Чем можно заварить нержавейку

Содержание

Нержавеющая сталь нашла свое применение во многих сферах жизнедеятельности человека: тяжелом машиностроении, строительстве, производстве бытовой электроники, пищевой и химической промышленности и т.д. Практически во всех перечисленных областях для производства изделий используется сварка нержавейки как один из наиболее эффективных способов соединения деталей.

Известно, что данный тип металла обладает антикоррозионными характеристиками из-за добавления в его состав хрома, который при взаимодействии с атмосферным кислородом образует оксидный барьер, защищающий железо от окисления. Помимо хрома, нержавеющая сталь может включать и другие компоненты (никель, титан, молибден). Добавление в состав вспомогательных элементов дает возможность изменять свойства материала, что и определяет сферу его применения.

Классификация нержавеющих сталей

Процесс сварки нержавейки считается более сложным, чем сварка обычных стальных изделий. Это связано с уникальной микроструктурой металла, которая зависит от преобладающей кристаллической фазы. Наличие того или иного компонента приводит к разной реакции на термообработку, поэтому выбор способа сваривания во многом зависит от класса материала.

  • Аустенитный класс.
    В таком сплаве основной фазой выступает аустенит. Дополнительными элементами обычно являются хром (до 20%) и никель (до 10%). Хром способствует антикоррозийности, а никель – пластичности, что позволяет применять данный материал в машиностроении. При термообработке аустенитные сплавы не теряют своих характеристик, поэтому хорошо переносят сварочный процесс.
  • Ферритный класс.
    Основной фазой в этом случае является феррит. Добавление хрома придает изделию антикоррозионные свойства, однако, в отличие от аустенитного, ферритный сплав не обладает большой гибкостью. Главной особенностью ферритов является повышенная устойчивость к агрессивным средам, поэтому такой материал часто используют в химической промышленности. Вместе с тем, устойчивость к сверхвысоким температурам делает его неудобным для сварки.
  • Мартенситный класс.
    Наличие в качестве основной фазы мартенсита придает металлу повышенную твердость. Мартенситный сплав в основном применяют для изготовления работающих на износ деталей и режущих инструментов (ножей). В то же время, материал является довольно хрупким, это нужно учитывать во время его обработки и эксплуатации.

Как осуществляется сварка нержавейки

Перед выполнением сварки нержавеющей стали необходимо ее подготовить. Очень важно уделить внимание кромкам свариваемых деталей – они должны быть зачищены до стального блеска. Также следует обезжирить поверхность с помощью растворителя, авиабензина или ацетона.

Для сваривания нержавейки можно применить одну из следующих технологий:

Ручная MMA-сварка, как правило, используют при отсутствии высоких требований к качеству шва. Основная сложность данной технологии заключается в правильном выборе электрода, который нужно подбирать в соответствии с маркой металла. Обычно для таких целей применяют электроды с основным покрытием, изготовленным из карбонатов магния и кальция, или рутиловым покрытием, созданным на основе двуокиси титана. Если в первом случае сваривание осуществляется исключительно обратнополярным постоянным током, то во втором допускается применение тока с переменной характеристикой.

Таблица для подбора электродов

TIG-сварка эффективна для сваривания тонких листов нержавейки. Чтобы добиться высокого качества шва, следует использовать присадочную проволоку с более высоким уровнем легирования, чем у основного металла. В качестве защитной среды зачастую применяется 100% аргон, однако в некоторых случаях для повышения стабильности дуги и увеличения скорости процесса аргон могут разбавлять гелием.

TIG сварка изделий из нержавейки

TIG сварка выхлопных систем

Аргонодуговая сварка TIG с вольфрамовым электродом

Полуавтоматическая технология MIG/MAG является наиболее универсальной для сварки нержавеющей стали, так как позволяет работать с разными толщинами: для тонких листов подходит метод короткой дуги, для толстых – струйного переноса. С целью защиты шва обычно используют смесь аргона (98%) с диоксидом углерода (2%). Не рекомендуется увеличивать концентрацию углекислоты и, тем более, применять ее в чистом виде, поскольку это приводит к появлению металлических брызг и нарушению структуры шва. Подробнее о сравнении углекислого газа и сварочных смесей читайте в нашей статье.

Особенности работы с нержавеющей сталью

Приступая к сварочному процессу, необходимо учитывать несколько важных моментов, характерных для нержавейки:

  • Данный материал обладает меньшей теплопроводностью, чем обычное железо. Поэтому во избежание высокой концентрации тепла в районе шва с дальнейшим прожогом детали сварочный ток необходимо уменьшать на 20-30%.
  • Из-за повышенного электрического сопротивления металла электроды нагреваются гораздо сильнее, что приводит к их более быстрому износу.
  • Нержавеющая сталь отличается высоким коэффициентом линейного расширения. При сваривании деталей большой толщины важно выдерживать определенный зазор для нормальной усадки шва. В ином случае возможно появление трещин.
  • В режиме термообработки возникает вероятность снижения антикоррозионных свойств в месте соединения деталей. С целью предотвращения такой ситуации шов следует оперативно охлаждать. Для этого используют разные способы, например, подкладывают под место соединения медную пластину или снижают его температуру с помощью холодной воды.

Сваривание изделий из нержавейки это распространенная задача на производстве. Как показывает практика, попытки сэкономить на качестве защитных газов приводят к уменьшению надежности и долговечности сварного соединения. Качество имеет первостепенное значение для всего результата работы. Например, здесь можно ознакомиться с защитными газовыми смесями, которые применяются для различных видов металлов, и их типовыми характеристиками.

Читайте также:  Чертеж шарнира для ворот

При монтажных, ремонтных работах часто нужна сварка нержавейки. Использование стойких к коррозии легированных стальных сплавов давно приобрело массовый характер. Сварить нержавейку можно несколькими способами, используя бытовое оборудование. Для некоторых необходимы дорогие промышленные автоматы. В небольшом обзоре кратко представлены все виды горячего соединения легированных сталей.

Особенности сварки деталей из нержавеющей стали

Сначала о том, можно ли варить легированный металл как черный. Да, ММА, TIG MIG – все эти способы актуальны. Но при сварке нержавеющей стали нужно учитывать некоторые особенности сплавов:

  • высокий коэффициент термического расширения, складывать детали из нержавеющей стали нужно с зазором;
  • высокая теплопроводность нержавейки, чтобы не создавать большую температуру в рабочей зоне, заготовки с содержанием углерода меньше 0,2%, предварительно прогревают, сварочный ток снижают на 20%;
  • высокое сопротивление нержавеющих сталей, металл быстро нагревается, поэтому для сварочных работ подбирают специальные электроды длиной 35 см;
  • при нагреве хромоникелевой нержавейки образуются термостойкие пленки оксидов легирующих элементов, процесс сварки из-за этого затрудняется, рабочую зону необходимо охлаждать.

Варить нержавейку в домашних условиях нужно, учитывая особенностей стали, иначе соединение получится некачественным.

Подготовительные работы

Чтобы правильно сварить нержавейку, перед проведением работ требуется провести ряд работ:

  • заготовки предварительно очищают от грязи, пыли, снимают с поверхности оксидный слой до металлического блеска щеткой, мелким напильником или наждачной бумагой;
  • кромки толще 4 мм разделывают болгаркой или спиливают под углом;
  • нержавейку толще 7 мм подвергают предварительному нагреву, температура зависит от марки стали;
  • детали укладывают с зазором, его размер определяют по справочнику.

Перед проваркой шва стык прихватывают в нескольких местах, чтобы детали не смещались во время работы.

Распространенные способы сварки нержавеющей стали

Любые способы горячего соединения высокоуглеродистых сплавов подходят для сварки нержавейки в домашних условиях, но прочность соединения будет разной. Наплавочные электродуговые швы надежны, но не рассчитаны на разнонаправленную нагрузку. Тонколистовую нержавейку лучше варить аргоном, для них наплавка не нужна, главное уберечь металл от прожогов. Полуавтоматическая с использованием инвертора – универсальная, подходит для многих марок нержавейки, работы с деталями разной толщины. Каждый из способов стоит рассмотреть подробнее.

Сварка покрытыми электродами

Электродуговой метод ММА чаще всего используют для нержавейки, если к соединениям не предъявляют особых требований. При выборе электродов руководствуются ГОСТ 10052−75. В стандарте указано, чем варят нержавейку, легированную хромом, никелем, железом, тугоплавкими металлами. Электроды делятся на две группы. Стержни с основным видом обмазки, в состав которой входят карбонаты кальция, магния, ими варят легированный металл на обратной полярности, подключают их «+». Рутиловая обмазка содержит оксид титана, такие стержни применяют при токе любой полярности, подключают к «+» и «-» контактам. Они меньше разбрызгиваются, реже залипают.

Полуавтоматом

Качественно заварить нержавейку, используя присадочную проволоку, поможет технология MIG с подачей углекислого газа в область расплава. Полуавтомат обеспечивает равномерную подачу присадки в рабочую зону. Проволока подбирается под вид сплава – основной легирующий компонент. Выпускают омедненную присадку, порошковую с каналом, заполненным флюсом, алюминиевую. В качестве источника тока используют выпрямитель или инвертор. Дуга создается примерно так же, как в электродуговой сварке. Контакт «+» подводится к горелке, по ней попадает на подающий проволоку мундштук. Одновременно с проволокой подается газовая смесь, образующая защитную атмосферу.

Полуавтоматом варят детали:

  • до 4 мм (короткой дугой);
  • толще 4 мм, используя метод струйного переноса.

Импульсная сварка с минимальным разбрызгиванием ванны расплава применима для нержавеющей стали любой толщины.

Ручная и полуавтоматическая в среде аргона

Технология TIG (ручной) и MIG (полуавтоматической) применяется для работы с тонкой нержавейкой, предусматривает использование вольфрамовых тугоплавких электродов для создания электродуги. Подачу аргона начинают до розжига дуги, заканчивают через 20 секунд после угасания.

Другие способы сварки нержавейки

На производстве используют другие методы соединения легированных деталей. Для соединения заготовок на промышленном оборудовании не применяется наплавочный материал, нержавеющий сплав расправляется ограниченно, на большую глубину.

Холодная сварка под большим давлением

Технология основана на способности сплавов преобразовывать кинетическую энергию в тепловую. При сдавливании внутренняя структура стали изменяется с выделением энергии, нержавейка становится пластичной. Один слой вдавливается в другой с образованием диффузного слоя. Сварка нержавеющей стали производится односторонним или двухсторонним давлением. На прессы устанавливают специальные штампы. Получаются очень аккуратные точечные или линейные соединения без окалины, трещин, внутренних напряжений в рабочей зоне.

Контактная сварка нержавейки

Ток подается на два неплавящихся электрода из цветных сплавов, заготовки помещаются между ними. При подаче тока электроды с усилием сжимают. Варят нержавеющую сталь только в зоне контакта, дуга прошивает детали насквозь, расплавляет. Ручные сварочные клещи используют для сварки тонкой нержавейки до 2 мм. Заготовки потолще соединяют аппаратами с усилителями, чтобы можно было продавить зону контакта. Образуется точка размером с площадь электрода.

Лазерным лучом

Для нержавеющей стали применяют технику точечного и шовного метода. Приварить детали можно только встык. При соединении заготовок внахлест в рабочей зоне создаются остаточные напряжения. Ванна расплава ограничена за счет молниеносного воздействия луча. Нержавейка разогревается мгновенно, шов образуется прочным, мелкозернистым. Расплав полностью заполняет стык. В быту лазерная сварка используется редко из-за высокой стоимости оборудования.

Плазменная сварка

Принцип основан на ионизации газа под действием дуги в специальной камере – плазмотроне. Электрическое поле создается с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода. Направленный поток плазмы быстро расплавляет заготовки в месте соединения до высокой температуры. Оборудование бывает двух типов:

  • ручное, вторым контактом для образования дуги становится металлическая деталь;
  • автоматическое, дуга создается между электродом и стенкой камеры.
Читайте также:  Как подключить антенну к телевизору через приставку

Ручной плазмой сваривают тонкие заготовки до 3 мм, автоматами – толщиной до 160 мм. Кромки предварительно разделывают, но проваривается шов сразу, за одну проходку.

Завершающий этап

Качество соединения проверяют до зачистки нержавейки после сварки. Если нет трещин, приступают к удалению окалины, сажи, чтобы на металле образовался оксидный слой. Это делают двумя способами:

  • механическим с помощью железной щетки, наждачки, шлифовального инструмента;
  • химическим, используя соляную и серную кислоту с последующей промывкой поверхности.

После обработки рабочей зоны на шов накладывают пассивирующий слой.

Самостоятельный монтаж или ремонт металлоизделий из нержавейки требует определенной квалификации от сварщика. Важно учитывать особенности сплава, правильно подобрать электроды, параметры тока. Особенно аккуратно нужно обращаться с тонкостенными деталями. Они быстро разогреваются, деформируются.

Сварка изделий из нержавейки является довольно сложной в технологическом плане операцией, которую невозможно качественно выполнить без учёта физических свойств и химического состава материала. Подобный подход к выполнению работы является единственно правильным и позволит создать максимально надежное и качественное соединение.

Особенности сварки деталей из нержавейки

Основные трудности, возникающие при сварке нержавейки, связаны с тем, что этот материал относится к группе высоколегированных сплавов, а потому содержит в своем составе множество разных элементов, определяющих его основные свойства. Так, в ее составе присутствует такое соединение, как хром. Его доля в сплаве может достигать 12−30%. Хром, как и другие элементы, содержащиеся в составе нержавейки — молибден, марганец, титан и никель, обеспечивает этого металлу антикоррозионные свойства. Но при этом от него нержавейка получает и ряд особенностей, которые влияют на ее свариваемость.

Поэтому при сварке нержавейки необходимо учитывать ряд характеристик этого материала.

  • Высокий коэффициент линейного расширения. Из-за этой особенности во время сваривания деталей из нержавейки они неизбежно подвергаются значительной деформации. Иногда вызванное этим свойством деформация может вызвать появление крупных трещин, если подготовленные для соединения детали имеют большую толщину и между ними отсутствует зазор.
  • Низкая теплопроводность. В отличие от низкоуглеродистых сплавов нержавейка имеет в полтора — два раза ниже показатель теплопроводности. Из-за этой особенности при сварке детали проплавляются даже при токах меньшей величины, чем при соединении деталей из низкоуглеродистой стали.
  • Межкристаллитная коррозия. В условиях, когда нержавейка во время сварки подвергается сильному нагреву (до температуры +500 градусов Цельсия и выше), приходится наблюдать такое явление, как межкристаллитная коррозия. Она возникает из-за того, что по краям зерен структуры металла образуются прослойки, состоящие из карбида хрома и железа.

Но предотвратить это явление можно, если с особой тщательностью подходить к выбору режима сварки, а также в принудительном порядке остужать соединяемые элементы, с чем легко может справиться обычная вода. Но важно помнить, что такой метод охлаждения можно применять только в отношении изделий из хромоникелевых сталей, обладающих аустенитной внутренней структурой.

  • Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями. Учитывая, что свариваемые материалы имеют низкие показатели теплопроводности и повышенное электрическое сопротивление, во время их соединения электроды, стержни которых состоят из хромоникелевого соединения, часто нагреваются до критических температур. Предотвратить подобное явление можно только при условии применения для сварки электродов, имеющих длину не более 35 см.

Популярные методы сварки

В случае необходимости соединения изделий из нержавеющей стали с повышенным содержанием хрома их сваривание может быть выполнено несколькими способами. К настоящему моменту наибольшее распространение получили следующие виды сварки:

  • Аргонодуговая. При этом виде сварки применяют вольфрамовые электроды и режимы AC/DC TIG.
  • Сварка, проводимая покрытыми электродами в режиме MMA.
  • Полуавтоматическая электродуговая сварка. Проводится в аргоновой среде с использованием режима MIG, а также проволоки из нержавейки.
  • Холодная сварка, которую выполняют под высоким давлением.
  • Шовный метод сваривания и контактная точечная сварка.

Перед началом работ по свариванию нержавейки необходимо в обязательном порядке обезжирить их поверхности, для чего может применяться авиационный бензин или ацетон. Это делают с целью уменьшения пористости создаваемого шва, а также для обеспечения повышенной устойчивости сварочной дуги. Только когда эта операция будет выполнена, можно приступать непосредственно к свариванию заготовок выбранным способом.

Для сваривания элементов из нержавейки можно использовать несколько способов, среди которых имеются как получившие наибольшее распространение, так и применяемые в редких случаях. Конечный выбор наиболее подходящего метода должен осуществляться с учетом конкретных условий и требований, которым должно отвечать выполняемое соединение.

Покрытыми электродами

Чаще всего сварку заготовок из нержавеющей стали выполняют методом ММА, предусматривающим использование покрытых электродов. Главными его достоинствами является простота и универсальность, что позволяет использовать его даже в бытовых условиях, хотя он и не в состоянии обеспечить шов высокого качества.

Несмотря на то что этот тип сварки нержавейки электродами ММА подходит для использования в домашних условиях, чтобы им воспользоваться, придется приобрести специальный сварочный аппарат — инвертор.

Для надежного соединения изделий из нержавейки с помощью инвертора важно правильно выбрать электроды. На сегодняшний день всё разнообразие электродов, используемых для соединения нержавейки, можно представить в виде двух групп:

  • С рутиловым покрытием на основе двуокиси титана. При использовании таких электродов минимизируется количество образующихся во время работы брызг металла, а также обеспечивается стабильность дуги, но их применение возможно только при постоянном токе и обратной полярности.
  • С покрытием на основе карбоната магния и кальция. При работе этими электродами сварка выполняется при постоянном токе и обратной полярности.
Читайте также:  Самая высокая температура горения

Ручная и полуавтоматическая в среде аргона

При сварке изделий из нержавеющей стали ручным способом в аргоновой среде обычно используют электроды из вольфрама. Подобный способ соединения деталей подходит для использования и в домашних условиях, обеспечивая качественное и надежное соединение изделий, имеющих небольшую толщину. Чаще всего этот тип электродов применяют при выполнении работ по прокладке коммуникаций из труб, предназначенных для доставки в условиях высокого давления газов или различных жидкостей.

Эта технология имеет ряд особенностей, о которых также не помешает узнать перед использованием:

  • Во время сварочных работ важно, чтобы вольфрам, из которого выполнены электроды, не попал в расплавленный металл в зоне сварки. Решается эта задача путем поджигания дуги бесконтактным способом. В том случае, если это невозможно сделать на детали, дугу можно зажечь на отдельной угольной плите, а затем осторожно ее переместить на соединяемые заготовки.
  • Этот метод сваривания изделий из нержавейки может использоваться как при постоянном, так и переменном токе.
  • При выборе оптимального режима сварки в расчет берется толщина соединяемых деталей. Говоря о режимах, речь идет о количестве расходуемого защитного газа, показателях тока, выбранной для сваривания присадке, диаметре проволоки, сечении вольфрамового электрода.
  • Используемая для сваривания присадочная проволока должна иметь более высокий уровень легирования, нежели соединяемые заготовки.
  • Во время сварочных работ электроды для нержавеющих сталей должны сохранять устойчивое положение. При несоблюдении этого требования возможно нарушение сварочной зоны и окисление металла в ее области.

Одним из плюсов использования этого метода сварки является то, что он позволяет значительно экономить вольфрамовые электроды. Для этого после завершения сварочных работ нужно примерно на 15 секунд не отключать подачу аргона. Такой прием позволяет защитить раскаленный вольфрамовый электрод от активного окисления.

Электродами полуавтоматическим способом

Этот метод сваривания изделий из нержавейки в аргоновой среде практически не отличается от классического ручного. Разница между ними состоит лишь в том, что проволока в сварочную зону поступает посредством специального оборудования. Механизация этого процесса позволяет повысить его точность и скорость.

если есть полуавтоматическое оборудование, специалист может воспользоваться следующими способами сваривания изделий из нержавейки:

  • Метод струйного переноса. Главным его достоинством является то, что с его помощью можно создавать надежные соединения при работе с деталями значительной толщины.
  • Сварка короткой дугой. Предназначена преимущественно для соединения заготовок небольшой толщины.
  • Импульсная сварка. Универсальный метод соединения деталей, который гарантирует получение качественных и надежных соединений и максимальную экономию на расходных материалах.

Какими электродами варить нержавейку

Чтобы разобраться, какой тип электродов лучше всего подойдёт для сваривания нержавейки, необходимо обратиться к ГОСТу 10052−75, из которого можно узнать об особенностях существующих типов расходных материалов и рекомендациях по их выбору для работы с металлом определенного химического состава. Определиться с наиболее подходящим типом электродов для сваривания нержавейки, соответствующим требованиям данного ГОСТа, можно, если знать марку металла, элементы из которого необходимо соединить.

Другие способы сварки нержавеющей стали

В ряде ситуаций специалистам приходится рассматривать альтернативные методы сварки изделий из нержавейки, которые позволяют создавать надежные соединения только в особых условиях. К ним можно отнести следующие методы, предусматривающие использование специального сварочного оборудования.

Лазерным лучом

Из достоинств, которыми обладает этот метод соединения деталей из нержавейки, следует отметить сохранение изначальных показателей прочности металла в сварочной зоне по причине повышенного температурного воздействия, минимальное время, необходимое для остывания, отсутствие трещин после сварки, а также формирование минимального размера зерен в его структуре. Сам рассматриваемый метод, как и оборудование, которое позволяет его реализовать, активно используется в самых разных отраслях промышленности, в том числе при прокладке коммуникаций, в автомобилестроении и др.

Холодная под большим давлением

При этом способе соединения деталей из нержавейки материал не подвергают плавлению. Соединение заготовок обеспечивается за счет особого взаимодействия их кристаллических решеток. В зависимости от того, какое соединение необходимо получить и с деталями какой формы предстоит работать, давление может оказываться на одну или сразу на обе детали.

Контактная сварка изделий из нержавейки

При этом способе соединения изделий из нержавейки может применяться точечная или роликовая технология. Он позволяет соединять тонкие листы из нержавеющей стали, имеющие толщину до 2 мм. Примечательно, что при сваривании деталей этим способом применяют то же оборудование, что и при сваривании других металлов.

Нержавеющая сталь является одним из наиболее популярных материалов, из которого изготавливается множество разнообразных металлоизделий и конструкций. Однако процесс сваривания деталей имеет свои особенности, которые обязательно нужно учитывать каждому специалисту. Особенно это касается домашних мастеров, многие из которых не знают, как сварить нержавейку инвертором в домашних условиях.

От низкоуглеродистых сталей этот материал отличается содержанием определенного набора элементов, которые создают определенные трудности при соединении деталей из нержавейки. Это является одним из главных моментов, о котором необходимо знать перед началом сварочных работ. Дело в том, что каждый входящий в состав нержавейки элемент обладает особыми свойствами, что напрямую влияет на характеристики, которые демонстрирует нержавейка во время сварки. Особые физические свойства и химический состав нержавейки требуют использования определенных методов сваривания изделий, выполненных из этого металла.

Выбор наиболее подходящего способа должен осуществляться с учётом характеристик соединяемых деталей, а также используемых электродов. Это также может в значительной степени повлиять на качество и надежность создаваемого соединения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector