Как и чем сварить нержавейку в домашних условиях
Сварка нержавейки в домашних условиях: варианты, советы, видео
Выполняя такую технологическую операцию, как сварка нержавейки, важно учитывать как физические свойства материала, так и его химический состав. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что соединение будет выполнено качественно и надежно.
Аргонная сварка нержавеющей стали
Факторы сложности для сварки деталей из нержавеющей стали
Сварку нержавеющей стали затрудняет то, что данный материал относится к категории высоколегированных сплавов, а значит, в его составе в достаточно большом количестве содержатся элементы, влияющие на его основные свойства. В нержавейке, в частности, таким элементом является хром. Его содержание в данном сплаве может составлять 12–30%. Хром наряду с такими элементами, как никель, титан, марганец и молибден, формирует антикоррозионные свойства нержавеющей стали, но в то же самое время наделяет ее и другими особенностями, влияющими на свариваемость.
Для тех, кто не любит читать длинные статьи и вникать в технические тонкости, предлагаем сразу посмотреть два видео с наиболее актуальными для домашнего мастера вариантами сварки нержавеющей стали — электродом с помощью инвертора и опять же инвертором, но уже в среде защитного газа (аргона).
Сварка нержавейки должна выполняться с учетом следующих специфических характеристик этого материала.
По этой причине сварку нержавеющей стали всегда сопровождает значительная деформация соединяемых деталей. В отдельных случаях, когда свариваемые детали имеют значительную толщину и между ними не предусмотрен зазор, такие деформации могут привести даже к появлению крупных трещин.
Теплопроводность нержавеющей стали в 1,5–2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Такая особенность материала приводит к тому, что соединяемые детали в зоне сварки проплавляются даже при меньших (на 15–20%), чем при сваривании изделий из низкоуглеродистой стали, силах тока.
При сильном нагреве (более 500 градусов Цельсия) в нержавеющих сталях возникает так называемая межкристаллитная коррозия. Происходит это потому, что по краям зерен структуры металла начинают формироваться прослойки, состоящие из карбида хрома и железа. Избежать этого явления можно не только тщательным подбором режима сварки, но и путем принудительного охлаждения свариваемых деталей из нержавейки, для чего можно использовать обычную воду. Однако следует иметь в виду, что охлаждать водой можно лишь детали, изготовленные из хромоникелевых сталей, которые имеют аустенитную внутреннюю структуру.
Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями
Из-за низкой теплопроводности соединяемых материалов и их повышенного электрического сопротивления сварка деталей из нержавейки сопровождается сильным нагревом электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать этого нежелательного явления, используют электроды для сварки нержавейки длинной до 35 см.
Сварочные электроды Sabaros ME 101 3,2мм для сварки нержавеющих сталей
Наиболее распространенные способы сварки нержавеющей стали
Сварка изделий из нержавеющих сталей, характеризующихся повышенным содержанием хрома, может выполняться с использованием нескольких технологий. Сюда, в частности, относятся следующие виды сварки:
Технология сварки деталей из нержавеющей стали предусматривает тщательное обезжиривание их поверхностей при помощи ацетона или авиационного бензина. Делается это для того, чтобы уменьшить пористость выполняемого шва, сделать сварочную дугу более устойчивой, тщательно зачистить кромки соединяемых деталей. Только после тщательной зачистки можно приступать к выполнению операции выбранным способом. Есть несколько основных способов сваривания деталей из нержавеющих сталей, а также технологии, которые применяются достаточно редко. В любом случае принимать решение о том, как варить нержавейку, следует исходя из конкретных условий и требований, предъявляемых к формируемому соединению.
Сварка покрытыми электродами (ММА)
Сварка деталей из нержавейки по технологии ММА, предусматривающая использование покрытых электродов, является самой распространенной технологией. Этот способ достаточно прост, его можно применять и дома, но он не позволяет получать шов самого высокого качества.
Что удобно, такую сварку нержавейки можно выполнять даже в домашних условиях, но для этого вам понадобится специальный сварочный аппарат, который называется инвертор. Чтобы сварка нержавейки инвертором позволила получить соединение, обладающее высокой надежностью, необходимо правильно подобрать электрод для определенной марки нержавейки. Все электроды, с помощью которых проводится сварка изделий из нержавеющих сталей, делятся на два основных типа:
Чтобы понять, какими электродами варить нержавейку, достаточно заглянуть в ГОСТ 10052-75, в котором представлены все типы таких расходных материалов, а также оговаривается, какой из них следует использовать для работы с металлом конкретного химического состава. Для того чтобы выбрать электроды по нержавейке, соответствующие требованиям данного ГОСТа, достаточно знать марку металла, детали из которого необходимо соединить.
Со всеми требованиями к электродам для сварки нержавейки можно ознакомиться, бесплатно скачав ГОСТ 10052-75 в формате pdf по ссылке ниже.
Ручная и полуавтоматическая сварка нержавейки в среде аргона (AC/DC TIG, MIG)
Для выполнения ручной сварки нержавейки в среде аргона применяются электроды из вольфрама. Эта технология даже в условиях дома позволяет получать качественные и надежные соединения изделий, отличающихся небольшой толщиной. Сварку такими электродами по нержавейке используют преимущественно для монтажа коммуникаций из труб, по которым под давлением будут транспортироваться газы или различные жидкости.
Аустенитную нержавеющую сталь следует сваривать особенно тщательно и с осторожностью
У данной технологии есть определенные особенности.
При использовании данной технологии можно сократить расход вольфрамового электрода. Для этого нужно некоторое время (10–15 секунд) не отключать подачу аргона после окончания сварочного процесса. Подобная процедура способствует защите раскаленного вольфрамового электрода от активного окисления.
У полуавтоматической сварки нержавейки в среде аргона, по сути, мало отличий от обычного ручного способа. Основное ее отличие заключается в том, что подача проволоки в зону сварки осуществляется при помощи специального оборудования. Благодаря механизации процесс протекает значительно точнее и с большей скоростью.
Благодаря использованию полуавтоматического оборудования могут быть реализованы следующие техники сварки деталей из нержавеющей стали:
Аргонодуговая сварка нержавеющей стали
Другие технологии сварки нержавеющей стали
Существует еще несколько способов сварки нержавейки, которые лучше демонстрируют себя в определенных ситуациях, то есть не отличаются универсальностью. Сюда относятся следующие способы, предполагающие использование специального оборудования.
Сварка нержавеющей стали с использованием лазерного луча
Такой способ сварки, который даже на видео выглядит очень впечатляюще, обладает целым рядом весомых преимуществ: металл в зоне сварки не теряет свою прочность из-за чрезмерного температурного воздействия, быстро остывает, на нем не появляются трещины, а в его структуре формируются зерна минимального размера. Оборудование для лазерной сварки и сама технология находят широкое применение в различных отраслях промышленности (автомобиле- и тракторостроение, монтаж коммуникаций из труб и др.).
Холодная сварка под большим давлением
Данная технология не предусматривает плавления материала в зоне сварки, а металлические детали соединяются на уровне их кристаллических решеток. В зависимости от получаемого соединения и конфигурации деталей давление может оказываться на одну или сразу на обе металлические заготовки. Очень интересно посмотреть на видео такого процесса: две детали, находясь в холодном состоянии, как будто вдавливаются друг в друга.
Контактная сварка изделий из нержавейки
Такая сварка может выполняться по точечной или роликовой технологии. В результате могут быть соединены тонкие листы нержавейки с толщиной не более 2 мм. При этом используется то же самое оборудование, что и для других металлов.
На видео ниже подробно объясняются и наглядно демонстрируются нюансы подачи присадочного прутка при сварке нержавейки неплавким электродом в среде аргона и прочие нюансы работы.
Сварка нержавейки
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.
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.
Недостатки: вредные условия труда:
Аргон
2. Сварка нержавеющих сталей аргоном обладает следующим преимуществами:
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”.
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:
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:
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:
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.
Контактная
4. Контактная сварка коррозионностойких сталей может выполняться по двум технологиям:
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:
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:
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.
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:
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.
Чем варить нержавеющую сталь в домашних условиях
При монтажных, ремонтных работах часто нужна сварка нержавейки. Использование стойких к коррозии легированных стальных сплавов давно приобрело массовый характер. Сварить нержавейку можно несколькими способами, используя бытовое оборудование. Для некоторых необходимы дорогие промышленные автоматы. В небольшом обзоре кратко представлены все виды горячего соединения легированных сталей.
Особенности сварки деталей из нержавеющей стали
Сначала о том, можно ли варить легированный металл как черный. Да, ММА, TIG MIG – все эти способы актуальны. Но при сварке нержавеющей стали нужно учитывать некоторые особенности сплавов:
Варить нержавейку в домашних условиях нужно, учитывая особенностей стали, иначе соединение получится некачественным.
Подготовительные работы
Чтобы правильно сварить нержавейку, перед проведением работ требуется провести ряд работ:
Перед проваркой шва стык прихватывают в нескольких местах, чтобы детали не смещались во время работы.
Распространенные способы сварки нержавеющей стали
Любые способы горячего соединения высокоуглеродистых сплавов подходят для сварки нержавейки в домашних условиях, но прочность соединения будет разной. Наплавочные электродуговые швы надежны, но не рассчитаны на разнонаправленную нагрузку. Тонколистовую нержавейку лучше варить аргоном, для них наплавка не нужна, главное уберечь металл от прожогов. Полуавтоматическая с использованием инвертора – универсальная, подходит для многих марок нержавейки, работы с деталями разной толщины. Каждый из способов стоит рассмотреть подробнее.
Сварка покрытыми электродами
Электродуговой метод ММА чаще всего используют для нержавейки, если к соединениям не предъявляют особых требований. При выборе электродов руководствуются ГОСТ 10052−75. В стандарте указано, чем варят нержавейку, легированную хромом, никелем, железом, тугоплавкими металлами. Электроды делятся на две группы. Стержни с основным видом обмазки, в состав которой входят карбонаты кальция, магния, ими варят легированный металл на обратной полярности, подключают их «+». Рутиловая обмазка содержит оксид титана, такие стержни применяют при токе любой полярности, подключают к «+» и «-» контактам. Они меньше разбрызгиваются, реже залипают.
Полуавтоматом
Качественно заварить нержавейку, используя присадочную проволоку, поможет технология MIG с подачей углекислого газа в область расплава. Полуавтомат обеспечивает равномерную подачу присадки в рабочую зону. Проволока подбирается под вид сплава – основной легирующий компонент. Выпускают омедненную присадку, порошковую с каналом, заполненным флюсом, алюминиевую. В качестве источника тока используют выпрямитель или инвертор. Дуга создается примерно так же, как в электродуговой сварке. Контакт «+» подводится к горелке, по ней попадает на подающий проволоку мундштук. Одновременно с проволокой подается газовая смесь, образующая защитную атмосферу.
Полуавтоматом варят детали:
Импульсная сварка с минимальным разбрызгиванием ванны расплава применима для нержавеющей стали любой толщины.
Ручная и полуавтоматическая в среде аргона
Технология TIG (ручной) и MIG (полуавтоматической) применяется для работы с тонкой нержавейкой, предусматривает использование вольфрамовых тугоплавких электродов для создания электродуги. Подачу аргона начинают до розжига дуги, заканчивают через 20 секунд после угасания.
Другие способы сварки нержавейки
На производстве используют другие методы соединения легированных деталей. Для соединения заготовок на промышленном оборудовании не применяется наплавочный материал, нержавеющий сплав расправляется ограниченно, на большую глубину.
Холодная сварка под большим давлением
Технология основана на способности сплавов преобразовывать кинетическую энергию в тепловую. При сдавливании внутренняя структура стали изменяется с выделением энергии, нержавейка становится пластичной. Один слой вдавливается в другой с образованием диффузного слоя. Сварка нержавеющей стали производится односторонним или двухсторонним давлением. На прессы устанавливают специальные штампы. Получаются очень аккуратные точечные или линейные соединения без окалины, трещин, внутренних напряжений в рабочей зоне.
Контактная сварка нержавейки
Ток подается на два неплавящихся электрода из цветных сплавов, заготовки помещаются между ними. При подаче тока электроды с усилием сжимают. Варят нержавеющую сталь только в зоне контакта, дуга прошивает детали насквозь, расплавляет. Ручные сварочные клещи используют для сварки тонкой нержавейки до 2 мм. Заготовки потолще соединяют аппаратами с усилителями, чтобы можно было продавить зону контакта. Образуется точка размером с площадь электрода.
Лазерным лучом
Для нержавеющей стали применяют технику точечного и шовного метода. Приварить детали можно только встык. При соединении заготовок внахлест в рабочей зоне создаются остаточные напряжения. Ванна расплава ограничена за счет молниеносного воздействия луча. Нержавейка разогревается мгновенно, шов образуется прочным, мелкозернистым. Расплав полностью заполняет стык. В быту лазерная сварка используется редко из-за высокой стоимости оборудования.
Плазменная сварка
Принцип основан на ионизации газа под действием дуги в специальной камере – плазмотроне. Электрическое поле создается с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода. Направленный поток плазмы быстро расплавляет заготовки в месте соединения до высокой температуры. Оборудование бывает двух типов:
Ручной плазмой сваривают тонкие заготовки до 3 мм, автоматами – толщиной до 160 мм. Кромки предварительно разделывают, но проваривается шов сразу, за одну проходку.
Завершающий этап
Качество соединения проверяют до зачистки нержавейки после сварки. Если нет трещин, приступают к удалению окалины, сажи, чтобы на металле образовался оксидный слой. Это делают двумя способами:
После обработки рабочей зоны на шов накладывают пассивирующий слой.
Самостоятельный монтаж или ремонт металлоизделий из нержавейки требует определенной квалификации от сварщика. Важно учитывать особенности сплава, правильно подобрать электроды, параметры тока. Особенно аккуратно нужно обращаться с тонкостенными деталями. Они быстро разогреваются, деформируются.