С нержавеющей сталью каждый человек встречается каждый день — из нее сделано множество вещей, от кухонной посуды до архитектурных деталей зданий, оград, турникетов и сложного промышленного и торгового оборудования. Но только сварщики и инженеры знают, насколько сложна сварка нержавейки. Это своеобразный «высший пилотаж» в сфере сварки металлов плавлением.
Все дело в химических особенностях нержавеющей стали. Этот металл создан довольно давно — более 100 лет назад. Даже известно имя одного из его создателей — англичанин Гарри Бреарли. При исследовании металлов для оружейного производства, он обнаружил, что при добавлении в обычную легированную сталь хрома в количестве выше 11%, сплав получает особые свойства — абсолютно не боится коррозии.
Дело в том, что хром при контакте с кислородом образует очень прочный оксид, который покрывает всю поверхность металла и не допускает возникновения любых химических реакций как при комнатной температуре, так и при нагревании и плавлении. Современные марки нержавейки содержат хрома от 11 до 30% и совершенно по разному ведут себя по отношению к свариванию — от довольно хорошо свариваемых, до практически несвариваемых.
То есть соединять детали в принципе можно, но необходимо знать, как варить нержавейку, какие инструменты и способы применять в каждом конкретном случае, как подготовить зону шва и чем шов обрабатывать по окончании сварки. Именно о методах сварки нержавеющей стали расскажет эта статья.
Виды нержавеющей стали
Промышленная и бытовая сварка листовой и профильной нержавейки требует правильного выбора способа работы. Он определяется видом металла. По основным свойства нержавейка классифицируется на:
Аустенитную;
Мартенситную;
Ферритную.
Аустенитная названа так по основной фазе. Это сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Пример — всем известная пищевая сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), активно использующаяся при изготовлении посуды, различных архитектурных деталей, дымоходов, ложек и вилок. Содержит 18% хрома и 10% никеля. Стали аустенитного типа немагнитные, пластичные, химически стойкие и прочные механически.
Мартенситные стали отличаются спецификой внутренней структуры, заметной под микроскопом. Отличаются низким содержанием углерода (сотые доли процента) и хрома до 12%. Металлы очень твердые, но хрупкие, применяются для изготовления режущих инструментов или бытовых вещей, турбин и крепежей, которые используются в слабоагрессивной среде. Широко распространена при производстве алкогольных напитков. После термообработки получают необходимую ударную вязкость и жаропрочность.
Пример — AISI 410 (12Х13 по ГОСТ). Содержит 13% хрома и 0,10-0,12% углерода. Устойчива к серным соединениям.
Ферритные — стали со средним содержанием хрома, не закаляются и очень устойчивы к агрессивной среде (кислотам, солям). Они менее пластичны, чем аустенитные и не такие хрупкие, как ферритные. Пример — AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хрома — 17%, углерода — 0,10-0,12%. Относится к классу трудносвариваемых. Применяется в машиностроении для изготовления втулок, валов, штуцеров.
Как сваривать нержавеющую сталь
Широкое распространение этого вида металла привело к активной разработке методов сваривания. Сварка нержавеющей стали производится практически всеми наиболее распространенными способами — ручной дуговой MMA, вольфрамовым электродом в атмосфере аргона TIG, полуавтоматами в инертной атмосфере — MIG/MAG, лазером.
Но в отличие от обычной, углеродистой стали, при сварке нержавейки используются особые подходы, благодаря ее сложному химическому составу и физическим свойствам. Основными параметрами, затрудняющими сварку являются:
температура плавления ниже, чем у углеродистых сталей;
значительное тепловое расширение;
низкая теплопроводность.
Как правило, нержавеющая сталь перед сваркой прогревается. Не требуют нагрева сплавы с содержанием углерода менее 0,20%. Но детали из металла толщиной более 30 мм следует нагреть до температуры около 150 0С. Низкая теплопроводность требует снижения силы сварочного тока на 15-20% — металл плохо проводит тепло и может прогорать в зоне сварки.
ММА-сварка
Ручная дуговая сварка ММА производится с использованием двух типов электродов. Первые — с основным покрытием (карбонаты кальция и магния) применяются при сварке постоянным током на обратной полярности (электрод подключен к положительному полюсу аппарата).
Вторым типом электродов, рутиловыми, сварить нержавейку можно как при переменном, так и при постоянном токе обратной полярности. При работе с нержавейкой эти электроды намного удобнее, чем основные — меньше разбрызгивается расплав и лучше держится дуга. Оба вида электродов используются в любом пространственном положении, но рутиловые лучше всего работают в нижнем.
TIG-сварка
Аргонодуговой метод используется при сварке тонкой листовой стали. Производится в полностью аргоновой или аргоно-гелиевой атмосфере. В большинстве случаев используется нержавеющая присадочная проволока с ручной или автоматической подачей.
MIG MAG-сварка
Сварочные работы в полуавтоматическом режиме производятся в атмосфере смеси газов 98%Ar / 2%CO2. Иногда вместо углекислого газа используют кислород в том же процентном отношении. При этом несколько улучшаются параметры шва. Варить полуавтоматом можно как объемные детали, так и тонкую нержавейку. От остальных методов MIG/ MAG отличается высокой скоростью и точностью шва.
В этом виде сварки используются различные техники:
короткой дугой;
со струйным переносом;
импульсной.
Короткая дуга, как правило, используется при работе с тонкими металлами, струйный перенос — с более габаритными элементами.
Наиболее управляемый и поддающийся тонкому контролю — импульсный метод. Металл в сварочную ванну полается по каплям, благодаря чему происходит уменьшение среднего тока дуги, а, значит, и поступление тепловой энергии в зону сваривания. Зона термического влияния становится уже, что очень важно при низкой теплопроводности металла.
При импульсной сварке практически исключено появление брызг, что очень важно при необходимости получения точного шва, например, при изготовлении емкостей или декоративных элементов.
Сварка нержавейки при помощи лазера
Промышленная лазерная сварка нержавейки требует специального оборудования. В бытовых условиях она практически не реализуется. Основными преимуществами этого способа является отсутствие явления снижения прочности в зоне отпуска, если сталь была термически упрочнена. Также исключается появление одного из самых распространенных дефектов сварки нержавейки — термических трещин.
При лазерной сварке швы остывают намного быстрее, а размеры зерна получаются мельче. Сварка лазером нержавеющей стали производится как точечным, так и шовным методом. Быстрота и точность воздействия сфокусированного луча на металл не допускает возникновения оксидной пленки на поверхности расплава, соединение получается исключительно прочным. Сваривается нержавеющая сталь лазером только встык — термические напряжения, которые могут возникнуть при соединении внахлест, значительно ухудшают общую прочность конструкции.
Подготовка и финишная обработка
Качество сварки нержавейки, как и любых других металлов, зависит от подготовки зоны сваривания. Металл должен быть тщательно очищен от жира, пыли и грязи, промыт ацетоном или высокооктановым бензином и просушен. Металлической щеткой необходимо зачистить кромки деталей до характерного блеска.
Сварка нержавейки имеет свои особенности — высокий коэффициент термического расширения может вызвать появление холодных трещин, если детали сдвинуть очень плотно. Между ними необходимо оставить небольшой зазор, ширина которого определяется по справочнику или опытом сварщика.
Зачистка сварочных швов нержавеющей стали — обязательный этап завершения работ. Она производится механическим или химическим способом. Основная цель — удалить сажу и окалину, очистить зону шва от различных примесей, которые мешают образованию полноценной оксидной пленки.
Перед тем, как зачистить сварочный шов на нержавейке, необходимо тщательно осмотреть его на предмет появления трещин или иных видимых дефектов. При бытовой сварке нет необходимости в использовании дефектоскопической аппаратуры, но при промышленной — она должна применяться в обязательном порядке.
Травление кислотами производится на всех марках стали при помощи соляной и серной кислот. После обработки шва необходимо промыть зону работ чистой водой. В домашних условиях кислотное травление производится редко, более распространен механический способ.
Механическая обработка производится способом очистки металлической щеткой и обработкой мелкозернистой наждачной бумагой. Если есть возможность — обработать пескоструйным аппаратом. После механической обработки следует нанести на шов пассивирующий раствор.
Шлифовка и полировка зоны шва и поверхности изделия целиком производится при помощи полировальных и шлифовальных кругов с различными типами поверхности. Из инструментов при этом используется болгарка или вибрационные шлифмашинки.
Сварочные работы с нержавейкой имеют много особенностей и тонкостей. Если вы обладаете практическим опытом сварки нержавейки — поделитесь им на страницах нашего сайта. Ждем ваших писем и сообщений.
wikimetall.ru
Как варить нержавейку разными видами сварки
Нержавеющие стали, согласно принятой классификации, относятся к высоколегированным сталям, устойчивым к коррозии. Основным легирующим элементом в их составе является хром с содержанием от 12 до 20%. Кроме него, в состав могут входить элементы, придающие нержавейке определенные физико-механические и увеличивающих антикоррозионные свойства: никель, марганец, молибден, титан и другие. Перед тем, как варить нержавейку, следует ознакомиться с некоторыми ее особенностями.
Варить нержавейку – это довольно трудное занятие, зависящее от многих параметров. Самым важным из них является свариваемость (способность металлов образовывать сварное соединение, металл шва которого имеет механические свойства, аналогичные или близкие к основному металлу).
На свариваемость нержавейки влияет ряд свойств, которыми она обладает:
Теплопроводность, по сравнению с низкоуглеродистыми сталями сниженная в 1,5 – 2 раза, вызывает концентрацию теплоты и усиление проплавления металла в зоне соединения металла. Из-за этого при соединении нержавейки возникает необходимость уменьшения силы тока на 15 – 20% по сравнению с током для обычных сталей.
Достаточно большое значение коэффициента линейного расширения и, возникающая из-за этого, значительная литейная усадка способствуют увеличению деформации металла в процессе сварочных работ и после них. Если отсутствует достаточный зазор между свариваемыми деталями, которые обладают значительными толщинами, то могут возникать значительные трещины.
Высокое электрическое сопротивление может приводить к очень сильному нагреву электродов из высоколегированных сталей. Чтобы снизить отрицательный эффект, электроды с хромоникелевыми стержнями выпускают длиной не больше 350 мм.
Чрезвычайно важным свойством является склонность высокохромистых сталей к потере своих антикоррозийных свойств при использовании неправильного термического режима. Это явление называется межкристаллитной коррозией. Его физико-химическая природа состоит в том, что при температуре выше 500 °С по краям зерен происходит образование карбида железа и хрома, которые впоследствии становятся очагами коррозионного растрескивания и коррозии. Борются с этим явлением разными методами. Одним из них является быстрое охлаждение места свариваемого материала любым способом, вплоть до поливания водой, с целью уменьшения степени потери коррозионной стойкости. Метод охлаждения водой подходит только для хромоникелевых аустенитных сталей.
Способы сварки нержавейки
Электросварка нержавейки своими руками может выполняться несколькими различными способами, но чаще всего используются только три из них:
Попробуем разобраться чем лучше варить нержавейку, и какой из данных способов более оптимальный, для выполнения сварочных работ.
Подготовка металла к сварке
Перед сваркой деталей из нержавейки их кромки обрабатываются почти так же, как и детали из низкоуглеродистых сталей, за исключением одного нюанса – для обеспечения свободной усадки шва сварной стык должен быть с зазором (в разумных пределах).
Поверхности кромок перед сварочными работамии зачищают до блеска с помощью стальной щетки и промывают растворителем (например, авиационным бензином или ацетоном). Это нужно делать, чтобы удалить жир, который может вызвать снижение устойчивости дуги и появление пор в шве.
Как правильно варить нержавейку ручной сваркой покрытыми электродами (режим MMA)
Ручная дуговая сварка нержавейки с использованием покрытых электродов обеспечивает приемлемое качество шва без особых проблем, поэтому если каких-то особых требований к сварному соединению не предъявляется, то нет смысла искать другой способ сварки.
Положения ГОСТ 10052 – 75, “Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами” содержат типы электродов, подходящих для сварки нержавеющих сталей определенного состава. Например, электроды марок ЦЛ – 11, ОЗЛ – 8, УОНИ – 13/НЖ 12Х13, НИАТ – 1, и пр. Если марка свариваемой нержавеющей стали известна, то обратившись к ГОСТу, можно определить, какими электродами варить нержавейку. При этом следует выбирать те электроды, использование которых может обеспечить основные эксплуатационные параметры сварных соединений – коррозионную стойкость, механические свойства и, если необходимо, жаростойкость, в любом случае чем лучше варить нержавейку, должно быть определенно в зависимости от требований к сварной конструкции, указанной в конструкторской документации.
Работы, как правило, производят постоянным током обратной полярности. При этом нужно стремиться к возможно меньшему проплавлению шва, пользоваться электродами небольшого диаметра при минимуме тепловой энергии. Значение силы тока при сварочных работах по нержавейке должно быть на 15 – 20 % меньше, чем для обычной стали.
Из-за высокого электрического сопротивления и низкой теплопроводности электродов, использование токов высокого номинала может приводить к перегреву их покрытия или даже отваливанию некоторых кусков. По тем же причинам скорость плавления электродов для сварки нержавейки более высокая, чем обычных стальных. В первый раз приступая к сварке нержавейки надо быть готовым к этому.
Чтобы сохранить коррозионные свойства шва, надо организовать его ускоренное охлаждение. Для этого можно использовать для этого обдувание воздухом или медные прокладки. Если свариваемая нержавейка относится к хромоникелевым аустенитным сталям, то для охлаждения можно использовать воду.
Как варить нержавейку инвертором, в среде аргона вольфрамовым электродом (режим AC/DC TIG)
Аргонодуговая сварка нержавейки в режиме TIG используется в тех случаях, когда свариваются детали из очень тонкого металла или к сварному соединению предъявляются повышенные требования по показателям качества. Например, нержавеющие трубы, которые используются для транспортировки жидкостей или газов под давлением, надежнее всего сваривать именно вольфрамовыми электродами в инертном газе. Сварку в этом режиме ведут постоянным или переменным током (для сварки алюминия) прямой полярности в аргоновой среде. Перед тем, как варить аргоном нержавейку, надо подготовить присадочную проволоку, лучше всего с более высокой степенью легирования, чем у основного металла.
Сварочные работы следует выполнять без колебательных движений электродом, в противном случае может нарушиться защитное пространство зоны сварки, из-за чего может окислиться металл шва. Его обратная сторона защищается от воздуха при помощи поддува аргона.
В таблице, представленной ниже, представлены примерные режимы ручной сварки в среде аргона вольфрамовыми электродами нержавеющей жаропрочной аустенитной стали. Режимы сварочных работ в среде инертных газов
В процессе сварки надо стараться не допустить попадания вольфрама в сварочную ванну. Для этого целесообразно воспользоваться бесконтактным поджогом дуги либо зажигать ее на графитовой или угольной пластине с последующим ее переносом на основной металл.
Для аустенитных нержавеек рекомендуется водное охлаждение шва для уменьшения обеднения хромом внешних областей.
После окончания сварки рекомендуется сразу не выключать подачу защитного газа, а делать это спустя некоторое время (10 – 15 сек.). Эти меры исключают интенсивное окисление нагретого вольфрамового электрода и продлевают срок его службы.
Аргонная сварка полуавтоматом (режим MIG)
Сварка нержавейки полуавтоматами в среде аргона, обеспечивает хорошее качество шва и высокую производительность. Нержавеющая сварочная проволока выпускается в соответствии с ГОСТ 2246 – 70, предусматривающим 41 марку сталей, например, СВ – 04Х19Н9, СВ – 05Х19Н9Ф3С2, СВ – 06Х19Н9Т и др. Для улучшения сваривания в проволоку добавляют никель. Рассмотрим, как варить нержавейку полуавтоматом.
Схема горелки полуавтомата
Процесс сварки полуавтоматом MIG MAG широко применяется для соединения толстых материалов, так как при этом увеличивается производительность за счет скорости сварки. В качестве защитной среды используется смесь аргона или углекислоты (углекислого газа). Содержание последнего увеличивает смачиваемость на краях сварочного шва.
В процессе полуавтоматической сварки нержавейки могут использоваться несколько техник:
работа короткой дугой,
сварка со струйным переносом,
импульсная сварка.
Сварку короткой дугой применяют при работе с тонким металлом, а струйный перенос – для соединения более толстых изделий.
Преимущество импульсного процесса сварки заключается в том, что он представляет собой наиболее управляемый процесс. Металл сварочной проволоки проходит в сварочную ванну при помощи подаваемых импульсов, каждый из которых представляет собой одну сварочную каплю. Благодаря этому значение среднего тока горения дуги снижается, что очень важно при выполнении сварки нержавейки, так как уменьшаются тепловложение и зона термического влияния.
Более того, при использовании импульсной сварки практически отсутствуют брызги металла, что позволяет значительно сэкономить сварочные материалы и увеличивает производительность, уменьшая время для зачистки сварочного шва.
Можно ли варить нержавейку с черным металлом?
Безусловно, сварка нержавейки с черным металлом осуществима, только в данном случае необходимо учитывать, что для таких целей есть “переходная” присадочная проволока и электроды, в исключительном порядке, для не ответственных конструкций, аргона дуговая сварка может выполняться с применением нержавеющей присадки.
elsvarkin.ru
Сварка нержавейки для начинающих: электроды для сварки, технология работы инвертором и полуавтоматом
Вопрос №1.
Варит ли инвертор нержавеющую сталь? Вчера решил испытать судьбу. Взял круглый бак от стиралки и отправился к знакомому у которого есть инвертор. Варить пытался электродом для нержавейки, диаметром 3 мм. Дуга скачет, невозможно работать. Если добавить ток, дуга обрывается. В баке прожоги металла.
Сварочный инвертор аврора
Ответ:
Для сварки коррозионостойких сталей нужен инвертор со встроенным осциллятором или с «хорошо выпрямленным» током. В паспорте, который прилагается к инвертору, обычно указывается на какие металлы он рассчитан. Но даже если вы не найдете в паспорте требуемую информацию, всегда можно выяснить все возможности аппарата в специализированном магазине. Лучше всего подходит аргонодуговая сварка (в частности, популярностью пользуется сварочник Aurora PRO INTER TIG 200 PULSE). АДС позволяет выполнять качественные швы на тонкостенных листах и деталях (трубах, например). Соединить же тонкий лист (до 3 …5 мм) ручной дуговой сваркой и получить качественный шов – это задача непростая.
Металлы, устойчивые к коррозии обычно содержат много хрома, а он, в свою очередь, образует с кислородом воздуха оксиды, что зачастую приводит к растрескиванию шва во времени. Образуется окалина. Поэтому важно, выполняя тонкие работы с изделиями, к которым предъявляются высокие требования, производить поддув аргоном обратной стороны шва.
Для работы штучным электродом с флюсующей обмазкой необходим опыт. Нужно поиграться с полярностью, а не просто работать по инструкции. С толстостенными изделиями, как уже говорилось выше, обычно не возникает проблем. Но так ли много изделий или конструкций из толстой нержавейки вы знаете? Правильно, все, что встречается – относительно тонкостенное, до 5 мм толщиной в сечении.
Когда варят тонкостенную нерж, приходится уже выкручиваться:
Токи нужно устанавливать как можно меньше, дугу держать как можно короче.
Дуга зажигается в стороне, а затем постепенно подводится к свариваемой кромке.
Обращайте внимание на подключение клеммы заземления, в ее направлении будет действовать дутье дуги.
Что касается прожогов, для толщин в 1 мм нужен электрод более тонкий, чем 3 мм. Для поджига трехмиллиметрового электрода нужен ток, который моментально прожжет тонкий лист. Электродом «тройка» сваривать и «черные» металлы непросто, а по нержавейке, да еще для того, чтобы учиться, нужно брать электрод 2 или 1,6 мм Лучше всего сваривается нержавейка с пониженным содержанием углерода. В связи с тем, что стали с высоким содержанием хрома склонны к концентрации напряжений, которые на порядок превышают аналогичные напряжения в углеродистой стали, нужно избегать перепадов температур.
Рекомендуется предварительный подогрев до 200 -350 градусов Цельсия.
Основные особенности,о которых нужно знать:
Коррозионостойкие металлы имеют крайне низкий показатель теплопроводности. Это означает , что тепло передается в окружающее воздушное пространство медленно, а скорость образования сварочной ванны увеличивается. По этой причине сварку выполняют на низких токах. Если для углеродистой стали определенной толщины вам необходимо было установить на своем аппарате 80А, то для аналогичной нержавейки вам потребуется 60А. Силу тока в среднем снижают на 25%.
линейные размеры при нагреве испытывают существенные изменения, тому причиной немалое значение коэффициента термического расширения. Следствие — большие поводки деталей. Если речь идет о сварке толстостенных деталей в стык без зазора — гарантировано такое соединение потрещит. Причиной тому высокие напряжения такого соединения, которые возникают из-за неравномерного расширения металла. Сварку встык при больших толщинах производите с зазором.
Большое количество легирующих элементов увеличивает электрическое сопротивление, поэтому при ММА работают электродами не более 350 мм в длину.
Строго соблюдайте режимы термообработки, рекомендуемые для той или иной марки , из-за склонности к возникновению межкристаллитной коррозии.
Электроды ММА для нержавеющих сталей
Вопрос №2. В гараже стоит инвертор для РДС (ММА). Есть работа по сварке нержавеющей стали. Подскажите, какие электроды подходят для такой работы, какие не подходят. Какие «подводные камни» сварки теми или иными электродами?
Ответ:
Выбор электродов для нержавейки, действительно, требует надлежащего подхода. Благо, ассортимент их довольно широкий. Наилучшими для коррозиестойких сталей на сегодняшний день являются электроды ОК61.30. Выпускаются они шведской компанией ESAB и успешно используются при сварке 12Х18Н10, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10 и т.д. ОК61.30 с рутиловым покрытием имеют легкий поджиг, держат уверено дугу, обеспечивают оптимальный прогрев, т.е. очень хорошо проявляют себя. Шлак отлично отделяется. Отечественные электроды в основном идут с базисным покрытием. Они довольно капризны и требуют от сварщика определенного мастерства (имеют склонность к залипанию, при поджиге дуги нередко происходит отслоение покрытия, могут внезапно прекратить работать), но выполненный ими шов обеспечивает высокие коррозионные свойства. В продаже часто встречаются марки ЦЛ-11, либо ОЗЛ-8.
Вопрос №3 Как правильно варить ЦЛ-11?
Ответ:
Как и ESAB ОК61.30 электроды ЦЛ-11 изготовлены для конструкций ответственного назначения из сталей, содержащих Cr и Ni, типа 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Б и т.п., которые будут работать в непростых условиях, когда к ним предъявляют большие требования. Швы, полученные ЦЛ-11 имеют высокую стойкость к образованию коррозии между кристаллами.
Електроды ЦЛ-11
Перед сварочными работами детали зачищают крацовочной щеткой до металлического блеска, удаляют грязь, масло, коррозию, которая несмотря на то, что нержавейка, может проявлять себя. Дугу нужно стараться поддерживать как можно короче, шов формировать неширокими валиками. Для электродов до 4 мм используют ток DC и обратную полярность. Варят в любых положениях кроме «от потолка к полу». Если диаметр четыре миллиметра и более – возникают сложности с прохождением швов на потолке и по вертикали. Благодаря малому содержанию «вредных элементов» и небольшому газообразованию ЦЛ-11 дает шов устойчивый к обычной коррозии и между кристаллами.
В случае, если электроды долгое время провалялись в сыром помещении и набрали влаги, требуется термообработка около 200 градусов Цельсия в течении часа.
Мех.показатели: Временное сопротивление разрыву, более 540Н/мм2 Относительное удлинение, более 20%
Ударная вязкость более 80 Дж/см2
Аналоги ОЗЛ-7;-8, ESAB OK61.85, ОК61.30
Вопрос №4
Какой газ применяют для защиты шва?
Ответ:
Вольфрамовым электродом удобно варить тонкостенные листы. Швы качественные. Защита ванны — аргон 100%. Ничего другого для вольфрама придумывать не нужно. Единственный недостаток — низкий КПД по сравнению с полуавтоматической сваркой, потому что сварочную проволоку приходится держать левой рукой, подавая в сварочную ванну.
Вопрос №5
Сам сварке только учусь. Расскажите о сварке нержавейки полуавтоматом. Какой газ лучше применять для нее?
Ответ:
По всем теоретическим канонам сварку нержавейки производят в аргоне. Но на практике получается не совсем так, а точнее, немножко по — другому. При сварке в аргоне сварщики жалуются на большое разбрызгивание металла, нестабильную дугу. Не будем углубляться в возможные причины того, почему так происходит. Например, при сварке алюминия нужно использовать только аргон высокой чистоты (высокоочищенный), иначе возникают аналогичные проблемы, шов получается с раковинами, дефектами, в окалине, сварка затруднена. Таким образом для сварки нержавейки нужно использовать высокочистый аргон, но на практике готовят смесь аргона и углекислоты в соотношении 95-98% к 2-5%. Во всяком случае все промышленные работы проводят в такой среде. Допускается заменить углекислоту на чистый кислород в некоторых случаях. Варить в 100% углекислоте не рекомендуется, хотя жажда опытов толкает сварщиков на разнообразные эксперименты заканчиваются они снижением коррозионной стойкости шва. Углекислота лучше всего подходит для «черных» сталей (то бишь низко- и среднеуглеродистых), по какой причине, читайте в статье «Защита сварочной ванны»
Теперь о технологии. Практикуют 3 способа:
• Сварка короткой дугой – позволяет избежать проплавление металла при соединении тонких листов • Струйный перенос – лучше всего использовать порошковую проволоку без газа
• Импульсный режим (присадочный материал подается порционно каплями малой величины) — наилучший способ, позволяет практически полностью избавиться от брызг и уменьшить расход проволоки.
Вопрос №6
Здравствуйте! Трудность в следующем: не выходит настроить скорость подачи проволоки полуавтомата. Свариваю нержавейку. Защитная среда углекислота. Шов получается низкокачественный, дугу рвет. При поджиге дуги проволока сгорает до горелки. Как настроить полуавтомат?
Ответ:
Трудность возникла из-за неправильно подобранных режимов сварки. При подборе режимов ориентируйтесь на 2 основных параметра: с какой скоростью подается проволока и каково напряжение на источнике питания.
Сварочный полуавтомат
Сначала выбирается с какой скоростью будет подаваться проволока. Выбирается скорость исходя из толщины изделия. Так же скорость связана с током. Чем скорость подачи выше, тем больше ток. Под скорость проволоки выставляют требуемое напряжение. Если напряжение низкое – поджиг дуги затруднен, при высоком напряжении проволока быстро сгорает до токопроводящей части и дуга обрывается. Вам необходимо верно подобрать соотношение параметров скорости и напряжения. Только в таком случае вы получите шов, который будет соответствовать критериям качества.
svarka-master.ru
Сварка нержавеющей стали – чем и как проводить сварочные работы
Процедура сварки нержавейки в целом довольно не простая, а в домашних условиях она усложняется некоторыми факторами, но вполне выполнима. Сплав, содержащий никель и хром в целом неплохо контактируют друг с другом. Проводя сварку подобных металлов необходимо принимать во внимание их физические и химические свойства. Лишь зная особенности сплава и особенности работы с ним можно рассчитывать на успешное завершение операции.
Разновидности нержавейки
Как в промышленных условиях, так и бытовых при сварке нержавеющей стали требуется правильный выбор методов работы, которые учитывают вид обрабатываемого сплава. Исходя из основных свойств можно классифицировать следующие типы:
Аустенитная
Получила название по основной своей фазе. Сплав имеет высокое содержание хрома (18%) и никеля (10%). В качестве примера можно назвать пищевую сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), которую широко применяют в производстве посуды и строительных элементов. Отсутствуют магнитные свойства, хорошая пластичность, высокая механическая прочность и химическая стойкость.
Мартенситная
Имеют специфичную внутреннюю структуру – низкое содержание углерода (0,10-0,12%) и хрома (до 13%). Сплав отличается высокой твердостью, но одновременно хрупкостью. Подобная нержавеющая сталь в основном используется в производстве режущих инструментов, крепежа, применяемых в неагрессивной среде. При проведении должной термической обработки приобретается соответствующая вязкость и стойкость к температуре. В качестве примера можно назвать AISI 410 (12Х13 по ГОСТ).
Ферритная
Имеет среднее содержание хрома. Закалка подобной нержавейкине проводится, отличная устойчивость к агрессивным средам. Обладают меньшей пластичностью, чем аустенитная и хрупкостью, чем ферритная. Трудносвариваемый сплав. Примером может служить AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хром — 17%, углерод — 0,10-0,12%.
Почему сложно сваривать нержавейку
Сварка нержавеющей стали осложняется тем, что это высоколегированный сплав, который имеет значительное содержание компонентов, оказывающих влияния на основные свойства. В данном случае это хром. Содержание этого материала в сплаве может достигать 30%. Хром, аналогично никелю, титану, марганцу и молибдену обеспечивает антикоррозийную защиту, но одновременно влияет на другие свойства, снижающие уровень свариваемости.
Проводить сварочные работы нержавеющей стали необходимо с учетом следующих особенностей сплава:
Высокий коэффициент линейного расширения. Это свойство всегда приводит к существенной деформации свариваемых элементов. В ситуациях, когда соединяются толстые детали и не предусматривается зазор, деформация способна способствовать возникновению больших трещин.
Невысокая теплопроводность. Эта характеристика до 2 раз ниже, чем в случае с низкоуглеродистыми сплавами. Подобное свойство приводит к сквозному проплавлению деталей (особенно тонких) даже при незначительных силах тока.
Межкристаллическая коррозия. В процессе значительного нагревания (более 500°С) в нержавейке происходит такой процесс. Характеризуется он тем, что в структуре металла возникает прослойка, состоящая из карбида хрома и железа. Исключается подобный фактор путем щепетильного выбора режимов сваривания и проведением дополнительного охлаждения соединяемых элементов, например, водой. Но при этом следует учитывать, что использовать для охлаждения воду возможно исключительно в случае с обработкой хромоникелевой стали с аустенитной структурой.
Существует и еще один негативный фактор, влияющий на результативность работы. Низкая теплопроводность и повышенное электрическое сопротивление способствуют сильному нагреву электродов с хромоникелевым составом. Для исключения данного негативного влияния варить нержавеющую сталь необходимо соответствующими электродами длиной до 35 сантиметров.
Как подготовить металл
Сваривать сплав можно как обычным дуговым, так и аргонодуговым сварочным аппаратом. Однако вне зависимости от способа необходима предварительная подготовка заготовок. Процесс подразумевает выполнение следующих операций:
Очищение от загрязнений.
При соединении тонких пластин (0,5-1,5 мм) необходимо плотно прижать друг к другу.
При сваривании деталей толщиной более 4 миллиметров необходимо провести разделку кромок, которая нужна для лучшего проваривания, так как швы получаются чуть шире и глубже. Осуществляется с помощью УШМ или напильника.
Выставить зазор в 1-2 миллиметра.
При стыковании деталей более 7 миллиметров желательно их прогреть.
Для надежной фиксации в процессе работы рекомендуется использовать струбцины или прихватки.
Начало сваривания.
Способы сваривания нержавеющей стали
Соединение деталей из нержавейки может проводиться по нескольким технологиям:
Аргонодуговая – применяются вольфрмовые электроды и режимы работы AC/DC TIG.
Ручная дуговая (режим ММА).
Полуавтоматическая электросварка с использованием защитной аргоновой среды (режим MIG). При этом используется проволока из нержавейки.
Холодная сварка. Процесс не предполагает нагревание и плавление сплава при его соединении. Стыковка производится под воздействием значительного давления.
Из перечисленных методов некоторые весьма распространены, а отдельные не очень. В каждом конкретном случае решение о выборе способа сварки принимается в соответствии с текущими условиями и требованиями к конечному итогу.
Ручной и полуавтоматический способ с использованием аргона (AC/DC TIG, MIG)
При ручном сваривании нержавейки используются вольфрамовые электроды. Благодаря подобной технологии даже в домашних условиях возможно получить качественное и надежное соединение, даже довольно тонких. Сваривание подобными электродами зачастую осуществляется труб из нержавеющей стали, которые транспортируют разнообразные газы или жидкости.
Метод обладает некоторыми нюансами.
Для исключения попадания вольфрама (из электрода) в зону сварочной ванны дуга поджигается бесконтактным способом. Если на заготовке это провести невозможно, то дуга поджигается в стороне и не торопясь перемещается на свариваемые детали.
Проводиться работа может на аппарате как с постоянным, так и переменным током.
Режим выбирается в соответствии с толщиной заготовок. Сюда относится выбор толщины электрода из вольфрама, типа проволоки для присадки, род тока, скорость подачи защитной среды (газа) и скорость проведения работы.
Важным моментом является то, что степень легирования проволоки для присадки должна быть больше, чем у свариваемой нержавейки.
Во время сварки нельзя проводить колебательные движения электродом. В противном случае нарушается сварочная зона, а металл начинает окисляться.
Работая по подобной технологии возможно снизить расход электрода из вольфрама. Необходимо лишь после завершения сварки на протяжении секунд 15 не прекращать подачу защитного газа. Благодаря этому раскаленный электрод защищается от активных процессов окисления.
Полуавтоматическая сварка нержавеющей стали, по-большому счету, не отличается от ручной работы. Главным различием будет подача присадочной проволоки специальным оборудованием. Именно частичная автоматизация процесса позволяет увеличить точность сварки и скорость проведения работы.
Ручная дуговая
Является наиболее распространенным способом сваривания нержавеющей стали. Он не отличается высокой сложностью и доступен для выполнения в домашних условиях. Однако одновременно не позволяет добиться идеальных швов.
Для проведения работ потребуется инвертор. Чтобы качественно провести задуманную операцию с приемлемым качеством соединения необходимо приобрести специальные электроды для нержавейки. Их можно разделить на 2 вида:
Имеющие рутиловое покрытие. Позволяют работать с постоянным током обратной полярности, формируют условия для незначительного разбрызгивания металла, поддерживают стабильное горение дуги.
Имеющие покрытие из карбоната магния и кальция. Аналогично предыдущим работают с обратной полярностью на постоянном токе.
Для того, чтобы разобраться с каким рабочим элементом начинать работать следует обратиться к ГОСТ 10052-75. Именно в нем рассматриваются подобные расходники и определяется тип для определенного вида металла или сплава. Для правильного выбора потребуется определить тип нержавейки, с которой придется работать.
Полуавтоматическая в среде аргона
Нержавеющая сталь может свариваться и полуавтоматом. В общем процедура будет выглядеть более изящной и позволять отлично сваривать детали любых толщин. В качестве источника тока может выступать инвертор или выпрямитель с постоянным напряжением. Масса будет размещаться на деталях, а плюсовой контакт – на специальной горелке.
Горелка представляет собой устройство, которое одновременно осуществляет подачу в рабочую зону сварочного тока и защитного газа. Присадочным материалом выступает специальная проволока, подающаяся в автоматическом режиме.
Важной особенностью является то, что присадочная проволока должна быть из такого же материала, как и свариваемые элементы. Сечение и скорость подачи определяются в зависимости от толщин деталей и их размещения в пространстве. Для комфортной работы рекомендуется использовать следующие значения:
В промышленных условиях при необходимости создания особо прочного шва, стойкому к химически агрессивному воздействию, применяется порошковая проволока. Она обладает трубчатым сечением, а внутри размещается флюс, с помощью которого дополнительно защищается зона сваривания. После того, как наложение шва окончено, застывший флюс образует защитную поверхность.
Стоимость полуавтоматических аппаратов выше, чем инверторов. При этом потребуется дополнительное оборудование (баллон с газом, редуктор, шланги) и навыки работы с ним. Однако подобная технология работы позволяет увеличить скорость сваривания и улучшить качество шва.
Холодное сваривание
Этот метод единственный, который не предполагает применение специальных аппаратов и устройств, а также нагрева деталей.
По своей сути, это разновидность двухкомпонентного клея со специальными присадками.
Холодную сварку в основном применяют во время ремонта трубок, емкостей из нержавеющей стали. Может использоваться как в сухих емкостях, так и заполненных жидкостью.
Производится в форме трубочки. Процесс применения очень прост: поверхность очищается от загрязнений и наносятся заметные царапины. Для улучшения сцепления поверхностей рекомендуется провести обезжиривание. От трубки отделяется небольшая часть, которая соответствует размеру образовавшегося отверстия или трещины. Далее необходимо размять кусочек в руках и разогреть его. После этого наносится в достаточном объеме на трещину. Следует обратить внимание на то, что наносить тонким слоем не стоит, так как после высыхания она может раскрошиться. Лучше разместить кусок с запасом по толщине. По завершению застывания нужно провести полировку.
Работа с холодной сваркой и нержавейкой имеет свою нюансы:
Временный эффект. Материал можно использовать в качестве временного устранения в неотложном случае. Спустя определенное время произойдет разрушение состава и отверстия появятся вновь.
Не эффективна с разнородными материалами.
Не подойдет для соединения двух деталей. Прикладываемые нагрузки на швы будут критические и в итоге разрушать их.
Однако за счет низкой цены, малого расхода и простой технологии работы повышают удобство данного метода.
Сваривание разнородных металлов с нержавейкой
При необходимости соединения сварным швом разнородных сплавов следует учитывать физико-химические свойства каждого из них и подбирать соответствующие режимы работы и расходные элементы. Именно присущие свойства каждого металла будут передаваться швам, а если какая-либо составляющая будет выгорать, то характеристики станут передаваться неравномерно.
Разберем нюансы сварочного соединения в домашних условиях латунных, медных и титановых деталей.
Главной особенностью титана является то, что металл обладает высокой прочностью, стойкостью к агрессивным средам, жаростойкостью и пластичностью. В сварных швах титана с разнородными сплавами будет присутствовать водород. Это оказывает негативное воздействие и способствует растрескиванию, особенно если дополнительно включается азот.
Технология сварки титана с нержавейкой выглядит следующим образом:
В соответствии с ГОСТ необходимо защитить место сваривания от насыщения газами и понижение уровня азота до 0,05%.
Может использоваться дуговая сварка в защитном газе или точечная контактная. Промышленность задействует также лазерные сварочные аппараты.
В качестве присадки применяется специальная проволока для соединения титановых деталей.
Соединение медных деталей с нержавеющей сталью также сопровождается техническими сложностями в связи с невысокой температурой плавления меди и ее высоким уровнем поглощения веществ в газообразных состояниях. Эти свойства значительно осложняют проведение сваривания толстых медных деталей обычными электродами даже с использованием защитных газов.
Наиболее перспективным способом будет использование вольфрамовых электродов в аргоновой среде. Однако в отдельных случаях медную проволоку можно использовать в качестве присадки, так как она способствует улучшению качества сварных швов. Иногда можно вместо аргона применять азот. Правда в этом случае вольфрамовый электрод расходуется быстрее, что снижает экономическую целесообразность использование азота. Наибольшая эффективность достигается при совместном использовании вольфрамовых электрод в аргоновой среде, а в азотной – графитовых.
Процесс сварки латуни с нержавейкой весьма затруднен. Латунь обладает значительным количеством цинка, снижающего прочность соединений с любыми разнородными сплавами. Прочность соединения минимальна. В этом случае целесообразнее проводить пайку. Нержавеющая сталь с латунными деталями может соединяться с помощью легкоплавких припоев, но их расход будет чувствительным. При этом образовавшееся соединение не будет иметь свойств, присущих латуни, поэтому будет обладать достаточной прочностью.
Как исключить дефекты при сварке
Процедура сваривания нержавейки обладает своими особенностями. Без их учета и проработки могут возникать определенные дефекты на сварных швах и отрицательные свойства. Например, спустя определенное время в определенных точках вокруг швов могут возникать очаги «ножевой» коррозии.
Итогом воздействия повышенной температуры становится возникновение горячих трещин. Они формируются из-за того, что сварные швы обладают аустенитной структурой. Хрупкость швов объясняется продолжительным влиянием повышенных температур и стигматации.
Для исключения возникновения горячих трещин используется специальные присадочный материал, добавляющий шву прочности. В этом случае процентное содержание феррита в сплаве будет составлять не менее 2%. Для этих же целей используется дуговая сварка и малую длину дуги. Не нужно кратер сварочной ванны выводить на основную плоскость металла.
Автоматический сварочный процесс целесообразно проводить при небольшой скорости. Оптимально провести работу с меньшим количеством подходов. Благодаря повышению скорости и работе с короткой дугой значительно снижается риск возникновения деформации, а также достигается экономия на материале. Максимальная скорость сваривания нержавеющей стали способствует увеличению стойкости к коррозийным явлениям.
Представленные видео помогут разобраться с самыми актуальными способами сваривания нержавеющей стали: при помощи электродов и инвертора и инвертором с защитным газом – аргоном. Исходя из планируемого конечного результата, вы обязательно подберете оптимальный для себя.
Режимы сварочных работ в среде инертных газов
Схема горелки полуавтомата
