Сварка изделий из нержавейки является довольно сложной в технологическом плане операцией, которую невозможно качественно выполнить без учёта физических свойств и химического состава материала. Подобный подход к выполнению работы является единственно правильным и позволит создать максимально надежное и качественное соединение.
Особенности сварки деталей из нержавейки
Основные трудности, возникающие при сварке нержавейки, связаны с тем, что этот материал относится к группе высоколегированных сплавов, а потому содержит в своем составе множество разных элементов, определяющих его основные свойства. Так, в ее составе присутствует такое соединение, как хром. Его доля в сплаве может достигать 12−30%. Хром, как и другие элементы, содержащиеся в составе нержавейки — молибден, марганец, титан и никель, обеспечивает этого металлу антикоррозионные свойства. Но при этом от него нержавейка получает и ряд особенностей, которые влияют на ее свариваемость.
Поэтому при сварке нержавейки необходимо учитывать ряд характеристик этого материала.
Высокий коэффициент линейного расширения. Из-за этой особенности во время сваривания деталей из нержавейки они неизбежно подвергаются значительной деформации. Иногда вызванное этим свойством деформация может вызвать появление крупных трещин, если подготовленные для соединения детали имеют большую толщину и между ними отсутствует зазор.- Низкая теплопроводность. В отличие от низкоуглеродистых сплавов нержавейка имеет в полтора — два раза ниже показатель теплопроводности. Из-за этой особенности при сварке детали проплавляются даже при токах меньшей величины, чем при соединении деталей из низкоуглеродистой стали.
- Межкристаллитная коррозия. В условиях, когда нержавейка во время сварки подвергается сильному нагреву (до температуры +500 градусов Цельсия и выше), приходится наблюдать такое явление, как межкристаллитная коррозия. Она возникает из-за того, что по краям зерен структуры металла образуются прослойки, состоящие из карбида хрома и железа.
Но предотвратить это явление можно, если с особой тщательностью подходить к выбору режима сварки, а также в принудительном порядке остужать соединяемые элементы, с чем легко может справиться обычная вода. Но важно помнить, что такой метод охлаждения можно применять только в отношении изделий из хромоникелевых сталей, обладающих аустенитной внутренней структурой.
- Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями. Учитывая, что свариваемые материалы имеют низкие показатели теплопроводности и повышенное электрическое сопротивление, во время их соединения электроды, стержни которых состоят из хромоникелевого соединения, часто нагреваются до критических температур. Предотвратить подобное явление можно только при условии применения для сварки электродов, имеющих длину не более 35 см.
Популярные методы сварки
В случае необходимости соединения изделий из нержавеющей стали с повышенным содержанием хрома их сваривание может быть выполнено несколькими способами. К настоящему моменту наибольшее распространение получили следующие виды сварки:
- Аргонодуговая. При этом виде сварки применяют вольфрамовые электроды и режимы AC/DC TIG.
Сварка, проводимая покрытыми электродами в режиме MMA.- Полуавтоматическая электродуговая сварка. Проводится в аргоновой среде с использованием режима MIG, а также проволоки из нержавейки.
- Холодная сварка, которую выполняют под высоким давлением.
- Шовный метод сваривания и контактная точечная сварка.
Перед началом работ по свариванию нержавейки необходимо в обязательном порядке обезжирить их поверхности, для чего может применяться авиационный бензин или ацетон. Это делают с целью уменьшения пористости создаваемого шва, а также для обеспечения повышенной устойчивости сварочной дуги. Только когда эта операция будет выполнена, можно приступать непосредственно к свариванию заготовок выбранным способом.
Для сваривания элементов из нержавейки можно использовать несколько способов, среди которых имеются как получившие наибольшее распространение, так и применяемые в редких случаях. Конечный выбор наиболее подходящего метода должен осуществляться с учетом конкретных условий и требований, которым должно отвечать выполняемое соединение.
Покрытыми электродами
Чаще всего сварку заготовок из нержавеющей стали выполняют методом ММА, предусматривающим использование покрытых электродов. Главными его достоинствами является простота и универсальность, что позволяет использовать его даже в бытовых условиях, хотя он и не в состоянии обеспечить шов высокого качества.
Несмотря на то что этот тип сварки нержавейки электродами ММА подходит для использования в домашних условиях, чтобы им воспользоваться, придется приобрести специальный сварочный аппарат — инвертор.
Для надежного соединения изделий из нержавейки с помощью инвертора важно правильно выбрать электроды. На сегодняшний день всё разнообразие электродов, используемых для соединения нержавейки, можно представить в виде двух групп:
- С рутиловым покрытием на основе двуокиси титана. При использовании таких электродов минимизируется количество образующихся во время работы брызг металла, а также обеспечивается стабильность дуги, но их применение возможно только при постоянном токе и обратной полярности.
- С покрытием на основе карбоната магния и кальция. При работе этими электродами сварка выполняется при постоянном токе и обратной полярности.
Ручная и полуавтоматическая в среде аргона
При сварке изделий из нержавеющей стали ручным способом в аргоновой среде обычно используют электроды из вольфрама. Подобный способ соединения деталей подходит для использования и в домашних условиях, обеспечивая качественное и надежное соединение изделий, имеющих небольшую толщину. Чаще всего этот тип электродов применяют при выполнении работ по прокладке коммуникаций из труб, предназначенных для доставки в условиях высокого давления газов или различных жидкостей.
Эта технология имеет ряд особенностей, о которых также не помешает узнать перед использованием:
Во время сварочных работ важно, чтобы вольфрам, из которого выполнены электроды, не попал в расплавленный металл в зоне сварки. Решается эта задача путем поджигания дуги бесконтактным способом. В том случае, если это невозможно сделать на детали, дугу можно зажечь на отдельной угольной плите, а затем осторожно ее переместить на соединяемые заготовки.- Этот метод сваривания изделий из нержавейки может использоваться как при постоянном, так и переменном токе.
- При выборе оптимального режима сварки в расчет берется толщина соединяемых деталей. Говоря о режимах, речь идет о количестве расходуемого защитного газа, показателях тока, выбранной для сваривания присадке, диаметре проволоки, сечении вольфрамового электрода.
- Используемая для сваривания присадочная проволока должна иметь более высокий уровень легирования, нежели соединяемые заготовки.
- Во время сварочных работ электроды для нержавеющих сталей должны сохранять устойчивое положение. При несоблюдении этого требования возможно нарушение сварочной зоны и окисление металла в ее области.
Одним из плюсов использования этого метода сварки является то, что он позволяет значительно экономить вольфрамовые электроды. Для этого после завершения сварочных работ нужно примерно на 15 секунд не отключать подачу аргона. Такой прием позволяет защитить раскаленный вольфрамовый электрод от активного окисления.
Электродами полуавтоматическим способом
Этот метод сваривания изделий из нержавейки в аргоновой среде практически не отличается от классического ручного. Разница между ними состоит лишь в том, что проволока в сварочную зону поступает посредством специального оборудования. Механизация этого процесса позволяет повысить его точность и скорость.
если есть полуавтоматическое оборудование, специалист может воспользоваться следующими способами сваривания изделий из нержавейки:
Метод струйного переноса. Главным его достоинством является то, что с его помощью можно создавать надежные соединения при работе с деталями значительной толщины.- Сварка короткой дугой. Предназначена преимущественно для соединения заготовок небольшой толщины.
- Импульсная сварка. Универсальный метод соединения деталей, который гарантирует получение качественных и надежных соединений и максимальную экономию на расходных материалах.
Какими электродами варить нержавейку
Чтобы разобраться, какой тип электродов лучше всего подойдёт для сваривания нержавейки, необходимо обратиться к ГОСТу 10052−75, из которого можно узнать об особенностях существующих типов расходных материалов и рекомендациях по их выбору для работы с металлом определенного химического состава. Определиться с наиболее подходящим типом электродов для сваривания нержавейки, соответствующим требованиям данного ГОСТа, можно, если знать марку металла, элементы из которого необходимо соединить.
Другие способы сварки нержавеющей стали
В ряде ситуаций специалистам приходится рассматривать альтернативные методы сварки изделий из нержавейки, которые позволяют создавать надежные соединения только в особых условиях. К ним можно отнести следующие методы, предусматривающие использование специального сварочного оборудования.
Лазерным лучом
Из достоинств, которыми обладает этот метод соединения деталей из нержавейки, следует отметить сохранение изначальных показателей прочности металла в сварочной зоне по причине повышенного температурного воздействия, минимальное время, необходимое для остывания, отсутствие трещин после сварки, а также формирование минимального размера зерен в его структуре. Сам рассматриваемый метод, как и оборудование, которое позволяет его реализовать, активно используется в самых разных отраслях промышленности, в том числе при прокладке коммуникаций, в автомобилестроении и др.
Холодная под большим давлением
При этом способе соединения деталей из нержавейки материал не подвергают плавлению. Соединение заготовок обеспечивается за счет особого взаимодействия их кристаллических решеток. В зависимости от того, какое соединение необходимо получить и с деталями какой формы предстоит работать, давление может оказываться на одну или сразу на обе детали.
Контактная сварка изделий из нержавейки
При этом способе соединения изделий из нержавейки может применяться точечная или роликовая технология. Он позволяет соединять тонкие листы из нержавеющей стали, имеющие толщину до 2 мм. Примечательно, что при сваривании деталей этим способом применяют то же оборудование, что и при сваривании других металлов.
Нержавеющая сталь является одним из наиболее популярных материалов, из которого изготавливается множество разнообразных металлоизделий и конструкций. Однако процесс сваривания деталей имеет свои особенности, которые обязательно нужно учитывать каждому специалисту. Особенно это касается домашних мастеров, многие из которых не знают, как сварить нержавейку инвертором в домашних условиях.
От низкоуглеродистых сталей этот материал отличается содержанием определенного набора элементов, которые создают определенные трудности при соединении деталей из нержавейки. Это является одним из главных моментов, о котором необходимо знать перед началом сварочных работ. Дело в том, что каждый входящий в состав нержавейки элемент обладает особыми свойствами, что напрямую влияет на характеристики, которые демонстрирует нержавейка во время сварки. Особые физические свойства и химический состав нержавейки требуют использования определенных методов сваривания изделий, выполненных из этого металла.
Выбор наиболее подходящего способа должен осуществляться с учётом характеристик соединяемых деталей, а также используемых электродов. Это также может в значительной степени повлиять на качество и надежность создаваемого соединения.
