Сварка нержавеющей стали полуавтоматической сваркой

Как варить нержавейку полуавтоматом в среде углекислого газа: видео, советы

Сварка нержавейки полуавтоматом может представлять достаточно высокую сложность не только для новичка, но и для опытного специалиста. Такие сложности в первую очередь связаны с особенностями самого металла, для качественной сварки которого необходимо правильно подобрать рабочие режимы сварки и соответствующие расходные материалы.

Полуавтомат для сварки металла в среде защитного газа

Виды нержавеющих сталей

Основным легирующим элементом сталей, относящихся к категории нержавеющих, является хром. Именно благодаря данному элементу, которого в нержавейке должно содержаться не менее 12%, на ее поверхности создается оксидная пленка. Несмотря на очень незначительную толщину такой пленки, иногда не превышающую размеров нескольких атомов, она обеспечивает надежную защиту металла от воздействия коррозии. Кроме того, если случайно или преднамеренно повредить эту защитную пленку методом механического воздействия, то через некоторое время она восстановит свою целостность.

В химическом составе преимущественного большинства марок нержавеющих сталей, кроме железа, углерода и хрома, могут содержаться такие химические элементы, как никель, титан, ниобий и молибден. Эти элементы, находящиеся в составе нержавейки в достаточно незначительных количествах, улучшают как антикоррозионные, так и механические характеристики сплава.

Химический состав основных марок нержавеющей стали

Нержавеющие стали в зависимости от особенностей своей внутренней структуры могут относиться к одному из следующих типов.

Это сплавы, содержащие в своем составе 17% хрома и 0,5% углерода. Нержавейка с такой структурой отличается твердостью и высокой хрупкостью и может успешно эксплуатироваться только в слабоагрессивных средах.

В химическом составе таких сталей, кроме хрома и углерода, также содержится никель, который и увеличивает аустенитную область в их структуре. Отличительными качествами таких сплавов, относящихся к категории немагнитных, являются высокая коррозионная устойчивость, прочность, оптимально сочетающаяся с хорошей пластичностью.

Сюда относятся нержавеющие стальные сплавы, содержащие в своем составе не более 0,12% углерода и до 30% хрома. Такая нержавейка, отличающаяся хорошим соотношением высокой прочности и пластичности, устойчива к термической закалке и может успешно эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред.

Сварка нержавеющей стали в защитной среде полуавтоматом обеспечивает качественное соединение изделий

Свойства и свариваемость нержавейки

Стали, относящиеся к категории нержавеющих, являются трудно свариваемым материалом, что объясняется рядом их физических и химических характеристик. Решив варить нержавейку полуавтоматом, вы должны учитывать ряд важных параметров. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что полученное сварное соединение будет отличаться требуемым качеством и надежностью.

По сравнению со сталями других категорий, нержавейка отличается достаточно низкой (в среднем в два раза) теплопроводностью. Из-за этого тепло из сварочной зоны отводится очень плохо, в результате металл подвергается значительному перегреву, что отрицательно сказывается на его коррозионной устойчивости. Чтобы избежать таких негативных последствий, сварка нержавейки с помощью полуавтомата выполняется на пониженном токе (на 15–20%), а соединяемые детали подвергают дополнительному охлаждению.

Ориентировочные режимы полуавтоматической сварки в среде защитного газа

При значительном нагреве (свыше 500°) на границах кристаллической решетки нержавеющего металла формируются карбидные соединения, которые становятся причиной возникновения такого явления, как межкристаллитная коррозия. В результате происходит расслоение внутренней структуры металла и развиваются коррозионные процессы. Чтобы избежать этого, прибегают к более интенсивному охлаждению соединяемых изделий, для чего может использоваться обычная вода.

Варить нержавейку (в том числе и в среде защитного газа) сложно еще и потому, что она имеет склонность к тепловому расширению. Значительное расширение соединяемых изделий, происходящее в процессе сварки полуавтоматом, приводит к образованию трещин как в сварном шве, так и в основном металле. Между тем можно избежать такого явления, если между свариваемыми деталями оставлять более широкий зазор.

Качественный сварной шов нержавейки может быть слегка сероватым, но не темным

Нержавеющая сталь из-за особенностей своего химического состава отличается достаточно высоким электрическим сопротивлением, что становится причиной значительного нагрева электродов, используемых для выполнения сварки полуавтоматом. В связи с этим для сварки нержавейки применяют электроды, изготовленные из проволоки с определенным химическим составом, а длина прутков, если в их состав входят хром и никель, не должна превышать 350 мм.

Расходные материалы

Хороших результатов соединения деталей из нержавейки позволяет добиться сварка, выполняемая в среде защитного газа. Чтобы варить по такой технологии, естественно, потребуется как специальное оборудование, так и соответствующие расходные материалы, в качестве которых выступают присадочная проволока и сам газ.

Назначением газа при сварке полуавтоматом является защита расплавленного металла в сварочной ванне от окисления. Газ, используемый для такой защиты, сам не должен вступать в реакцию с расплавленным металлом, чтобы не оказывать на него вредного влияния. Именно поэтому в качестве защитной среды преимущественно используют инертный аргон, смешанный с небольшим количеством углекислого газа.

Читайте также:  Квнщики которые стали актерами

Слева сварной шов, выполненный в среде углекислого газа. Справа – в аргоне (98%)

Стандартный состав газовой смеси, используемой при сварке нержавейки полуавтоматом, включает в себя 98% аргона и 2% углекислого газа. В отдельных случаях, чтобы снизить себестоимость выполнения сварки, допускается применять газовую смесь, состоящую из 70% аргона и 30% углекислого газа.

Чтобы варить нержавейку, получая при этом качественный и надежный сварной шов, очень важно правильно подобрать присадочную проволоку, которая также должна быть изготовлена из нержавеющей стали. В тех случаях, когда нет возможности воспользоваться защитным газом, сварку полуавтоматом проводят в обычной среде, но для ее выполнения используют специальную порошковую проволоку. Между тем использование последней приводит к тому, что сварные швы со временем могут покрыться слоем ржавчины.

Некоторые особенности технологии

Значительно повысить качество сварки нержавейки, а также упростить процесс ее выполнения позволяет использование специальных сварочных полуавтоматов, упомянутых выше. Использование такого оборудования позволяет решить сразу несколько технологических задач, к числу которых относятся:

  • подача присадочной проволоки в зону формирования соединения;
  • подача в зону сварки защитного газа;
  • охлаждение сварочной горелки;
  • обеспечение удобства выполнения сварных соединений в труднодоступных местах.

Оборудование для сварки полуавтоматом

В изделиях из нержавеющих сталей в процессе сварки образуются значительные внутренние напряжения, которые снимаются их дальнейшей термической обработкой – нагревом до температуры 660–760° и медленным охлаждением на открытом воздухе.

Подготовка к сварочным работам

Прежде чем варить с помощью полуавтомата изделия, изготовленные из нержавейки, их необходимо правильно подготовить, чтобы получить качественное и надежное соединение. Процесс такой подготовки заключается в следующем.

  • Поверхность соединяемых деталей тщательно зачищается с применением металлической щетки, а затем обезжиривается, для чего можно использовать наиболее распространенные растворители.
  • Чтобы удалить с поверхности изделия остатки влаги, его нагревают до температуры 100°.

Подготовка нержавейки для сварки коллектора

Правила и методы сварки

Как уже говорилось выше, чтобы качественно варить нержавейку с помощью полуавтомата, необходимо правильно подобрать присадочную проволоку, из которой и будет формироваться сварной шов. Оптимально, если степень легирования проволоки превышает аналогичный параметр основного металла. Объясняется это тем, что легирующие элементы, содержащиеся в химическом составе проволоки, будут выгорать из металла в процессе его плавления, поэтому их содержание и должно быть учтено с запасом.

Для полуавтоматической сварки нержавейки используется проволока со сверхнизким содержанием углерода и высоким содержанием кремния, устойчивая к окисляющим средам

Для сварки изделий, изготовленных из нержавейки, используются три основные метода:

  • метод короткой дуги (применяется в тех случаях, когда свариваются изделия небольшой толщины);
  • метод струйного переноса (позволяет выполнять сварку деталей даже очень значительной толщины);
  • импульсный (наиболее универсальная технология, позволяющая выполнять сварочные работы с высокой производительностью и при этом экономить затрачиваемые ресурсы).

Каждый из перечисленных методов отличается определенными особенностями, но есть и общие правила, которых следует придерживаться, используя каждый из них. Рассмотрим эти правила.

  • Корпус горелки располагается под противоположным углом к ходу шва, чтобы обеспечить качественный обзор последнего.
  • Сопло горелки, через которое подаются защитный газ и сварочная проволока, располагают на расстоянии приблизительно 12 мм от поверхности изделий.
  • Присадочная проволока, расплавленная в результате горения электрической дуги, подается в зону формируемого сварного шва небольшими каплями.

Положение горелки – примерно на 11 часов

Кроме того, существуют общие рекомендации по выполнению сварочных работ, для осуществления которых используется защитный газ.

  • Варить нержавейку следует только на обратной полярности.
  • Угол, под которым располагается сопло сварочного аппарата, должен обеспечивать хороший провар места соединения и небольшую ширину формируемого шва.
  • Вылет проволоки из сопла сварочного аппарата не должен превышать 12 мм.
  • Расход газа, который формирует защитную среду, должен находиться в интервале 6–12 м 3 /мин.
  • Газ, который подается в зону сварки, должен предварительно пропускаться через осушитель, в качестве которого используется медный купорос.
  • Чтобы минимизировать разбрызгивание расплавленного металла из зоны выполнения сварки, поверхность соединяемых изделий обрабатывают водным раствором мела.
  • Чтобы получить красивый и качественный сварной шов, его не следует начинать и заканчивать на самом краю соединяемых деталей. Лучше отступить на некоторое расстояние. Сама сварка, что важно, выполняется без колебательных движений в стороны от формируемого шва.

Устранение деформаций

В процессе сварки изделия из нержавейки могут деформироваться, что связано с их значительным нагревом в процессе выполнения этой процедуры. Для того чтобы исправить такие дефекты, можно воспользоваться одним из двух способов.

  • Используя молоток и гладилку, образовавшийся на поверхности нержавейки «пузырь» просто простукивают, двигаясь от края детали.
  • Выправление сформировавшегося коробления при помощи простукивания будет более эффективным, если совместить его с прогревом деталей, для чего можно использовать обычную газовую горелку.

Для того чтобы качественно варить нержавеющую сталь с помощью полуавтомата, недостаточно просто познакомиться с теоретической базой, очень желательно посмотреть и обучающее видео на эту тему.

Источник

Как быстро освоить и сваривать полуавтоматом нержавейку

Сварка нержавейки полуавтоматическим аппаратом – распространенный метод создания неразъемных соединений. Ответственный процесс не из простых и для получения хорошего результата, лучше, чтобы его проводил квалифицированный специалист.

Материал, который не ржавеет

К низкоуглеродной стали добавляют различные легирующие добавки: хром – не менее12%, никель и др. Хром при взаимодействии с кислородом из воздуха, образует на поверхности очень тонкую окисную пленку, которая препятствует процессу ржавления и действию химически агрессивной среды. Поверхностный антикоррозионный слой восстанавливается при повреждении. Нержавеющая сталь имеет свои особенности:

  • Малая теплопроводность препятствует отводу тепла от места сварки. В результате происходит перегрев и прожог металла, выгорание легирующих элементов.
  • Низкая температура плавления снижает энергетические затраты.
  • Низкая электропроводимость ведет к снижению напряжения на металле заготовки, что является причиной перегрева и образования прожогов, особенно на тонких деталях
  • Большое тепловое расширение деформирует детали при нагревании.
Читайте также:  Почему звезды стали ярче

Материал с такими свойствами трудно поддается сварке. Есть несколько способов, один из которых, сварка на полуавтоматическом аппарате. Как варить полуавтоматом нержавейку, начинающему можно ознакомиться на сайте mrmetall.ru.

Употребляемые расходники

Для работы с полуавтоматом потребуются основные материалы – проволока, газ или смесь газов.

Электрод заменяет проволока, которая с заданной скоростью автоматом продвигается к рабочей зоне. От грамотного выбора соответствующих материалов и настроек аппарата зависит качественное исполнение соединения.

Какой газ выбрать

Для защиты сварочной ванны от негативного влияния воздуха используют газ. Он улучшает сжигание проволоки и ее сцепление с обрабатываемой заготовкой, не вступая в реакцию с расплавленным металлом.

Различают два метода: MIG – сварка с защитой инертными газами: аргон, гелий; MAG – с активными газами: азот, кислород, оксид углерода.

Основные используемые газы: аргон (Ar), углекислый газ (CO2) – углекислота, азот (N2) и их смеси.

В среде углекислого газа сварка нержавейки полуавтоматом часто встречающийся вариант, как экономически более доступный. В этом случае шов получается корявым из-за сильного разбрызгивания металла.

При использовании аргона получается надежный шов, который имеет красивую форму. Дороговизна газа предусматривает его использование для изделий, где немаловажен внешний вид соединения. Сварка нержавейки полуавтоматом с аргоном больше всего используется в промышленности.

Каждый газ в чистом виде имеет положительные и отрицательные качества. Поэтому для более эффективного процесса используют газовые смеси в различных пропорциях. Исходя из сложности работ, необходимого результата и материальных затрат, выбирают ту или иную газовую смесь.

Наиболее употребляемый состав Ar+CO2 в пропорциях 98% на 2%, 95% на 5% соответственно. Без повышенных требований к виду шва, допускается увеличение углекислоты до 32%. Процентное соотношение зависит от толщины материала, его типа и других параметров. Сварка нержавейки в такой защитной смеси способствует хорошему растеканию расплавленного металла, улучшает структуру шва.

Иногда к аргону добавляют 1-5% кислорода – Ar+O2. Это способствует уменьшению пористости обрабатываемой поверхности и мелкокапельному переносу металла, стабилизирует дугу.

Выбор проволоки

При сварке проволока является как присадкой, так и вместе с расплавленным металлом заполняет шов. Используются два вида: порошковая и сплошного сечения с очень низким содержанием углерода и высоким – кремния, устойчивая к окисляющей среде.

Диаметр варьируется от 0,13 до 6-10мм. Для применения в быту обычно берут проволоку сечением 0,6 и 0,8мм, для производства, где работают с мощными полуавтоматичными системами – свыше 1,0мм.

Для сварки нержавейки полуавтоматом без газа используют порошковую (самозащитную) проволоку. Она представляет собой тонкую стальную трубку, заполненную флюсом. При плавлении верхнего слоя, флюс освобождается, а также предохраняет сварочную зону от окисления. Образуется много шлака, которые надо удалять.

Сплошная проволока используется для проведения процесса в газовой среде и под флюсом, при этом она должна быть идентичной обрабатываемому металлу, т.е. из нержавейки. Лучше брать проволоку с немного большим содержанием легирующих элементов, из-за их выгорания при высоких температурах.

Некоторые марки сварочной проволоки:

  1. 0,8х20н9г7т – содержит хром, никель и марганец;
  2. 0,6х19н9т – высокого качества, устойчивая к коррозии;
  3. 0,4х19н11м3 – хром-никелевая с добавлением кремния и молибдена для стойкости к межкристаллической коррозии.

Для уменьшения образования брызг от расплавленного металла используется проволока меньшего диаметра, чем электрод. Шов получается аккуратным, но при этом увеличивается ее расход.

Некоторые аппараты снабжены кабель-шлангом, внутри которого для доставки к сварочной зоне проходят изолированно друг от друга проволока, газ, ток – так называемый сварочный рукав.

Подготовительные работы

Перед тем, как варить полуавтоматом нержавейку, требуется провести тщательную подготовку:

  • Зачистить рабочие поверхности до блеска;
  • обезжирить детали ацетоном или каким-либо органическим растворителем;
  • при толщине металла более 4мм обработать торцы, чтобы между ними образовалось небольшое пространство для заполнения металлом;
  • прогревая детали до100, убрать лишнюю влагу;
  • нагреть металл до 200, чтобы снять внутреннее напряжение.

На производстве для удаления поверхностных загрязнений: нагара, следов от смазки, ржавчины детали и проволоку протравливают раствором соляной или серной кислоты. После этого промывают горячей и холодной водой и просушивают.

Расход газовой смеси при рабочем давлении 0,2 атмосферы с помощью редуктора устанавливается в пределах 6-12м3/мин. Несоблюдение этих показателей снижает качество шва.

Регулировка силы тока и напряжения зависят от мощности аппарата.

От этих параметров зависит глубина провара, длина дуги, форма шва. С увеличением силы тока – шире наплавленный шов, а глубина проварки уменьшается.

Некоторые настройки полуавтоматического сварочного аппарата:

Толщина металла,
мм
Диаметр проволоки,
мм
Зазор, при сварке
деталей в стык,
мм
Сила тока,
А
Сварочное напряжение,
В
1 0,8 65 17
1,5 0,8 115 17
2 0,8 0,5 130 17,5
3 1 1 210 –215 18
4 1 – 1,2 1,5 – 2,5 220 – 280 20
5 1,2 2,5 190 – 300 21
6 1,2 2,5 300 22
Читайте также:  20гмл что за сталь

К каждому аппарату дается таблица режимов сварки. Мастер выбирает режим работы полуавтомата, в зависимости от параметров сварки. Настроив аппарат, сварить на пробной заготовке. В случае необходимости коррегировать настройки.

Последовательность хода работы

Сварку нержавейки можно проводить тремя основными способами:

  • С использованием короткой дуги – сварка полуавтоматом в газовой среде, особенно подходящая для работы с тонкими заготовками;
  • со струйным переносом – используется порошковая проволока;
  • импульсный метод – наиболее точный и эффективный, когда проволока подается в зону сварки импульсами в виде небольших капель.

Перед тем, как варить нержавейку полуавтоматом в углекислоте, надо учесть общие положения:

  1. Установить обратную полярность – в плюсовую клемму включить горелку, а в минусовую – заготовку;
  2. сила тока должна быть примерно на 20% ниже, чем для обычных сварочных работ;
  3. вылет, т.е. расстояние от наконечника до кончика проволоки, не более 12мм;
  4. для удаления водяных паров, газ проходит через осушитель, расположенный перед или после редуктора.
  5. аппарат заправить катушкой с проволокой. При помощи механизма протяжки регулируется ее натяжение.

Сварочный процесс

После того как настроена аппаратура, а также учтены все рекомендации, можно приступать непосредственно к сварке.

Во избежание появления деформации и трещин, между деталями по всей длине оставляется зазор на расширение. Детали закрепляются в тисках или другим способом и прихватываются в нескольких местах.

Начинать надо с минимальным расходом защитного газа. Выключить подачу проволоки и настроить вентилем на редукторе расход газа на рабочий режим. Затем направить газовый поток на заготовку и продуть ее поверхность буквально за 3-5сек.

В начале сварки нужно смотреть на шов. Если образуются поры, увеличить подачу газа до тех пор, пока они не будут появляться. Расход газа надо настраивать на экономный режим. Чтобы качество шва при этом не пострадало.

Начинать варить надо, отступив от края 5-6мм, чтобы не допустить образования трещин. Сопло горелки должно быть расположено под углом слегка назад по направлению шва и на высоте 10-12мм над сварочным стыком.

В случае наклона угла вперед увеличивается ширина шва, а проникновение сварочной дуги уменьшается, что хорошо для тонких листов.

Скорость сварки

Скорость, с которой электрическая дуга движется вдоль места сварки, контролируется сварщиком. Слишком высокая – может вызвать много брызг и расплавление металла, при этом защитный газ не успевает выйти и образуются поры. Недостаточная скорость – причина изменения проникновения сварочной дуги в свариваемые детали.

Варить надо короткой дугой – это, когда расстояние между концом проволоки и поверхностью расплавленного металла составляет 0,5-1,5мм. Проваренный таким способом, шов имеет правильные очертания, гладкую и выпуклую поверхность.

Другой способ сварки тонких деталей – сварка с отрывом, т.е. короткими замыканиями дугового промежутка. Нажать на курок – отпустить, и так постепенно заполнить ниточным швом (валиками) место соединения.

Если аппарат имеет импульсную функцию, то лучше работать на ней. Для расплавления металла используются импульсы, генерируемые коротким замыканием в сварочном аппарате.

При сварке тонкой (до3мм) нержавейки полуавтоматом сопло горелки вести вдоль шва, не допуская поперечных движений. В противном случае есть вероятность выхода расплавленного металла из зоны защитной среды. Лучше выполнять сварку тонких деталей в вертикальном положении, двигаясь сверху вниз.

Если две заготовки различной толщины, то сопло держать на толстой. Мгновенным движением переместить горелку на тонкую заготовку и опять вернуться на толстую. Иначе произойдет пережог тонкого металла.

Чтобы избежать серьезных дефектов во время сварочных работ, стоит использовать керамические подкладки, которые представляют собой самоклеящуюся ленту. Они наиболее подходящие для работы с тонкими деталями, а также в неудобном пространственном положении.

Соединение нержавейки с черной сталью

Сварку таких материалов ведут при постоянном токе. Положение проволоки – строго перпендикулярное к рабочей зоне.

В составе проволоки из нержавейки должны содержаться марганец, а также никель, например, марки ESAB OK, Autrod. Специальная переходная проволока наплавляет буферный слой, который и соединяет детали.

Приваривая сталь Ст40 к нержавейке, можно использовать проволоку 08Г2С. Это упрочняет шов двух разнородных металлов после остывания. Самое главное в процессе – это, чтобы нержавейка не стала сильно текучей, а черный металл не остался твердым. Шов делается как можно шире и максимально глубоким.

Достоинства и недостатки

Несомненные преимущества сварки нержавейки полуавтоматом:

  • Высокая производительность сочетана с качественным соединением;
  • незначительное выделение дыма, что сохраняет здоровье и окружающую среду;
  • небольшое разбрызгивание металла, вследствие автоматической подачи проволоки;
  • универсальность – можно сваривать различные по толщине заготовки, а также разнородные металлы.

Один существенный недостаток – громоздкий газовый баллон. Это дополнительные затраты на его приобретение и неудобное перемещение.

Распространение метода стало возможным с развитием технологий и автоматизации процессов. Применяется в основном в промышленности для крупномасштабного производства. Работа со сварочным полуавтоматом, хотя требует определенных знаний и умений, все же остается одним из популярных видов обработки металлов. Подробнее о том как работать сварочным полуавтоматом можете в нашей статье.

Источник