Сварка нержавейки электродом с помощью инверторного аппарата в домашних условиях

Вопросы и ответы

История нержавеющей стали

Своим появлением нержавеющая сталь обязана английскому металлургу Гарри Брирли, который в 1913 году работал над улучшением орудийных стволов и заметил, что добавление хрома в низкоуглеродистую сталь резко повышает ее антикоррозионные свойства.

Основными элементами нержавеющей стали являются железо, хром и углерод. Количество хрома в составе колеблется в пределах 11–30%. Высокая коррозионная стойкость стали обеспечивается добавлением хрома в количестве не менее 12 %.

Именно благодаря ему при взаимодействии с кислородом атмосферы на стали образуется оксидная пленка, представляющая собой очень тонкий слой оксида хрома. Атомы этого оксида по размеру близки к атомам хрома, что позволяет им плотно сцепляться друг с другом и образовывать устойчивый к любым ударам слой толщиной в несколько частиц.

При деформации поверхности нержавеющей стали – порезах или царапинах наблюдается разрушение оксидной пленки. Но тут же происходит образование новых оксидов, восстанавливающих поверхность и защищающих ее от коррозии.

Если сравнить атомы железа и его оксида, то можно увидеть их совершенно разные размеры. Это не позволяет создать ровный прочный слой на поверхности металла. Он становится рыхлым и тонким. Следовательно, железо быстро ржавеет.

Помимо железа, хрома и углерода, в состав современной нержавеющей стали входят и другие элементы. Повышается коррозионная стойкость и улучшаются другие физико-механические свойства нержавеющей стали за счет добавления 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. Крепеж в виде болтов и гаек производится из наиболее популярных аустенитных хромоникелевых сталей. Эти сплавы используются в производстве монет.

Аустенитные стали не требуют специальной обработки и легко свариваются. Химическая промышленность сделала ферритные сплавы востребованными. Благодаря устойчивости к негативному воздействию высоких температур и различных химических составов, в том числе кислот, они идеально подходят для изготовления больших резервуаров, необходимых в химическом производстве.

Выбор подходящего аппарата

Нержавеющая сталь – это высоколегированная сталь, содержащая много хрома, титана, никеля и молибдена. Металлы защищают от коррозии и улучшают общие свойства изделий. Сваривать материал сложно из-за его низкой теплопроводности. Необходимо использовать пониженное напряжение и ток с обратной полярностью.

Все типы инверторов подходят для домашнего использования. Умельцы часто собирают модели, ничем не хуже заводских собратьев.

Главное, чтобы аппарат имел ручной режим сварки и возможность регулирования силы тока от 20 до 200 А.

Для сварки нержавейки вам потребуется устройство со следующими функциями:

  • «Форсаж», снижающий напряжение дуги и увеличивающий ток;
  • ПВ — продолжительность работы в непрерывном режиме.

Кабель можно выбрать длиной до 6 м. Большой кабель сильно нагревается. При резких скачках в сети работоспособность устройства должна сохраняться. Лучше взять инвертор, работающий при низких температурах.

Способы

Сварка нержавеющей стали может осуществляться несколькими способами. При этом используется разное оборудование, появляются определенные нюансы.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Распространенный способ соединения деталей из нержавеющей стали. Для проведения работ используется инверторный сварочный аппарат, специальные электроды. Они могут быть двух видов:

  1. Стержень покрыт рутиловым слоем, который состоит из диоксида титана.
  2. Столбы покрыты смесью кальция, карбоната магния.

Этот метод используется для создания соединений, которые не будут подвергаться критическим нагрузкам.

Вольфрамовыми электродами

Сварка нержавеющей стали вольфрамовыми электродами осуществляется в сочетании с инертными газами, которые подаются в нагретое место и предохраняют шов от образования оксидной пленки.

Этот метод подходит для сварки тонкого металла, изготовления труб для различных жидкостей.

Полуавтоматическая в аргоне

Таким образом, нержавеющая сталь лучше сваривается. С помощью полуавтомата удается добиться высокой производительности. Для создания прочного соединения используют несколько видов проводов:

  1. Пудра.
  2. Алюминий.
  3. Медное покрытие.
  4. Изготовлен из легированной стали.
  5. С флюсом.

Полуавтоматическая работа представляет собой пошаговый процесс:

  1. Мастер подготавливает детали. Очищает их от ржавчины, налета, грязи.
  2. Устанавливается режим сварки сварочного аппарата. Оптимальная сила тока для нержавеющей стали толщиной до 3 мм не должна превышать 145 А.
  3. В рабочую зону подается проволока, зажигается дуга.

Форсунка горелки должна двигаться только в одном направлении без бокового смещения.

Холодная под большим давлением

Процесс соединения заготовок из нержавеющей стали без плавления. В зависимости от свойств неподвижной части давление может действовать на одну или две заготовки. Соединение образуется за счет взаимодействия между кристаллической решеткой металла.

Лазерная

Этот способ соединения нержавеющей стали осуществляется на промышленных предприятиях. Для реализации необходимо использовать специальное оборудование. При работе с лазером выполняются два способа сварки заготовок — шовная, точечная.

Преимущества лазерного оборудования:

  1. Трещин от сильного нагрева нет.
  2. Прочность металла в зоне отпуска не снижается.
  3. Оксидная пленка не появляется благодаря высокой скорости лазерной обработки.

Плазменная

Существует два способа плазменной сварки нержавеющей стали:

  1. Ручной – предполагает обработку металла плазменной дугой, которая образуется между рабочей поверхностью, электродом.
  2. Автоматический — ток плазмы генерируется плазменной горелкой.

Используется на промышленных предприятиях.

Особенности сварки нержавеющей стали

Основная проблема, с которой сталкиваются неопытные сварщики, – некачественный шов. Течь в трубе может возникнуть даже при низком давлении. На металле в районе шва появляются трещины.

При сварке нержавеющей стали электродом необходимо учитывать ряд особенностей легированной стали, ее физические свойства:

  • Металл имеет высокий коэффициент расширения; после соединения электросваркой дает усадку при охлаждении. Если варить нержавейку с обычной добавкой из углеродистой стали, которая имеет малый коэффициент расширения, могут появиться трещины по шву — это будет рваться от внутренних напряжений в нержавейке.
  • При окислении расплава на поверхности образуется пористость за счет кристаллизации. Если нет возможности создать защитную атмосферу над рабочей зоной, необходимо выбирать стержни со специальным покрытием, содержащим компоненты, препятствующие попаданию кислорода в шов.
  • Легированная сталь, используемая в быту, плавится при низких температурах. Под воздействием дуги из нержавейки могут выгореть легирующие добавки. Без них металл будет ржаветь. Для предотвращения перегрева шов расположен в шахматном порядке.
  • Присадка для сварки нержавейки подбирается с учетом особых свойств легируемого металла. Желательно знать точную маркировку на свариваемых заготовках.

Какие электроды стоит использовать

Нержавеющая сталь сваривается инвертором с использованием электродов, покрытых карбонатами магния и кальция. Популярными марками являются ЦЛ-11 и ОЗЛ-8. Стоимость расходных материалов невысокая, но дешевые электроды тянутся, дуга держится плохо. Работа требует опыта мастера. Полученные швы обладают антикоррозийными свойствами. После ОК-45 или МЗ-3 шлак легко счищается.

Наилучшие результаты достигаются при использовании продукции шведской компании ESAB. Они легко зажигаются и хорошо держат дугу. Количество брызг горячего металла резко снижается.

Даже у новичков при работе с нержавейкой достигается прочный шов. При сварке необходимо учитывать способность остывшего шлака растрескиваться и отскакивать от заготовки. Необходимо принять меры для защиты глаз и открытых участков тела от ожогов.

Рекомендуемая лите

ратура Как подготовить нержавеющую сталь в среде аргона

При работе ручной электросваркой применяют электроды: СЭЗ ЗИО-8, СЭЗ ЦТ-15, ESAB FILARC 88S. Они имеют защитное покрытие из карбоната кальция и магния.

Факторы сложности для сварки деталей из нержавеющей стали

Сварка нержавеющей стали затруднена тем, что этот материал относится к категории высоколегированных сплавов, а значит, в его составе в достаточно большом количестве присутствуют элементы, влияющие на его основные свойства.

Одним из таких элементов является хром, особенно в нержавеющей стали. Содержание этого сплава может составлять 12–30 %. Вместе с такими элементами, как никель, титан, марганец и молибден, хром формирует антикоррозионные свойства нержавеющей стали, но в то же время придает ей другие свойства, влияющие на свариваемость.

Для тех, кто не любит читать длинные статьи и вникать в технические подробности, сразу предлагаем посмотреть два видео с наиболее актуальными для домашнего мастера вариантами сварки нержавейки — электродом с помощью инвертора и опять же инвертором, но уже в среда защитного газа (аргон).

Сварку нержавеющей стали необходимо проводить с учетом следующих специфических особенностей этого материала.

Достаточно высокий коэффициент линейного расширения

По этой причине сварка нержавеющей стали всегда сопровождается значительной деформацией соединяемых деталей. В некоторых случаях, когда свариваемые детали имеют значительную толщину и между ними нет зазора, такие деформации могут привести даже к образованию крупных трещин.

Низкая теплопроводность

Теплопроводность нержавеющей стали в 1,5–2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Это свойство материала обуславливает плавление соединяемых в зоне сварки деталей даже при меньших токах (на 15–20 %), чем при сварке изделий из малоуглеродистой стали.

Межкристаллитная коррозия

При сильном нагреве (более 500 градусов Цельсия) в нержавеющей стали возникает так называемая межкристаллитная коррозия. Происходит это потому, что по краям зерен металлической структуры начинают формироваться промежуточные слои, состоящие из карбида хрома и железа.

Избежать этого явления можно не только тщательным подбором режима сварки, но и принудительным охлаждением свариваемых деталей из нержавеющей стали, для чего можно использовать обычную воду. Однако следует учитывать, что охлаждать водой можно только детали из хромоникелевой стали, имеющие аустенитную внутреннюю структуру.

Перегрев электродов с никель-хромовыми стержнями

Из-за низкой теплопроводности соединяемых материалов и их повышенного электрического сопротивления сварка деталей из нержавеющей стали сопровождается сильным нагревом электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать этого нежелательного явления, используйте электроды для сварки нержавейки длиной до 35 см.

Наиболее распространенные способы сварки нержавеющей стали

Сварка изделий из нержавеющей стали, характеризующейся высоким содержанием хрома, может осуществляться по нескольким технологиям. К ним, в частности, относятся следующие виды сварки:

  • аргонодуговая сварка (с вольфрамовым электродом и в режиме AC/DC TIG);
  • выполняется в режиме ММА электродами с покрытием;
  • полуавтоматическая дуговая сварка в среде аргона, выполняемая в режиме MIG с использованием проволоки из нержавеющей стали;
  • так называемая холодная сварка нержавеющей стали, осуществляемая под высоким давлением (название этой технологии связано с тем, что она не предусматривает расплавления металла в процессе соединения);
  • шовная технология и контактная точечная сварка.

Технология сварки деталей из нержавеющей стали предусматривает тщательное обезжиривание поверхностей ацетоном или авиакеросином. Это делается для уменьшения пористости выполняемого шва, повышения устойчивости сварочной дуги и тщательной зачистки кромок соединяемых деталей. Только после тщательной очистки можно продолжить работу выбранным способом.

Существует несколько основных способов сварки деталей из нержавеющей стали, а также редко используемые технологии. В любом случае решение о том, как варить нержавейку, следует принимать исходя из конкретных условий и требований образуемого соединения.

Читайте также: Сварка инвертором для начинающих: пошаговая инструкция и рекомендации

Сварка покрытыми электродами (ММА)

Сварка деталей из нержавеющей стали по технологии ММА, предполагающая использование электродов с покрытием, является наиболее распространенной технологией. Этот способ достаточно прост, его можно использовать в домашних условиях, но он не позволяет получить швы самого высокого качества.

Удобно, что такую ​​сварку нержавейки можно сделать даже в домашних условиях, но для этого нужен специальный сварочный аппарат, называемый инвертором. Чтобы сварка нержавейки инвертором позволяла добиться соединения с высокой надежностью, необходимо правильно подобрать электрод под определенную марку нержавейки. Все электроды, используемые для сварки изделий из нержавеющей стали, делятся на два основных типа:

  • с рутиловым покрытием на основе диоксида титана (сварка такими электродами, обеспечивающими малое разбрызгивание металла и стабильную дугу, выполняется на постоянном токе и обратной полярности);
  • с покрытием на основе карбоната магния и кальция (такими электродами нержавеющая сталь сваривается постоянным током с обратной полярностью).

Чтобы понять, с какими электродами заготавливать нержавейку, достаточно посмотреть ГОСТ 10052-75, в котором представлены все виды таких расходных материалов, а также указано, какой из них следует использовать для работы с металлом определенного химического состава.

Чтобы выбрать электроды из нержавеющей стали, соответствующие требованиям этого ГОСТа, достаточно знать марку металла, детали, которые необходимо соединить.

Со всеми требованиями, предъявляемыми к электродам для сварки нержавеющих сталей, вы можете ознакомиться, бесплатно скачав ГОСТ 10052-75 в формате pdf по ссылке ниже.

ГОСТ 10052-75 Электроды металлические покрытые для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей со специальными свойствами
Загрузка

Ручная и полуавтоматическая сварка нержавейки в среде аргона (AC/DC TIG, MIG)

Для выполнения ручной сварки нержавеющей стали в среде аргона применяют вольфрамовые электроды. Эта технология даже в домашних условиях позволяет добиться качественного и надежного соединения изделий, отличающихся небольшой толщиной. Сварка такими электродами на нержавейке в основном используется для монтажа коммуникаций из труб, по которым будут транспортироваться газы или различные жидкости под давлением.

Эта технология имеет определенные особенности.

  • Для предотвращения попадания вольфрама, из которого изготовлены электроды из нержавеющей стали, в расплавленный металл в зоне сварки зажигание дуги осуществляется бесконтактным способом. Если нет возможности сделать это непосредственно на детали, дуга зажигается на специальной угольной пластине и осторожно перемещается к соединяемым заготовкам.
  • Сварка нержавейки таким способом может осуществляться как на постоянном, так и на переменном токе.
  • Режимы выбираются в зависимости от толщины соединяемых деталей. В частности, к таким режимам относятся параметры сечения вольфрамового электрода, диаметр проволоки, используемой в качестве присадки, параметры тока (сила и полярность), расход защитного газа, скорость сварки.
  • Очень важно, чтобы уровень легирования присадочной проволоки был выше, чем у соединяемых деталей.
  • В процессе сварки электроды из нержавеющей стали не должны колебаться. Пренебрежение этим требованием может привести к разрыву зоны сварки и окислению металла в этой зоне.

Используя эту технологию, можно уменьшить расход вольфрамового электрода. Для этого необходимо некоторое время (10-15 секунд) не отключать подачу аргона после окончания процесса сварки. Такая процедура помогает защитить горячий вольфрамовый электрод от активного окисления.

В полуавтоматической сварке нержавеющей стали в среде аргона отличий от обычного ручного способа на самом деле мало. Основное отличие заключается в том, что проволока подается в зону сварки с помощью специального оборудования. Благодаря механизации процесс происходит намного точнее и с большей скоростью.

При использовании полуавтомата можно реализовать следующие способы сварки деталей из нержавеющей стали:

  1. струйный метод переноса, позволяющий эффективно сваривать детали большой толщины;
  2. сварка короткой дугой – для соединения деталей небольшой толщины;
  3. импульсная сварка – универсальная технология, позволяющая получить качественные и надежные соединения и являющаяся наиболее выгодным вариантом в экономическом плане.

Технология сварки обычным электродом

Для соединения нержавейки необходимо соблюдать простые правила:

  1. Не допускать перегрева заготовки до температуры выше 150°С;
  2. Сварку проводить малым током, исключая лишнее движение электрода. Довести скорость подачи проволоки до максимума.
  3. Обеспечьте отвод тепла медными пластинами, расположенными под соединяемыми деталями.
  4. Для толстых листов нержавеющей стали используйте многопроходную сварку.
  5. Используйте специальные электроды. Простые дают некачественный стежок.

В процессе эксплуатации место соединения обезжиривается. Способ позволяет поддерживать стабильное горение дуги. Значение тока от 80 А. Под заготовками размещены теплоотводящие медные пластины. Для надежного горения дуги расстояние между металлом и электродом составляет 2-3 мм.

Методика с использованием инвертора

Работа требует опыта и доступна не всем новичкам.

Преимущества сварки нержавейки обычным электродом:

  • низкая стоимость оборудования;
  • небольшой вес и габариты устройства;
  • возможность сваривать детали толщиной до 2 см;
  • возможность работы без защитных газов и флюсов.

Недостатки метода:

  • образование большого количества шлака;
  • разрушение покрытия с последующим перегревом электрода;
  • текущий лимит;
  • повышенные временные затраты.

Работа ведется тремя способами:

  1. Использование ручных методов. Стык между деталями заполняется расплавленным электродным материалом. Для работы используется только инвертор.
  2. Соединение заготовок вольфрамовым электродом, применяемым для тонких пластин. Шов достигается сплавлением заготовки и присадочной нити. Место сварки защищено слоем газа.
  3. Работа на полуавтоматическом агрегате с подачей проволоки. Скорость увеличивается вместе с производительностью. В аргон рекомендуется добавлять углекислый газ (до 2%).

Прежде чем варить нержавейку с конвертером в домашних условиях, нужно правильно подготовить прибор и материалы.

Необходимые расходники

С помощью преобразователя нужно подготовить все необходимое для работы:

  • агрегат аналогичного типа;
  • растворитель;
  • щетка со стальной щетиной;
  • средства индивидуальной защиты;
  • электроды;
  • зажимы типа «крокодил» для заземления;
  • кабели длиной от 2 до 6 м.

соединение листов толщиной 3 или 4 мм и получение качественного шва становится сложной задачей, которую можно выполнить с помощью инвертора с осциллятором и с возможностью аргонно-дуговой сварки (АРД).

Таким устройством может стать популярный прибор Aurora PRO INTER TIG 200 PULSE. ADS позволяет создавать красивые и прочные швы на тонких листах или трубах.

Настройка инвертора

Перед сваркой машину настраивают правильно. Делается это переключателями на панели приборов. Необходимые значения можно увидеть в таблице:

Толщина заготовки Ток (А) Напряжение (В) Диаметр электрода
1,5 40 — 60 1. 3 2
3.0 75 — 85 15 3
4.0 90 — 100 16 3
6,0 140 — 150 18 4
8,0 150 — 180 20 4
12,0 180 — 220 22 5
15,0 220 — 260 26 6

При работе в режиме полуавтоматической или аргонодуговой сварки устанавливается расход инертного защитного газа. Все делается из опыта. Оптимальные значения 6-12 л/мин. Движение нити при автоматической подаче настраивается на максимальную скорость, обеспечивающую качественный стежок.

Процесс пошагово

Перед работой мастер должен выполнить следующие действия:

  • с заготовки рядом с будущим швом счистить грязь металлической щеткой или наждачной шкуркой до естественного блеска;
  • обработайте место сварки растворителем или ацетоном, чтобы удалить следы жира;
  • из заготовок толщиной 4 мм и более, скошенных для заполнения стыка расплавленным металлом;
  • остальную часть металла обработайте раствором мела в воде, чтобы не прилипали горячие капли;
  • между деталями оставить компенсационный зазор 1-2 мм;
  • соединять тонкие листы без зазоров;
  • подложите под заготовки пластины, отводящие тепло;
  • для толстых частей сначала нагрейте до 150-170°C.

Обработка после сварки

По окончании работы детали остывают естественным путем. Вы не можете ускорить процесс, ополаскивая их водой. Это приведет к образованию микротрещин. После очистки от шлака шов подвергают шлифовке с последующей полировкой.

Для рафинирования применяют абразивные материалы, содержащие оксид алюминия или цирконий. Изделия из корунда не подходят.

Чтобы стык оставался прочным и эстетичным, его промазывают пастой с антикоррозийными свойствами. При несоблюдении этих рекомендаций качество изделия снижается из-за возникновения очагов ржавчины.

Вместо заключения: ручная сварка часто применяется для мелких бытовых и производственных задач. Используется для соединения труб, нержавеющих емкостей и других изделий на даче, в доме, в гараже. Восстановленный товар прослужит долгие годы.

Советы бывалых, экспертное ассорти

Важные советы по сварке нержавеющей стали:

  • Пресловутая МКК — межкристаллитная коррозия, которой все боятся и о которой много говорят, проявляется только при температурах выше 500°С. Проверять и принимать профилактические меры против МКК не желательно, если температура не достигает этого уровня.
  • За температурой всегда нужно следить очень тщательно: в диапазоне от 350°С до 500°С пластичность нержавеющих сплавов значительно снижается, а это приводит к повышенной хрупкости металла. Меньше размахивания молотками, руками и прочими предметами при такой температуре!
  • Не ленитесь предварительно разогревать заготовки до самых высоких температур до 1200°С с последующим самоохлаждением не менее трех часов. Так вы улучшите качество стали.
  • Никогда не нужно спешить, но сварку нержавейки электродами нужно производить как можно быстрее: нержавейка не любит длительного нагрева. Готовить лучше слоями, охлаждая каждый слой до 100°С перед каждым последующим слоем.
  • Идеальные кухонные полотенца всегда длинные. По крайней мере, постарайтесь сделать расстояние между скобами на заготовках как можно меньше перед нанесением основного покрытия.
  • выбор правильного электрода так же важен, как выбор аппарата или режима сварки. Поэтому обратите внимание и на электроды, не меньше.

Плазменная сварка

Принцип основан на ионизации газа под действием электрической дуги в специальной камере — плазмотроне. Электрическое поле создается с помощью тугоплавкого вольфрамового электрода. Направленный поток плазмы быстро расплавляет заготовку в месте соединения до высокой температуры. Оборудование бывает двух видов:

  • ручной, вторым контактом для формирования дуги становится металлическая деталь;
  • дуга автоматически образуется между электродом и стенкой камеры.

Ручная плазменная сварка тонких заготовок до 3 мм, автоматическая — толщиной до 160 мм. Края предварительно обрезаются, но шов сваривается сразу, за один проход.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector