Меню Рубрики

Механизированная сварка нержавеющей стали

Механизированная сварка нержавеющих и жаропрочных сталей

(Некоторые аспекты сварки в данной статье могли устареть, но в целом есть многие актуальные вещи)

Род тока. Для механизированной сварки следует применять переменный ток. Дуга переменного тока стабильна и при наложении высокочастотного тока осциллятора зажигается без труда. При достаточной мощности осциллятора зажигание дуги достигается включением осциллятора с помощью контактора. Другим способом зажигания дуги является замыкание дугового промежутка заостренным концом угольного электрода с изолированным держателем. Этот способ требует навыка, так как уголь может загрязнить конец электрода, вызвав его плавление и способствуя образованию на нем чересчур большого утолщения в виде шарика. Наличие такого большого шарика на конце электрода при механизированной сварке нежелательно, так как приводит к блужданию дуги. Для обеспечения стабильности дуги в этом случае электрод необходимо отшлифовать до первоначального диаметра. Механизированную сварку можно выполнять на переменном токе и без осциллятора от трансформатора с повышенным напряжением холостого хода. Чем выше напряжение холостого хода, тем при меньшей силе тока удается получить устойчивую дугу. При напряжении холостого хода около 200 в дуга становится устойчивой при токе 100 а. При напряжении холостого хода 380 в устойчивая дуга может быть достигнута при токе в несколько ампер. В качестве источника с таким напряжением холостого хода может быть использован сварочный трансформатор от атомно-водородного аппарата. Следует, однако, иметь в виду неэкономичность применения высоких напряжений холостого хода и небезопасность их для сварщика.

Устойчивую дугу при токе, начиная от 40 а, можно получать от аппарата с осциллятором.

Техника механизированной сварки. Операции при механизированной сварке заключаются в следующем. Изделие, закрепленное в приспособлении, устанавливается под сварочной головкой так, чтобы свариваемый стык находился вдоль линии движения сварочной головки, или при перемещении изделия и неподвижной сварочной головке вдоль линии их относительного движения. Сварочную головку устанавливают в начале свариваемого стыка. С помощью щупа устанавливают длину дуги, которая для изделий толщиной 0,8-3 мм составляет 1,0-1,5 мм. С помощью одного из описанных выше способов производят зажигание дуги. По окончании сварки выключают сварочный ток и после остывания электрода закрывают вентиль для пуска инертного газа.

Требования к защитному газу. Требования к защитному газу для механизированной сварки сплавов типа Х18Н9-Х18Н10 остаются те же, что и при сварке этих сплавов вручную. Как указывалось, при сварке сплавов типа Нимоник требования к чистоте защитного газа повышаются. Однако при механизированном процессе эти требования могут быть несколько ослаблены. Меньшая степень окисления при механизированной сварке объясняется большей скоростью сварки, меньшей поверхностью расплавленного металла, а при сварке соединений с наложенной присадкой и без присадки — отсутствием капельного переноса присадочного металла в ванну. Но для обеспечения однородных результатов и получения сварного шва высокого качества рекомендуется подвергать защитный газ очистке от кислорода, влаги и углекислого газа.

Материал электродов. Данные о материале электродов относятся и к механизированному процессу. Данные о расходе вольфрамовых электродов при сварке в среде аргона с различными примесями азота приведены в табл. 43.

Таблица 43. Расход вольфрамовых электродов при механизированной аргоно-дуговой сварке сплава 12Х18Н10Т толщиной 1,0 мм:

Режимы сварки. При обычной электродуговой сварке металлическим плавящимся электродом мощность дуги и производитель-кость расплавления электрода взаимно связаны, так что не представляется возможным изменять ток и скорость сварки в широких пределах. При сварке в среде аргона с использованием неплавя-щегося вольфрамого электрода ток и скорость сварки можно изменять в широких пределах, получая примерно одинаковую величину проплавления. Ограничением являются лишь допустимые плотности тока для вольфрамого электрода данного диаметра и появление подрезов при очень больших скоростях сварки. Максимально допустимые плотности тока можно увеличить, улучшая охлаждение электрода, например, применяя водяное охлаждение горелки. Устранения подрезов можно добиться, прикладывая сжимающие усилия, действующие в процессе сварки по оси дуги поперек шва. Этим пользуются, например, при сварке труб на трубосварочных станах.

На фиг. 190 были приведены графики зависимости тока от скорости сварки в среде аргона. На графике нанесен ряд прямых, наклоненных под разными углами к оси абсцисс. Каждой линии соответствует определенная величина проплавления, причем эта величина может быть достигнута большим числом комбинаций тока и скорости сварки, Максимально возможная скорость не является рациональной при отсутствии сжимающих усилий. Вследствие увеличения градиента температуры очень большие скорости приводят к образованию подрезов, особенно при сварке изделий с толщиной стенки 0,8-4,5 мм.

Помимо появления подрезов недостатком процесса сварки на больших скоростях является то, что сварщик не успевает наблюдать за дугой и регулировать ее, вследствие чего имеют место отклонения шва от стыка. В табл. 44 приведены рациональные величины наибольших и наименьших скоростей механизированной или автоматической сварки с присадочным металлом и без такового.

Данные, приведенные в табл. 44, соответствуют технологии сварки без сжимающих усилий.

Таблица 44. Рациональные скорости механизированной и автоматической

а) Режимы механизированной сварки сплавов 18-8 с ниобием и титаном.

В табл. 45 приведены режимы механизированной сварки в техническом аргоне сплава Я1Нб в пределах рациональных скоростей.

Таблица 45. Режимы механизированной аргоно-дуговой сварки сплава Я1Н6:

В табл. 46 даны режимы механизированной сварки в техническом аргоне сплава 12Х18Н10Т в пределах скоростей 30-180 см/мин.

Таблица 46. Режимы механизированной аргоно-дуговой сварки сплава 12Х18Н10Т:

На фиг. 190, а и б приведены графики выбора скорости сварки и соответствующего ей тока для сплава 12Х18Н10Т толщиной 1,0 мм с присадкой (фиг. 190, а) и без присадки (фиг. 190,6), при применении технического аргона.

б) Режимы механизированной сварки сплава типа Нимоник приведены в табл. 47, а на фиг. 191 и 192 приведены графики выбора скорости сварки и тока для сварки изделий из сплава типа Нимоник с толщиной стенки 1,0 и 1,5 мм с присадкой (фиг. 191, а и 192, б) и без присадки (фиг. 191, б и 192, а).

Свойства соединений, выполненных механизированной сваркой. а) Свойства сварных соединений стали Я1Нб при механизированной сварке в чистом аргоне. Швы, выполненные механизированной сваркой, имеют красивый внешний вид; швы по качеству внешнего вида могут быть расположены в следующей последовательности: соединение встык с наложенной присадкой из полосок, соединение встык с наложенной присадкой из проволоки, соединение встык без присадки.

В швах отсутствуют макродефекты. Зерна литой структуры швов ориентированы по следам дендритной структуры, причем размер зерна уменьшается соответственно указанной выше последовательности типов соединений, достигая для соединения встык без присадки размера зерен основного металла. Это объясняется увеличением скоростей охлаждения при сварке швов указанными способами в данной последовательности.

Микроструктура переходных зон мало отличается от структуры основного металла. Сварные соединения имеют высокую стойкость против коррозии.

Механические свойства сварных соединений при повышенной температуре (табл. 48) и пластичность соединений (табл. 49) достаточно высоки.

Таблица 48. Результаты кратковременных испытаний на растяжение при повышенных температурах соединений стали Я1Нб, выполненных механизированной сваркой (средние значения из трех испытаний):

Таблица 49. Результаты проб на продавливание соединений, выполненных ручной и механизированной сваркой (средние значения из трех однотипных проб):

б) Свойства соединений стали 12Х18Н10Т, выполненных механизированной сваркой с применением технического аргона. Прочность сварных соединений стали 12Х18Н10Т, выполненных в среде технического аргона, составляет 95%, а прочность металла шва — 80% прочности основного металла.

Ударная вязкость соединений, выполненных механизированной сваркой, равна ударной вязкости основного металла (табл. 50).

Таблица 50. Механические свойства соединений стали 12Х18Н10Т, выполненных механизированной сваркой с применением технического аргона (средние значения из трех испытаний):

в) Свойства соединений сплава типа Нимоник, выполненных механизированной сваркой с применением чистого аргона. Прочность сварных соединений при сварке встык без присадки составляет 85% прочности основного металла, а прочность металла шва — 75% прочности основного металла.

Сварные соединения обладают также высокой прочностью при повышенной температуре и высокой ударной вязкостью (табл. 51).

Таблица 51. Механические свойства соединений сплава типа Нимоник, выполненных механизированной сваркой с применением чистого аргона (средние значения из трех испытаний):

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.09.20

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

источник

Сварка нержавеющей стали – какую технологию выбрать?

Сварка нержавеющей стали должна производиться с учетом ее физических свойств и химического состава. В противном случае процесс не принесет ожидаемого результата.

1 Особенности нержавеющей стали, затрудняющие ее сварку

В соответствии с современной классификацией, нержавеющая сталь, отличающаяся повышенной стойкостью к коррозии, причисляется к группе высоколегированных сталей. Содержание в нержавейке хрома – главного легирующего компонента – варьируется в пределах 12–30 процентов. Также в состав такой стали зачастую вводят специальные добавки с целью повышения ее антикоррозионных и сугубо механических параметров.

К таковым относят, в частности, титан, марганец, никель, молибден. Кроме того, сейчас осуществляется закалка стали с высоким содержанием хрома, повышающая многие ее физические характеристики. Прежде чем разобраться с тем, какие способы сварки нержавеющей стали применяются в настоящее время, имеет смысл ознакомиться с некоторыми ее характеристиками, влияющими на свариваемость подобных изделий. К таким причисляют:

  • Сварка углеродистых сталей – как правильно выполнить сварочный процесс?
  • Сварка легированных сталей – просто и понятно об особенностях процесса
  • Сварка аустенитных сталей – обо всех тонкостях процесса понятно и просто
  1. Относительно высокий показатель коэффициента расширения (линейного), обуславливающего существенную литейную усадку металла. Из-за этого при сварке отмечается повышенная деформация стали, которая может наблюдаться и после проведения сварочных работ. В тех случаях, когда между соединяемыми конструкциями значительной толщины не оставляют зазора, высока вероятность образования крупных трещин.
  2. Меньшую в 1,5–2 раза теплопроводность нержавейки (если сравнивать ее с низкоуглеродистым металлом). Становится причиной увеличения теплоты, что ведет к проплавлению свариваемых поверхностей в месте их соединения. В связи с этим технология сварки нержавеющей стали предполагает снижение на 15–20 процентов силы тока по сравнению с его величиной, необходимой для сварки обычных сталей.
  3. Явление снижения антикоррозионных свойств нержавеющих сталей при несоблюдении рекомендованного режима термической обработки. Обусловлено оно формированием карбида хрома и железа по краям зерен, когда температура становится более 500 °С, и носит название межкристаллитной коррозии. Существует несколько способов решения означенной проблемы. Один из них заключается в поливке холодной водой свариваемых поверхностей (подходит для аустенитных хромоникелевых сталей).
  4. Сильный нагрев (из-за повышенного электрического сопротивления) электродов с хромоникелевыми стержнями. Чтобы избежать перегрева, используют электроды длиной до 35 сантиметров.

2 Сварка нержавеющей стали – основные способы

На данный момент существуют следующие технологии сварки сталей с большим содержанием хрома:

  • аргонодуговая в режиме DC/AC TIG с использованием вольфрамового электрода;
  • сварка покрытыми электродами (режим ММА);
  • аргоновая полуавтоматическая в режиме MIG с применением нержавеющей проволоки;
  • холодная (без плавления поверхностей, осуществляется под давлением);
  • шовная и точечная контактная.

Непосредственно перед проведением процесса сварки нержавейку следует обезжирить (ацетон, авиационный бензин), чтобы обеспечить устойчивость дуги и сделать пористость шва более низкой, а также зачистить до блеска кромки поверхностей, которые планируется соединить. После этого можно приступать к сварке по выбранной технологии. Далее мы подробно опишем самые популярные способы сварки и очень кратко те, которые редко используются.

3 Технология ММА – электроды для сварки нержавеющей стали

Самой распространенной считается сварка покрытыми электродами (ММА). Такой метод очень часто применяется домашними мастерами. Он подходит для тех случаев, когда к качеству сварки не предъявляется очень жестких требований. Важно только грамотно подобрать электроды для нержавеющей стали, которые делятся на два типа:

  • из двуокиси титана с рутиловым покрытием: ими можно осуществлять сварку на постоянном (полярность – обратная) и переменном токе, подобные электроды характеризуются малым разбрызгиванием при использовании и стабильной дугой, обеспечивающей постоянное горение;
  • с основным покрытием (как правило, оно создается карбонатами магния и кальция): годятся для применения на постоянном токе (полярность – обратная).

Выбирать электроды для сварки нержавеющей стали лучше всего по ГОСТ 10052, в котором четко указаны их типы и соответствие каждого из них нержавейке конкретного состава. Если вы знаете марку стали, которую требуется сваривать, Госстандарт подскажет, какой вам выбрать электрод. Причем нужно помнить, что выбранное изделие обязано обеспечить сварным поверхностям заданные характеристики (механические параметры и требуемую коррозионную стойкость).

4 Аргоновая сварка в режиме AC/DC TIG и полуавтоматическая MIG

Технология с применением вольфрамовых электродов (аргоновая сварка) оптимальна для сваривания изделий, к которым выдвигаются особые требования по качественным показателям, при необходимости соединения конструкций из тонкого металла. Чаще всего она используется для сваривания трубопроводов из нержавейки, которые служат для перемещения под давлением газов либо жидкостей, дымовых нержавеющих труб.

Особенности данной технологии следующие:

  • во избежание попадания вольфрама в сварочную ванну используется бесконтактный поджог дуги (при невозможности выполнить это требование зажигание допускается выполнять на угольной плите и только потом переносить дугу на металл);
  • осуществлять сварку можно и на переменном, и на постоянном токе;
  • конкретный сварочный режим подбирается по толщине деталей, которые соединяются (устанавливается сечение электрода для сварки нержавеющей стали и присадочной проволоки, сила и полярность тока, расход аргона, скорость проведения процедуры);
  • уровень легирования присадочной проволоки должен быть выше, чем у основной стали;
  • чтобы металл не окислялся, а сварочная зона не нарушалась, желательно не производить электродом колебательных движений.

Сократить расход вольфрамового электрода при выполнении сварочных работ можно очень просто. Для этого не нужно в течение 10–15 секунд отключать подачу аргона после окончания сварочной процедуры.

Суть в том, что подобный обдув электрода существенно уменьшает его окисление. Полуавтоматическая сварка по своей технологии почти не отличается от рассмотренного выше варианта соединения поверхностей. Просто при такой методике нержавеющая проволока подается не вручную, а механизировано. Понятно, что обработка, которой подвергается нержавеющая сталь (сварка изделий), проходит в режиме MIG проще, точнее и быстрее.

Данная полуавтоматическая технология позволяет применять несколько различных техник для сварки разных по толщине материалов:

  • для поверхностей с большой толщиной – струйный перенос;
  • для тонколистового металла – сварка короткой дугой;
  • универсальная техника – импульсная сварка (признается самым экономически выгодных способом соединения деталей из нержавейки).

5 Менее распространенные технологии сварки

Лазерная сварка нержавеющей стали: обеспечивает отсутствие эффекта разупрочнения в зоне отпуска термически упрочненной стали, появления холодных и горячих трещин, большую скорость остывания шва, наименьшие параметры зерна. Методика востребована на предприятиях тракторной и автомобильной промышленности, а также в некоторых отраслях машиностроения.

Сварка давлением (иначе называется холодной): базируется на соединении деталей на уровне их кристаллических решеток под давлением без плавления заготовок. Поверхности свариваются в тавр либо внахлест по двухсторонней (обе детали подвергаются пластической деформации) или односторонней (давление воздействует лишь на один лист) схеме.


Роликовая и точечная (контактная) сварка: подходит для металлических листов толщиной не более 2 миллиметров. В этом случае используется оборудование для сварки нержавеющей стали, на котором выполняется сварка и других металлов.

источник

Технология и режимы сварки нержавейки в среде аргона

Сварка нержавейки аргоном – востребованная технология, которая позволяет получить соединение данного сплава наивысшего качества, по сравнению с прочими методами работы.

Трудности

Легирующие добавки, которые входят в состав нержавейки, повышают ее качественные характеристики, придавая коррозионностойкие свойства, однако негативно влияют на сварочный процесс.

По сравнению с прочими сортами стали, теплопроводность нержавейки ниже в 2 раза. Это значит, при температурном воздействии на поверхность тепло будет концентрироваться в точке контакта, а не равномерно распределяться по плоскости, отводя излишки энергии. По этой причине у начинающих сварщиков не получается качественно проварить сплав без перегревов и прожогов. Технические пособия рекомендуют устанавливать меньшие амперные характеристики сварочного оборудования при сваривании данного сплава.

Важным фактором, который необходимо учитывать на стадии планирования, является высокий показатель линейного расширения. Избыточное температурное воздействие легко деформирует околошовную зону, поэтому необходимо оставлять зазор, достаточный для предотвращения образования трещин.

Высокое электрическое сопротивление также негативно влияет на качество сварки. Расходные материалы очень быстро нагреваются. Через некоторое время они начинают плавиться не сварочной ванне, а на конце дуги.

Существуют и температурные ограничения сварочного процесса. При температуре 500 Сº в межкристаллическом пространстве начинают образовываться соединения, ухудшающие качество шва – карбид хрома и железа. Для предотвращения данного процесса, деталь необходимо охладить сразу же по окончании работ.

Подготовительные работы

Аргонную сварку нержавейки следует начинать с качественной подготовки поверхности. Процедура подготовки рассматриваемого сплава не отличается от прочих сортов металла и включает в себя следующие действия:

  1. Поверхность очищается от посторонних элементов. При этом кромки должны быть зачищены до металлического блеска. Сварка нержавеющей стали ГОСТ 14771-76 не указывает, каким именно способом будут проводиться подготовительные работы. Из этого следует, что возможно применение как ручного инструмента, так и механизированного способа.
  2. Следующий этап включает в себя обезжиривание поверхности любой подходящей жидкостью.
  3. Завершает подготовку установка зазора, компенсирующего деформационные процессы.

Следует заранее озаботиться подготовкой присадочного материала, тип которого будет соответствовать свойствам свариваемого металла. Наиболее распространенными марками сварочной проволоки являются:

Сварочная проволока для нержавейки и ее классификация.

Аргонодуговая сварка неплавящимися электродами

Технологию использования неплавящегося электрода в среде аргона используют для сварки нержавеющих труб. Отличительная особенность данного метода – качественные и аккуратные швы с привлекательным внешним видом. Аргонодуговая сварка применяется также при ответственных работах с баками и прочими сосудами, которые эксплуатируются под давлением.

Работы можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе прямой полярности. Источником тепла выступает горелка с вольфрамовым электродом, через которую подается защитный газ. Шов формируется за счет плавления присадочного материала, в качестве которых выступают прутки, подающиеся в зону расплава.

Сварка в режиме TIG имеет некоторые особенности:

  1. При попадании в зону расплава частиц вольфрама качество шва ухудшается. Для розжига дуги применяют специальную угольную пластину, после чего переносят ее на рабочую плоскость.
  2. По окончании работ необходимо продолжать подачу защитного газа до полного остывания электрода и горячего шва – это позволит избежать окисления рабочей зоны и электрода горелки.

С помощью полуавтомата

Начинающие мастера часто задаются вопросом: «Как сварить нержавейку полуавтоматом?» Данный метод отличается высокой производительностью, благодаря непрерывной подаче электродной проволоки. Визуальные качества шва при этом не такие привлекательные, как при аргонодуговой сварке, однако надежность соединения не уступает предыдущему методу.

Аргоновую сварку полуавтоматом относят к универсальным технологиям, поскольку она позволяет работать с заготовками различной толщины. С ее помощью можно выполнить любые работы – от сварки перил в загородном доме до соединения сложной конструкции по предоставленным чертежам.

К расходным материалам предъявляют особые требования. Обязательное условие – наличие никеля в составе проволоки. В противном случае ее считают несоответствующей действующим нормам.

Основными режимами выполнения работ являются:

  1. Короткой дугой. При дуговой сварке температура воздействия зависит от длины разряда. Короткое расстояние между горелкой и поверхности идеально подходит для тонкостенных изделий.
  2. Импульсный. В этом случае проволоку подают в зону расплава с короткими промежутками, что снижает вероятность разбрызгивания, минимизирует температурное воздействие на деталь и снижает расход проволоки.
  3. Струйный. Применяют для сварки деталей, толщиной от сантиметра.

Соединение тонкого материала

Сварку тонкой нержавейки аргоном следует выполнять с большой осторожностью. Опытные специалисты рекомендуют применять специальные подкладки из металла с высокой теплопроводностью. Это преследует несколько целей:

  • подкладка будет выполнять функции отвода тепла, снижая риск образования карбидов;
  • расплавленный металл не будет вытекать с обратной стороны шва;
  • выполняется фиксация рабочей плоскости.

При соблюдении всех правил, качество соединения будет выше, по сравнению с использованием инвертора.

В некоторых случаях будет целесообразно использовать станок для точечной сварки. При этом также необходимо правильно настроить рабочие параметры: при завышенных амперных характеристиках нержавейка после контактной сварки ржавеет, за счет образования карбидов.

Трубы

Качественный сварочный аппарат для нержавейки способен соединить трубы из соответствующего сплава, которые используются в системах домашнего водоснабжения. Обладая определенными навыками, можно без проблем справиться с этой задачей своими руками.

Особенностью технологии является необходимость в защите внутренней поверхности трубы. Для этого необходимо заглушить отверстие с одной из сторон с помощью подручных материалов:

Затем в заглушку устанавливают трубку, которая будет служить проводником защитного газа. Важно, чтобы она была герметично заизолирована, во избежание утечек.

Рабочее давление газа устанавливают, в зависимости от условий выполнения работ. Требование одно – газ не должен выдавливать расплав на поверхность. В этом случае качество шва гарантировано.

Режим Pulse

Современное оборудование оснащено функцией выполнения работ в импульсном режиме. Его основное предназначение – соединение элементов различной толщины.

Как было сказано выше, данная технология помогает экономить расходный материал. Кроме того, сокращается время финишной очистки поверхности, благодаря низкому количеству брызг расплавленного металла.

Таким образом, можно сократить промежуточный этап механической шлифовки изделия, переходя к обработке кислотами и гелями, с целью удаления оксидного слоя и придания шву необходимой стойкости.

С инородным металлом

У малоопытных сварщиков часто возникают трудности, поскольку они не знают, как сваривать нержавейку с черным металлом.

Аргонодуговая сварка зарекомендовала себя лучше всего, поскольку аргон надежно защищает зону расплава от контактов с окружающей средой.

Во избежание появления горячих трещин необходимо использовать прутки на основе хрома и никеля.

Плюсы и минусы такого способа

К достоинствам использования аргона относят:

  1. Газ надежно защищает расплавленный металл, исключая его контакт с атмосферным воздухом, что повышает качество соединения.
  2. Низкая теплопроводность помогает сваривать сложные детали, не влияя на их конструкцию.
  3. Высокая температура сварочной дуги положительно влияет на скорость процесса.

Недостатками являются высокая стоимость сварочного оборудования, что не всегда позволяет использовать его при выполнении домашних работ. Кроме того, работа с аргоном имеет свои особенности, которые требуют специфических навыков.

Заключение

Сварка нержавейки в среде аргона – лучший способ соединений данного сплава, независимо от его габаритов. Сварку труб лучше всего выполнять в режиме TIG, хотя использование полуавтомата предоставляет исполнителю больше свободы в действиях.

источник

Сварка нержавеющей стали

Нержавеющей сталью являются коррозионностойкие легированный сплавы, устойчивые к тяжелым условиям. Исследователь Гарри Бреарли во время экспериментов с металлами в 1913 году, обнаружил заметную сопротивляемость коррозийным факторам, состава с хромом. Перед этим Krupp Iron Works запатентовала сталь аустенитного типа (7% никеля и 21% хрома). В 1915 году компания из Шеффилда выпустила на массовый рынок нержавейку. Производитель рекомендовал использовать продукцию для столовых материалов.

Компания «Томас Фирт и сыновья» наладила выпуск ножей из нержавеющей стали. Позже спустя более 10 лет была запатентована марка 18-8 с, которая содержала 8% никеля и 18% хрома. Такой вариант стремительно набирал популярность. Нержавеющая сталь является одним из самых прочных и надежных материалов современности. Согласно собранной информации ISSF в 2009 году объем производства стали нержавеющих марок составил около 25 млн тонн.

Виды нержавеющей стали

Нержавейка разделена на три отдельных типа:

  1. Жаростойкие сплавы – материал со способностью эффективного сопротивления агрессивным средам в условиях высокой температуры.
  2. Коррозионностойкая сталь – применяется в быту и небольших предприятиях. Такие металлы можно встретить на объектах нефтеперерабатывающей, легкой промышленности. Вариант материала пригоден для производства различных инструментов и техники.
  3. Жаропрочный тип стали необходим для сохранения механических свойств (формы, прочности) во время высокой температуры.

По химическому строению нержавеющие сплавы разделяют на различные виды:

  • Мартенситные стали получили отличные коррозионностойкие качества в условиях обычного открытого пространства и средах с малым уровнем агрессивности. Такую нержавейку применяют для приборов, функционирующих на износ. В частности, из мартенситных сплавов изготовляют ножи, упругие элементы химического и продовольственного производства. Такой материал может применяться в незначительных концентрациях соли и кислотных растворов.
  • Аустенитные нержавейки отличаются физическими свойствами в том числе твердостью и пластичностью. Нержавейку активно применяют в машиностроительной отрасли. Этот вариант сплава при осуществлении холодных деформационных усилий может проявить магнетическую силу. Высокая технологичность материала позволяет использовать детали для конструкций и приборов.
  • Ферритные сплавы можно обнаружить в окислительной атмосфере. Подобный материал отлично выполняет функции в бытовых приборах, системе отопления, системах для теплообмена. Также сплав высоко ценится в пищевом сегменте производства. На сплав не действует азотные концентраты, жидкости с аммиаком и подобные агрессивные среды.
  • Аустенитно-ферритная основа проявляет более высокий предел текучести материала на фоне подобных металлов. Комбинированный металл демонстрирует малый рост зерен при двухфазной структуре. В связи с малым количеством никеля аустенитно-ферритовая сталь хорошо соединяется во время сварки. Такие сплавы удачно применяются в авиастроении, химическом производстве, тяжелой промышленности.

Классификация материала по составу элементов

Хромистые виды включающие Мартенситные, Полуферритные, Ферритные сплавы используют для клапанов гидравлических прессов, лопаток для турбин, пружин и прочей бытовой техники.

Хромоникелевые (аустенитные) нержавейки идут в качестве ресурса для столовых приборов, стоматологических изделий.

Стабилизированные аустенитные марки являются ресурсом для создания сварных конструкций для работы в агрессивных условиях, высоких температурах (до 800 °C).

Соединение металла сваркой

Сварки нержавейки имеет свои особенности, которые стоит учитывать при работе для избегания брака и дефектов.

  1. Материал склонен к утрате коррозийного сопротивления. При температуре более 500 °С материалы начинают терять включения хрома и феррума. Для предотвращения выхода молекул из раскаленной сварочной ванны, когда проводится работа с различной нержавейкой, требуется быстрое охлаждения участка нового шва.
  2. Нержавейке свойственен высокий уровень усадки и эффекта расширения. Во время охлаждения сталь сужается. При сварочном нагреве нержавейка наоборот незначительно увеличивается в размерах.
  3. Коррозионностойкая сталь имеет в два раза меньшую теплопроводность, чем у прочих металлов используемых для сварки. Это приводит к скапливанию тепловой энергии во время проведения сварки в зоне нагрева. Чтобы предотвратить значительное неравномерное распределение энергии, сварочный ток, как правило подается на 15% меньше нормы.

Создавать связь нержавейки можно несколькими методами, но практически применяют:

  1. Электросварочные работы по нержавеющей стали покрытыми электродами (ММА).
  2. Сварка полуавтоматом с нержавеющей проволокой (МИГ).
  3. Аргоновый метод с вольфрамовым электродом (TIG).

Наиболее распространенные способы неразъемного соединения нержавеющего материала

Благодаря многочисленным исследованиям, сварить нержавейку связывают швом разными технологиями.
Способы проведения сварки нержавеющей стали имеют свои особенности и выбираются исходя из возможностей целей и доступности.

Известны ручные, автоматические и полуавтоматические варианты соединения. На производстве часто используют автоматические виды сварки, в частности сварку под флюсом. При таком методе сварочная дуга производится под требуемой прослойкой флюса между сварочной проволочного электрода и основной массой металла. Такой метод решает массу задач:

  • шлак защищает зону сварочной ванны от влияния атмосферы;
  • дуга горит стабильно без прерываний;
  • отсутствие разбрызгивания расплавленного металла;
  • более удобная среда для создания сварного соединения.

Существует ручной и полуавтоматический способ сварки под флюсом. Такие способы пригодны для обработки малого радиуса кривизны и коротких мест соединений. В большинстве случаев применяют автоматы.

Сварка нержавейки полуавтоматом

Автоматическая форма происходит с использованием автоматической установки которая контролирует следующие функции:

  1. Перемещение электрической дуги по линии шва.
  2. Обеспечение стабильной сварочной дуги.
  3. Производит подачу заданного количества проволоки и необходимого флюса в зону плавления.

Способ отлично подходит для соединения ответственных конструкций нержавейки с большим значением толщины. Сварщики могут применять тандемную схему, где пара электродных проволок находятся одной плоскости, что положительно влияет на характер сварного шва. Весьма активно распространяется труд роботизированных систем во время обработки угловых швов и соединения ровных площадей.

Контактная сварка нержавейки

Сварочный метод контактной сварки (роликовая и точечная) подойдет при соединении нержавеющих заготовок с толщиной более 2 мм.

Точечный способ происходит при меньшей силе тока и позволяет уменьшить шанс прожога и появления карбида, способствующего окислительным явлениям.

Роликовый способ применяют для сварки неответственных соединений. Качества шва может превысить качество основы.

Холодная сварка нержавейки

Такой метод предусматривает соединение с применением двухкомпонентного клея. Такой способ приемлем для временного ремонта емкостей и труб. Смешав компоненты, холодная сварка наносится на необходимое место и затвердевает. Такой способ не применяется для разнородных металлов. Способ доступный любому лицу без подготовки и не требует значительных растрат.

Плазменный метод

Плазмой сваривают нержавейку двумя вариантами.

Плазменная сварка нержавейки

Ручной метод с использованием дуги между основным изделием и электродом, с силой тока 0,1 – 15 А. Сварка автоматом обеспечивается плазмотроном. Такой аппарат производит сварку благодаря пучку плазмы с силой тока более 100 А.

Ручная сварка аргоном

Сварка нержавейки аргоном, обеспечивает создание защитной среды от окисления, с применением благородного газа, с применением электрода из вольфрама.

Полученное сварочное соединение обладает всеми качественными характеристиками, даже если работу выполнял любитель. Аргоновый способ не производит брызги, создает красивый шов, после которого нет необходимости зачищать поверхность от шлака. Аппарат с использованием аргона для сварки нержавейки позволит вести работу даже с тонкими деталями, являясь самым чистым вариантом проведения операции. Работа с маркой нержавейкой может проходить как на переменном, так и противоположном токе. Электрическое напряжение следует настроить исходя из размеров нержавейки.

Соединение нержавеющего металла электродом при домашних условиях

В стандартных бытовых условиях соединение производится с аппаратами инверторного варианта. Такая техника питается от сети 220 В, а небольшой вес позволит легко перемещать технику и производить сварку дома или в гараже. Инвертор сможет создать надежные соединения металлических заготовок.

Для успешной операции применяют следующие параметры:

  1. Напр. 60 А, для материала толщиной 1,5 мм, электроды – 2 мм.
  2. Электрическое напряжение 75-85 А, для 3 мм толщины, следует применять электроды 3 мм.
  3. Величина настройки 100 А, для толщины 4 мм, электроды 3мм.
  4. При режиме работы 150 А, для 6 мм с электродами 4 мм.

ММА сварка: особенности

Создание неразъемной связи нержавеющей марки стали простыми электродами осуществляется несколькими этапами. В начале удаляется вся ржавчина и лишние включения на поверхности изделия. При наличии кромок свыше 4 мм мастер осуществляет их разделку напильником, что обеспечит эффективное проплавлением детали. Если изделие имеет тонкие размеры, необходимо плотно сдвинуть два края заготовки. По ГОСТу 10052-75 для нержавейки подходят ОЗЛ-8, ЦЛ-11, марки УОНИ. При наличии информации о марке металла по ГОСТу можно подобрать требуемый расходный материал.

  1. Заготовки с шириной более 7 мм, необходимо нагреть до 150 °С.
  2. После подготовки готовый инструмент подносится и легко ударяется по месту будущего шва несколько раз. Таким образом сварщик активизирует электрическую дугу.
  3. Дальнейшая операция проходит под воздействием эффекта короткой дуги. Сварщик медленно проходит весь участок шва вдоль линии с плавными зигзагообразными движениями.
  4. В конце требуется сделать замок для предотвращения швов.
  5. После остывания можно снять шлак и места сварки и произвести последующую полировку шва.

Для создания шва необходимы электроды коррозионностойкого и жароустойчивого вида. К таким электродам можно отнести ОЗЛ-6 с характерной жаростойкостью. Также выгодны прутки АНО-27 для сварки необходимых конструкций и деталей. Шов отлично противодействует низким температурам.

Расходные материалы для сварки нержавейки с черным металлом

Иногда появляется необходимость присоединить два различных металла. Согласно техническим правилам, такая связь является неверной, а необходимость соединения присутствует не часто. Для этих целей производители предлагают специальные электродные прутки.

Сварка нержавейки с черным металлом

Сварщик должен учитывать возможно ли осуществить соединение между соответствующими видами металла. Выделяются два варианта для соединения:

  • Операция вольфрамовыми стержнями.
  • Операция с черным сплавом покрытыми стержнями.

Самыми частыми электродами являются АНЖР-1 и АНЖР-2. Такие электроды позволят провести сварку во всех пространственных положениях.

Тig сварка

Работа вольфрамовыми прутками является не такой востребованной в связи с высокой стоимостью. Кроме того, необходима специальная техника. Во время работы сварщик должен постоянно следить за перпендикулярным размещением электрода по отношению с зоной сварки.

В индивидуальном порядке определяют силу тока:

  1. 1 мм – сила до 60 А, диаметр расходного материала – 2 мм.;
  2. 2 мм – ток до 80 А, с прутком – 3 мм;
  3. 4 мм – напряжение – 90-130, расходник -4 мм.

Работа с тонкой нержавейкой

Сварщик должен уметь работать с тонким материалом для удачного соединения. При соединении тонкостенной нержавейки необходимо применять напряжение на 20% меньше чем в стандартном случае. Для соединения используют прутки не более 35 мм. Сварка любой тонкой нержавейки в домашних условиях также чаще всего используют инвертор.

При работе необходимо придерживаться следующих условий:

  • Не нагревать детали более 150 °С.
  • Соединение осуществляется с малым током.
  • Не стоит придавать дуге колебательные манипуляции.
  • Для уменьшения уровня нагрева тонкостенных деталей, следует подставить теплоприемники.

Для сварки тонкостенной нержавейки используются электроды ЦЛ-11- материал является стойким к коррозии. Также ОК 63.20 разработан для сварки тонкостенных металлов для использования в агрессивной и жидкой атмосфере, выдерживая температурный режим до 350 °С.

Сварка различных нержавеющих труб

Неразъемная связь большинства нержавеющих марок труб может производиться электродами. Такие операции производятся со стержнями с рутиловой или основной обмазкой. Процесс соединения происходит с постоянным током обратной полярности.

Постоянный ток позволит предотвратить разбрызгивание нержавейки, упростить процесс работы. Также создается более качественный шов и позволяет работать с тонкостенными трубами.

Сварка труб и прочих изделий из нержавеющей стали состоит из следующих действий:

  1. Обработка материала от ржавчины.
  2. Предварительное зажигание и удержание дуги.
  3. Проверка характеристики шва, с отбытием шлака.

Для труб используют марку электродов ОК 63.20 с использованием сварки токами (способ поджига – тушения электрода).

Режимы сварки

Для нержавейки оптимальным вариантом сварки является соединение постоянным током. Чаще всего для нержавеющих металлов используют обратную полярность. Таким образом, положительным становиться электрод, а основной металл позиционируется как минус. В индивидуальном порядке режим сварки может изменяться.

Mig mag сварка

Такое решение применяется для сварочного материала с тонкой стенкой и высокими требованиями к качеству шва. Такую сварку применяют для ответственных работ для системы в условиях повышенного давления.

Соединения производят постоянным током в среде инертного газа, с использованием высоколегированной посадочной проволоки. Соединение происходит без колебаний, в противном случае нарушается защитный газовый слой. Внешний участок шва часто охлаждаю водой. Для сохранения вольфрамового стержня рекомендуется выключать поток газа спустя 15 сек после окончания работы.

Сварка лазером и сварка электронным лучом

Разогрев деталей проходит под воздействием лазерного луча. Метод высокоточный и проходит с большой скоростью.

Сварка нержавейки лазером

Лазер позволяет создать герметичное соединение различной герметичной формы. Для осуществления сварки нет необходимости в среде вакуума. Метод не применяется для толстых заготовок, кроме того лазерное оборудование обладает низким КПД (1-2%) и имеет высокую стоимость. Электронно-лучевая неразъемная связь производит операцию с использование потока заряженных частиц, которые бомбардируют необходимый участок направляемые специальной электронной пушкой. Полученный таким методом шов характеризуется высоким качеством. Такой метод редко используется в виду сложности и дороговизны реализации процесса, необходимости в вакуумной камере.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

источник

Adblock
detector