволит легко перемещать технику и производить сварку дома или в гараже. Инвертор сможет создать надежные соединения металлических заготовок.

Для успешной операции применяют следующие параметры:

Напр. 60 А, для материала толщиной 1,5 мм, электроды – 2 мм.
Электрическое напряжение 75-85 А, для 3 мм толщины, следует применять электроды 3 мм.
Величина настройки 100 А, для толщины 4 мм, электроды 3мм.
При режиме работы 150 А, для 6 мм с электродами 4 мм.

ММА сварка: особенности

Создание неразъемной связи нержавеющей марки стали простыми электродами осуществляется несколькими этапами. В начале удаляется вся ржавчина и лишние включения на поверхности изделия. При наличии кромок свыше 4 мм мастер осуществляет их разделку напильником, что обеспечит эффективное проплавлением детали. Если изделие имеет тонкие размеры, необходимо плотно сдвинуть два края заготовки. По ГОСТу 10052-75 для нержавейки подходят ОЗЛ-8, ЦЛ-11, марки УОНИ. При наличии информации о марке металла по ГОСТу можно подобрать требуемый расходный материал.

Заготовки с шириной более 7 мм, необходимо нагреть до 150 °С.
После подготовки готовый инструмент подносится и легко ударяется по месту будущего шва несколько раз. Таким образом сварщик активизирует электрическую дугу.
Дальнейшая операция проходит под воздействием эффекта короткой дуги. Сварщик медленно проходит весь участок шва вдоль линии с плавными зигзагообразными движениями.
В конце требуется сделать замок для предотвращения швов.
После остывания можно снять шлак и места сварки и произвести последующую полировку шва.

Для создания шва необходимы электроды коррозионностойкого и жароустойчивого вида. К таким электродам можно отнести ОЗЛ-6 с характерной жаростойкостью. Также выгодны прутки АНО-27 для сварки необходимых конструкций и деталей. Шов отлично противодействует низким температурам.

Расходные материалы для сварки нержавейки с черным металлом

Иногда появляется необходимость присоединить два различных металла. Согласно техническим правилам, такая связь является неверной, а необходимость соединения присутствует не часто. Для этих целей производители предлагают специальные электродные прутки.

Сварка нержавейки с черным металлом

Сварщик должен учитывать возможно ли осуществить соединение между соответствующими видами металла. Выделяются два варианта для соединения:

Операция вольфрамовыми стержнями.
Операция с черным сплавом покрытыми стержнями.

Самыми частыми электродами являются АНЖР-1 и АНЖР-2. Такие электроды позволят провести сварку во всех пространственных положениях.

Тig сварка

Работа вольфрамовыми прутками является не такой востребованной в связи с высокой стоимостью. Кроме того, необходима специальная техника. Во время работы сварщик должен постоянно следить за перпендикулярным размещением электрода по отношению с зоной сварки.

В индивидуальном порядке определяют силу тока:

1 мм – сила до 60 А, диаметр расходного материала – 2 мм.;
2 мм – ток до 80 А, с прутком – 3 мм;
4 мм – напряжение – 90-130, расходник -4 мм.

Работа с тонкой нержавейкой

Сварщик должен уметь работать с тонким материалом для удачного соединения. При соединении тонкостенной нержавейки необходимо применять напряжение на 20% меньше чем в стандартном случае. Для соединения используют прутки не более 35 мм. Сварка любой тонкой нержавейки в домашних условиях также чаще всего используют инвертор.

При работе необходимо придерживаться следующих условий:

Не нагревать детали более 150 °С.
Соединение осуществляется с малым током.
Не стоит придавать дуге колебательные манипуляции.
Для уменьшения уровня нагрева тонкостенных деталей, следует подставить теплоприемники.

Для сварки тонкостенной нержавейки используются электроды ЦЛ-11- материал является стойким к коррозии. Также ОК 63.20 разработан для сварки тонкостенных металлов для использования в агрессивной и жидкой атмосфере, выдерживая температурный режим до 350 °С.

Сварка различных нержавеющих труб

Неразъемная связь большинства нержавеющих марок труб может производиться электродами. Такие операции производятся со стержнями с рутиловой или основной обмазкой. Процесс соединения происходит с постоянным током обратной полярности.

Постоянный ток позволит предотвратить разбрызгивание нержавейки, упростить процесс работы. Также создается более качественный шов и позволяет работать с тонкостенными трубами.

Сварка труб и прочих изделий из нержавеющей стали состоит из следующих действий:

Обработка материала от ржавчины.
Предварительное зажигание и удержание дуги.
Проверка характеристики шва, с отбытием шлака.

Для труб используют марку электродов ОК 63.20 с использованием сварки токами (способ поджига – тушения электрода).

Режимы сварки

Для нержавейки оптимальным вариантом сварки является соединение постоянным током. Чаще всего для нержавеющих металлов используют обратную полярность. Таким образом, положительным становиться электрод, а основной металл позиционируется как минус. В индивидуальном порядке режим сварки может изменяться.

Mig mag сварка

Такое решение применяется для сварочного материала с тонкой стенкой и высокими требованиями к качеству шва. Такую сварку применяют для ответственных работ для системы в условиях повышенного давления.

Соединения производят постоянным током в среде инертного газа, с использованием высоколегированной посадочной проволоки. Соединение происходит без колебаний, в противном случае нарушается защитный газовый слой. Внешний участок шва часто охлаждаю водой. Для сохранения вольфрамового стержня рекомендуется выключать поток газа спустя 15 сек после окончания работы.

Сварка лазером и сварка электронным лучом

Разогрев деталей проходит под воздействием лазерного луча. Метод высокоточный и проходит с большой скоростью.

Сварка нержавейки лазером

Лазер позволяет создать герметичное соединение различной герметичной формы. Для осуществления сварки нет необходимости в среде вакуума. Метод не применяется для толстых заготовок, кроме того лазерное оборудование обладает низким КПД (1-2%) и имеет высокую стоимость. Электронно-лучевая неразъемная связь производит операцию с использование потока заряженных частиц, которые бомбардируют необходимый участок направляемые специальной электронной пушкой. Полученный таким методом шов характеризуется высоким качеством. Такой метод редко используется в виду сложности и дороговизны реализации процесса, необходимости в вакуумной камере.

Читайте также: