Сварка нержавеющей стали (нержавейки)

Подготовительные работы

Сваривать детали из нержавеющей стали можно как обычным инвертором, так и с помощью аргонно-дугового сварочного аппарата. Какой бы способ сварки ни выбрал мастер, в любом случае необходимо провести подготовительные работы.

• Первым делом заготовки следует очистить от пыли и грязи. Посторонние частицы на поверхности металла становятся причиной некачественного и неровного шва.
• Если работа ведется с заготовками, имеющими относительно небольшую толщину (до 1,5 мм), то кромки прижимаются друг к другу вплотную. Для этого рекомендуется воспользоваться струбцинами.
• При толщине металла более 4 мм приходится разделывать кромки. Обычно их обтачивают напильником или шлифовальной машиной под углом 45° градусов. Такая своеобразная канавка позволяет добиться проваривания по всей толщине. Чем больше толщина заготовки, тем больший угол следует создать на кромках.
• Если тонкие листы нержавейки скрепляются плотно, то массивные заготовки требуют зазора между кромками. Имеющимися приспособлениями выставляется зазор в 2 мм. Он должен оставаться постоянным в течение всего процесса.
• Когда толщина металла превышает 7 мм, требуется его предварительный прогрев.

Технология аргонной сварки неплавящимся электродом из вольфрама

С помощью вольфрамового электрода аргонной сваркой соединяют детали с тонкими стенками (тонкостенные). Метод этот называется TIG-сваркой.

Для работы применяют два вида аппаратов: постоянного или переменного тока. Через горелку со вставленным электродом из вольфрама подается аргон. Шов формируется за счет плавки присадочной проволоки, которую подают вручную. Горелку перемещают также вручную, держа строго под углом 70–80° к шву.

Движение горелки идет вдоль линии соединения, без поперечных перемещений. Таким образом формируется стабильная сварочная ванна, исключающая попадание атмосферного кислорода и взаимодействие его с металлом. Рекомендуется одновременная подача аргона как с лицевой, так и с изнаночной стороны шва. Несмотря на больший расход газа, качество соединения будет выше.

Электрод не должен соприкасаться с поверхностью нержавейки. Для разжигания дуги используют угольные или графитовые пластинки, а затем ее переносят на металл. Делается это для предотвращения оплавления электрода и отсутствия следов на сварочном шве.

Важным этапом работы является настройка сварочного аппарата. Покажем это на примере соединения деталей толщиной в 1 мм. Используется аппарат постоянного тока с прямой полярностью (на электрод подается «+», а на детали «-»). Выбирается ток от 30 до 50 А с напряжением до 28 В. Работа проводится со скоростью от 12 до 28 см в минуту. За это время израсходуется от 3 до 5 л аргона. Присадочная проволока выбирается с диаметром от 0,8 до 1,6 мм, в зависимости от различных условий.

Угол наклона горелки – от 70° до 80°, угол подачи проволоки – от 10° до 15°. Для улучшения качества шва, а также увеличения срока службы вольфрамового электрода, аргон перекрывают спустя 10–15 секунд после остановки работы. При этом охлаждение шва и электрода происходит быстрее, а расход аргона увеличивается незначительно.

Финальная обработка

После сваривания металлических деталей на их поверхности могут образовываться дефекты в виде пузырьков. Это происходит в результате воздействия на металл высоких температур.

Избавиться от подобных деформаций можно легкими постукиваниями молотка по материалу через гладилку. Удары надо начинать наносить от края изделия, перемещая их постепенно к центру. Если процедура не помогла, тогда сталь предварительно разогревается, а простукивание повторяется.

Застывшие на поверхности конструкции брызги от сварки удаляют щеткой по металлу. Образовавшиеся на сварных соединениях окалины убирают с помощью специальных растворяющих составов. После зачистки швы обрабатывают антикоррозионными средствами, формирующими защитную хромовую пленку.

Способы

Различают несколько технологий, по которым ведется сварка нержавейки. Они зависят от имеющегося в наличии сварочного аппарата. Аргонодуговая сварка (сварка в режиме TIG) осуществляется инверторами, предназначенными для работы в среде аргона. Сварка ведется неплавящимся вольфрамовым электродом. В зону контакта электрода подается аргон через специальную горелку.

Классический режим сварки подразумевает применение плавящихся покрытых электродов. Сварочные инверторы, работающие в режиме MMA, считаются самыми доступными и недорогими. Ручная дуговая сварка применима для нержавейки только с условием использования специальных электродов.

Сварка в полуавтоматическом режиме (MIG/MAG) требует наличие проволоки из нержавеющей стали. Инверторный полуавтомат оснащен механизмом подачи проволоки, а также горелкой, через которую поступает защитный газ в зону формирования шва.

Холодная сварка принципиально отличается от представленных выше способов. Материал не нужно нагревать и плавить. Соединение деталей осуществляется под воздействием высокого давления.

Можно говорить лишь о статистике, которая показывает, что некоторые способы нашли свое применение в промышленности и в домашних условиях, а другие, наоборот, в силу технологичности не стали массовыми. Однако выбор зависит не от популярности, а от конкретных условий сварки и требований к полученному результату.

Что требуется учитывать во время этого процесса

Перед тем как варить нержавейку электросваркой, следует участь некоторые факторы, которые помогут сделать данный процесс более качественным. В первую очередь нужно уяснить, что физические свойства нержавеющей стали заметно отличаются от обыкновенной. Это не только делает процесс сваривания более трудным, но и меняет его технологию, так как тут требуется предварительный нагрев. Нержавеющая сталь имеет более низкую температуру плавления. При этом она обладает высоким коэффициентом теплового расширения.

Предварительный нагрев требуется только в том случае, если содержание углерода в материале превышает 0,2%. В ином случае, подогревать все не требуется и можно сразу приступать к процессу. Но это правило не действует, если требуется сваривать металл толщиной более 3 см, так как в таком случае нужно обязательно все подогревать, вне зависимости от содержания углерода. Температура предварительного нагрева должна составлять, примерно, 150 градусов Цельсия

Выбор способа

Если вам требуется сделать обыкновенный горизонтальный шов, заварить трубу или другие мелкомасштабные вещи, то здесь будет достаточно использовать стандартную сварку. Так проходит сварка нержавейки в домашних условиях и на предприятиях.

В более сложных случаях, когда толщина металла слишком большая, или требуется дополнительный уровень защиты, то здесь желательно использовать вольфрамовый электрод с защитными газами.

Для особо ответственных сооружений и деталей следует выбирать аргонно-дуговую сварку с проволокой, так как, несмотря на высокую себестоимость, она оказывается очень востребованной в промышленности, благодаря качественному результату.

Какие электроды использовать

Сразу стоит отметить, что сварка нержавейки обычными электродами технически возможна. При нехватке требуемых материалов она неоднократно использовалась многими мастерами. Но с точки зрения технологии здесь нужно использоваться специальные электроды из нержавейки, так как в ином случае, качество шва резко падает и в производственных масштабах такие вещи нельзя использовать. Электрод также должен иметь специальное покрытие, рассчитанное на работу с нержавейкой.

Режимы

Толщина металла, мм	Род тока	Сила тока, А	Напряжение, В	Диаметр электрода или проволоки, мм	Скорость прохождения, см/мин	Расход аргона, л/мин
1	Постоянный	30…60	11…15	2 или 1,6	12 – 28	2,5…3
1	Переменный	35…75	12…16	2 или 1,6	15 – 33	2,5…3
1,5	Постоянный	40…75	11…15	2 или 1,6	9 – 19	2,5…3
1,5	Переменный	45…85	12…16	2 или 1,6	13 -14	2,5…3
4	Постоянный	85…130	12…15	4 или 2,5	–	10

Технология сварки нержавейки

Если сравнивать с обыкновенной сталью, сварка тонкой нержавейки электродом требует меньшее количество тока, при тех же размерах металла. Количество ампер должно быть, примерно, на 20% меньше.

Следует использовать электроды длиной не более 35 см, так как это уменьшает негативный эффект от высокого электрического сопротивления материала

«Внимание! Если подобрать неправильный термический режим, то материал может утратить свою антикоррозийные свойства.» Температура нагревания не должна превышать более 500 градусов Цельсия, а охлаждение не должно быть резким и не стоит использовать воду

Контроль качества

Мало знать, как правильно варить электросваркой нержавейку, следует еще понимать, какие методы контроля качества при этому используются. Для этого используются такие методы как:

• Контроль на проницаемость;
• Дефектоскопия (капиллярная, ультразвуковая, радиационная);
• Внешний осмотр;
• Магнитный контроль.

Для контроля используется ГОСТ 18442-80  СНиП 3-18-75.

Меры безопасности

При высокой текучести материала во время сварки увеличивается вероятность попадания его на пол, или другие поверхности, а также повышается степень разбрызгивания. Поэтому, нужно применять усиленные меры безопасности по защите рук, ног и других частей тела от попадания расплавленного металла. При использовании защитного газа, баллон должен находиться на достаточном расстоянии от непосредственного места сварки, а при работе с аргоном, нужна дополнительная защита органов дыхания, так как газ сам по себе очень не безопасен для здоровья.

Холодная

Данный метод характерен тем, что не требует нагрева деталей и применения специального оборудования. В качестве скрепляющего материала используется двухкомпонентный клей. Состав сохраняет прочность и целостность после застывания. Место сварки не боится влаги, поэтому технология применяется при заделывании течи в емкостях.

Алгоритм работ достаточно прост. Необходимо зачистить и обезжирить поверхности, а затем нанести царапины. Клей отрезается в необходимом количестве. Состав следует размять в руке, слегка разогрев его и перемешав компоненты. После застывания шов можно обрабатывать.

Важная особенность такого способа заключается в том, что клеем можно заделывать отверстия, однако шов не способен выдерживать сильные нагрузки. Не рекомендуется использовать холодную сварку, как способ соединения деталей. Популярность таких работ обусловлена малыми затратами и относительной простотой их проведения.

Какую технологию сварки лучше выбрать

Решая, как приварить нержавейку к черному металлу в домашней мастерской, сварщики отдают предпочтение дешевым методам. Однако наиболее прочный шов получается при использовании дорогостоящей аргонодуговой технологии. Такое оборудование редко присутствует в домашней мастерской. Покупка аппарата нецелесообразна.

Инверторы отличаются более низкой стоимостью. Стабильность работы и высокая прочность образующегося шва делают это оборудование предпочтительным для домашнего мастера.

Ручная дуговая технология подходит только для формирования горизонтальных соединений. При высокотемпературном воздействии сталь плавится, сварочная ванна смещается.

Обзор электродов для сварки разных видов нержавеющей стали

Соединение нержавеющих сталей с помощью сварки является одним из самых трудоемких процессов. Это связано с большим разнообразием видов нержавейки и различными методиками образования сварного шва. Основополагающим фактором является правильная марка электродов – от нее во многом зависит качество соединения

Требования к технологии сварки

Главная задача при выполнении сварочных работ — формирование шовного соединения нужной конфигурации и с оптимальными эксплуатационными параметрами. Во многом это зависит от качества подготовки кромки деталей. Она должна быть очищена от грязи и пыли, а также обезжирена.

Для лучшего качества шва длина дуги должна быть минимальной. Этого можно достичь только при соблюдении режима проведения работ и правильно подобранных электродов. В противном случае будут наблюдаться деформации соединения, плохая надежность или при превышении мощности подаваемого тока – чрезмерное оплавление края заготовки.

Выбор правильного вида электродов напрямую связан с типом нержавеющей стали. В зависимости от ее состава и назначения подбирают оптимальный расходный материал для сварки. В настоящее время есть несколько типов электродов, которыми можно сваривать различные нержавеющие металлы:

• Пищевая нержавейка – ЦЛ-11 и ОЗЛ-8.
• Сталь с повышенными показателями сопротивления коррозии – ЭА-400/10У, ЦТ-15 и НЖ-13.
• Жаропрочные нержавеющие сплавы – ОЗЛ-6.
• Обработка и соединение инструментальных нержавеющих сталей – КТИ-7А и ЦТ-28.
• Формирование соединительного шва между разнородными сплавами – АНЖР-2, ЭА 395/9 и АНЖР-1.

Рассмотрим технические и эксплуатационные характеристики самых популярных моделей из этого перечня.

ЦЛ-11

Этот тип электродов предназначен для формирования надежного шва в следующих типах сталей — 12Х18Н9Т, 08Х18Н12Б, 12Х18Н10Т и 08Х18Н12Т. Во время расплавления края изделия формируется более устойчивая молекулярная связь, которая препятствует возникновению коррозии. Работы выполняются только в ручном режиме, при соблюдении температурного уровня до 450°С.

На металлическую стальную проволоку нанесено фтористо-кальциевое покрытие с добавлением других компонентов. Эти электроды применяются для сварки ответственных конструкций в машиностроительной области, судостроении и энергетике. Работа может осуществляться во всех положениях, за исключением сверху вниз.

Во время процесса сварки процент разбрызгивания металла не превышает 5%. Поверхностный шлак легко удаляется, не влияя на соединение. Для лучшего качества рекомендуется работать с минимальной дугой.

Технические характеристики:

Для создания хорошего соединения рекомендовано выставлять оптимальное значение тока при различных положениях электрода:

НЖ-13

Для формирования качественного соединения хромоникельмолибденовых сталей марок 10Х17Н13М2Т, 08Х21Н6М2Т и 10Х17Н13М3Т необходимо применять электроды НЖ-13. Чаще всего с их помощью изготавливают конструкции, которые впоследствии могут подвергаться воздействию агрессивных химических составов, например – серной кислоты. Сформированные швы могут сохранять свои свойства при максимальной температуре до 700°С. Ферритовое основание изделия покрыто флюоритово-кальциевым составом. Благодаря ему возможно осуществлять сварку во всех положениях при постоянном токе. Во время работы наблюдается малый коэффициент разбрызгивания (до 5%) и относительно неширокий сварной шов.

Технические характеристики:

Оптимальное значение тока для изделий различных диаметров:

ЦТ-28

Если необходимо создать качественный шов в нержавеющих металлах с высоким содержанием никеля – рекомендуется применять электроды марки ЦТ-28. Они подходят для обработки инструментальных сплавов ХН70ВМЮТ и ХН78Т. Работы выполняются в режиме постоянного тока с обратной полярностью.

Эти расходные материалы характеризуются формированием устойчивого соединения во всех положениях. Шов в изделии может выдержать температуры свыше 1000°С. Для лучшего качества рекомендовано проводить температурную прокалку электродов при нагреве до 210°С в течение часа.

Сварочный процесс выполняется по технологии ЦКТИ-ЛМЗ. Во время его выполнения рекомендовано использовать валики шириной не более 2,5 диаметра электродов. Кратер сварного шва при этом заполняется во время короткого замыкания электрода на поверхность материала.

Технические характеристики:

Оптимальные значения тока при различных диаметрах и направлениях сварки:

Для того, чтобы правильно подобрать тип электрода для сварки нержавеющего металла следует руководствоваться правилами ГОСТ 10052-75. В нем подробно описаны правила подбора расходных материалов для различных типов нержавеющих сплавов.

Related Posts via Categories

• Сварка аустенитных сталей – обо всех тонкостях процесса понятно и просто
• Сварка легированных сталей – просто и понятно об особенностях процесса
• Сварка углеродистых сталей – как правильно выполнить сварочный процесс?
• Бесшовные трубы ГОСТ 8734-75 – сортамент и все характеристики и особенности
• Температура плавления и использования нержавеющей стали – что важнее?
• Плотность нержавеющей стали – отечественные марки и стандарт AISI
• Марки коррозионностойких сталей – Как улучшается прочность и свойства металла?
• Легированные конструкционные стали – специальные сплавы для особых случаев
• Состав нержавеющей стали – какие типы антикоррозийных сплавов существуют
• Нержавеющая сталь – проведем классификацию без избытка цифр

Полуавтоматом в защитной среде

Способ сваривания нержавейки полуавтоматом регламентирован действующими нормативами, которые определяют следующий состав оборудования и расходных материалов:

• сам сварочный полуавтомат, обеспечивающий требуемый режим обработки;
• специальная присадочная проволока (порошкового типа или сплошного сечения);
• инертный газ.

Проволока для полуавтоматического сваривания нержавейки должна соответствовать категории расходного материала, прошедшего термическую обработку или быть холоднотянутой. Она может выпускаться в виде изделий, имеющих повышенный (П) или обычный класс точности. Класс (П) традиционно применяется с целью улучшения качества «чернового» шва.

Поскольку известные сплавы нержавейки различаются по своему химическому составу, то и проволока для сварки должна выбираться с учётом этих отличий. В данном случае вполне подойдёт расходный материал, рассчитанный на выбранное оборудование (полуавтомат).

Проволока бывает порошковой или в сплошном исполнении; причём последний вариант применяется при работе в газовой защитной среде. Благодаря подаче газа в зону сварки воздух в неё практически не попадает, что повышает качество полученного шва.

При порошковом способе организации сварки присадочный материал уже содержит флюс и газ, необходимые для нормального протекания процесса.

В процессе сварки с использованием аргона необходимо внимательно отслеживать текущую температуру свариваемого металла и припоя, силу тока и его полярность, а также зазор между заготовками.

Процесс сварки нержавейки инвертором в домашних условиях

Перед свариванием нержавейки инвертором в домашних условиях проводится подготовка соединяемых заготовок в следующем порядке:

1. С поверхности возле стыка удаляется грязь и мусор, наждачной бумагой или щеткой с металлическим ворсом зачищается до блеска.
2. Место соединение обрабатывается растворителем, чтобы удалить жир. Иначе он нарушит стабильность дуги.
3. При соединении заготовок толщиной более 4 мм с кромок снимают фаски под углом 45⁰ для лучшего заполнения стыка расплавленным металлом.
4. Чтобы брызги не прилипали к прилегающим поверхностям, их обрабатывают водным раствором мела.
5. Для компенсации температурного расширения свариваемых заготовок между ними оставляется промежуток 1 — 2 мм.
6. Сварку нержавейки толщиной до 1 мм выполняют без зазора.
7. Для предотвращения перегрева металла в месте соединения заготовки кладутся на алюминиевые или медные пластины.
8. Детали толщиной больше 7 мм предварительно нагревают до 150⁰C, чтобы уменьшить перепад температур в начале сварки.
9. Для удаления влаги и улучшения свойств покрытия электроды перед применением прокаливают помещая в печь. В случаях, когда работа выполняется срочно, допустим прогрев газовой горелкой.

Сварку постоянным током проводят на обратной полярности. Соединение выполняется короткой дугой со скоростью большей, чем для обычной стали. Электрод ведется вдоль шва без поперечных движений. Его наклоняют под углом 40 — 60⁰ в сторону, удобную для удержания. Из-за большого сопротивления электрическому току и плохой теплопроводности нержавейки электроды сгорают быстрей, чем на черных металлах. Это явление становится неожиданностью для начинающих мастеров. Шов завершают «замком», который предотвратит образование трещин и свищей. Сварочную ванну сдвигают на поверхность заготовки или возвращают немного назад. Не меняя положения электрода, гасят дугу. Так как сварить нержавейку большой толщины за один проход не получится, операцию повторяют несколько раз до полного заполнения стыка.

После окончания сварки следует подождать, чтобы место соединения остыло. Нельзя обрызгивать его водой, так как это приведет к появлению микротрещин. Шлак начинают оббивать через 5 минут, чтобы на еще мягком металле не оставлять следов. Для придания презентабельного вида место соединения шлифуют и полируют. Однако в результате механической обработки с поверхности удаляется пассированный слой из окиси хрома, который защищает ее от коррозии. Восстановление пленки происходит за 4 — 6 часов, в течение которых нержавейка остается незащищенной. Для ускорения процесса поверхность обрабатывается составом, содержащим пассирующие добавки. Через полчаса его смывают водой.

После ознакомления с приведенными рекомендациями ответ на вопрос: «Можно ли инвертором сваривать нержавейку?» очевиден. Однако это не значит, что у новичка с первого раза получится выполнить надежное соединение. Для наработки навыков придется потренироваться на ненужных обрезках, лучше под руководством наставника.

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.

https://youtube.com/watch?v=Zngv3j_zH4g