Сварка тонкой нержавейки: Сварка тонкой нержавейки: как не испортить материал — ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

15.02.2021

Содержание

соединение нержавеющих сталей с черным металлом, труб, тонкой, флюс, точечная, лазерная,

Нержавеющая сталь благодаря своей стойкости к окислению имеет широкое распространение в различных промышленных отраслях: строительная, пищевая, химическая, целлюлозно-бумажная и многие другие сферы деятельности. Также коррозионностойкие стали активно применяются для производства изделий и конструкций, предназначенных для бытового использования.

Особенности сварки нержавейки

Сварка нержавеющей стали имеет несколько особенностей. Данные специфические характеристики необходимо учитывать, чтобы предотвратить появление дефектов сварного шва.

1. Нержавейка имеет склонность к потере коррозийной стойкости. Стали с высоким содержанием хрома при воздействии температур свыше 500°С освобождают частицы железа и хрома. Чтобы предотвратить появление окисления, следует быстро охлаждать шов сразу после сварочного процесса.

2. Высокий уровень линейного расширения и усадки нержавейки приводит к небольшому изменению размера в месте обработки. При нагреве металла происходит “расширение”, при охлаждении – “сужение”.

3. Теплопроводимость нержавейки практически в два раза меньше, чем у остальных свариваемых материалов. Данный параметр способствует неравномерному нагреву изделия, температура “скапливается” в месте соединения. Чтобы избавиться от лишнего тепла, необходимо устанавливать величину тока меньше на 15-20%.

Способы сварки нержавейки

Существует большое количество ручных и механических способов, чтобы сварить нержавейку.

РДС

1. Ручная дуговая покрытыми электродами применяется для осуществления бытовых и производственных сварочных работ. Основная сложность данного способа – подобрать электрод. Для этого следует определить марку обрабатываемых сталей, по ГОСТу выяснить свойства материалов и правильно выбрать оптимальный вариант сварочных материалов. Сваривание, в большинстве случаев, производится постоянным током обратной полярности.

Ручная электросварка нержавейки электродами имеет следующие преимущества:

соединение может проводиться в труднодоступных местах;
большое разнообразие электродов позволяет сваривать нержавейку различных типов;
простота сварочного процесса, мобильность, легкость и ценовая доступность оборудования.

Недостатки: вредные условия труда:

выделение газов, высокая температура, яркий свет от горения дуги;
необходимость специальных средств защиты для сварщика;
качество сварных швов зависит от уровня мастерства и навыков исполнителя;
невысокая производительность, по сравнению с другими способами.

Аргон

2. Сварка нержавеющих сталей аргоном обладает следующим преимуществами:

газ обеспечивает надежную защиту сварочной ванны, что обеспечивает качество соединения;

незначительный нагрев изделия позволяет работать с деталями сложной конфигурации;
возрастание скорости работ достигается за счет высокой температуры дуги.

Недостатки: необходимость в сложном сварочном оснащении; исполнитель должен обладать специальными знаниями и достаточным опытом.

Далее будут проанализированы отдельные виды сваривания аргоном, с помощью которых можно варить нержавейку.

Вольфрам

2.1. Аргонодуговая сварка с использованием вольфрамовых электродов применяется при повышенных требованиях к соединению. Данный способ сваривания нержавейки рекомендуется для работы с тонкими коррозионностойкими сталями.

Кроме этого, такой метод подойдет для сваривания труб, работающих под давлением. Работы осуществляются постоянным и переменным током в среде газа аргона.

Сила тока зависит от толщины металла основного изделия и варьируется в значительных величинах – 30-150 А. Главная составляющая процесса – горелка, движения которой контролируются исполнителем. Контроль за подачей сварочной проволокой также осуществляет сварщик.

Достоинства: высокое качество соединения; равномерное по глубине проплавление металла. Недостатки: исполнитель должен обладать высокой квалификацией и достаточным опытом; низкая производительность.

Остальные важные детали сварки нержавейки с помощью электродов рассмотрены в статье “Сварка нержавейки электродом”.
[ads-pc-2][ads-mob-2]

Полуавтомат

2.2. Существует также механизированный (полуавтоматический) вид аргонодуговой сварки. Часть работы выполняет исполнитель, он управляет сварочным аппаратом. Подача присадочной проволоки выполняется автоматически. В качестве защитного газа также используется аргон.

В некоторых случаях, например при сваривании толстостенных изделий, применяется не чистый аргон, а с примесью углекислоты (2%). Для снижения стоимости работ можно использовать соотношение 70% аргона и 30% углекислоты. Сваривание производится с применением постоянного тока обратной полярности.

Полуавтоматическая аргонная сварка может выполняться с применением трех технологий:

короткая дуга;
струйный перенос;
импульсный режим.

Первый вариант подходит для сваривания тонкого металла, так как данная технология снижает возможность прожига металла.

Метод струйного переноса применяется к деталям, отличающимся значительной толщиной.

Импульсный режим является наиболее точным и контролируемым, обеспечивает высокое качество, подходит для исполнителей с небольшим опытом работ. Металл подается в сварочную ванну каплями, это позволяет исключить даже незначительно разбрызгивание. Данный вид идеально подойдет для работы с изделиями средней толщины и толстостенными деталями.

Автоматическая сварка

2.3. Полный автоматический режим аргонодуговой сварки подразумевает, что управление движениями электрода и контроль за подачей присадочной проволоки выполняет автомат.

Под флюсом

3. Сварка коррозионностойких сталей под флюсом. Правильно выбранный флюс для нержавейки позволяет решить целый ряд задач:

защита расплавленного металла от воздействия внешней среды;
обеспечение стабильного горения дуги;
снижение энергозатрат;
предотвращение разбрызгивания;
улучшение условия для качественного формирования шва.

Суть сварочного процесса заключается в следующем: дуга, которая находится между проволокой и основным металлом, горит под гранулированным слоем флюса.

Выделяют три основных вида сварки нержавейки под флюсом.

3.1. При ручном способе держатель сварочного полуавтомата вручную перемещается исполнителем вдоль сварного шва.

3.2. Полуавтоматическая является более удобным способом соединения. Подача проволоки осуществляется автоматически. Сварщик направляет проволоку и и перемещает дугу вдоль сварного шва с помощью электрододержателя. Данный вид сваривания применяется для работы с конструкциями, швы которых имеют малый радиус кривизны; а также для коротких швов или соединений, расположенных в труднодоступных местах.

3.3. Автоматическая проводится с помощью автоматической установки. Аппарат производит следующие действия:

выполняет подачу электродной проволоки и флюса в рабочую зону;
перемещает дугу вдоль шва;
поддерживает стабильное горение дуги.

Данный вид целесообразно использовать для сварки металла значительной толщины в ответственных конструкциях.

3.4. Следует также отметить роботизированную сварку под флюсом, использующуюся для сваривания ровных поверхностей и угловых швов.

3.5. В последнее время исполнители стали чаще использовать тандемную технологию сварки под флюсом. Два электрода расположены параллельно друг к другу и в одной плоскости. Тандемная автоматическая сварка улучшает качество соединения.
[ads-pc-3][ads-mob-3]

Контактная

4. Контактная сварка коррозионностойких сталей может выполняться по двум технологиям:

точечная сварка нержавейки осуществляется при меньших силах тока, что позволяет уменьшить время цикла и исключить возможность прожога, а также снизить возможность образования карбидов, которые могут привести к окислению;
роликовая гарантирует высокую надежность соединения; данная технология, чаще всего применяется для сваривания неответственных швов.

Оба вида подойдут для сваривания тонкой нержавейки.

Холодная

5. Холодная сварка не подразумевает плавление металла. Воздействие на изделие оказывает приложенное давление. Холодная сварка не требует использования специального оборудования. Она представляет собой клей с присадками, которые применяется для ремонта труб и исправления мелких дефектов.

Лазерная

6. Лазерная сварка нержавейки представляет собой уникальный процесс соединения, при котором выполняется прогрев необходимых деталей и их расплавление с помощью узконаправленного лазерного луча.

Данная технология обладает следующими достоинствами: высокая точность и скорость проведения работ; нет необходимости в вакуумной среде; можно сформировать шов различной геометрии; качество шва позволяет изготавливать герметичные соединения.

Недостатки: дорогое оборудование; низкий КПД, который составляет 1-2%; отсутствие возможности сформировать толстое соединение.

Плазменная

7. Плазменная сварка нержавейки бывает двух видов:

ручное соединение выполняется с помощью дуги, которая формируется между основным металлом и электродом. Сваривание проводится на переменном токе 0,1 -15 А.

автоматическая плазменная сварка осуществляется с помощью плазмотрона; на изделие воздействует мощный пучок плазмы переменного тока силой свыше 100 А и потока газа.

Сварка нержавейки с черным металлом

Сваривание изделий из разных видов металлов сопровождается следующими проблемами: различные температуры плавления, отличные друг от друга физические и химические свойства. Наиболее распространенными способами сваривания коррозионностойких сталей и черного металла являются:

1. Сварка с помощью электродов с обмазкой осуществляется постоянным током обратной полярности. Рекомендуется выбирать расходники, предназначенные для разнородных сталей. Также можно использовать высоколегированные электроды, которые позволяют получить соединение высокой прочности. Величина напряжения подбирается в зависимости от ширины и глубины шва. При выполнении работ следует обратить внимание на следующие нюансы:

место соединения должны быть однородным;
остывание должно происходить без принудительного воздействия;
чтобы предотвратить вытекание расплавленной присадки из области шва, следует проводить сваривание в нижнем, горизонтальном или наклонном пространственных положениях;
различия в свойствах металлов могут приводить к тому, что шов будет ржаветь.

2. Сварка вольфрамовыми электродами менее востребована из-за более высокой стоимости этого вида сварочных материалов.

Сварка труб из нержавейки

Для сваривания нержавеющих труб следует применять следующие способы соединения:

1. Дуговая сварка с использованием вольфрамовых электродов в газовой среде применяется для труб, чьи стенки имеют толщину от 1,5 мм. и выше.

2. Плазменная сварка может использоваться с для соединения труб с различной толщиной стенок.

3. Полуавтоматическая сварка под флюсом предназначена для изделий с толстостенными стенками (свыше 10 мм).

4. Импульсный режим полуавтоматической сварки, выполняющийся в среде защитных газов, подойдет для нержавейки толщиной до 2 мм. Работы осуществляются короткой дугой с помощью плавящегося электрода.

5. Метод струйного переноса полуавтоматической сварки предназначен для работы с толстым металлом.

6. Однако, наиболее распространенным и востребованным способом является ручное сваривание труб из нержавейки. Работы проводятся на постоянном токе обратной полярности с помощью электродов с основным и рутиловым видом обмазки. Подробнее об этом здесь.
[ads-pc-4][ads-mob-4]

Сварка тонкой нержавейки

Сварка любого тонкого металла, в том числе и корозионностойких сталей, требует от сварщика наличия опыта и знаний. Следует выбрать одни из представленных методов для соединения тонкой нержавейки:

1. Самым простым вариантом является использование сварочного аппарата и специальных электродов для нержавейки. Важно устанавливать силу тока меньшую, чем при сваривании обыкновенной стали (примерно на 20%). Преимущество данного способа – отсутствие необходимости в дополнительных инструментах и подготовительных процедурах. Главный недостаток – невысокое качество соединения. Особенности сварочного процесса тонкой нержавейки с помощью электродов представлены здесь.

2. Сваривание тонкой нержавейки также может проводиться в среде аргона. Данный способ является более безопасным. Газ защищает формирующееся соединение от воздействия кислорода, помогает избежать дефектов и брака, обеспечивает оптимальный подогрев рабочей области для снятия напряжения. Высокая себестоимость затрудняет применение этого метода в домашних условиях.

Сварка разнородных сталей: нержавеющей и обычной

Сварка нержавейки и стали может осложняется, если не принимать во внимание важные нюансы:

разнородные металлы обладают неодинаковой свариваемостью;
нержавеющая и обычная стали имеют различные физико-механические свойства;
для получения качественного соединения нужно применять только нержавеющую присадку. Состав данной присадки должен иметь намного больше марганца и никеля, чем содержится в нержавейке; данный подход сохраняется и при выборе штучных покрытых электродов;
наличие основного металла в соединении не должно превышать 40%.

Для сваривания нержавеющей и обычной сталей следует использовать следующие методы соединения:

1. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Выбор сварочных материалов осуществляется на основе химических и физических характеристик обоих материалов.

2. Полуавтоматическое сваривание также применимо для соединения данных сталей.

3. Ручная сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона выполняется переменным током.

4. Чаще всего исполнители применяют для соединения нержавеющей и обычной сталей технологию MIG. Полуавтоматический или автоматический процесс осуществляется в защитной среде с помощью плавящегося электрода.

Заказать сварку нержавейки в Харькове можно в компании Metalcut Pro.

Сварка нержавейки электродом в домашних условиях: технология, видео, выбор электродов

Иногда в домашних условиях необходимо срочно заварить емкость или трубу из нержавейки. Начинающие сварщики, имеющие в хозяйстве бытовой инвертор, могут устранить проблему самостоятельно. Хотя в промышленных условиях ручную сварку нержавейки электродом не практикуют, дома можно устранить дефект обычной электросваркой. Специалисты поделятся опытом, как варить нержавейку электродом. Какие особенности легированных металлов нужно учитывать, какого режима придерживаться при работе.

Особенности сварки нержавеющей стали

Главная проблема, возникающая у неопытных сварщиков – некачественный шов. В трубе может появиться течь даже при небольшом давлении. На металле в районе шва возникают трещины.

При сварке нержавейки электродом нужно учитывать ряд особенностей легированной стали, ее физические свойства:

У металла большой коэффициент расширения, он после соединения электросваркой в процессе охлаждения стягивается. Если варить нержавейку обычной присадкой для углеродистой стали, имеющей небольшой коэффициент расширения, на шве могут появиться трещины – его будет разрывать от внутренних напряжений в нержавейке.
При окислении ванны расплава на поверхности образуется пористость за счет кристаллизации. Если нет возможности создать над рабочей зоной защитную атмосферу, нужно подбирать стержни со специальной обмазкой, содержащей компоненты, препятствующие поступлению кислорода в шов.
Легированная сталь, используемая в быту, плавится при невысоких температурах. Под воздействием электродуги из нержавейки способны выгорать легирующие добавки. Без них металл будет ржаветь. Чтобы не допускать перегрева, шов ведут в шахматном порядке.
Присадку для сварки нержавейки подбирают с учетом особенных свойств легированного металла. Желательно точно знать марку свариваемых заготовок.

Какие электроды выбрать для нержавейки

Риск образования трещин снизится, если выбирать присадку со стержнем, по химическому составу схожим с заготовками. Для сварки нержавеющей стали выпускают несколько видов стержней:

ЦЛ-11 создан для сварки хромоникелевого сплава, у них фтористо-карбонатная обмазка, сварку можно производить при температуре до +450°С. Работать электродом можно в любом положении.
ОЗЛ-6 предназначен для жаропрочных сталей, если варить им другие заготовки, электрод будет расправляться медленнее, шов получится непрочный;
НЖ-13 – для пищевой нержавейки. Можно использовать для хромоникелевой стали, легированной молибденом. Обмазка образует небольшой слой шлака, защищающего ванну расплава от окисления.
ЗИО-8 – для жаростойких сплавов, с ним возникнут проблемы при сварке бытовой нержавейки.
НИИ-48Г – универсальная присадка с основным видом покрытия.
ЭФ400/10У, ОЛЗ-17У – профессиональные электроды, предназначенные для аустенитных сплавов. В быту такие стержни использовать нежелательно, обмазка содержит вредные компоненты.

Марки ЭА, ESAB выбирают для ответственных соединений. Для самостоятельной работы лучше выбрать что-то попроще. Перед работой стержни прокаливают, в зависимости от марки, нагревают до +160–220°С. Заранее их не греют, обмазка после охлаждения станет хрупкой, будет обсыпаться.

Можно варить легированный металл неплавящимися электродами, содержащими вольфрам. В стык, расплавленный тугоплавким стержнем, вводят присадочную проволоку. Работу проводят полуавтоматом, создающим защитную атмосферу. Новичкам за такую работу лучше не браться. Проволока применяется для соединения емкостей, труб, испытывающих высокое давление. Присадка качественно заполняет стык, образует прочный шов, не подверженный образованию трещин.

Можно ли варить нержавейку обычным электродом?

Использовать углеродистые стержни можно только в крайних случаях. Ожидать особой прочности от шва в этом случае не стоит. При остывании соединения можно будет услышать потрескивание – черный металл порвет сокращающаяся в размерах нержавейка. Со временем в рабочей зоне обязательно образуется ржавчина, даже под небольшим давлением образуется течь.

Простым электродом НЕ варят:

нихромовые трубы системы отопления;
полотенцесушители;
нержавеющие емкости.

Новичкам, имеющим дома инвертор, желательно иметь в запасе пачку универсальных электродов для нержавейки.

Технология сварки нержавеющей стали электродом

Ход работы немного отличается от электросварки черных металлов. Есть тонкости образования шва, поэтому должна соблюдаться технология сварки. Подготовительный этап стандартный:

Заготовки зачищают, снимают с них грязь, масляные пятна, следы краски. Все эти компоненты вспенивают ванну расплава.
У деталей, толще 4 мм, разделывают кромки под углом 45°.
Детали укладывают встык с зазором не меньше 1 мм, это связано с большим коэффициентом расширения нержавейки в процессе сварки.
Прочность швов повышается, если детали предварительно прогревают до +150°С, затем приступают сваркой.

Как правильно варить нержавейку электродами:

Сначала будущий шов прихватывают в нескольких местах.
Стержень необходимо держать под углом от 45 до 60°, наклоняют его к себе или в сторону.
Нужно быть готовым к густой ванне расплава, жидкий металл вязкий, как пластилин.
Шов накладывают мелкими стежками, быстро.
Необходимо поддерживать короткую дугу, колебательные движения недопустимы.
При остывании стыка металл дополнительно не охлаждают, шов должен кристаллизоваться постепенно, чтобы не возникали внутренние напряжения в заготовках. Тогда качество соединения будет нормальным.
Сварку тонкой нержавейки электродом проводят током обратной полярности, при таком подключении клемм самая высокая температура будет сконцентрирована на кончике присадочного стержня.

Какой сварочный аппарат выбрать

Сварочные аппараты некоторые умельцы берут напрокат. Для работы с легированным металлом надо выбирать современное оборудование для сварки, генерирующее постоянный ток, с таким аппаратом легче поддерживать короткую дугу, получаются ровные стежки шва. Можно сварить металл трансформатором, но в этом случае возможно образование наплывов, снижающих прочность реставрированного элемента. Лучше выбирать сварочники с дополнительными функциями. Риск залипания электрода, прожога заготовки снизится. Хороший вариант – универсальный генератор, вырабатывающий постоянный и переменный ток. Допустимо использование инвертора, выдающего переменный импульсный ток высокой частоты.

Настройка сварочного аппарата

Для сварки нержавеющей стали электродами придерживаются определенного режима работы. Чтобы сварить 4 мм заготовки, нужен аппарат, выдающий 100 А с напряжением 16 В. Диапазон сварки более тонких деталей:

Толщина заготовки, мм	Диапазон силы тока, А	Рекомендуемое напряжение, В
1	30 — 40	12
1,5	40 — 60	13
2 — 3	в пределах 80	14 — 15

Диаметр электрода должен быть меньше толщины заготовки, сталь до 3 мм варят двойкой, 4 мм – 3-х мм стержнями.

При соблюдении всех технологических тонкостей сварки легированных металлов можно получить достаточно прочное соединение в домашних условиях. Для реставрации труб, емкостей, рассчитанных на высокое давление, лучше прибегнуть к услугам профессионалов.

тонкости технологии и основные правила проведения работ

Вопросы, рассмотренные в материале:

В чем особенности и плюсы аргонной сварки нержавейки
Как подготовить материалы к аргонной сварке
Как проводится аргонная сварка неплавящимся электродом из вольфрама
Что собой представляет аргонная сварка нержавейки полуавтоматом
Что важно учитывать при аргонной сварке нержавейки

Нержавеющая сталь – материал достаточно сложный для сварочных работ. Однако применение сварки с аргонным охлаждением позволяет получить ровный и качественный шов, соединяющий детали из нержавейки. Начинать обучение данному процессу необходимо с ознакомления с различными характеристиками этого сложного для соединения сплава. Наша статья познакомит вас не только с тем, что такое аргонная сварка нержавейки, но также с особенностями и технологией работ.

Основы аргонной сварки нержавейки

Нержавеющие стали отличаются от обычных антикоррозийными свойствами, которые они получили за счет добавления в состав хрома (до 20 %), никеля, марганца, молибдена и иных компонентов. Эти примеси придают металлу различные свойства и эксплуатационные качества. Что в результате приводит к сложностям в аргонной сварке нержавейки.

Основными свойствами нержавеющих сталей являются:

Теплопроводность – она в два раза меньше, чем у низкоуглеродистых сталей. Отток тепла из места аргонной сварки происходит очень медленно, в результате чего рабочая зона может перегреться, возможен пережог. Поэтому сила сварочного тока должна быть на 20 % меньше, чем при работе с иными сталями.
Коэффициент линейного расширения нержавейки – высокий. Соответственно, изменение длины изделия при нагреве будет значительной, что может привести к его деформации или появлению трещин.
Для предотвращения этого необходимо делать достаточно большие зазоры между соединяемыми деталями, особенно крупными.
Высокое удельное электрическое сопротивление – вследствие чего происходит нагрев стержня электрода. Для получения качественного соединения требуется соблюдать правило – для создания коротких швов использовать длинные электроды, имеющие более высокое сопротивление. При аргонной сварке же больших участков необходимо брать электроды размером 35 см.

Важной особенностью нержавеющей стали является потеря антикоррозийных свойств в месте соединения при нагревании до температуры свыше +500 °С. Причина – в образовании на границе зерен карбидов, которые берут на себя роль анодов. Они и приводят к увеличению скорости межкристаллитной коррозии сплавов.

Рекомендовано к прочтению

Для защиты нержавейки от перегрева в процессе сварочных работ используют метод охлаждения аргоном. А для хромоникелевых сплавов – технологию быстрого охлаждения шва.

Преимущества аргонной сварки нержавейки

При выборе варианта проведения сварочных работ по нержавеющей стали аргонная сварка имеет ряд преимуществ, которые обусловлены технологией, а именно:

Для получения ровного шва с равномерным проплавом на всю глубину необходимо защитить металл в процессе работы от воздействия воздуха. Это помогает сделать аргон, создающий специальную атмосферу вокруг места работы, вытесняющую N₂ и O₂.
Данный метод помогает соединить сложные по форме детали без изменения их конфигурации благодаря низкой теплопроводности нержавеющей стали. Прогреву подвергается только небольшая область около шва. С одной стороны это хорошо, но с другой – действовать надо очень осторожно, чтобы не произошел пережог.
Соединение происходит достаточно быстро, поскольку температура дуги высока.

Помимо достоинств, аргонная сварка имеет и недостатки. Для ее проведения необходимо сложное и дорогостоящее оборудование, а также определенный опыт работы, знание материала и процесса.

Как настроить аргонную сварку по нержавейке: нюансы подготовки

Важным этапом, влияющим на конечный результат, является процесс подготовки нержавейки для последующей аргонной сварки:

Тщательно обработать края деталей металлической щеткой, наждачной бумагой или провести автоматическую шлифовку.
Обезжирить ацетоном, спиртом или бензином.
Расположить свариваемые детали с зазором на расширение.
Подогреть края деталей до +200…+300 °С при проведении работ по тонкой нержавейке. Это поможет снизить напряженность металла и избежать трещин.

Следующий этап – подбор присадочного материала или проволоки. Легирующих добавок в ней должно быть больше, чем в предназначенной для сваривания нержавейке. Сечение же проволоки подбирается исходя из толщины соединяемых деталей.

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.

Аргонная сварка нержавейки полуавтоматом

Аргонная сварка полуавтоматом значительно упрощает процесс, увеличивает его скорость, а также повышает качество сварочного шва. Чаще полуавтомат используют для соединения деталей большой толщины.

Существует несколько особенностей проведения аргонной сварки нержавейки с помощью полуавтомата:

использование никельсодержащей проволоки;
расходование вместе с аргоном углекислого газа при соединении толстых деталей – кромки шва смачиваются газом, уменьшая нагрев, что ведет к смягчению всего процесса;
применение трех способов соединения: с короткой дугой, с технологией струйного переноса или импульсный метод.

Считается, что наибольший контроль процесса происходит при импульсной сварке, когда подача проволоки в рабочую зону происходит толчками. При этом снижается ее расход, что немаловажно по причине высокой стоимости. Сокращается площадь нагревания металла. Уменьшается его разбрызгивание.

Это приводит к снижению времени последующей окончательной обработки поверхностей рядом со сварочным швом, поскольку брызги расплавленного металла отсутствуют.

Применение двух других способов ограничивается толщиной соединяемой нержавейки. Струйный перенос используют для сваривания деталей большой толщины, короткая же дуга применяется к тонким изделиям.

Какое оборудование применяют для аргонной сварки нержавейки

Для аргонной сварки нержавейки необходимы:

Инверторный источник сварочного тока (сварочный инвертор) – является источником питания сварочной дуги, обеспечивающим ее стабильное горение. Его выбор зависит от объема работ и свойств металла. Специалисты советуют для нержавейки применять источник, функционирующий на выпрямленном токе.
Осциллятор – электронное устройство, поддерживающее и стабилизирующее сварочную дугу при использовании неплавящегося электрода из вольфрама.
Горелка и токопроводящий узел – включают форсунку для газа и неплавящийся электрод.
Аргон или его смеси с иными газами – подается из баллонов, где находится под давлением.
Неплавящиеся электроды – в настоящее время на рынке широко представлены электроды для аргонной сварки нержавейки, стойкой к коррозии. Выбор зависит от шва и свойства материала.
Присадочная проволока – выбирается в зависимости от марки нержавеющей стали.
Спецодежда – роба, рукавицы и маска. А также средства для обработки нержавейки – обезжириватель и металлическая щетка.

Настройка аппарата и тонкости аргонной сварки труб из нержавейки

Создание трубопроводов из нержавейки требует соединения его частей. Особенностью таких сварочных работ является необходимость защиты шва газом внутри трубы.

Для этой цели используют метод заглушки одного конца соединяемой трубы подручными материалами:

бумагой;
поролоном;
резиной;
тканью или пр.

В заглушку вставляют трубку, необходимую для подачи аргона. После чего конструкция закрепляется скотчем. Аргон подают под небольшим давлением, которое определяется путем визуального осмотра. Главным критерием служит отсутствие расплавленного металла в выдуваемом из трубы воздухе.

Самодельная, но удобная конструкция поможет сделать сварочный шов ровным и качественным.

Для соединения нержавейки толщиной в 3 мм аппарат настраивают на ток в 65 А. Заварка кратера шва должна длиться 3 секунды. А подача аргона после завершения работы – 4 секунды.

Итоговые рекомендации специалистов по аргонной сварке нержавейки

Использование аргонной сварки для нержавейки требует опыта и знаний, которые можно получить у специалистов в данной области – профессиональных сварщиков.

Вот несколько их рекомендаций:

Работать нужно, держа электрод на самом малом расстоянии от металла, но не прикасаясь к нему. При этом образуется минимально возможная дуга. Делается это для улучшения качества шва. Поскольку длинная дуга не будет прогревать шов по глубине, в результате чего он будет расширяться.
Подавать проволоку необходимо ровно, стараясь держать ее в зоне действия аргона. Это поможет избежать окисления при ручной аргонной сварке.
Оценить качество проплава можно по форме наплывов, появляющихся в результате плавки присадочной проволоки. Вытянутая вдоль шва форма говорит о хорошем качестве. А круговой или овальный наплыв расскажет о недостаточном или неполном проплавлении.
Постепенно снижать величину тока, приближаясь к окончанию шва. Необходимо избегать резкого отрыва дуги для повышения уровня защиты горячего шва и, соответственно, его качества.

Метод аргонной сварки хоть и считается сложным, однако таковым не является. Он не намного труднее обычного. Его можно освоить в достаточно короткие сроки, а профессионализм придет с опытом. Стоимость же дополнительного оборудования с лихвой окупится возможностью, помимо нержавейки, варить медные, алюминиевые или бронзовые детали, а также их сплавы.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

доступные способы сваривать, чем лучше, как дома, чем тонкую

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:

Линейное расширение и усадка материала. При нагреве изделия из нержавеющих сталей “расширяются”, при охлаждении – “сужаются”.
Величина теплопроводимости нержавейки практически в два раза меньше, чем у других материалов. Поэтому при её сваривании следует уменьшать силу тока на 15-20%.
Коррозинностойкие стали обладают достаточно высоким электрическим сопротивлением. Поэтому для сварки нержавейки рекомендуется использовать только специальные электроды.
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.

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.

https://youtu.be/Zngv3j_zh5g

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.

https://youtu.be/Gq3v2ld5SKU

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.
[ads-pc-3][ads-mob-3]

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.

современные технологии, виды и способы

Вопросы, рассмотренные в материале:

Кто и когда создал нержавеющую сталь
Какая существует технология сварки нержавеющей стали
Какие есть режимы и способы сварки нержавеющей стали
Какие необходимы оборудование и расходные материалы для сварки нержавеющей стали
Как выполняется сварка изделий из нержавеющей стали с другими металлами
Какие ошибки чаще всего допускают во время сварки нержавеющей стали

Согласно существующей классификации металлов нержавеющая сталь является высоколегированной, особо устойчивой к разрушению и коррозии. Потребитель видит в этом огромное преимущество, а сварщик – сложность в обработке. На сегодняшний день сварка трубопроводов из нержавеющей стали и сварка тонколистовой нержавеющей стали очень востребованы. Для профессионала выполнение этих работ не должно составлять никакого труда. Разберем подробнее, что такое сварка нержавеющей стали.

История нержавеющей стали

Своим появлением нержавеющая сталь обязана английскому металлургу Гарри Бреарли, который в 1913 году работал над совершенствованием оружейных стволов и отметил, что хром, добавленный в состав низкоуглеродистой стали, резко повышает ее антикоррозийные свойства.

Основными элементами любой нержавеющей стали являются железо, хром и углерод. Количество хрома в составе варьируется в пределах 11–30 %. Высокая устойчивость стали к коррозии обеспечивается хромом, добавленным в количестве не менее 12 %. Именно благодаря ему при взаимодействии с кислородом, находящимся в атмосфере, на стали образуется оксидная пленка, представляющая собой очень тонкий слой оксида хрома. Атомы этого оксида по размеру схожи с атомами хрома, что дает им возможность плотно примыкать друг к другу и образовывать устойчивый к любым воздействиям слой, имеющий толщину нескольких частиц.

При деформации поверхности нержавеющей стали – порезах или царапинах, наблюдается разрушение оксидной пленки. Но сразу происходит образование новых оксидов, восстанавливающих поверхность и защищающих ее от коррозии. Если сравнить атомы железа и его оксида, можно заметить их совершенно разный размер. Это не позволяет создать на поверхности металла ровный, крепкий слой. Он получается рыхлым и тонким. Соответственно, железо быстро ржавеет.

Помимо железа, хрома и углерода, в состав современных нержавеющих сталей входят и иные элементы. Повышается коррозионная стойкость и улучшаются другие физико-механические свойства нержавеющей стали при добавлении никеля, молибдена или ниобия. Никель значительно снижает тепло- и электропроводность стали.

Современные технологии значительно расширили область применения нержавеющей стали, затронув практически все сферы жизни человека. Из наиболее популярных хромоникелевых аустенитных сталей изготавливаются крепежные детали в виде болтов и гаек. Эти сплавы применяются в производстве монет.

Аустенитные стали не требуют особой обработки и легко поддаются сварке. Химическая промышленность сделала востребованными ферритные сплавы. Благодаря своей устойчивости к негативному воздействию высокой температуры и различных химических составов, в том числе и кислот, они идеально подходят для изготовления больших резервуаров, необходимых в химическом производстве.

Технология сварки нержавеющей стали

Сварка нержавеющей стали – процесс, требующий серьезного подхода. Даже небольшое отступление от разработанной технологии грозит отрицательным результатом. Все требования к технике и способам сварки нержавеющей стали продиктованы ее химическим составом и физическими свойствами.

Рекомендовано к прочтению

Для промышленной или бытовой сварки профильной и листовой нержавеющей стали необходимо правильно выбрать способ работы. Здесь все зависит от вида металла. Нержавеющую сталь профессионалы квалифицируют на:

аустенитную;
мартенситную;
ферритную.

На эффективность процесса сварки нержавеющей стали оказывают влияние многие факторы.

Особенности сварки нержавеющей стали:

1. Теплопроводность данного материала гораздо ниже, чем у низкоуглеродистой стали. Разница может варьироваться в пределах от 50 % до 100 % в зависимости от марки материала. При проведении сварки нержавеющей стали необходимо обязательно учитывать этот момент, чтобы не допустить прожога металла в месте выполнения сварочного шва. Оптимальным будет выбор режима пониженного на 17–20 % тока.

2. Нержавейку отличает повышенное электрическое сопротивление. Именно этим объясняется значительная скорость сгорания электрода, вызванная быстрым и сильным его нагревом. Оптимальным решением будет выбор хромоникелевых электродов.

3. У нержавеющей стали высокое значение коэффициента линейного расширения. Поэтому при сваривании деталей из нержавеющей стали, особенно значительной толщины, должен быть выдержан некоторый зазор, обеспечивающий нужную усадку шва. Невыполнение данного условия грозит появлением трещин.

4. Неправильно выбранный режим термообработки аустенитной хромоникелевой нержавеющей стали может спровоцировать потерю ее антикоррозийных свойств, связанную с образованием карбида железа и хрома. Исправить ситуацию можно быстрым охлаждением сварочного шва холодной водой. Однако такой способ значительно снижает стойкость к коррозии.

5. В разных условиях температура сварки нержавеющей стали варьируется от +600 до +1200 °С.

Широкий ассортимент современного сварочного оборудования дает возможность проводить сварку нержавеющей стали как в промышленном масштабе, так и в бытовых условиях.

Подготовительный этап к сварке нержавеющей стали идентичен аналогичным процедурам с другими металлами. Но некоторые моменты все же требуют особого внимания:

Металлическая щетка поможет быстро и эффективно зачистить до блеска кромки соединяемых сваркой деталей.
Подходящий растворитель, ацетон или авиационный бензин поможет обезжирить поверхности. Такой подход снижает пористость шва, а также повышает устойчивость дуги.

Режимов и способов сварки нержавеющей стали существует довольно много. Чаще всего используют:

аргонодуговую, с режимом DC/AC TIG и вольфрамовым электродом;
сварку с режимом ММА и покрытым электродом;
аргоновую полуавтоматическую, с режимом MIG и нержавеющей проволокой;
холодную, осуществляемую под давлением, без плавления поверхности;
шовную и точечную контактную;
при помощи лазерного луча.

Аргонодуговой сварочный аппарат имеет свои неоспоримые преимущества. Он обеспечивает защиту сварочной ванны аргоном, не допускает соприкосновения металла и воздуха, дает возможность получения качественного сварочного шва. Неплавящиеся вольфрамовые электроды, в свою очередь, не допускают разбрызгивания металла, что способствует получению ровного и прочного шва. Не менее важно и то, что такой вид сварки нержавеющей стали может быть применен в тех случаях, когда сварочные брызги нежелательны.

Аргон не позволяет воздуху и содержащимся в нем газам попасть в сварочную ванну во время расплавления металла. Он тяжелее воздуха и не входит в реакцию с расплавляемым металлом. Такие свойства обеспечивают наилучшую и самую доступную защиту сварочного шва. Профессионалы признают преимущества аргонодуговой сварки, отлично проваривающей шов стали и дающей повышенный провар на корне шва независимо от толщины металла.

Аргонодуговая сварка нержавеющей стали инвертором в режиме DC/AC TIG

Если материал для сварки выбран очень тонкий, а требования к качеству предъявлены высокие, то предпочтительнее будет применить метод TIG. Вольфрамовый электрод в инертном газе оптимально подходит для сварки нержавеющих труб, используемых при транспортировке газа или жидкости под давлением.

Сварка нержавеющей стали в среде аргона проводится под действием переменного или постоянного тока прямой полярности. Присадочным материалом может служить проволока с более высокой степенью легирования, чем обрабатываема сталь. Защитить изделие от брака в этом случае поможет аргон.

При работе старайтесь исключить колебательные движения электродом, чтобы не нарушить защиту области сварки и не допустить окисления металла на шве. Оборотную сторону шва от воздуха защищает поддув аргона. Стоит отметить, что нержавеющая сталь – не слишком требовательная к защите оборотной стороны, как, к примеру, титан.

Важно прослеживать, чтобы вольфрам не попадал в сварочную ванну. С этой целью оптимально применение бесконтактного поджога дуги или зажигание ее сначала на пластине из графита или угля с последующим переносом на основной металл.

Чтобы концентрация хрома на внешних участках оставалась постоянной и не уменьшалась, сварочный шов охлаждают водой. Чтобы уменьшить расход вольфрамового электрода, не следует по окончании сварки сразу выключать защитный газ. Сделайте это на 10–15 секунд позже. Нагретый электрод не получит интенсивного окисления, что значительно продлит срок его службы.

К бесспорным преимуществам данного вида сварки нержавеющей стали можно отнести:

выполнение высококачественных швов;
возможность визуального наблюдения за ходом работы;
отсутствие разбрызгивания металла;
возможность выполнения сварки в любой плоскости;
защита сварного шва от попадания шлака.

Ручная дуговая сварка нержавеющей стали покрытыми электродами (режим ММА)

В ручной дуговой сварке используются покрытые электроды, что обеспечивает шву достойное качество. Когда к сварному соединению не предъявляется каких-либо отдельных требований, то этот способ будет самым оптимальным.

Электроды, которые применяются при сварке нержавеющей стали, должны соответствовать ГОСТу 10052-75 «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами». Для процесса сварки нержавеющей стали используются электроды марок ЦЛ-11, ОЗЛ-8, УОНИ-13/НЖ 12Х13, НИАТ-1 и др.

Зная марку нержавеющей стали для сварки, с помощью ГОСТа легко выбрать нужные для работы электроды. Они в обязательном порядке должны обеспечивать высокий уровень основных эксплуатационных параметров сварных соединений – коррозионной стойкости, механических свойств, при необходимости жаростойкости и т. п. Выбор электродов для сварки нержавеющей стали должен быть ориентирован на требования к конструкции, указанные в ее документации.

В работе обычно применяется ток обратной полярности. Профессионалы стремятся как можно меньше проплавить шов, используя в работе электроды с небольшим диаметром и минимум тепловой энергии. Стоит отметить, что для сварочных работ с обычной сталью требуется ток, сила которого на 15–20 % выше, чем для работ с нержавейкой.

Высокое электрическое сопротивление и низкая теплопроводность электродов ограничивают применение токов высокого значения. Это может вызвать перегрев покрытия и деформацию отдельных участков. Этими же причинами обоснована более высокая скорость плавления электродов, выбираемых при сварке нержавеющей стали, нежели для обычной стали. Мастер, впервые занимающийся сваркой нержавейки, должен знать эти нюансы.

Для сохранения коррозионных свойств сварочного шва необходимо его быстро охладить. Достичь этого можно путем обдувания воздухом или применением медных прокладок. Для хромоникелевых аустенитных сталей допустимо использование холодной воды.

Преимуществ у данного метода несколько:

Мобильность, возможность выполнять работы в любых положениях, а также в труднодоступных местах.
Широкая номенклатура электродов. Это дает возможность соединять самые разнообразные металлы. При этом на перенастройку оборудования затрачивается очень мало времени.

Аргоновая полуавтоматическая сварка нержавеющей стали в режиме MIG/MAG с применением нержавеющей проволоки

Одним из способов сварки, применяемой как в масштабе тяжелой промышленности, так и в бытовых условиях, является полуавтоматическая MIG/MAG сварка. Процесс несколько легче TIG сварки, доступен для быстрого обучения. Как и любая работа, MIG сварка имеет свои особенности, которые должны быть учтены на практике.

Существуют некоторые нюансы, характерные для полуавтоматической MIG/MAG сварки, которым необходимо уделить отдельное внимание. Сварщик обязан знать базовые основы сварки, совершенствоваться в работе, узнавать и понимать детали, чтобы в дальнейшем использовать их в работе и получать результаты высокого качества.

Суть полуавтоматической MIG/MAG сварки заключается в соединении нескольких металлических деталей в одно целое при помощи расплавленной ванны, образующей связь в процессе охлаждения и затвердевания. Концепцию такого типа сварки можно назвать простой. Однако несоблюдение технических требований и условий приведут к негативному результату – низкому качеству сварочного шва, что станет дефектом изделия.

Для полуавтоматической MIG/MAG сварки применяются защитные газы GMAW, сокращение от Gas Metal Arc Welding. Кроме полуавтоматического, работа может выполняться в автоматическом режиме сварки нержавеющей стали. В таком случае электродная проволока и защитный газ непрерывно подаются в сварочную горелку, а затем в область ведения сварки. Защитный газ оберегает место сварки от негативного внешнего воздействия. Наименование MIG происходит от Metal Inert Gas – сварка в инертном газе, а MAG – от Metal Active Gas – сварка в активном газе.

Основными преимуществами данного вида сварки являются:

высокая скорость сварки;
доступность быстрого обучения работе;
возможность выполнения длинных сварных швов, отсутствие необходимости останавливать процесс или заново запаливать дугу;
сварочный шов после проведения работ не требует очистки.

Другие современные способы сварки нержавеющей стали

Холодная сварка нержавеющей стали без плавления под давлением.

В данной технологии плавление материала в зоне соединения не предусмотрено. Совмещение стальных деталей производится на уровне кристаллических решеток. Будет ли давление оказываться на обе заготовки или одну определяется конфигурацией частей и получаемым соединением. Любопытно этот процесс смотрится на видео, когда две стальные заготовки будто бы вдавливают друг в друга.

Шовная и точечная контактная сварка нержавеющей стали.

Существует две технологии выполнения такой сварки: точечная и роликовая. Такой метод позволяет соединять тонкие пласты нержавеющей стали, которые имеют толщину не больше 2 мм. Оборудование применяется такое же, как и для обычной сварки.

Лазерная сварка нержавеющей стали.

Этот метод сварки нержавеющей стали потрясающе смотрится и имеет целый ряд серьезных преимуществ. Сталь в зоне соединения не теряет своей прочности даже при высоком температурном воздействии, быстро охлаждается, трещины не появляются, зерна, образующиеся в структуре металла, имеют минимальный размер. Технология лазерной сварки и необходимое оборудование широко применяются в самых разных промышленных сферах: автомобилестроении, тракторостроении, при монтаже различных коммуникаций и т. д.

Оборудование и расходные материалы для сварки нержавеющей стали

Стандартный комплект, состоящий из инвертора, осциллятора и баллона с аргоном, дополненный горелкой и набором шлангов и проводов, прекрасно подойдет в качестве сварочного аппарата для сварки тонкой нержавеющей стали, для работы в ручном режиме.

В качестве расходных материалов будут выступать аргон и присадочная проволока. Важно, чтобы состав присадки и свариваемого материала был одинаковым. Обычно разнообразные изделия изготавливают из нержавеющей стали, имеющей марку 304. Оптимальным присадочным материалом для нее станет пруток для сварки нержавеющих сталей, имеющий марку Y308.

Аргон – не единственный защитный газ, применяемый в сварочных работах такого типа. Однако он считается основным, поэтому процесс сварки и называют аргонодуговым.

Расход аргона – серьезный показатель в расчете себестоимости проведения сварочных работ. Он напрямую зависит от вида металла, свариваемого по технологии TIG. К примеру, при соединении алюминиевых стыков требуется около 20 л/мин, а титановых – 50 л/мин. На сварку нержавейки понадобится 8 л/мин аргона. Установка газовой линзы, оснащенной специальной сеточкой, позволит снизить объемы расходуемого аргона и усилит износостойкость сварочной ванны.

Линза подбирается для каждого сопла горелки по размеру, с соответствующим номером от 4 до 10. Чем выше номер, тем сильнее защитные свойства линзы. Следует учитывать, что для работы в труднодоступных местах лучше подойдут более компактные линзы. Отмечено, что благодаря установке на горелки газовых линз неплавящиеся вольфрамовые электроды выдвигаются на 10 мм дальше. Для аргоновой сварки нержавеющей стали оптимально подходит универсальный вид вольфрамовых электродов. Диаметр тугоплавкого стержня выбирают, ориентируясь на толщину свариваемых заготовок.

При толщине детали из нержавеющей стали до 1,6 мм диаметр вольфрамового электрода должен быть не менее 1 мм, а сила тока – 50 А. Если свариваемый материал большей толщины, то сила тока требуется до 50 А, а диаметр вольфрамового стержня не менее 1,6 мм.

Особенности сварки изделий из нержавеющей стали с другими металлами

Современный человек использует в своей жизни все больше инструментов, вещей, средств, которые со временем при износе или поломке требуют применения сварки. Однако очень многие металлы могут быть успешно сварены только после дополнительной подготовки.

1. Сварка нержавеющей стали с титаном.

Каждый способ сварки нержавеющей стали подразумевает свои требования ко всем элементам конструкции, включая подготовку самих деталей, их кромок, определение нужного размера шва и т. п. Все параметры утверждены и регламентированы ГОСТом. Особые требования предусмотрены для сварочных работ со сталью и титаном. Рассмотрим, что именно предусмотрено нормативными актами в этом случае и какие требования следует соблюдать в работе.

Самой главной задачей в подготовке сварочных работ стали и титана является правильный выбор материала, метода и режима сварки. Оптимальный режим позволит либо предотвратить, либо резко подавить образование хрупких интерметаллических фаз, негативно влияющих на получение качественного результата работы.

Обычным способом соединить титан и сталь невозможно. Просто сваривать эти два металла друг с другом бесполезно. Здесь нужно применять аргон в совокупности с вольфрамовым электродом. Значительно реже, но все еще применяют сварку при помощи специальных промежуточных вставок. Такой способ достаточно трудоемок, но всегда дает хорошие результаты. В качестве вставок можно использовать технический талан, имеющий давление 700 Мпа, и термообрабатываемую бронзу.

2. Сварка нержавеющей стали с алюминием.

Надежным способом профессионалы считают сварку алюминия и стали через биметалл. Биметаллом является материал, структуру которого составляют несколько слоев различных металлов.

Изготавливается он одновременным прокатом через валы. Между слоями происходит диффузия молекул. Для алюминирования применяется прерывный и непрерывный методы. Металл помещается во флюс, затем обсушивается и обрабатывается реакционным газом. В этом случае он приобретает чистую и слегка пористую поверхность.

Деталь погружается в горячий алюминиевый расплав, полностью там прогревается и удерживается некоторое время для проникновения алюминия в пористую структуру поверхности. Затем ее вынимают из ванны. За счет закупорки в поверхности части расплавленного металла и получается прочное соединение. Такой электролитический метод сварки нержавеющей стали признан наиболее затратным и энергоемким.

Примерная инструкция по сварке алюминия со сталью следующая: взять по бруску алюминия, биметалла, состоящего из алюминия и нужной стали, а также самой стали. Все поверхности нуждаются в обработке и обезжиривании.

Первый шаг – соединение алюминия с алюминиевой подложкой биметалла. Необходимо следить за процессом, чтобы не допустить перегрева. Оптимальным решением будет использование хорошего полуавтомата сварки MIG. Проволоку выбирайте также алюминиевую. Это обеспечит большую скорость и возможность регулирования глубины проваривания.

Остальная часть пластины приваривается непосредственно к стали. Здесь должна использоваться специальная проволока. Следует учитывать роль алюминия в отводе тепла. Нельзя допускать его перегрева, чтобы не спровоцировать появление экзотермической реакции со сталью, вызывающей образование на стыке металлов очень хрупкого соединения FeAl3.

3. Сварка жаропрочной нержавеющей стали.

Самой большой неприятностью при выполнении работ с жаропрочной сталью становятся появляющиеся микро- и макротрещины. Чтобы этого избежать, необходимо исследовать каждый материал, и выяснить оптимальную температуру для сварки. При этом нужно учитывать склонность материалов к коррозии и воздействию других негативных факторов.

Определять тенденцию образования трещин на металле лучше всего проведением натуральных испытаний. Качественная сварка жаропрочной стали подразумевает достижение в швах и соединениях механических свойств, максимально приближенных к основному материалу.

Обязательным условием проведения качественных работ считается предварительная закалка жаростойких сплавов. Процесс заключается в воздействии на каждую деталь температуры +1100 °С с последующим охлаждением.

Применение термообработки металла после его закалки способствует значительному упрочнению стали. Следует понимать, что качество сварки по паяному шву напрямую зависит от химического состава припоя.

4. Сварка черной и нержавеющей стали.

Разный химический состав стали приводит к появлению своих особенностей сварки:

Следует учитывать теплопроводность материалов, чтобы не получилось так, что один из них недостаточно проплавился.
Различие коэффициентов линейного расширения. В наиболее слабом месте сварочного соединения, в области сплавления, даже после завершения термообработки могут оставаться напряжения.
Сталь, достаточно насыщенная углеродом, может отдавать его металлу шва, что значительно снижает антикоррозийные свойства нержавейки.

Единого подхода к сварке нержавеющей стали, дающего отличный результат во всех случаях, не существует. Это обусловлено великим многообразием видов соединений металла, их разным составом.

Качественные результаты гарантированы при работе с материалом, имеющим хорошую свариваемость, и соблюдении рекомендаций профессионалов. На практике чаще всего используются два метода сварки нержавеющей стали с низкоуглеродистыми и низколегированными материалами:

Для заполнения шва используются электроды из более легированной стали или имеющие никелевую основу.
Вначале при помощи легированных электродов из черной стали наплавляется кромка, затем делается плакированный слой. Процесс завершается свариванием электродами нержавеющей кромки.

5. Сварка разнородных сталей.

Для сварных соединений разнородных сталей характерен ряд специфических особенностей. Основное затруднение при работе с такими сталями в конструкции, долго работающей под воздействием высоких температур, вызывает образование в области соединения структурной неоднородности, способной привести к изменению свойств металлов и преждевременному разрушению конструкции.

Неоднородность не будет образовываться при высоком содержании никеля в составе аустенитного материала. Никель – дорогой и дефицитный материал, который нужно применять с осторожностью, чтобы не спровоцировать появление горячих трещин в сварочных швах.

Для получения результата высокого качества при соединении аустенитной стали с неаустенитной металл шва должен иметь повышенное содержание никеля, чтобы предупредить структурную неоднородность в зоне сплава. Но тот же никель негативно влияет на металл. Поэтому следует рассчитывать оптимальное его содержание, учитывая факторы, влияющие на появление в зоне сварки структурной неоднородности.

6. Сварка пищевой нержавеющей стали.

Для сварки нержавеющей стали, используемой в пищевой промышленности, оптимально подходят электроды ЦЛ-11. Они позволяют проводить сварочные работы в любом пространственном положении, применять обратно полярный ток. Этим объясняется их востребованность у профессиональных сварщиков.

До начала работы электроды прокаливают. Стоит внимательно относиться к этому этапу, от этого зависит качество выполняемой работы. Время прокаливания – 1,5 часа. Электроды отличает высокое качество металла шва, малое разбрызгивание и устойчивое горение дуги. Большая популярность сварочных электродов при работе с пищевой нержавейкой обеспечивается и отличным удалением шлаков.

8 часто допускаемых ошибок во время сварки нержавеющей стали

В процессе сварочных работ могут допускаться ошибки, некоторые из них значительно влияют на конечный результат.

Качество работы определяется множеством факторов, которые требуют постоянного внимания – классность оборудования, металла, расходных материалов, ход сварочного процесса и т. д. Несоблюдение одного из этих параметров неизбежно приведет к ошибкам в сварочных работах.

1. Использовать устаревшее сварочное оборудование и методы недопустимо. Современные технологии наполнены инновациями, которые помогают снизить энергопотребление, увеличить скорость сварки, сократить время на подготовку до сварки и быстро обучить оператора работать на новом оборудовании.

2. Если в работе используется слишком слабая или рассчитанная на очень высокие силы тока сварочная горелка, то это вызовет лишние расходы.

3. Довольно распространенной ошибкой является неправильное хранение сварочного материала под негативным воздействием влаги, пыли и т. п. Рекомендуется выбирать сухие, чистые помещения, без резких перепадов температуры.

4. Ошибкой будет неправильный выбор температуры подогрева или температуры металла во время начала сварки нержавеющей стали. Материал должен быть предварительно нагрет до достижения определенной температуры.

5. Несвоевременное профилактическое обслуживание сварочного оборудования может привести к сбоям в его работе. Также необходима своевременная замена расходных материалов и запасных частей сварочной горелки.

6. Несоответствие применяемого защитного газа негативно отразится на результате работы.

7. К низкому результату приводит отсутствие обучения сотрудников и приобретение дешевых, некачественных сварочных материалов.

8. Неправильно подготовленный сварочный шов при эксплуатации конструкции может спровоцировать серьезные проблемы.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Сварка нержавейки — самые популярные способы

Как варить нержавейку, какие инструменты применять? Как подготовить зону шва и чем шов обрабатывать по окончании сварки. Об этом вы узнаете в этом материале

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.

Технология сварки нержавейки: как получить отличный результат

Вопросы, рассмотренные в материале:

В чем сложность сварки нержавейки
Какие технологии применяют для сварки нержавейки
Какое оборудование необходимо для сварки нержавейки

Свое название нержавеющая сталь получила благодаря высокой устойчивости к коррозии даже при воздействии различных негативных факторов. Такие свойства делают срок эксплуатации данной стали неограниченным. Изделия из нее крайне востребованы и в промышленном использовании, и в бытовом. Входящий в состав в виде легированной добавки хром (12 %) не только усиливает износостойкость материала, но и делает его хорошо поддающимся сварке и обработке. В современных условиях используется не одна технология сварки нержавейки, – их несколько, каждая из которых имеет свои особенности и оптимальные условия применения.

Особенности сварки нержавейки

Существующая в настоящее время классификация причисляет нержавеющую сталь, отличающуюся высокой устойчивостью к коррозии, к высоколегированным сталям. Хром, как главный легирующий компонент, входит в состав в количестве от 12 до 30 %. Для того, чтобы повысить механические и антикоррозийные параметры такой стали, в ее состав вводят специальные добавки.

Получить эти параметры позволит добавление титана, марганца, никеля, молибдена. Кроме этого, современные технологии позволяют осуществлять закалку стали с большим содержанием хрома с целью повышения многих технических характеристик материала. Прежде чем переходить к рассмотрению технологий сварки нержавейки, применяемых в настоящее время, необходимо изучить некоторые особенности материала, оказывающие непосредственное влияние на его свариваемость. К ним относятся:

Высокое значение показателя коэффициента линейного расширения. Этим обуславливается существенная литейная усадка металла, что может стать причиной повышенной деформации стали, которая остается и по завершении процесса сварки. При соединении конструкций, имеющих значительную толщину, обязательно нужно оставлять между ними зазор, иначе образование крупных трещин будет неизбежным.
Пониженный в 1,5–2 раза уровень теплопроводности нержавеющей стали относительно других низкоуглеродистых металлов. Это свойство провоцирует увеличение теплоты и может привести к проплавлению поверхностей в области соединения. Поэтому технология сварки нержавейки требует снижения силы тока минимум на 15–20 % от величины, используемой при обработке обычной стали.
Несоблюдение рекомендаций по выбору режима при термической обработке нержавеющей стали может привести к снижению антикоррозийных свойств материала. Это обуславливается тем, что при температуре выше +500 °С на краях зерен образовывается карбид хрома и железа и происходит процесс межкристаллитной коррозии.
Такую проблему можно решить несколькими способами, в частности, охлаждением свариваемых поверхностей путем полива их холодной водой. Этот метод эффективен для аустенитной хромоникелевой стали.
Повышенное электрическое сопротивление провоцирует необходимость сильного нагрева электрода с хромоникелевым стержнем. Применение электродов, имеющих длину до 35 см, поможет избежать их перегрева.

Как выбрать оборудование и подготовить нержавейку к сварке

Выбирая оборудование для сварки нержавеющей стали, необходимо ориентироваться на особые характеристики этого материала. Оптимальным выбором будут электроды, выполненные из нержавейки той же марки, что и свариваемые детали. Это обеспечит равномерность процесса расплавления, а, значит, и высококачественный результат.

Технология сварки нержавейки может предусматривать использование проволоки. Ее также подбирают по материалу соединяемых заготовок. Основная сложность в определении конкретной марки нержавеющей стали. Визуально это сделать невозможно, требуется проведение сложного спектрального анализа в специальной лаборатории. Решением этой проблемы может стать поиск информации, которую производитель обычно размещает на своем сайте.

Непосредственно перед процессом сварки детали из нержавейки необходимо подвергнуть специальной обработке. Для этого нужно:

при помощи стальной щетки очистить поверхность каждой детали от пыли и грязи;
используя растворитель (уайт-спирит, специальную жидкость или ацетон), обезжирить поверхности, тем самым увеличить устойчивость дуги;
обработать свариваемые поверхности специальным раствором от налипания брызг. Это исключит необходимость механической обработки деталей после их сварки. Согласно технологиям сварки нержавейки существенным отличием подготовки этого материала считается обязательное наличие зазора между краями свариваемых элементов, за счет которого обеспечивается свободная усадка.

Рекомендовано к прочтению

По окончании процесса сварки нержавейка также дополнительно обрабатывается. Несоблюдение этого технологического шага приводит к нежелательным последствиям: уменьшается прочность изделия, появляются следы коррозии. Методов обработки изделия после сварки существует несколько, но все они направлены на получение высококачественного сварочного шва. Добиться этого можно:

При помощи механической зачистки сварочного шва. Цель данной процедуры – улучшить внешний вид изделия. Выполняется жесткой стальной щеткой.
Применением пескоструйной обработки. Цель процедуры та же. После обработки сварочный шов еще красивее.
Шлифованием, позволяющим получить идеально ровную поверхность шва. Все эти методы направлены на улучшение лишь внешнего вида сварочного шва и изделия в целом. По технологии сварки нержавейки качественную защиту от разрушения места сварки обеспечивают другими способами, а именно пассивацией и травлением.

Процесс травления заключается в обработке шва химически активным веществом: кислотой или специальной жидкостью. Такие растворы уничтожают окалины, на месте которых может появиться ржавчина.

Процесс пассивации заключается в нанесении на шов специальных средств, образующих на поверхности нержавейки защитную пленку из оксида хрома. Только химическая обработка сварочного шва гарантирует надежное противостояние коррозии.

Технологии сварки нержавейки

Множество технологий сварки нержавейки позволяют проводить процесс не только в заводских, но и в бытовых условиях. Наиболее часто применяются следующие виды сварки:

ММА, с использованием покрытых электродов;
DC/AC TIG, аргонодуговая, с использованием вольфрамовых электродов;
MIG – технология сварки нержавейки полуавтоматом, с применением проволоки из нержавеющей стали:
контактная сварка, которая может быть точечной или шовной;
холодная сварка, подразумевающая соединение деталей без их плавления.

Рассмотрим все более подробно.

1. MMA.

При отсутствии особых требований, касающихся качества сварочного шва, вполне допустимо выполнение сварки при помощи покрытого электрода. Это наиболее часто встречающийся вид сварки в бытовых условиях. Важно правильно подобрать электрод. Зная марку нержавейки, из которой выполнены свариваемые детали, нужно выяснить ее свойства по ГОСТу, а затем подобрать соответствующий электрод.

Чаще всего для проведения процесса сварки применяется ток обратной полярности.

Следует выбирать электрод с минимально возможным диаметром. Согласно технологии сварки нержавейки величина сварочного тока должна быть понижена для обеспечения небольшой передачи тепловой энергии.

Работу необходимо завершить быстрым охлаждением сварочного шва. Для этого его либо обдувают сжатым воздухом, либо кладут под детали медные подкладки. Некоторые виды нержавейки допускают использование холодной воды.

2. DC/AC TIG.

Технология сварки нержавейки аргоном обеспечивает выполнение повышенных требований, предъявляемых к качеству сварочного шва. Прекрасно подходит для работы с тонкой нержавеющей сталью. Именно этим способом сваривают трубы, работающие под давлением.

Подходит как постоянный, так и переменный ток.

Работы могут выполняться как на постоянном, так и на переменном токе. Присадочную проволоку следует выбирать с более высокой степенью легирования, чем у основного металла.

Движения электрода должны быть плавными, без колебаний, чтобы не нарушать зону сварки и предотвратить окисление стали. Защитить внутреннюю сторону шва можно путем осуществления поддува инертного газа аргона. Следует учитывать, что для нержавейки качество защиты внутренней стороны не так критично, как для титана. Технологии сварки нержавейки предусматривают использование для разжигания дуги бесконтактного метода. Применяется также графитовая или угольная плита. На ней разжигают дугу, а затем переносят на сталь. Так удается избежать попадания вольфрама в сварочную ванну.

При выборе режима сварки нужно учитывать толщину свариваемых элементов. Не менее важными считаются значения полярности и силы тока, диаметров электрода и присадочной проволоки, скорости процесса и количество расходуемого аргона. Добиться значительного снижения расхода вольфрамового электрода можно следующим образом. По окончании сварки, после разрыва дуги, в течение 15 секунд не прекращать подачи аргона, чтобы обдуть им электрод и снизить его окисление.

3. Сварка полуавтоматом MIG.

Суть метода почти ничем не отличается от описанного выше. Единственное отличие – в механизированной подаче нержавеющей проволоки. Благодаря применению этой технологии сварки нержавейки сварочный шов получается высочайшего класса. Сам процесс работы значительно упрощен и ускорен.

Использование различных сварочных техник делает доступным соединение материалов самой разной толщины:

для тонколистовой стали применяют сварку короткой дугой;
для деталей значительной толщины применяют сварку методом струйного переноса.
Импульсную сварку считают самым управляемым методом. Она подразумевает подачу металла серией импульсов, что способствует значительному снижению средней величины сварочного тока, уменьшению теплового воздействия и исключению возможности прожога детали.

4.Метод контактной сварки.

Точечную и роликовую сварку нержавейки можно осуществлять на оборудовании, которое предназначено для соединения различных металлов. Эта технология прекрасно подходит для работы с тонкими (до 2 мм) листами металла. Различие лишь в выбираемых режимах.

Из-за повышенного сопротивления нержавейки в процессе работы происходит увеличенное выделение тепла, поэтому точечную сварку необходимо осуществлять с уменьшенной силой тока и увеличенным давлением сжатия. Соблюдение этих правил позволяет уменьшить время цикла, предохранить детали от прожигания, а также повысить антикоррозийные свойства шва за счет снижения возможности образования карбидов.

Благодаря роликовой технологии сварки нержавейки шов получается более надежным. Точечную технологию применяют чаще всего для менее ответственных соединений.

5. Метод холодной сварки.

Данный способ сварки применяется в промышленном масштабе. В бытовых условиях он не используется. Метод не подразумевает нагревания соединяемых деталей, основную роль в нем играет приложенное давление. Детали соединяются на уровне кристаллических решеток стальных заготовок.

Соединение деталей делается либо внахлест, либо в тавр. Размер нахлеста определяется толщиной металла, из которого изготовлены элементы. Может применяться односторонняя или двухсторонняя схема. При односторонней сварке давление прилагается только к верхнему листу нержавейки, который и подвергается пластической деформации. Это никак не влияет на качество соединения. Во втором случае давление оказывается на обе свариваемые детали.

Хотелось бы отметить лазерные и плазменные технологии сварки нержавейки, которые считаются крайне перспективными. Однако, как и холодная сварка, они не применимы в бытовых условиях. Для таких целей подходят первые три способа. Стоит подчеркнуть, что независимо от выбранного метода, качество сварочного шва определяет квалификация исполнителя.

При соединении нержавейки с другими металлами основная опасность таится в их совмещении. Разнородность материалов может значительно ухудшить свойства шва, сделать его хрупким и твердым, спровоцировать образование трещин. Чтобы подобное не случилось, нужно придерживаться следующих правил:

при выборе присадки отдавать предпочтение высоколегированным или созданным на основе никеля сплавам;
в обязательном порядке проводить тщательную обработку поверхностей перед сваркой и прокаливать электроды;
не нагревать область сварки до начала работ;
использовать электроды, которые предназначены для работы с высоколегированной сталью.

Сварной шов должен содержать как можно меньше основного металла (количество в общей массе не более 40 %). Основную часть должны составлять электроды или присадочная проволока, в зависимости от выбранной технологий сварки нержавейки.

Видео о способах сварки нержавейки

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

Сварка нержавеющей стали правая

Хотя идеального процесса сварки нержавеющей стали не существует, учет некоторых ключевых соображений при выборе процесса и присадочного металла может помочь обеспечить успех и сократить расходы.

Нержавеющая сталь продолжает набирать популярность в обрабатывающей промышленности, в основном благодаря ее коррозионной стойкости, прочности и ударной вязкости. Однако по сравнению с низкоуглеродистой сталью этот материал создает некоторые проблемы при сварке, особенно для менее опытных сварщиков.Нержавеющая сталь может быть в три-пять раз дороже мягкой стали; любая ошибка при сварке может увеличить общие затраты на переделку.

Выбор правильного процесса сварки является ключевым моментом. С каждым вариантом идет компромисс, и ни один процесс не дает идеального решения. Чтобы выбрать лучший вариант, производителям необходимо учитывать первоначальную стоимость и характеристики присадочного металла, требуемую производительность, сложность оборудования и набор навыков оператора.

Преимущества и проблемы

Нержавеющая сталь противостоит коррозии и сохраняет прочность при экстремально высоких и низких температурах, отсюда ее популярность в трубопроводной и нефтехимической промышленности.Нержавеющая сталь также имеет низкую восприимчивость к росту бактерий на своей поверхности, что делает ее хорошо подходящей для оборудования для приготовления пищи и медицинского оборудования. Его многочисленные преимущества теперь связаны с волной крафтовых пивоварен, возникающих в США, и этот материал становится все более заметным в железнодорожной и автомобильной промышленности для танкеров, предназначенных для перевозки коррозионных химикатов.

Обычные нержавеющие стали бывают хромоникелевых (аустенитных, или серия 300) или хромоникелевых (мартенситных и ферритных, или 400-дюймовых) марок.По сравнению с хромоникелевой нержавеющей сталью, нержавеющие марки с прямым хромом и углеродистая сталь имеют аналогично низкие коэффициенты линейного расширения, которые определяют, как материалы расширяются и сжимаются под действием температуры и давления. Прямые сорта хрома также имеют более низкую температуру плавления, чем углеродистая сталь, но более высокую температуру плавления, чем хромоникелевая нержавеющая сталь. Тем не менее, по сравнению с углеродистой сталью, как прямые хромовые, так и хромоникелевые марки обладают высоким электрическим сопротивлением и низкой теплопроводностью.

Поскольку некоторые производители стремятся расширить свои возможности, реализация проектов по сварке нержавеющей стали может помочь повысить их конкурентоспособность. Учет двух ключевых факторов может помочь производителям достичь наилучших результатов.

Во-первых, легирование нержавеющей стали делает ее более теплоизолирующей, чем углеродистая сталь. Тепло от дуги не так легко распределяется по материалу и концентрируется в сварочной ванне. Это может привести к короблению, выгоранию и окислению.Выбор правильного процесса сварки и присадочного металла может помочь контролировать подвод тепла.

Во-вторых, нержавеющая сталь склонна к обесцвечиванию. Такое обесцвечивание, известное как шугаринг, указывает на то, что часть хрома была удалена из материала, что сделало его более восприимчивым к коррозии. При сварке труб из нержавеющей стали шугаринг не допускается по эстетическим причинам или по соображениям качества, и в любом случае это может привести к дорогостоящим ремонтам. Опять же, нержавеющая сталь и присадочные металлы, используемые для ее сварки, обычно дороже углеродистой стали.

Помимо навыков сварщика и доступности оборудования, приоритеты применения — например, стоимость, производительность и внешний вид шва — влияют на то, какой в конечном итоге выбор будет сделан производителями сварочного процесса из нержавеющей стали.

Дуговая сварка защищенным металлом

При дуговой сварке защищенным металлом (SMAW) используется простое портативное оборудование, поэтому его часто выбирают для технического обслуживания и ремонта. Но SMAW, или сварка ручкой, менее производительна, чем другие процессы, и может привести к образованию большого количества брызг, что увеличивает время и затраты на очистку.

Для производителей, которые раньше не сваривали нержавеющую сталь, SMAW является хорошей отправной точкой. В нем не используется защитный газ, поэтому для начала сварки сварщику требуется только источник питания с функцией SMAW и электрод SMAW из нержавеющей стали.

По сравнению с углеродистой сталью нержавеющая сталь — как прямая хромовая (мартенситная и ферритная), так и никель-хромовая (аустенитная) разновидность — имеет большее электрическое сопротивление и меньшую теплопроводность.

Стоимость фунта этих электродов находится в среднем диапазоне — меньше, чем у сварочной проволоки с флюсовой или металлической сердечником, и немного больше, чем у сплошной проволоки.Изготовители могут приобретать электроды SMAW в небольших количествах, например, в упаковках по 6 или 8 фунтов, что полезно для небольших работ и может снизить затраты. Тем не менее, производителям необходимо учитывать потери на шлейфах SMAW и удаление шлака, чтобы определить, делает ли процесс низкие затраты на электроды экономически эффективным в целом.

Электрод 309 или 312 SMAW — хороший выбор для сварки нержавеющей стали штангой, особенно для технического обслуживания или ремонта. Он обладает высокой стойкостью к растрескиванию и хорошей прочностью и, как правило, может соединять уже находящуюся в эксплуатации нержавеющую сталь, даже если конкретный сорт материала неизвестен.

Дуговая сварка металлов в газовой среде и порошковая сварка

Когда производительность является приоритетом при сварке нержавеющей стали, процессы подачи проволоки обеспечивают эффективность и хороший внешний вид шва. Достижения в области оборудования и присадочного металла сделали эти процессы более простыми в использовании даже для тех, кто не занимается сваркой нержавеющей стали.

Многие производители выполняют газовую дуговую сварку металла (GMAW) нержавеющей стали сплошной проволокой. GMAW требует умеренной сложности оборудования и навыков оператора, а для сварки нержавеющей стали его можно использовать в импульсном или распылительном режиме.

Стоимость одного фунта сплошной проволоки ниже, чем у других вариантов, но использование защитного газа требует дополнительных затрат. Использование смеси защитного газа на основе аргона, например 98 процентов аргона / 2 процента CO2 или смеси аргона и гелия, помогает уменьшить разбрызгивание.

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW) может быть более производительной, чем GMAW, но при этом образуются шлак и брызги, что увеличивает время и затраты на очистку. FCAW также имеет самую высокую стоимость на фунт для нержавеющих присадочных металлов, поскольку легирующие элементы флюса более дороги в производстве.

Однако многие проволоки FCAW работают на обычных смесях защитных газов, таких как аргон / CO2 или 100% CO2. Производителю, новичку в сварке нержавеющей стали, вероятно, не нужно будет вкладывать средства в другой тип газа или систему подачи.

Дуговая сварка с металлической сердцевиной, импульсным или стандартным методом распыления, обеспечивает высокую скорость перемещения, что снижает теплоотдачу сварного шва. Это помогает предотвратить коробление и деформацию при сварке нержавеющей стали.

Хотя сварка металлической сердцевиной дает меньше брызг, чем другие виды сварки проволокой, цена за фунт присадочного металла из нержавеющей стали является самой высокой.Выбирая этот присадочный металл и процесс, изготовители должны взвесить первоначальные затраты с увеличением производительности и потенциальным сокращением переделок и очистки.

Дуговая сварка под флюсом

Многие производители имеют системы дуговой сварки под флюсом (SAW) для сварки углеродистой стали, но SAW также предлагает значительные преимущества для нержавеющей стали, включая большую производительность и чрезвычайно низкий уровень разбрызгивания, что помогает сэкономить время и деньги на очистка. SAW хорошо подходит для толстых материалов и больших применений, таких как резервуары для хранения или сжиженного природного газа.Хотя это ограничивается положением сварки в плоском состоянии, это может выполняться менее квалифицированными операторами. При использовании SAW на нержавеющей стали производители используют нейтральный или нелегирующий флюс, который не добавляет сплавы, которые могут изменить химический состав готового сварного шва.

Нержавеющая сталь продолжает завоевывать популярность в обрабатывающей промышленности, в основном благодаря ее коррозионной стойкости, прочности и ударной вязкости.

Газовая дуговая сварка вольфрамом

Газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW) дает очень мало брызг, даже по сравнению с SAW.Если сварщики используют присадочный пруток или проволоку, GTAW имеет умеренную стоимость за фунт, но также требует высокого мастерства и, как правило, самого сложного оборудования. Хотя эстетика и внешний вид борта GTAW очень высоки, производительность является самой низкой по сравнению с другими вариантами.

GTAW для нержавеющей стали обычно использует 100-процентный аргон в качестве защитного газа, часто с запасным резервуаром аргона для обратной продувки между проходами.

Большинство операций с использованием GTAW для нержавеющей стали выполняются из эстетических соображений просто потому, что в результате процесса получается такой чистый и точный сварной шов.

Выбор правильного процесса

По мере того, как использование нержавеющей стали продолжает расти, все больше компаний должны будут познакомиться со сваркой материала. Стоимость может быть ключевым фактором для некоторых операций, в то время как сокращение времени простоя и повышение производительности могут быть ключевыми для других.

При выборе каждого процесса и присадочного металла есть свои компромиссы. Хотя идеального процесса сварки нержавеющей стали не существует, учет некоторых ключевых соображений при выборе процесса и присадочного металла может помочь обеспечить успех и экономию средств.

Сварка аустенитной нержавеющей стали

Благодаря присущей ей коррозионной стойкости аустенитная нержавеющая сталь стала экономичным основным материалом для долгосрочного применения во многих отраслях промышленности, таких как нефтехимия, пищевая промышленность и транспорт.

Также известная как серия 300, аустенитная нержавеющая сталь создает определенные проблемы при соединении с дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW), наиболее сложными из которых являются осаждение и деформация карбида.Хороший контроль нагрева, правильная скорость движения и достаточное газовое покрытие — ключи к тому, чтобы избежать этих ошибок.

Основы из аустенитной нержавеющей стали

Аустенитная нержавеющая сталь плохо проводит тепло. Присутствие никеля (от 6 до 22 процентов) и хрома (от 16 до 26 процентов) повышает его устойчивость к коррозии и пятнам, но эти и другие элементы — часто титан и молибден — также заставляют его реагировать на тепло иначе, чем другие материалы реагируют. Аустенитная нержавеющая сталь проводит тепло примерно вдвое медленнее, чем низкоуглеродистая сталь, но при сварке имеет гораздо более высокий коэффициент теплового расширения.

Обычно для аустенитной нержавеющей стали требуется источник постоянного тока и заостренный вольфрам (любого типа, кроме чистого) для GTAW. Он похож на алюминий в том, что перед сваркой необходимо удалить масло, краску и грязь. Он отличается от алюминия тем, что перед сваркой его не нужно использовать проволочной щеткой. Тем не менее, вы должны использовать проволочную щетку на материале между сварочными проходами, чтобы удалить возможные промежуточные оксиды. Используйте специально предназначенную для этого проволочную щетку из нержавеющей стали.

Присадочный стержень рекомендуется для применений с основным материалом толщиной более 18 калибра, но эта рекомендация зависит от конструкции соединения. Например, для внешнего угла может не потребоваться присадочный стержень, а для внутреннего соединения.

В большинстве случаев применения GTAW требуется подгонка присадочного прутка, то есть присадочный стержень должен иметь более высокие прочностные характеристики, чем заготовка. Например, для аустенитной нержавеющей стали серии 304 следует использовать стержень ER308 (дополнительные параметры см. На рис. и исключения).Обычно присадочный пруток из аустенитной нержавеющей стали доступен в диаметрах от 0,035 до 5/32 дюйма (от 0,9 до 4,0 мм) и выбирается в соответствии с конструкцией соединения, параметрами сварки и применением.

Что такое осаждение карбидов?

Одна из самых больших проблем, которых следует избегать — это осаждение карбида.

Осаждение карбида происходит, когда хром и углерод в аустенитной нержавеющей стали вытягиваются из материала и вступают в реакцию с атмосферой. Это происходит при температуре от 800 до 1400 градусов F (от 426 до 760 градусов C), поэтому вам нужно поддерживать температуру зоны сварки ниже 800 градусов.В качестве альтернативы можно использовать аргон в качестве защитного газа.

Аустенитная нержавеющая сталь легко читается при сварке: хороший сварной шов имеет соломенный цвет. Также легко обнаружить выделения карбида: металл становится черным. Материал, который становится синим или фиолетовым, указывает на возможное осаждение карбида.

Три основных виновника осаждения карбидов — это слишком большое количество тепла, слишком низкая скорость движения и недостаточная защита.

Тепло и скорость перемещения. Лучшая защита от осаждения карбидов — это практика и несколько основных рекомендаций. Во-первых, помните правило силы тока: используйте сварочный ток 1 ампер на каждую тысячную дюйма толщины материала. Во-вторых, поддерживайте соответствующую скорость движения, чтобы не допустить чрезмерного нагрева зоны сварки.

Помимо практики, следует искать «дьявольский глаз». Это жидкая точка в центре сварочной ванны, образованная посторонними (но не вызывающими беспокойства) элементами, которые непрерывно кружатся в центре сварочной ванны.Наличие дьявольского ока является гарантией того, что не только скорость движения соответствует требованиям, но и другие факторы, такие как угол резака, присадочный стержень. положение, проникновение и раскрытие корня оптимальны.

Газовое покрытие. Использование соответствующего типа и количества защитного газа является еще одним фактором предотвращения выделения карбидов. Как правило, чистый аргон обеспечивает наилучшие результаты при сварке тонкой аустенитной нержавеющей стали, но добавление небольшого количества водорода не является редкостью, когда вам требуется более высокая скорость перемещения, особенно для более толстых деталей или в автоматизированном процессе.

При использовании GTAW с аустенитной нержавеющей сталью рекомендуется использовать газовую линзу. Газовая линза представляет собой компонент из меди и латуни с многослойными сетками из нержавеющей стали. Он заменяет корпус цанги в стандартной горелке GTAW. Газовая линза помогает более равномерно распределять газ вокруг вольфрамовой дуги, сварочной ванны и обеспечивает хорошее охлаждение.

Сварные швы с полным проплавлением требуют обратной продувки — покрытия обратной стороны сварного шва защитным газом. Обратная продувка защищает нижнюю сторону сварного шва от атмосферных воздействий.Вы можете использовать коммерческий аппарат или изготовить крышку на заказ.

Наконец, не забудьте поддерживать достаточное количество газа продувки. Лучше всего поддерживать пост-поток в течение одной секунды на каждые 10 ампер сварочного тока.

Предотвращение деформации и растрескивания

Поскольку аустенитная нержавеющая сталь склонна к большему тепловому расширению, чем другие материалы, она легко деформируется. Слишком высокая текущая настройка или слишком низкая скорость движения могут способствовать возникновению этой проблемы.Тепловое расширение происходит из-за того, что зона термического влияния (HAZ) на аустенитной нержавеющей стали более локализована, чем на других материалах. Когда сварной шов остынет, медленное термическое перенос на окружающий материал приводит к короблению.

Конструкция шарнира и зажим являются хорошей защитой от деформации. Ключом к проектированию соединения является создание соединения, которое ограничивает количество требуемых сварочных проходов (особенно для аустенитной нержавеющей стали толщиной 1/4 дюйма и более), а вместе с этим и количество подводимого тепла.Одним из способов ограничения этих проходов является создание конструкции соединения, состоящей из V-образной канавки, модифицированной V-образной канавки, U-образной канавки или J-образной канавки.

Другой способ предотвратить перекос — зажать заготовку. Это особенно важно для легких материалов, так как они более склонны к короблению.

Наряду с деформацией, неудивительно, что существует возможность растрескивания, особенно в области начала сварки и кратера. Один из способов предотвратить взлом — использовать вкладки для перехода и вывода.

Эти вкладки должны соответствовать основному материалу и могут использоваться в автоматических или переносных приложениях GTAW. Они обеспечивают зону для «движения» или «выхода» сварного шва за счет исключения возникновения и остановки дуги на самом сварном шве. Они также способствуют полному заполнению кратера, предотвращая растрескивание, и легко шлифуются или срезаются после остывания сварного шва.

Сварка трением аустенитной нержавеющей стали с медью

1. Знакомство с нержавеющей сталью

Среди различных источников доступных материалов выбор нержавеющей стали является одним из важных классов технических материалов, рассмотренных в прошлом и настоящем сценарии. По химическим элементам нержавеющая сталь подразделяется на различные классы по микроструктуре, такие как ферритная, аустенитная, мартенситная и дуплексная нержавеющая сталь (сочетание аустенита и феррита).Эти разные марки использовались в различных приложениях. Наиболее распространенные применения перечислены ниже:

Автомобилестроение и транспорт
Архитектура и строительство
Еда и общественное питание
Медицина
Энергетика и тяжелая промышленность

Это основная нержавеющая сталь, применяемая в авиастроении. Марки серии 3хх часто называют аустенитной нержавеющей сталью.За каждой степенью следует указанная буква, которая представляет информацию о химическом элементе. Низкоуглеродистая аустенитная нержавеющая сталь обозначается буквой «L»; Высокоуглеродистая сталь с маркировкой «H»; Сталь азотсодержащая с маркировкой «N»; в некоторых случаях с модифицированным составом указано «LN» от основного сплава.

2. Сварка трением и ее значение

Сварка трением — это процесс соединения металлов путем непрерывного трения на границе раздела двух различных материалов, что приводит к рассеиванию тепла.Из-за непрерывного действия вращения тепло, генерируемое на границе раздела, приводит к деформации пластической стадии за счет преобразования механической энергии в тепловую энергию под давлением, что приводит к хорошей прочности сцепления материала.

Сварка трением более экономична и требует много времени, она требует низких затрат энергии и высокой производительности с меньшими потерями материала при соединении разнородных металлов или сплавов. При сварке сталей трением на границе раздела сварного шва выделяется тепло в диапазоне температур от 900 до 1300 ° C.

3. Проблемы при сварке плавлением нержавеющей стали

В целом аустенитные нержавеющие стали легко свариваются [1]. Основываясь на физических свойствах ферритных, мартенситных и дуплексных нержавеющих сталей, аустенитная нержавеющая сталь значительно отличается от других [2]. В процессе сварки плавлением, особенно при сварке газом вольфрамом, электронно-лучевой и лазерной сварке, существует возможность неожиданного распространения фазы. Из-за металлургических изменений на границе раздела сварного шва возникнут фазовые изменения в образованиях дельта-феррита, коррозия границ зерен и сигма-фаза.Чтобы избежать этого, необходима предварительная и последующая термическая обработка для предотвращения металлургических дефектов [3–7]. Кроме того, при соединении аустенитной нержавеющей стали в криогенной или коррозионной среде количество феррита должно быть минимизировано или контролироваться, чтобы избежать ухудшения свойств во время эксплуатации. Помимо этого, он также может иметь шанс сенсибилизации в сварных швах плавлением [8–10].

4. Эффект сварки трением в аустенитной нержавеющей стали

Благодаря высокой пластичности и отличной коррозионной стойкости, аустенитная нержавеющая сталь может применяться в широком диапазоне применений.Несмотря на то, что нержавеющая сталь эффективно используется в коммерческих целях, во время сварки часто возникают проблемы. Многие исследователи работают.

Замечено, что публикации большинства исследовательских работ посвящены схожей и разнородной сварке аустенитной нержавеющей стали марки 300. По сравнению с процессом сварки плавлением, соединение аустенитной нержавеющей стали впоследствии увеличилось с использованием твердотельного процесса в течение последнего десятилетия.В процессе соединения металлов широкие категории переменных включаются в каждое обстоятельство, и, следовательно, стандартизацию сварки трудно найти в промышленном аспекте, чтобы избежать таких трудностей, проводятся исследования, чтобы установить лучшие характеристики при сварке аустенитной нержавеющей стали.

5. Результаты исследований сварки трением аустенитной нержавеющей стали с другими комбинациями материалов

Многие исследователи работали в области сварки трением, которая фокусировалась на соединении одинаковых и разнородных комбинаций аустенитной нержавеющей стали с различными сплавами на основе металлов.Исследователи работали над разнородными комбинациями материалов, что привело к хорошей прочности сцепления с точки зрения качества при сварке трением [11–14]. Когда выполняется аналогичная комбинация аустенитной нержавеющей стали, значение прочности на растяжение уменьшается с увеличением давления трения [15]. Аналогичным образом Paventhan et al. [16] изучали усталостные характеристики при соединении среднеуглеродистой стали и аустенитной нержавеющей стали, проводя эксперименты с использованием испытаний на усталость при изгибе. Кроме того, Sammaiah et al. Провели экспериментальное исследование сварки трением алюминиевого сплава 6063 с аустенитной нержавеющей сталью AISI 304.[17] для определения корреляции между микроструктурой и прочностью соединения. Аналогичным образом Fu et al. [18] исследовали сварное соединение меди Т2 и нержавеющей стали 1Cr18Ni9Ti под действием внешнего электростатического поля и проанализировали распределение элементов в зоне сварного шва (WZ) в сварном шве. Влияние параметров сварки на горячую коррозию исследовали Ариважаган и др. [19] для изучения сварных деталей и коррозии при повышенных температурах на AISI 4140 и AISI 304. Впоследствии Сахин исследовал характеристики пластически деформированной аустенитной нержавеющей стали сваркой трением, используя статистический подход [20].В процессе сварки плавлением для соединения чистого Ti с нержавеющей сталью в металле сварного шва развивалось образование хрупких интерметаллических соединений. Эти проблемы приводят к ухудшению свойств сварных соединений. Muralimohan et al. [21] предприняли попытку ввести тонкую прослойку Ni, которая решает проблемы между Ti-SS, избегая прямого контакта между двумя основными металлами. Satyanarayana et al. [22] изучали влияние комбинации аустенитно-ферритной нержавеющей стали на микроструктуру и механические свойства.Влияние силы и вариаций сравнивается вместе и оценивается его поведение при изломе. Виниченко и Качоровский [23] исследовали изучение механических свойств и микроструктуры сварного трения высокопрочного чугуна с нержавеющей сталью, а также изучили морфологию разрушения и фазовые превращения при сварке трением. Они также показали некоторое обогащение ковкого чугуна атомами Cr и Ni вблизи сварного шва с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии.

Было проведено несколько исследований аналогичных и разнородных комбинаций материалов из нержавеющей стали для понимания поведения при ударе и растяжении при электронно-лучевой сварке и сварке трением [24].Влияние прочности на разрыв и удара при разной скорости нагружения исследовали Yokoyama et al. [25] на алюминиевом сплаве и нержавеющей стали с использованием сварки трением.

Однако сочетание аустенитной нержавеющей стали с медью очень ограничено. В этой главе показан простой и новый подход к определению параметров сварки с использованием конструкции Тагучи путем изучения ее механических и металлургических свойств.

6. Детали эксперимента

Разные сочетания соединений аустенитной нержавеющей стали (304L) и медного материала учитываются при исследовании.В качестве материалов был выбран цилиндрический стержень диаметром 24 мм и длиной 75 мм. Поверхность хорошо отполирована и очищена ацетоном. Химический состав основных материалов, использованных в этом эксперименте, показан в таблице 1.

Элемент (%)	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Fe	Zn	Cu
AISI 304L	0.03	0,39	1,63	0,042	0,027	8,99	19,05	71,12	—	—
Медь	—	—	—	—	—	0,01		0,11	0,13	99,59

Таблица 1.

Химический состав основных материалов.

Такие факторы, как давление трения, давление осадки, длина прожига и скорость вращения, являются основными параметрами процесса сварки трением.Ортогональная матрица Тагучи — простой и в значительной степени полезный метод для систематического проведения экспериментов с использованием ограниченного числа экспериментов, необходимых для исследования. Факторы, учитываемые для экспериментов, перечислены в таблице 2.

Факторы	Уровни
	1	2	3
Давление трения (МПа)	22	33	43
Давление осадки (МПа)	65	87	108
Длина прожига (мм)	1	2	3
Вращение скорость (об / мин)	500	1000	1500

Таблица 2.

Экспериментальные факторы и их уровни.

7. Внешний вид поверхности сварного шва

На рис. 1 показан внешний вид комбинации нержавеющей стали 304L и меди, полученной сваркой трением. Сварное соединение между 304L и медным материалом показывает образование областей заусенцев, которые содержат преимущественно медь, как показано на Рисунке 3. Это происходит из-за более низкого напряжения течения меди, тепло, выделяемое во время сварки, делает медь более мягкой и начинает течь. с точки зрения образования заусенцев по сравнению со стороной из аустенитной нержавеющей стали.Из-за пластичности меди на медной стороне образуется заусенец меньшей длины, чем на стороне нержавеющей стали.

Рисунок 1. Сварные соединения

304L SS-Cu.

8. Механические испытания

8.1. Испытание на растяжение

Механическое испытание проводилось на линии сварки путем разрезания сварных образцов. Испытание на растяжение проводилось при комнатной температуре на универсальной испытательной машине WAW1000E с максимальной нагрузкой 100 кН и скоростью ползуна 5 мм / мин.Сварные соединения были подвергнуты механической обработке для испытаний на растяжение в соответствии со стандартом ASTM E8, а прочность соединения была проанализирована в области сварного шва. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) использовался для наблюдения за изломом поверхности образца, испытанного на растяжение, а также за типом излома, полученным для материала.

Входные параметры, разработанные на основе метода Тагучи, были использованы для оценки сварных соединений трением путем проведения экспериментов. Результаты прочности сварных соединений на разрыв приведены в таблице 3.Большинство образцов имеют трещины со стороны меди, а не со стороны аустенитной нержавеющей стали (Рисунок 2). Это связано с высокой пластичностью медного материала, которая приводит к разрушению медного материала. Из-за химической неоднородности и микроструктурных изменений значения прочности на разрыв могут иметь некоторые вариации со всеми входными параметрами.

90 098 500

S. No	FP (МПа)	UP (МПа)	BOL (мм)	Скорость вращения (об / мин)	UTS (МПа)	Место разрушения
1	22	65	1	500	201	Медь
2	22	65	2	1000	196	Медь
3	22	65	3	1500	192	Медь
4	22	87	1	1000	203	Медь
5	22	87	2	1500	198	Медь
6	22	87	3	197	Медь
7	22	108	1	1500	205	Медь
8	22	108	2	500	204	Медь
9	22	108	3	1000	199	Медь
10	33	65	1	500	196	Медь
11	33	65	2	1000	192	Медь
12	33	65	3	1500	187	Медь
13	33	87	1	1000	198	Медь
14900 99	33	87	2	1500	194	Сварка
15	33	87	3	500	193	Медь
16	33	108	1	1500	200	Сварка
17	33	108	2	500	199	Медь
18	33	108	3	1000	195	Сварка
19	43	65	1	500	192	Медь
20	43	65	2	1000	187	Сварка
21	43	65	3	1500	183	Сварка
22	43	87	1	1000	194	Сварка
23	43	87	2	1500	189	Медь
24	43	87	3	500	188	Сварка
25	43	108	1	1500	196	Медь
26	43	108	2	500	195	Сварка
27	43	108	3	1000	190	Медь

Таблица 3.

Тагучи L ₂₇ ортогональный массив.

Рис. 2.

Образцы, испытанные на растяжение, на стыке 304L-Cu.

Среди всех образцов, изготовленных сваркой трением, образцы S21 и S7 получили наименьшее (183 МПа) и наибольшее (205 МПа) значения прочности на разрыв соответственно. Хотя UTS из 304L и основного материала Cu имеют 647 и 232 МПа, максимальное значение сварного соединения трением составляет 205 МПа. Это ясно указывает на то, что максимальная прочность на разрыв более или менее равна основному материалу меди.При более высоких трении и скорости вращения и низком давлении осадки наблюдалась минимальная прочность на разрыв. Точно так же более высокая прочность на разрыв была получена за счет увеличения давления осадки и скорости вращения сварного соединения. Когда скорость вращения увеличивается, неровности поверхностей сглаживаются за счет уменьшения фрикционного контакта с увеличением давления осадки. В результате материал становится пластичным и достигается полный контакт с границей раздела другого материала. Следовательно, любые примеси, присутствующие на границе раздела, остаются задержанными с повышением качества сварного соединения.Анализ разрушения был проведен с использованием сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на образцах, испытанных на растяжение, которые показаны на рисунке 3. Он показывает рисунок ямок по всей ширине образца и подтверждает пластичный режим разрушения.

Рис. 3.

СЭМ-изображение образца с трещинами при растяжении на 304L-Cu.

Энергодисперсионный анализ рентгеновских лучей (EDAX) был проведен для изучения фаз, существующих на границе раздела сварных швов. Программное обеспечение позволяло направлять луч для сканирования вдоль поверхности или линии, чтобы получить рентгеновскую картографию или профили концентрации по элементам [20].СЭМ с анализом EDAX проводился на образце, разрушенном при растяжении. Микроструктура соединения 304L-Cu, полученная методом сканирующей электронной микроскопии, и результаты анализа EDAX приведены на рисунке 4, а распределение элементов в определенном месте показано в таблице 4. Анализ показывает, что диффузионные зоны состояли из атомов Cu и O на изломанная поверхность. Зона диффузии богата медью с массой 94,58%, за которой следует 5,42% О. Таким образом, зона диффузии с другим элементом была подтверждена с помощью медного материала.

Рис. 4.

Анализ EDAX образца на растяжение из 304L-Cu.

94,58

Элемент	Вес (%)	Атомно (%)
OK	5,42	18,54
Cu K
81,46
Итого	100%

Таблица 4.

Анализ EDAX в образце с трещинами при растяжении на стыке 304L-Cu.

8.2. Испытание на ударную вязкость

Испытание на ударную вязкость проводилось с использованием машины для испытаний на ударную вязкость по Шарпи с V-образным надрезом для измерения ударной вязкости соединений при комнатной температуре. Размер образца составлял 55 мм × 10 мм × 10 мм, и образцы были приготовлены в соответствии со стандартами ASTM. Образцы для испытаний были изготовлены из сварных блоков. Надрезы были подготовлены точно посередине стыка сварного шва. Поверхность излома испытанного на удар образца исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).Эксперименты проводятся с использованием ортогональной матрицы Тагучи L ₉, и результаты испытаний на удар представлены в таблице 5.

90 098 500

Экспериментальный цикл	Входные параметры				Ударная вязкость (Дж / см ² )
Экспериментальный цикл	Давление трения (МПа)	Давление осадки (МПа)	Длина прожига (мм)	Скорость вращения (об / мин)	Ударная вязкость (Дж / см ² )
1	22	65	1	500	16
2	22	87	2	1000	70
3	22	108	3	1500	66
4	33	65	2	1500	28
5	33	87	3	32
6	33	108	1	1000	8
7	43	65	3	1000	4
8	43	87	1	1500	30
9	43	108	2	500	38

Таблица 5.

Результаты испытаний на ударную вязкость соединения 304L-Cu.

Было обнаружено, что ударный образец S7 имеет чрезвычайно низкое значение 4 Дж / см ², а ударный образец S2 имеет максимальное значение 70 Дж / см ². Образцы, испытанные на ударную вязкость, показаны на рисунке 5. При высоком давлении трения и уменьшении давления осадки значение ударной вязкости на границе раздела сварных швов значительно снижается. Из-за низкого давления осадки сильно нарушается граница раздела, имеющая неровности, и прочность соединения.В то же время, если оно увеличивается с давлением осадки и уменьшается с давлением трения, значение ударной вязкости резко увеличивается.

Рис. 5.

Образцы, испытанные на ударную вязкость, для соединения 304L-Cu.

Из-за увеличения тепла во время трения образуются интерметаллические слои, что приводит к плохой прочности сварного шва. Основываясь на эксперименте, энергия, поглощенная материалом, связана с накоплением частиц меди на стороне нержавеющей стали, а не с низкой энергией, поглощаемой материалом.Поверхность излома испытанного на удар образца исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) для изучения поведения материала при различных увеличениях. Трещина демонстрирует пластичный режим разрушения с крупными углублениями, проявляемыми в медном материале, при разном увеличении, показанном на Рисунке 6. Вязкость выше при низком давлении трения в результате более высокой деформации и разрушения, происходящего на небольшом удалении от границы раздела, о чем свидетельствует показывая пластичное разрушение.Это подтверждает аргумент о том, что соединение имеет хороший интерфейс, который имеет хорошую прочность.

Рис. 6.

СЭМ-изображение образца с ударным разрушением на стыке 304L-Cu.

SEM с анализом EDAX показан на Рисунке 7, а их наблюдаемые элементы перечислены в Таблице 6. Зона диффузии, наблюдаемая на образцах, испытанных на удар, и показывает, что в образце с трещинами присутствует богатая Cu, что происходит в медном материале, а не в нержавеющей стали. материал.

Рисунок 7.

Анализ EDAX ударного образца из 304L-Cu.

Элемент	Вес (%)	Атомарно (%)
OK	3,61	12,90
Si K	0,32	0,65
Cu K	96,07	86,45
Всего	100%

Таблица 6.

Анализ EDAX в образце с ударным разрушением на стыке 304L-Cu.

8.3. Испытания на твердость

Измерения микротвердости по Виккерсу были проведены по сварному шву на всех образцах для определения прочности в трех микроструктурных зонах, таких как зона сварного шва (WZ), зона основного металла (BMZ) и зона термического влияния (HAZ) в соответствующих материалы. Испытание на микротвердость по Виккерсу проводилось на границе раздела сварного шва с использованием нагрузки 500 г и времени выдержки 15 с вдоль границы раздела сварного шва. Измерения микротвердости по Виккерсу проводили в соответствии со стандартами ASTM E384-09 и ASTM E407-99 соответственно.Значения твердости берутся в каждом месте, в то время как для анализа берется среднее значение трех измерений.

В случае твердости сварного соединения аустенитной нержавеющей стали и меди было невозможно измерить твердость в зоне сварного шва, поскольку сварной шов представляет собой только липкую мягкую зону. Изменение твердости было получено с использованием нагрузки 500 г путем испытания на микротвердость по Виккерсу и с учетом мест измерения с интервалом 0,5 мм. Вариации твердости по горизонтали до центра на стыке сварных швов показаны на рисунке 8.

Рис. 8.

График твердости соединения 304L-Cu.

Можно заметить, что значения твердости меди вблизи границы раздела сварного шва немного увеличиваются по сравнению с основным материалом меди. В то же время, значение твердости нержавеющей стали 304L немного снизилось вблизи границы раздела сварного шва по сравнению с основным материалом из нержавеющей стали. Из-за рассеивания тепла на границе раздела сварного шва возникают интерметаллические слои и температуропроводность, что вызывает колебания твердости.

9. Металлографические исследования

9.1. Оптическая микроскопия

Исследование с помощью оптического микроскопа было проведено для изучения поведения зерен на границах раздела и в областях, подверженных тепловому воздействию. Микроструктуру исследовали путем разрезания образцов сварного шва параллельно радиальному направлению, и образцы были подготовлены в соответствии со стандартными металлографическими процедурами. Сваренную поверхность образцов шлифовали шлифовальной бумагой 1200 и полировали алмазной пастой 1 мкм, а образцы протравливали регентом аллеля (5 мл HCl, 1 г пикриновой кислоты, 100 мл этанола и 2 капли зефирана).Образец хорошо отполирован и протравлен 10% -ной щавелевой кислотой. Сварное соединение было исследовано с использованием металлургического микроскопа, и микроструктурные характеристики были проанализированы в основном металле, зоне термического влияния (HAZ) и зоне сварного шва.

На рисунке 9 представлена микрофотография, показывающая микроструктуры в области сварного шва, а также зону термического влияния и основной металл на границе раздела. Из-за тепла, приложенного во время сварочных операций, толщины заусенцев менялись друг от друга, что приводило к пластической деформации на границе раздела.Благодаря цилиндрическим стержням с круговой геометрией скорость вращения влияет на давление трения от центра сварного шва к поверхности образца в радиальных направлениях. Основной металл меди наблюдался с крупными альфа-зернами и зоной термического влияния, и зерна были рекристаллизованы из-за тепла, выделяемого на границе раздела области сварного шва. В аустенитной нержавеющей стали основной металл наблюдался с частицами карбида и отожженными двойниковыми границами, тогда как в зоне термического влияния появлялись рекристаллизованные зерна.

Рис. 9.

Наблюдение за микроструктурой сварных образцов (a) аустенитная нержавеющая сталь, (b) медь и (C) граница раздела сварных швов.

9.2. Атомно-силовая микроскопия

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) — мощный метод, позволяющий осуществлять прямое пространственное картирование морфологии поверхности с нанометровым разрешением. Изображения шероховатости снимались с помощью встроенного оптического микроскопа и обрабатывались в режиме постукивания с использованием кремниевых зондов. Топографические и фазовые изображения были получены одновременно с резонансной частотой приблизительно 300 кГц для колебаний зонда и амплитудой свободных колебаний 62 ± 2 нм.Микроструктура межфазного слоя разнородного материала видна с помощью атомно-силовой микроскопии. Максимальная шероховатость составляет 45 нм для 304L, 236 нм для меди и 246 нм на границе раздела. Максимальная шероховатость в межфазной зоне примерно равна шероховатости меди.

Из графика шероховатости и трехмерных изображений (рис. 10) было замечено, что разница между средней шероховатостью разнородного материала очень мала и незначительна в области границы раздела. При исследовании размера шероховатости исходные материалы из нержавеющей стали 304L и меди имеют пики в диапазоне 15–35 и 30–90 нм соответственно.В зоне сварки появился пик в диапазоне 60–130 нм, показывающий значительное увеличение шероховатости.

Рис. 10.

Гистограмма

АСМ и трехмерное изображение для 304L-Cu (a) аустенитная нержавеющая сталь, (b) медь и (c) интерфейс сварного шва.

10. Заключение

В данном исследовании учитываются сварочные характеристики при различных параметрах сварки. По механическим и металлургическим характеристикам сварки трением аустенитной нержавеющей стали и меди можно сделать следующие выводы.

Во время сварки трением металл имеет тенденцию к уменьшению длины меди из-за образования заусенцев, а не со стороны нержавеющей стали.
Предел прочности на разрыв был достигнут максимум 205 МПа. Прочность сцепления достигается приближением к основному материалу из медного материала при увеличении давления осадки.
Энергия, поглощенная сварным образцом, варьируется от 4 до 70 Дж / см ². Прочность соединения в основном зависит от одного из важных параметров сварки, называемого давлением осадки.Такое заявление хорошо подходит для текущего исследования воздействия. Когда давление осадки снижается, ударная вязкость значительно снижается до 4 Дж / см ². Но в случае высокого давления срыва результирующее значение резко увеличивается до 70 Дж / см ².
Результаты измерения микротвердости 304L-Cu при отсутствии значения твердости в зоне сварного шва. Из-за липкого слоя на стыке нержавеющей стали и меди зона сварного шва незначительна и измеренные значения в ЗТВ и их основных материалах, соответственно.
Из-за отсутствия зоны сварного шва в 304L-Cu шероховатость поверхности была исследована с помощью атомно-силовой микроскопии для определения зоны сварного шва. Измерение значений шероховатости на границе сварного шва более или менее соответствует материалу меди.

Хотя аустенитные нержавеющие стали используются чаще, чем любые другие марки, эффективность соединения различается в зависимости от параметров сварки. Наконец, предполагается, что существует большой объем исследовательских работ по сварке марок серии 300 с широким спектром применения.