Эти характеристики обычно наблюдаются в инверторных источниках питания, предназначенных для профессионального применения. Правда, ассортимент моделей, доступных на рынке, довольно ограничен, что усложняет задачу выбора наилучшего аппарата для сварки изделий из нержавеющей стали.
Сварка нержавейки электродом
Нержавеющая сталь, содержащая сплавы хрома и никеля, получила свое название благодаря своей высокой устойчивости к коррозии. Это делает её идеальным выбором для таких конструкций, как резервуары и трубопроводы, которые контактируют с различными жидкостями. Также нержавеющая сталь широко используется в производстве бамперов и подножек для внедорожников, особенно тех, что предназначены для эксплуатации в условиях повышенной влажности. Когда нужно выполнить заварку трещины или соединить два элемента, возможен выбор в пользу инвертора ММА, однако есть также другие способы. В этом материале мы масштабируем все возможные методы, уделяя особое внимание сварке нержавеющей стали с использованием технологии RTW.
Сварка нержавеющей стали выполняется с помощью горячего дугового электродного процесса. Суть заключается в замыкании двух полюсов от источника питания: один полюс подключается к заготовке через кабель и зажим, тогда как второй присоединяется к резаку или розетке. Дистанция между кончиком электрода и заготовкой должна составлять 3-5 мм, чтобы обеспечить равномерное горение дуги.
Из-за высокой температуры, возникающей в процессе сварки, металл начинает плавиться, формируя свою «жидкую ванну», которая заполняет сварочный шов и, в результате, образует прочный соединительный шов. При необходимости увеличения высоты и ширины сварного шва предусматривается использование присадочного металла, и его подача осуществляться может различными способами, в зависимости от выбранного процесса сварки.
Способы сварки нержавейки
Сварка с использованием электродных сплавов производится посредством одного из трех доступных процессов сварки, каждый из которых определяет производительность, стоимость, а также качество соединения отремонтированного элемента.
Ручная сварка электродом (ММА, РДС)
В этом способе используется источник постоянного тока, который может быть представлен инвертором, выпрямителем или сварочным генератором. Сварщик применяет электродный стержень, служащий присадочным металлом, а его защитная оболочка выполняет функцию защиты сварочной ванны от пагубного воздействия внешней среды.
Это самый недорогой метод, не требует наличия сложного оборудования, а расходные материалы легко доступны. Тем не менее, качество сварных швов нередко оказывается далеким от идеала, хотя соединения могут быть достаточно прочными.
Ручная сварка аргоном с вольфрамовым электродом (TIG)
Данный процесс осуществляем с использованием источника постоянного тока, в который подключены два провода: один предназначен для заземления, а второй — для подачи энергии на факел. На сопле горелки размещается вольфрамовый электрод, который не плавится и, следовательно, не ведет к усадке. Это облегчает задачу сварщику, позволяя ему поддерживать стабильную высоту дуги, что в свою очередь гарантирует получение более гладкого, прочного и однородного сварного шва. Для дополнительной подачи присадочного металла сварщик использует другую руку, подавая металл в защитную ванну, которая защищена от внешней среды защитным газом, выделяемым через сопло горелки.
Качество швов при сварке TIG значительно выше по сравнению с другими методами, но скорость процесса ниже. Стоимость расходных материалов, таких как вольфрамовые электроды и защитный газ, также выше, чем при применении метода MMA.
Полуавтоматическая сварка проволокой (MIG)
При полуавтоматической сварке используется специальное оборудование, отличающееся постоянным током и механизмом для подачи проволоки. Проволока, функционирующая как плавящийся электрод, подается автоматически и поддерживается на заданной длине благодаря соплу резака, что упрощает контроль высоты дуги. Защита сварочной вью от внешних воздействий осуществляется за счет подачи газа из баллона с пониженным давлением через специальные клапаны.
Хотя полуавтоматическая сварка — наиболее эффективный метод, в плане качества шва она уступает сварке TIG. При этом расходные материалы для полуавтоматической сварки дороже, чем для ручного способа.
Особенности сварки нержавеющей стали
Среди трудностей, возникающих при сварке нержавеющей стали с использованием электродов, выделяются явления, способные привести к возникновению дефектных сварных швов, особенно если операцию выполняют без соответствующих присадочных металлов или некорректным способом. Одной из таких проблем является значительное линейное расширение легированной стали под воздействием температуры при нагреве. В результате, после остывания в сварном шве вполне могут появляться трещины. Чтобы минимизировать такие риски, крайне важно применять электроды, обладающие эластичными добавками, что позволяет повысить пластичность шва и его устойчивость к динамическим воздействиям.
Повышение линейного расширения может вызывать деформацию при нагреве, поэтому предпочтительнее выполнять длинные швы в шахматном порядке. При этом, если сварные швы большого резервуара должны быть непрерывными и цельными, их рекомендуется соединять последовательно, начиная с конца линий шва, выполняя сегменты по 10 см. Каждый новый сварной шов заканчивается в начале предыдущего, что позволит минимизировать отклонения.
Другой проблемой является усталость элементов сплава. Под воздействием сварочной дуги происходит выжигание хрома и никеля из основного металла, что может привести к образованию коричневых пятен, подтекающих на сварных швах. Для компенсации данных эффектов важно, чтобы присадочный металл содержал например, еще больше легирующих элементов, которые смогут компенсировать окисление, тогда сварные швы будут иметь тот же состав, что и основной металл.
Дополнительно следует учитывать, что взаимодействие углерода стали с кислородом внутри сварочной ванны затруднено. Данная реакция может вызвать образование пузырьков, отвечающих за низкий уровень контроля дуги, а также возникновение открытых и закрытых пор, которые впоследствии могут затвердеть, делая соединение не герметичным. Таким образом, для предотвращения реакции между углеродом и кислородом требуется обеспечить надежную защиту для сварочной ванны с помощью газа, исходящего из корпуса плавящегося электрода или защитного газа от горелки.
Из-за низкой теплопроводности применяемых материалов и их высокого электрического сопротивления в процессе сварки деталей из нержавеющей стали происходит значительный нагрев электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать нежелательных эффектов, для этих целей применяются сварочные электроды длиной до 35 см из нержавеющей стали.
Особенности сварки нержавеющей стали
Одной из главных проблем, с которыми сталкиваются неопытные сварщики, является плохое качество сварного шва. Даже незначительное давление может привести к образованию утечек в трубопроводе, а в самом металле в области шва могут образовываться трещины.
При сварке нержавеющей стали электродом следует учитывать особенности легированной стали и её физические характеристики:
- Металл имеет высокий коэффициент линейного расширения, что приводит к его сжатию после сварки, вызванному электроплавкой во время охлаждения. При использовании обычной присадки для углеродистой стали, обладающей низким коэффициентом расширения, сварной шов может треснуть и разрушиться из-за внутренних напряжений в нержавеющей стали.
- Окисление расплавленного бассейна ведет к образованию пористости на поверхности из-за процесса кристаллизации. Если не удается создать защищенную атмосферу в рабочей зоне, целесообразно выбирать прутки со специальным покрытием, содержащим компоненты, ограничивающие проникновение кислорода в сварной шов.
- Легированная сталь, используемая в быту, плавится при сравнительно низких температурах. Легирующие добавки, содержащиеся в нержавеющей стали, могут теряться под воздействием сварочной дуги. Отсутствие данных добавок приводит к рискованной ситуации, когда металл может начать ржаветь. Чтобы избежать перегрева, рекомендуется выполнять сварные швы в шахматном порядке.
- Присадка, выбираемая для сварки нержавеющей стали, должна подбираться с учетом специфики легированных металлов. Хорошо было бы знать точное качество свариваемых деталей перед началом процесса.
Какие электроды выбрать для нержавейки
Для снижения риска возникновения трещин в сварном соединении следует выбрать присадку, состав которой будет аналогичен химическому составу обрабатываемых деталей. Существует несколько типов прутков для сварки нержавеющей стали:
- ZL-11 — предназначен для сварки хромоникелевых сплавов, имеет фторкарбонатное покрытие и может использоваться при температуре до +450°C. Данные электроды подходят для эксплуатации в любом положении.
- OZL-6 — применяется для высокотемпературных сталей. При сварке с использованием данного электрода происходит медленное расширение, что создает твердое качество сварного шва.
- HZH-13 — используется для пищевой нержавеющей стали и может быть применен для хромоникелевых сплавов с молибденом. Защитное покрытие образует небольшой слой шлака, способствующий защите расплавленного бассейна от окисления.
- ZIO-8 — используется для жаропрочных сплавов, но может вызывать проблемы при сварке нержавеющей стали.
- NII-48G — универсальная добавка с базовым покрытием.
- EF400/10U и OLZ-17U — профессиональные электроды для аустенитных сплавов. Данные прутки не рекомендованы для домашнего использования, так как их покрытие включает вредные компоненты.
Для критически важных соединений предпочтительнее выбирать марки EA и ESAB, тогда как для простых задач лучше остановиться на более доступных вариантах. Перед началом работы прутки рекомендуется нагреть до температуры в диапазоне +160-220 °C в зависимости от их марки и отжигать. При этом избегайте предварительного нагрева, так как после остывания покрытие утратит прочность и станет крошиться.
Металлические сплавы можно сваривать используя одноразовые электроды, содержащие вольфрам. В процесс добавляется присадочная проволока и осуществляется её сплавление с огнеупорным стержнем. Работы проводятся при помощи полуавтоматической машины, создающей защитную атмосферу. Новичкам в сварочном деле не стоит начинать с таких технологий. Кабель предназначен для соединения труб и резервуаров под высоким давлением. Присадка обеспечит качественное заполнение шва, создавая прочное и стойкое соединение, не подверженное растрескиванию.
Можно ли варить нержавейку обычным электродом?
Использование карбоновых стержней допустимо только в крайне ограниченных ситуациях. Однако не стоит рассчитывать на прочность соединения в таком случае. После остывания сварного соединения могут возникать трещины, так как черный металл отвязывается от сжимающейся нержавеющей стали. Со временем в области сварного соединения возникнет коррозия, а даже минимальное давление может вызвать утечку.
Простой электрод не подходит для сварки:
- нивелируемых никелевых труб для отопительных систем,
- полотенцесушителей,
- резервуаров из нержавеющей стали.
Если вы только начинаете заниматься сваркой и имеете в своем распоряжении инвертор, желательно по возможности использовать универсальный набор электродов, предназначенных для работы с нержавеющей сталью.
