Сварка нержавеющей стали в домашних условиях с помощью инверторного источника сварочного тока

Сварка нержавеющей стали в домашних условиях с помощью инверторного источника сварочного тока

Нержавейка, или нержавеющая сталь – металл, который обладает низкой теплопроводностью, а также имеет высокую активность, с химической точки зрения, в зоне расплавления металла. Кроме того, для нержавейки характерны также очень высокие значения коэффициента расширения под воздействием высоких температур (термическое расширение), а также низкая по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями температура плавления. Все это накладывает особенности на выбор инверторного источника сварочного тока.

Особенности нержавеющих сталей

Значительное количество никеля или хрома задает материалу ключевые характеристики – в зависимости от назначения. Небольшие процентные доли титана, марганца, магния и других металлов позволяют улучшить их технологические показатели. Однако в целом для всей нержавейки характерна плохая свариваемость. Факторы, которые ее обуславливают:

  • Низкая (в сравнении с углеродистыми сталями меньше в 2 раза) теплопроводность. Из-за этого проплавление металла происходит гораздо быстрее, поэтому силу тока следует уменьшать на 15–20%.
  • Коэффициент расширения выше, чем у других сталей. В процессе сварки происходит растягивание металла, при остывании – стягивание. Если свариваются разнородные стали, второй металл с меньшим аналогичным коэффициентом оставляет микротрещины в зоне соединения.
  • Появление межкристаллитной коррозии – в случае, если нержавейка нагревается до температуры 500°С и выше. Это резко снижает антикоррозионные качества металла.

Все перечисленные факторы обуславливают то, что ММА сварка по нержавейке выполняется только специальными электродами с обмазкой основного типа при точно подобранном сварочном режиме. Обычные стержни с обмазкой используются только в крайних случаях и исключительно в быту – для изделий, рассчитанных на минимальные нагрузки.

Способы сварки

Дома сваривать нержавейку инвертором можно тремя способами:

  1. Ручной дуговой сваркой (MMA), когда материалом плавящегося электрода заполняется стык. Для работы нужен только инвертор.
  2. Аргонодуговой метод (TIG) с электродом из вольфрама, применяется для сварки тонкой нержавейки инвертором. Шов создается за счет плавления материала заготовок или присадочной проволоки. Сварная ванна от контакта с окружающим воздухом защищается чистым аргоном. Перемещение горелки с неплавящимся электродом и подачу присадочной проволоки выполняют вручную.
  3. Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG) выполняется неплавящимся электродом с механической подачей проволоки. За счет повышения скорости сварки увеличивается производительность. Для улучшения смачиваемости кромок в аргон добавляется 2% углекислого газа.

Особенности нержавеющей стали

Материал имеет отличные характеристики благодаря большому количеству легирующих элементов в составе. В зависимости от марки стали в нее может входить магний, марганец, молибден, никель, титан, хром. Все эти добавки значительно улучшают разные характеристики сплава, придают антикоррозийные свойства, повышают жаропрочность, способность сохранять все свои качества при максимально высоких температурах.

Главное преимущество высоколегированного коррозионно-стойкого сплава — уникальная комбинация железа с хромом (его в сплаве более 10,5%) и углеродом (менее 0,12%). Эти химические компоненты позволяют значительно повышать способность сплава противостоять главной металлической угрозе — коррозии.

Основные виды нержавейки

По составу все нержавеющие сплавы условно делят на 3 группы.

  1. Хромистые. Это самые дешевые материалы, главным достоинством которых является их максимальная прочность. Однако она же становится недостатком, так как эти сплавы, имеющие низкую пластичность, очень неохотно поддаются обработке.
  2. Хромоникелевые. Это самый востребованный вид, имеющий хорошую пластичность. Никель — элемент, который не только стабилизирует структуру металла, но и придает ему слабые магнитные свойства.
  3. Хромомарганцевоникелевые стали. Присутствие марганца позволяет сохранить пластичность металла, а также увеличить его прочность.

Сплавы различаются физическим строением. Самые известные из них имеют аустенитную, мартенситную или ферритную структуру.

Нержавеющая сталь может считаться почти идеальным металлом. Однако процесс избавления от течи таких конструкций с помощью сварки достаточно сложен, так как варить нержавейку приходится очень осторожно, внимательно, аккуратно. Причины «капризности» материала хорошо знают мастера-профессионалы, а сварщики-новички, наоборот, могут столкнуться с почти непреодолимыми трудностями. Поэтому теперь надо рассмотреть недостатки нержавейки, когда речь идет об их соединении сваркой.

Не самые лучшие качества материала

Обуславливают плохую свариваемость несколько факторов.

  1. Низкая теплопроводность. Если сравнивать данный сплав с углеродистыми сталями, то этот показатель у нержавейки вдвое ниже. Из-за такой особенности проплавление металла начинается очень быстро. По этой причине мастерам приходится уменьшать силу тока на 15-20%.
  2. Перегрев электродов, имеющих хромоникелевые стержни. Причины явления — низкая теплопроводность нержавеющей стали, высокое электрическое сопротивление. Сварка таких деталей всегда сопровождается максимальным нагревом сплава хрома с никелем. Чтобы избежать такого перегрева, используют специальные элементы для сварки нержавейки. Их длина составляет 350 мм.
  3. Более высокий коэффициент расширения, если сравнивать нержавеющую сталь с другими видами сплавов. Если в процессе сварки мастера сталкиваются с растягиванием металла, то при остывании начинается обратный процесс — его стягивание. Результатом соединения нержавейки со сплавом, имеющим меньший коэффициент расширения, становятся микротрещины в зоне сварки.

Последнее ЧП — потеря металлом прочности. Если материал нагревается до температуры 500° или выше, то антикоррозийные качества его сильно снижаются. Нередко появляется так называемая межкристаллитная коррозия (МКК) — избирательное разрушение металла вдоль границ кристаллов (зерен).

Обнаружить межкристаллитную коррозию визуально очень сложно, а точные последствия предугадать просто невозможно. Одно из них — очень быстрое разрушение конструкции. Варианты предотвращения этого вида коррозии — тщательный подбор режима работы либо принудительное охлаждение водой. Однако последняя операция возможна лишь в том случае, если хромоникелевые стали имеют аустенитную структуру.

Некоторые особенности сваривания при прямой полярности

Что такое прямая полярность определено. Указаны некоторые качества сварных швов при проведении процесса соединения в режиме прямой полярности. Но остались некоторые тонкие моменты.

  • В сварочную ванну металл от электродов или присадочных материалов переносится большими каплями. Это, во-первых, большой разбрызг металла. Во-вторых, увеличение коэффициента проплавления.
  • При таком режиме электрическая дуга нестабильна.
  • С одной стороны снижение глубины провара, с противоположной снижение внедрения углерода в массу металла заготовки.
  • Правильный нагрев металла.
  • Меньший нагрев стержня электрода или присадочной проволоки, что позволяет сварщику использовать токи с более высоким значением.
  • При некоторых сварочных материалах наблюдается увеличение коэффициента наплавки. К примеру, при использовании плавящихся электродов в инертных и некоторых активных газах. Или при применении присадочных материалов, которые наносятся под флюсами некоторых типов, например, марки ОСЦ-45.
  • Кстати, прямая полярность влияет и на состав материала, оказавшегося в шве между двумя металлическими заготовками. Обычно в металле практически отсутствует углерод, но зато в большом количестве присутствует кремний и марганец.

Чем варить нержавейку?

Сварить нержавейку можно разными способами. Важно не только выбрать технологию, но и подготовить расходные материалы, оборудование.

Электроды для сварки

Какими электродами варить нержавейку?

Для людей, которые не знают, какие электроды для сварки нержавейки нужно использовать, необходимо ознакомиться с ГОСТом 10052−75. Если не пользоваться ГОСТом, нужно учитывать марку стали.

Все расходники делятся на две больших группы:

  1. Стержни с разными покрытиями.
  2. Вольфрамовые электроды.
Читайте также  Размеры постельного белья евро

Существуют специальные стержни для работы со сплавами, цветными металлами.

Можно ли варить обычным электродом?

Сварка нержавейки обычным электродом допускается. Однако это может привести к разным негативным последствиям. Связано это с тем, что в месте нагревания совмещаются разные металлы. Из-за этого возникают внутренние напряжение, которые ухудшают показатель прочности шва. Первые микротрещины начнут появляться во время остывания, с характерными щелчками. Такой шов быстро покроется слоем ржавчины.

Оборудование

При соединении деталей из нержавеющей стали электросваркой используется разное оборудование. Желательно выбирать аппараты, которые выдают постоянный ток. Они позволяют равномерно вплавлять присадочный материал в пространство между заготовками.

Если нет возможности использовать оборудование, вырабатывающее постоянный ток, можно использовать инвертор. Сварка инверторным аппаратом требует использования специальных электродов, быстрого ведения дуги для получения ровной поверхности. Качество сваривания нержавеющей стали зависит от выбора расходных материалов, оборудования, настройки режима проведения работ.

Виды нержавеющей стали

Промышленная и бытовая сварка листовой и профильной нержавейки требует правильного выбора способа работы. Он определяется видом металла. По основным свойства нержавейка классифицируется на:

  • Аустенитную;
  • Мартенситную;
  • Ферритную.

Аустенитная названа так по основной фазе. Это сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Пример — всем известная пищевая сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), активно использующаяся при изготовлении посуды, различных архитектурных деталей, дымоходов, ложек и вилок. Содержит 18% хрома и 10% никеля. Стали аустенитного типа немагнитные, пластичные, химически стойкие и прочные механически.

Мартенситные стали отличаются спецификой внутренней структуры, заметной под микроскопом. Отличаются низким содержанием углерода (сотые доли процента) и хрома до 12%. Металлы очень твердые, но хрупкие, применяются для изготовления режущих инструментов или бытовых вещей, турбин и крепежей, которые используются в слабоагрессивной среде. Широко распространена при производстве алкогольных напитков. После термообработки получают необходимую ударную вязкость и жаропрочность.

Пример — AISI 410 (12Х13 по ГОСТ). Содержит 13% хрома и 0,10-0,12% углерода. Устойчива к серным соединениям.

Ферритные — стали со средним содержанием хрома, не закаляются и очень устойчивы к агрессивной среде (кислотам, солям). Они менее пластичны, чем аустенитные и не такие хрупкие, как ферритные. Пример — AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хрома — 17%, углерода — 0,10-0,12%. Относится к классу трудносвариваемых. Применяется в машиностроении для изготовления втулок, валов, штуцеров.

Общая информация

Сварка и резка полуавтоматом нержавеющей стали с применением защитного газа — это технология, которая давно зарекомендовала себя как одна из самых оптимальных. У данной технологии есть аббревиатура MIG/MAG, что означает «сварка металла инертным газом» или «сварка металла активным газом» соответственно.

Суть этой технологии проста: для сварки применяется газ и сварочная проволока, которая непрерывно подается в зону сварки и формирует шов. В процессе формируется дуга, которая плавит металл и позволяет расплавленной проволоке смешаться с заготовкой для формирования шва. Газ выполняет защитную функцию, не позволяя кислороду проникнуть в зону сварки и окислить металл.

Чтобы сформировать качественный шов, необходимо правильно настроить режим сварки. Режим сварки — это совокупность настроек. А именно, сила тока, скорость подачи присадочного материала, сам тип присадочного материала, а также выбор газа и его оптимальный расход.

Зачастую для MIG/MAG сварки нержавеющей стали применяют смесь из углекислого газа и аргона. Сварка нержавейки полуавтоматом в среде аргона или сварка нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа в чистом виде применяется редко.Порой углекислый газ заменяют кислородом, но это необходимо для выполнения определенных технологических требований и малоприменимо в любительской сварке.

Есть три способа сварки нержавеющей стали с применением технологии MIG/MAG: это сварка с применением короткой дуги, с помощью технологии струйного переноса или импульсная сварка. Выбор способа зависит от толщины металла. Для тонкой нержавейки подойдет первый способ, для сварки металла толщиной до 3 мм подойдет метод струйного переноса, ну а импульсная сварка эффективна при сварке нержавеющей стали толщиной от 3 мм и более.

Достоинства и недостатки метода

MIG/MAG сварка нержавеющей стали имеет множество преимуществ по сравнению с другими методами, вроде MMA или TIG. Мы перечислим некоторые из них.

Прежде всего, технология MIG/MAG отличается высокой производительностью. Работа выполняется куда быстрее, чем при использовании других технологий. При этом качество швов остается на достойном уровне.

Также отметим, что при сварке не наблюдается большое количество дыма. Что очень удобно при сварке в помещении.

Из недостатков лишь необходимость применения газового баллона, что зачастую приводит к проблемам с транспортировкой. У вас не получится просто перенести баллон на необходимую локацию, поскольку его вес слишком велик. Но этого недостатка нет разве что у MMA технологии, которая малоприменима для сварки нержавеющей стали.

Мы считаем, что необходимость применения газовых баллонов при MIG/MAG сварке — это ничтожный минус по сравнению с возможностью производить сварку быстро и качественно. В крайнем случае баллон можно установить на специальную тележку и транспортировать в нужное место.

Обязательно ли использовать газ?

Прочитав информацию выше, вы наверняка задались вопросом: «А возможна ли сварка нержавейки полуавтоматом без газа, но с применением MIG/MAG технологии?». Ответ: да, возможна. Газ можно заменить специальной порошковой проволокой. Она заправляется в подающий механизм так же, как и обычная присадочная проволока, и позволяет работать без газа. Порошковая проволока состоит из наружного металлического слоя и внутренней сердцевины, заполненной флюсом. При плавлении внешнего слоя флюс высвобождается и защищает сварочную зону от окисления.

Казалось бы, идеальный расходный материал. Но у всего хорошего есть недостатки. Порошковая проволока хоть и удобна для сварки, но на сегодняшний момент не способна обеспечить такую же защиту сварочной ванны, как газ. Поэтому швы при использовании порошковой проволоки получаются менее качественными и долговечными. Этот способ применим разве что при экстренной сварке в очень труднодоступных местах, куда просто невозможно привезти даже самый маленький баллон с газом.

В остальных случаях мы все же рекомендуем классическую сварку газом и нержавеющей проволокой.

Какие электроды выбрать: обзор марок?

Если вы хотите избежать образования трещин, правильно выберите стержни. В идеале по составу они соответствуют заготовкам. Существует несколько типов электродов, предназначенных именно для сварки нержавейки:

  • ЦЛ-11 – универсальные электроды для сварки нержавейки под разными углами и в любых положениях. Допустимая температура сварки – 450 градусов;
  • НЖ-13 – электроды обработаны специальным раствором для защиты от окисления. Если в ходе сварки не удается предотвратить поступление кислорода, можно использовать эти стержни;
  • ЗИО – 8 – используются в промышленных условиях, поскольку подходят для сварки при высоких температурах.

Для сварки в домашних условиях лучше выбирать простые варианты электродов, с которыми вам будет легче освоить технологию. Заранее проводники не стоит нагревать, чтобы не навредить защитный слой. Обмазка будет хрупкой после охлаждения, что негативно скажется на качестве шва. Прокаливание допустимо только непосредственно перед использованием электродов.

Читайте также  Kleo клей

При выборе сварочного аппарата с использованием электрода нужно ориентироваться на модели с постоянным током. Он наиболее подходит для создания короткой дуги, которая способствует созданию прочных и ровных швов. Также новичкам советуют выбирать аппараты с рядом дополнительных функций. Такое оборудование позволит избежать прожога и залипания.