Прежде чем приступить к сварке нержавеющей стали, стоит ознакомиться со всеми возможными нюансами данного процесса. Само по себе сваривание нержавейки — задача не простая, её сложность зависит от множества факторов.
Схема сварочного полуавтомата.
Одной из наиболее значимых характеристик является хорошая свариваемость, другими словами — первоочередная способность металла образовывать сварное соединение.
Ключевые факторы, которые обязательно могут повлиять на качество сварки:
Сваривание нержавеющей стали полуавтоматами.
- Линейное расширение и литейная усадка. При значительной усадке возрастает риск деформаций металла во время сварки электродами и после неё. А если междеталевые зазоры отсутствуют или детали очень широкие, возрастает вероятность появления крупных трещин.
- Теплопроводность — в нержавейке она заметно ниже, примерно вдвое по сравнению с другими металлами, поэтому при сварке её силу тока следует уменьшать на 15-20%.
- Электрическое сопротивление высокое, поэтому сварка обычными электродами невозможна из‑за перегрева. Поэтому применяют особые электроды на хромоникелиевых стержнях длиной не более 3,5 см для сварки нержавейки.
- Межкристаллитная коррозия — нержавеющая сталь может терять антикоррозийные свойства при неправильном термическом режиме сварки или выборе неподходящего аппарата. Суть процесса в том, что при достижении температуры выше 500 °C по краям металла образуется карбид хрома и железа, что ведёт к коррозии. Однако существуют методы борьбы, например быстрое охлаждение различными способами.
Особенности сварки нержавеющей стали
Двойной импульс для безупречной сварки алюминия и нержавейки.
Чтобы правильно и качественно сварить нержавеющую сталь, необходимо учитывать то, что её физические свойства отличаются от свойств обычной стали:
- удельное электрическое сопротивление — примерно в шесть раз выше;
- точка плавления — ниже примерно на 100 °C;
- теплопроводность — примерно на две трети меньше;
- тепловое расширение — примерно на полтора раза выше.
Существуют разнообразные методы сваривания стали своими руками. Например, дуговую сварку с использованием особых вольфрамовых электродов, проводящуюся в инертной среде, применяют, если толщина металла превышает 1,5 мм. Если необходимо сварить тонкую сталь или трубы, лучше прибегнуть к сварке плавящимися электродами в среде инертного газа.
Дуговая импульсивная сварка пригодна исключительно для листов стали толщиной около 0,8 мм. Короткой дугой с использованием плавящихся электродов следует сваривать сталь толщиной от 0,8 до 3,0 мм, а струйным переносом металла — сталь с толщиной листов свыше 3,0 мм.
Если рассматривать плазменную сварку, то можно сделать вывод, что она подходит для широкого диапазона толщин, поэтому применяется чаще. Сварка дуговая под флюсом — для толщины металла свыше 10 мм. Однако наиболее распространёнными методами являются сварка покрытыми электродами, вольфрамовыми электродами в аргоновой среде и полуавтоматическая аргоновая сварка нержавеющей проволокой.
Сварка покрытыми электродами
Режимы сварочных работ в среде инертных газов.
Если не принципиально, какими электродами проводить сварку и нет особых требований к сварному соединению, то наиболее приемлемым способом будет сварка покрытыми электродами (к ним относятся электрод ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11). Из всех электродов лучше выбрать те, которые обеспечат после сварки устойчивость к коррозии, жаростойкость и хорошие механические свойства.
Сварка должна выполняться постоянным током с обязательной обратной полярностью. Следите за тем, чтобы шов был проплавлен минимально, поскольку применяемые электроды с покрытием имеют небольшой диаметр и требуют минимального количества тепловой энергии. Сила тока во время сваривания нержавеющей стали должна быть строго на 15–20% ниже по сравнению с сваркой обычного металла. При большом токе, из‑за низкой теплопроводности и высокого сопротивления электродов с покрытием, может возникнуть значительный перегрев и даже отслоение частиц. Именно поэтому у таких электродов высокая скорость плавления, поэтому новичкам сначала может быть непривычно.
Чтобы сохранить коррозионные свойства сварного шва, необходимо обеспечить ускоренное охлаждение во время сварки. Для этого применяют медные прокладки или соответствующий обдув. Если сталь хромоникелиевая, можно охлаждать её водой.
Сварка нержавейки с помощью вольфрамовых электродов
Сварка вольфрамовыми электродами в инертной среде подходит, когда обрабатываемый материал очень тонкий или когда требования к качеству сварного соединения весьма высоки. Например, если необходимо сваривать трубы, которые будут далее использоваться для транспортировки газов или жидкостей под высоким давлением, такой метод сварки идеально подходит. Процедура проводится в аргонной среде, ток может быть как постоянным, так и переменным, но с прямой полярностью. В качестве присадочного материала рекомендуется использовать проволоку с большим уровнем легирования, чем у металла. При работе избегайте колебательных движений с электродами, чтобы не нарушить защиту зоны сварки и не допустить окисления шва, что может увеличить стоимость процесса.
Со стороны вне зоны действия воздуха шов должен быть защищён поддувом аргона, однако нержавеющая сталь всё же не крайне чувствительна к такой защите; тем не менее нужно исключить попадание частиц вольфрама в сварочную ванну. В этом случае помогут бесконтактное зажигание дуги или использование угольной/графитовой пластины в тех же целях.
После окончания работы газ следует выключать не сразу, а спустя некоторое время (обычно 10–15 секунд). Это помогает предотвратить сильное окисление нагретых электродов и продлевает их ресурс.
Профилактика дефектов
Сварка нержавеющей стали своими руками.
Всегда при сварке нержавеющей стали необходимо учитывать все её особенности — иначе могут возникнуть дефекты шва, например, «ножевой» коррозии. В зоне из-за высокой температуры возможны горячие трещины, в основном из‑за хрупкости шва. Чтобы избежать подобных ситуаций, целесообразно применять присадочные материалы, которые помогают получить прочные швы. Однако они не должны содержать феррит более 2%. Кроме того, в укреплении шва помогут дуговая сварка с малой длиной дуги. Следует помнить, что кратеры на базовом металле не должны образовываться.
Если вы используете автоматическую сварку, помните: ей обычно свойственны меньшие скорости сварки. Для снижения риска деформаций лучше выполнять меньшее количество проходов, потому что сварка на максимальной скорости может повысить коррозионную устойчивость.
Таким образом, прежде чем выбрать, какими электродами варить нержавейку, стоит изучить все её особенности и характеристики, точно определить требования к сварному шву и назначение изделия.
