Чем можно сварить нержавейку

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

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

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

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

Виды нержавеющей стали

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

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.

Читайте также:  Измерение малых сопротивлений мультиметром

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.

Особенности сварки нержавеющих сталей зависят от физических свойств, химического и фазового состава, а также их кристаллической структуры.

Особенности и сложности при электродуговой сварке деталей из нержавеющей стали

Теплопроводность хромоникелевых сталей в два раза ниже, коэффициент линейного расширения при нагреве в полтора раза больше, электросопротивление в пять раз выше, чем у малоуглеродистых сталей.

Знание этих свойств помогает сварщику учитывать поведение сталей при сварке. Для расплавления нержавеющих сталей требуются более мягкие режимы сварки и ввод меньшей электрической энергии. При одинаковых токах электрод (проволока) разогреваются значительно сильнее, поэтому для сварки нержавейки применяют укороченные электроды. Низкая теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения способствуют заметному увеличению сварочных внутренних напряжений.

Общим классификационным признаком нержавеющих сталей является присутствие в их химическом составе не менее 12% хрома. Хром, введенный в таких количествах, выделяется на поверхности стали в виде плотной окисной пленки, что и делает сталь устойчивой к образованию оксидов железа (ржавчины). Вторым по важности легирующим элементом в нержавеющих сталях является никель. Его 9-процентная легирующая добавка делает железо немагнитным потому, что такой сплав состоит из аустенита. Широко применяются для легирования нержавеющих сталей следующие элементы:

Повышают аустенит Повышают феррит
  • никель;
  • марганец;
  • азот;
  • углерод
  • хром;
  • титан;
  • ниобий;
  • молибден;
  • кремний

Все легирующие элементы не только изменяют химический состав стали, но и оказывают влияние на её физические свойства, а, следовательно, и на свариваемость.

Коррозионностойкие хромоникелевые стали с содержанием хрома до 20% с низким содержанием углерода до 0.1% обладают хорошей свариваемостью.

Повышение доли углерода приводит к образованию и выпадению карбидов хрома по границам зерен и способствует межкристаллитной коррозии в зоне термического влияния при нагреве выше 500 С.

Читайте также:  16К20 токарный станок строение

Способы сварки нержавейки и их краткие характеристики

Сварка нержавеющих сталей выполняется классическими способами с соблюдением специальных режимов.

Сварка вольфрамовыми электродами в среде инертных газов (TIG)

Требует специализированного газового оборудования и применения соответствующих сварочных горелок. В качестве электрода используется пруток из вольфрама марки ВЛ, заточенный на конус под углом 20+/-2 град., диаметром 2-5 мм в зависимости от силы сварочного тока.

Аргон служит защитной атмосферой зоны горения дуги. Сварку необходимо вести в закрытых помещениях, что, в свою очередь, влечет за собой необходимость применения принудительной локальной вентиляции для обеспечения безопасности персонала.

Особое внимание уделяется выбору присадочной проволоки.

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом (ММА)

Наиболее распространённый способ. Важно соблюдать мягкие режимы и избегать перегрева металла в зоне термического влияния. Пристальное внимание уделяется подбору электродов в зависимости от требований к сварным швам и конструкциям в целом.

Полуавтоматическая сварка (MIG)

Самый производительный из рассматриваемых способов, особенно при выполнении угловых и тавровых швов в нижнем положении. Применяются стандартные сварочные полуавтоматы с применением присадочной проволоки малых и средних диаметров.

Сварочные материалы

Сварочные электроды для ручной дуговой сварки выбираются по ГОСТ 10052-75 и по каталогам производителей или поставщиков. Различаются по типу и маркам в зависимости от химического состава наплавленного металла, механических свойств, применяемых режимов сварки и рекомендуемого пространственного положения шва.

Примерная стоимость электродов для ручной дуговой сварки на Яндекс.маркет

Сварочная проволока нержавеющая по ГОСТ 2246-70 и ГОСТ 18143-72 применяется для TIG и MIG и выбирается по химическому составу и требованиям к сварным соединениям. Правильно подобранные присадочные материалы обеспечивают гарантированное качество швов.

Примерная стоимость сварочной проволоки на Яндекс.маркет

Технология

Техника и режимы нацелены на следующее:

  • снижение сварочных напряжений и деформаций. Рекомендуется устанавливать сварочный ток на 20-30% ниже, чем при сварке низкоуглеродистых конструкционных сталей. Выполнять сварку узкими прямыми валиками на максимальной скорости и с охлаждением швов ниже 200 о С после каждого прохода;
  • минимальный перегрев и уменьшение размеров сварочной ванны, быстрое охлаждение после каждого прохода;
  • соблюдение зазоров и тщательную очистку свариваемых кромок и около шовной зоны.

Технология сварочного процесса для каждого из способов сходна по операциям подготовки поверхностей перед сваркой, требованиям к высокой квалификации сварщиков, по тщательному выбору сварочных материалов и настройкой режимов, а отличается выбором полярности подключения.

Сварку плавящимся электродом (MMA и MIG) осуществляют с применением обратной полярности: «+» на электроде, «-» на детали. Для TIG предпочтительна прямая полярность с целью экономии расхода вольфрамового электрода.

На практике совмещают два и более способов для сварки одного стыка. Прихватки и проварку корня шва выполняют аргонодуговым способом, а заполнение разделки – полуавтоматом или ручной сваркой плавящимся электродом.

Особенности сварки нержавеющих труб

Кольцевые замкнутые швы, особенно в случае сварки толстостенных нержавеющих труб малых диаметров требуют особого внимания.

Для предотвращения избыточных сварочных напряжений и появления горячих трещин следует выполнять многопроходную сварку валиками малого сечения. Нужно обращать дополнительное внимание на правильный выбор разделки кромок и соблюдения зазоров между соединяемыми деталями.

Есть еще одна специфическая проблема при односторонней сварке труб из хромоникелевых сплавов и жаростойких нержавеющих сталей. Это образование “мениска”- вогнутости в сечении шва с внутренней стороны труб. Приходится применять специальные разделки и координировать скорость сварки и силу тока.

Главная страница » О сварке » Сварка нержавейки » Чем варят нержавейку: выбирайте способ по возможностям

Нержавеющая сталь имеет широкое применение во многих сферах благодаря отличным техническим характеристикам:

  • высокая стойкость к окислению;
  • долговечность использования конструкций из нержавейки;
  • прочность;
  • эстетичность готового изделия;
  • простота обработки различными способами.

Самым эффективным методом работы с коррозионностойкими сталями является сварка.

О том, чем варить нержавеющую сталь при решении определенных задач, будет проанализировано в данной статье.

Особенности

Нержавейка обладает некоторыми особенностями, которые могут оказать значительное влияние на сварочный процесс:

  1. Линейное расширение и усадка материала. При нагреве изделия из нержавеющих сталей «расширяются», при охлаждении — «сужаются».
  2. Величина теплопроводимости нержавейки практически в два раза меньше, чем у других материалов. Поэтому при её сваривании следует уменьшать силу тока на 15-20%.
  3. Коррозинностойкие стали обладают достаточно высоким электрическим сопротивлением. Поэтому для сварки нержавейки рекомендуется использовать только специальные электроды.
  4. При неправильном выборе сварочного режима или подборе неподходящего аппарата, нержавейка может потерять свои антикоррозийные свойства. Происходит это следующим образом: при нагреве изделия до температуры свыше 500°С, на металле по краю образуется карбид хрома и железа. Это и приводит к окислению. Для предотвращения образования ржавчины следует быстро охлаждать конструкции различными способами.

Способы

Сваривание конструкций из нержавеющих сталей может проводиться несколькими методами. О том, чем сваривать нержавейку мы расскажем далее.

Читайте также:  Можно ли паять нержавейку припоем

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Одним из наиболее распространенных методов является ручное дуговое сваривание с помощью покрытых электродов. Востребованность такой сварки обусловлена тем, что в результате исполнитель получит качественный сварной шов. Когда к соединению не предъявляется каких-либо особых требований, то данный метод будет лучшим решением, нет причин искать альтернативу.

Подбор электрода выполняется в соответствии с маркой основного металла. Расходник должен иметь оптимальный состав обмазки. На рынке присутствует большое разнообразие сварочных материалов, применяющихся для работы с коррозионностойкими сталями. Полный перечень представлен здесь. Сваривание, чаще всего производится на постоянном токе обратной полярности.

Видео

В ролике без подробных разъяснений показано крупным планом, как происходит сварочный процесс.

Вольфрамовыми электродами

Исполнителям, которые ещё не определились чем варить нержавейку 1 мм., подойдет следующий метод. Сварка нержавейки также может проводиться с помощью вольфрамовых электродов в защитной среде газов.

Данный метод применяется для работы с тонким металлом, когда к соединению предъявляются повышенные требования по надежности. Также шов должен соответствовать особым условиям.

Вольфрамовые стержни помимо этого отлично подойдут для сваривания нержавеющих труб, применяющихся для транспортировки жидкостей. В таком случае процесс осуществляется в среде аргона, с применением постоянного тока прямой полярности.

Видео

В ролике наглядно показан процесс TIG-сварки трубы.

Более подробная информация о сварке коррозионностойких сталей различными видами прутков представлена в статье «Сварка нержавейки электродами».

О том, чем сварить нержавейку, за исключением электродов, будет рассказано далее.

Полуавтоматическая сварка в аргоне

Полуавтоматическая сварка в аргоне применяется, чтобы получить качественное соединение и добиться высокой производительности. Для этого следует использовать сварочные полуавтоматы. Нержавеющая проволока для данного метода сваривания производится в соответствии с нормами ГОСта.

Выделяют несколько видов проволоки: универсальная, легированная, омедненная, с флюсом, порошковая, стальная или алюминиевая.

Сварочный процесс начинается с предварительной подготовки. Исполнителю нужно настроить режим работы сварочного полуавтомата: сила тока, напряжение и скорость подачи проволоки. Для металла толщиной менее 3 мм., оптимальная сила тока составляет от 120 до 145 А. Скорость движения проволоки — 900 м/ч. При этом используется постоянный ток обратной полярности.

Рабочую поверхность следует очистить, например щеткой для металла.

Затем начинается основный этап работ. Исполнитель включает переключатель, подающий проволоку. После зажигается дуга. Если используется плавящаяся проволока, то для возбуждения дуги нужно прикоснуться к металлу. Осуществлять движения сопла горелки необходимо исключительно в одном направлении, не нужно допускать поперечных движений. Оптимальным вариантом является сваривание изделий на высокой скорости однослойным швом.

Видео

В ролике варит не вполне уверенный сварщик, но представление о процессе получить вполне можно.

Если у исполнителя возникает вопрос: чем варить нержавейку 2мм, то данный метод будет отличным вариантом.

Лазерная

Лазерная сварка нержавейки реализуется исключительно в промышленных условиях, так как требует специального оборудования. Сваривание осуществляется точечным и шовным методами.

Коррозионностойкие стали свариваются лазером только встык, так как соединение внахлест создает термические напряжения, которые отрицательно сказываются на общей прочности изделия.

Преимущества данного метода: отсутствие снижения прочности в зоне отпуска; исключение появления термических трещин; быстрота и точность воздействия лазерного луча не допускает возникновения оксидной пленки. Главной особенностью метода является более быстрое остывание сварного шва.

Плазменная

Выделяют ручную и автоматическую плазменную сварку. Ручное сваривание осуществляется с помощью дуги, формирующейся между электродом и основным металлом. Другое название ручного метода — микро-плазма или мини-плазма. Сварочный процесс выполняется на переменном токе от 0,1 до 15 А. Данный метод предназначен для исполнителей, которым нужно варить тонкую нержавейку. Также существует техника «беспучкового сопла» с напряжением 15-100 А.

Лучевой поток при автоматической сварке производится с помощью плазмотрона. Воздействие переменного тока выше 100 А и потока газа создает мощный пучок плазмы.

Достоинства: стабильность и «жесткость» дуги позволяют контролировать энергозатраты; узкая околошовная зона; достаточно ускоренный темп сваривания; возможность изменять расстояние между соплом и рабочей поверхностью без отрицательного влияния на качество шва. Подробнее о плазменной сварке здесь.

Видео

Посмотрите, как можно варить небольшим плазменным аппаратом.

В домашних условиях

Для того, чтобы ответить на вопрос: чем сварить нержавейку дома — следует ознакомиться со следующей информацией.

Для начинающих и домашних сварщиков лучшим вариантом для проведения сварочных работ будет служить электросварка с помощью инвертора. Сварочный аппарат подобного типа обладает компактными размерами и функционирует от стандартного источника питания в 220 В.

Кроме аппарата исполнителю будет необходимы электроды: специальные для нержавейки или обычные. Сваривание осуществляется по тщательно зачищенной поверхности. Соединение выполняется постоянным током, величина зависит от толщины металла и варьируется от 40-150 А.

Видео

В ролике популярно объясняется, как это делать.

Все вышеперечисленные методы помогут понять, чем можно варить нержавейку в каждой конкретной ситуации. В зависимости от марки коррозионностойкой стали исполнитель выбирает оптимальный режим сварки. Правильные параметры гарантируют безопасность сварочного процесса для исполнителя и обеспечивают необходимое качество сварного шва.

Чем лучше варить нержавейку, каждый сварщик решит самостоятельно, ознакомившись с перечисленными данными.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector