Сварка нержавейки и черного металла: электродом и полуавтоматом

Виды

Сталь, традиционно именуемая нержавейкой, может иметь разные составы и, как следствие, по-разному реагировать на ведение сварки. Прежде всего, следует отметить, что материал можно разделить на несколько видов.

Аустенитная сталь характерна тем, что в своем составе имеет достаточно много хрома. В долевом соотношении его количество составляет 18%. Также в такой нержавейке содержится до 10% никеля. Примером может служить пищевая нержавейка, маркируемая по ГОСТ, как 08Х18Н10. В другой классификации она имеет название AISI 304. Применяется эта сталь, как при строительстве, так и в производстве посуды. К физическим свойствам можно отнести отсутствие магнитных свойств, пластичность, прочность и химическую стойкость.

Мартенситная нержавейка, благодаря своей специфической внутренней структуре, выделяется в особый класс. Она отличается низким содержанием углерода, который составляет всего 0,12% общего количества вещества. В составе мартенситной стали содержится 13% хрома. В отличие от предыдущего вида, данный материал прочен, но хрупок. Может использоваться в качестве сырья для производства режущих инструментов, а также крепежной фурнитуры при условии эксплуатации в неагрессивных средах. Подлежит дополнительной обработке. Так, при воздействии температуры нержавейка приобретает вязкость. Обозначается, как AISI 410 или 12х13, согласно ГОСТ.

Среднее положение по содержанию хрома занимает ферритная сталь. После ее закалки наблюдается повышенная устойчивость к внешним факторам агрессивной среды. Считается, что этот сплав наиболее трудно поддается сварке. Обозначается подобная сталь по ГОСТ 12х17 или AISI 430. Число 12 указывает на процентное содержание хрома.

Энергия воздействия

По типу энергии воздействия, благодаря которой образуется требуемое сварное соединение, все виды сварки металлов делятся на следующие категории:

• термическая обработка, предполагающая оплавление места стыка с выделением большого количества тепловой энергии;
• термомеханическая сварка, осуществляемая за счёт внешнего давления с использованием элементов нагрева электросваркой;
• и, наконец, чисто механическая (обработка под давлением).

Согласно первой методике свариваемые заготовки подлежат расплавлению, после чего они образуют так называемую «сварочную ванну».

По завершении работ (после затвердевания) на месте ванны остаётся сварной шов, металл в котором имеет литую структуру. К разновидностям термических сварочных работ по металлу следует отнести газовую, электрошлаковую, дуговую, лазерную, плазменную, термитную (химическую) и подобные им виды сварки.

При газовом способе сваривания металлов и сплавов рабочая смесь подаётся на специальную горелку от двух баллонов, содержащих горючий состав и кислород. При этом качество пламени горелки регулируется соответствующими вентилями подачи обеих составляющих. Помимо этого к месту сварки подаётся особый присадочный материал, обеспечивающий получение качественного шва.

В случае химической или термитной обработки металлов рабочая зона формируется под воздействием теплоты, выделяемой при сгорании компонентов специальной порошковой смеси (термита). Отметим также, что на практике наиболее распространены термитные составы на основе обычного алюминия.

Термомеханической обработка места стыка включает в себя диффузионную, контактную, а также газопрессовую сварочные методики. Принцип так называемой «» интуитивно понятен, хотя технологии сварочных работ по металлу могут отличаться.

Какую технологию использовать?

Способы

При выполнении работ с домашних условиях приходится использовать то, что под рукой. Практика показывает, что лучше всего подходит полуавтомат или сварка неплавящимся электродом в среде аргона. Однако подобное оборудование есть не в каждом доме, а приобретать его ради разовой работы нецелесообразно, ввиду высокой стоимости.

Преимущество аппаратов MIG/MAG сварки не только в качестве шва. С помощью данного режима можно выполнять вертикальные и потолочные швы, что невозможно сделать ручной дуговой сваркой.

Инверторы стоят дешевле, при этом их эксплуатационные характеристики выше, чем у сварочных трансформаторов. Компактные габариты в сочетании со стабильностью работы послужили причиной их распространения среди жителей частного сектора. Ручной дуговой сваркой выполняют только горизонтальные швы, поскольку под воздействием высокой температуры нержавейка быстро плавится и вытекает из шва, тогда как температура стали еще не достигла необходимой степени прогрева. Немаловажным фактором является правильный подбор расходных материалов.

Мнструменты

На рынке отсутствует оборудование, предназначенное для сварки разнородных материалов. При выборе инвертора следует ориентироваться на общие технические характеристики и наличие дополнительных свойств, облегчающих процесс выполнения работ.

Режимы

Перед тем, как заварить заготовку, необходимо выбрать электроды нужного диаметра и установить правильные амперные характеристики:

1. При сварке элементов толщиной 1 мм диаметр электрода не должен превышать 2 мм. Сила тока должна быть в диапазоне 30-60 А.
2. Для изделий 2 мм можно брать электроды 3 мм. Варить нужно с силой тока 50-80 А.
3. Изделия толщиной 4 мм варятся электродами 4 мм с силой тока 90-130 А.

Все работы ведутся на постоянном токе.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Сварка — достаточно опасный процесс, поэтому необходимо придерживаться определенных мер безопасности:

• Исправность сварочного оборудования необходимо всегда проверять до начала выполнения работ.
• Старые электроды с поврежденными стержнями ни в коем случае нельзя применять.
• Необходима правильная подготовка рабочего места для сварочных работ, а именно: очистка стола от всех ненужных вещей, и, конечно, пожарная безопасность — огнеопасные жидкости и смеси необходимо убрать в безопасное место.
• Обеспечение защиты сварщика: специальная маска, перчатки, спец. комбинезон и устойчивая, плотная хорошая обувь.
• Система вентиляции в рабочем помещении должна соответствовать всем необходимым нормам.
• Для исключения возможности удара током сварщик должен стоять на коврике из резины.

Способы сварки нержавейки

Существует несколько способов сварки нержавеющих сталей. Каждый метод подразумевает применение конкретного оснащения и расходных материалов. О том, как правильно варить нержавейку электродами будет проанализировано далее.

Ручная электродом

Ручная сварка нержавеющих сталей электродом с покрытием является универсальной, может использоваться практически в любой отрасли. Данный метод обеспечивает приемлемое качество соединения, поэтому применяется домашними и профессиональными исполнителями. Также важным достоинством технологии ММА является простота и легкость сварочного процесса. Кроме этого, сварка нержавейки дуговой сваркой имеет ещё несколько достоинств:

• ценовая доступность электродов и оборудования;
• аппараты могут работать в течение всего рабочего дня;
• агрегаты обладают компактными размерами и небольшим весом, что позволяет быстро перемещаться по рабочему объекту;
• высокая скорость выполнения работ при умелом обращении с оснащением и расходными материалами;
• прочность сварных швов;
• существует возможность самостоятельно изучить данный способ сварки и применить на практике.

 Чтобы сварной шов обладал высокой надежностью, необходимо правильно подобрать сварочные материалы. Для ручной сварки подойдут следующие марки:

ОЗЛ-8 предназначены для того, чтобы сваривать изделия, эксплуатирующихся при воздействии агрессивных сред. При этом к наплавленному металлу не предъявляются повышенные требования по стойкости к МКК. Электродами ОЗЛ-8 исполнители пользуются для обработки ответственных конструкций.

Электроды НЖ-13 создают надежное соединение, предотвращают образование МКК. Тонкий слой шлаковой корки после остывания и сжатия рабочей зоны отпадает самопроизвольно. Это значительно ускоряет процесс, когда необходимо выполнить большое количество швов.

Электроды ЦЛ-11 характеризуются хорошей изоляцией сварочной ванны от воздействия внешних факторов. Данная марка обеспечивает прочное соединение.

При использовании данной технологии применяется постоянный ток для сварки нержавейки, полярность – обратная.

Проанализировав данные сведения, исполнитель любого уровня сможет узнать как варить нержавейку дуговой сваркой.

Ручная аргоном

Ручная сварка нержавейки в среде аргона осуществляется с помощью вольфрамовых электродов. Данная технология гарантирует получение качественных и надежных швов. Причем соединения отвечают всем поставленным требованиям, даже, если они выполнены в домашних условиях. Следовательно, аргонодуговая сварка применяется, когда исполнителю нужен эстетический результат. Швы не требуется зачищать от шлаков. Искры при сваривании отсутствуют. Это самый чистый метод соединения. Также данный способ предназначен для работы с деталями с очень тонкими стенками.

Сваривание осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности.

Вид напряжения зависит от толщины металла:

• если толщина свариваемых листов составляет 1 мм., то применяется постоянный ток в 30-60 А,Ø  электродов – 2 мм.
• сварка нержавеющей стали переменным током также возможна при работе с элементами толщиной 1 мм.: сила напряжения – 35-75 А, электрод Ø – 2 мм.
• данные для обрабатываемых изделий толщиной 1,5 мм.:
  • постоянный ток прямой полярности, 40-75 А, Ø сварочного прутка – 2 мм.;
  • переменный ток, 45-85 А, Ø – 2 мм.
• толщина 4 мм.: постоянный ток прямой полярности, 85-130 А, Ø – 4 мм.

Особенности данного метода:

• дугу следует поджигать бесконтактным способом, чтобы вольфрам с электродов не попал в расплавленный металл;
• сварка должна проводиться без колебательных движений стержня. Нарушение этого правила может привести к нарушению защиты рабочей зоны, что приведет к окислению шва.

Совет! При использовании данного метода можно уменьшить расход сварочных материалов. Для этого необходимо после окончания сваривания в течение 10-15 секунд не отключать подачу аргона. Подобная процедура позволяет защитить раскаленный электрод от активного окисления.

Автоматы для сварки

И, наконец, так называемый «сварочный автомат» обеспечивает получение устойчивой дуги, формируемой под слоем специального порошка (флюса).

Сущность этого процесса заключается в автоматическом её поддержании в специально созданной среде, называемой сварочной ванной.

С учётом специфики автоматического процесса дуга сгорает внутри расплавленной зоны, в которой давление металла достигает 9 грамм на сантиметр квадратный. За счёт этого, сплавляемый материал надёжно удерживается в пределах ванны и практически не разбрызгивается.

Указанным способом можно организовать сварку металла в домашних условиях (при необходимости обработки заготовок небольшой толщины)

Подобно инверторному способу в этом случае важно правильно выбрать режим сваривания деталей, определяемый значениями заданных токовых параметров

В заключение коснёмся вопроса сваривания железобетонных несущих и ограждающих конструкций, которое проводится в соответствии с положениями СНИП 3.03.01-87.

Согласно этому документу при его организации особое внимание уделяется подготовительным работам, а также контролю всех этапов сварочных операций, позволяющему подготовить любую конструкцию к госприёмке

Как приварить нержавейку к черному металлу: способы и порядок действий

Существуют три способа, чем приварить нержавейку к черному металлу:

• Единичными электродами с никелевым покрытием в системе мма.
• Электродами из вольфрама. В этом случае необходима регулярная подточка наконечника стержня.
• В аргоновой среде, где газ выполняет защитную функцию. Применение газа делает соединение более надежным, помогает избежать окисления, и, как следствие, хрупкости шва. Однако данный метод подразумевает использование специализированного сварочного аппарата, способного выполнять операции в подобном режиме.

Вне зависимости от типа проводящихся сварочных работ для получения наилучшего результата стержень располагается строго перпендикулярно относительно поверхности и все движения производятся максимально плавно.

Перед сваркой нержавейки с черным металлом необходимо сделать следующее:

• Приготовить расходные материалы, произведенные на основе из никеля;
• Электроды должны быть прокалены. Самая подходящая температура должна быть в диапазоне от 200 до 205 градусов в течение 60 минут;
• Постоянный ток должен быть подключен;
• Поверхность нержавеющей стали и черного металла должна быть очищена от пыли, пятен, грязи, ржавчины.

Как варить электродом

Для соединения заготовок из нержавеющей стали и черного металла в бытовых условиях используют инверторы. Аппараты питают от сети 220 В, компактные размеры позволяют легко перемещать их. Процесс сварки ведут так:

1. Очищают обрабатываемые поверхности от ржавчины, жира, пыли. Зачищают металл до блеска.
2. Кромки толстых заготовок разделывают болгаркой или напильником. Это обеспечивает высокую степень проплавления, заполнение сварочной ванны.
3. Тонкостенные детали сопоставляют, приваривают их в нескольких местах. Изделия толщиной более 5 мм прогревают до 150 °С. В бытовых условиях для этого используют паяльную лампу.
4. Возбуждают электрическую дугу. Для этого подводят электрод к поверхности, несколько раз касаются ее. Сварку ведут с короткой дугой.
5. Завершают сварку, формируя замок, исключающий появление трещин и прожогов.
6. Дожидаются естественного остывания шва. Принудительные методы применять нельзя.
7. Очищают соединение от шлака, используя молоток. Полируют и шлифуют шов.

Рекомендуем к прочтению  Как варить нержавейку полуавтоматом

Полуавтоматический автомат

При использовании такой технологии соединяемые элементы требуют подготовки. Перед сваркой выполняют следующие действия:

• примыкающие к будущему шву участки зачищают железной щеткой до металлического блеска;
• с кромок толстых заготовок снимают фаски;
• обезжиривают поверхности ацетоном, спиртом или бензином;
• просушивают кромки, прогревая их горелкой;
• для устранения внутреннего напряжения детали нагревают до 200 °С.

Для ведения сварки в домашних условиях достаточно полуавтоматического аппарата мощностью до 10 кВт. Такие приборы предназначены для соединения заготовок толщиной до 3 мм. При настройке агрегата выставляют напряжение в 19-25 В. Рекомендованная скорость подачи расходного материала – 300-400 м/ч. Силу тока подбирают в зависимости от толщины металла. Увеличением или уменьшением этого параметра регулируют степень провара, длину электрической дуги, форму шва.

При работе соблюдают следующие правила:

1. Процесс ведут с током обратной полярности.
2. Горелку устанавливают под наклоном, обеспечивающим нужную глубину проплавления и ширину сварочной ванны. Проволока должна выступать не более, чем на 12 мм.
3. Расход газа должен составлять 6-12 м³/час. Для устранения лишней влаги вещество пропускают через осушитель.
4. Электрод перед применением прокаливают при +200 °С.
5. Для защиты прилегающих участков от брызг расплава их обрабатывают водным раствором мела.
6. Сварку начинают, отступая 5 мм от кромок деталей. Это препятствует появлению холодных трещин.
7. Электрод ведут вдоль соединения плавно. Совершение поперечных движений недопустимо. Расплав не должен покидать пределы защитной среды.

В газовой среде

Процесс ведется с использованием неплавких электродов из вольфрама. Из-за высокой стоимости работ метод редко применяется в домашних мастерских. Однако он помогает получить наиболее качественное, в сравнении с другими технологиями, сварное соединение. Аргонный метод применяют для устранения повреждений в газо- и водопроводах. Сварка черного металла с нержавейкой ведется с постоянным током.

Газ начинают подавать за 5-10 секунд до появления электрической дуги. Попадание воздуха в сварочную ванну приводит к окислению, ухудшению антикоррозионных свойств стали. При работе недопустимы зигзагообразные движения электрода. Они способны нарушать газовое пространство.

Сварка нержавеющих труб

Сварка труб из нержавеющей стали электродами является популярным видом соединения подобных изделий. Сварочные работы с трубами проводятся электродами с основной или рутиловой обмазкой. Сварочный процесс плавящимся расходником осуществляется на постоянном токе обратной полярности.

Сварка нержавейки постоянным током обладает несколькими преимуществами: малое разбрызгивание металла; простота процесса для сварщика; подходит для работы с тонкостенными трубами; качественный шов.

Вольфрамовые электроды для сварки труб из нержавеющей стали работают на постоянном токе прямой полярности. Преимущества данного способа:

• надежная защита от воздействия кислорода, которое может привести к окислению;
• устойчивая дуга;
• соединение обладает высокой коррозийной стойкость.

Независимо от выбранного способа соединения, технология сваривания нержавеющих труб включает три этапа:

Подготовительный делится на две части: подготовка исполнителя и подготовка основного материала. Для сварщика должны быть подготовлены спецодежда и защитная маска. Нержавеющие трубы нужно зачистить от от различных загрязнений: коррозия, краска и т.д. Стыки и площадь возле них следует обработать металлической щеткой или наждачной бумагой.
Сварочный процесс начинается с зажигания электрода и возбуждения дуги

Важно в ходе работ удержать дугу. Затем осуществляется соединение.
Важным этапом является проверка качества шва

Перед этим необходимо отбить шлак.

Электроды для труб из нержавейки:

ОК 63.20 предназначены для сварки точками, т.е. процесс производится при кратковременном поджиге и гашении электрической дуги.

Небольшой видеоролик для наглядности.

https://www.youtube.com/watch?v=3Ho-eo5IUW4

Как приварить нержавейку к черному металлу: способы и порядок действий

Существуют три способа, чем приварить нержавейку к черному металлу:

• Единичными электродами с никелевым покрытием в системе мма.
• Электродами из вольфрама. В этом случае необходима регулярная подточка наконечника стержня.
• В аргоновой среде, где газ выполняет защитную функцию. Применение газа делает соединение более надежным, помогает избежать окисления, и, как следствие, хрупкости шва. Однако данный метод подразумевает использование специализированного сварочного аппарата, способного выполнять операции в подобном режиме.

Вне зависимости от типа проводящихся сварочных работ для получения наилучшего результата стержень располагается строго перпендикулярно относительно поверхности и все движения производятся максимально плавно.

Перед сваркой нержавейки с черным металлом необходимо сделать следующее:

• Приготовить расходные материалы, произведенные на основе из никеля;
• Электроды должны быть прокалены. Самая подходящая температура должна быть в диапазоне от 200 до 205 градусов в течение 60 минут;
• Постоянный ток должен быть подключен;
• Поверхность нержавеющей стали и черного металла должна быть очищена от пыли, пятен, грязи, ржавчины.

Как варить электродом

Для соединения заготовок из нержавеющей стали и черного металла в бытовых условиях используют инверторы. Аппараты питают от сети 220 В, компактные размеры позволяют легко перемещать их. Процесс сварки ведут так:

1. Очищают обрабатываемые поверхности от ржавчины, жира, пыли. Зачищают металл до блеска.
2. Кромки толстых заготовок разделывают болгаркой или напильником. Это обеспечивает высокую степень проплавления, заполнение сварочной ванны.
3. Тонкостенные детали сопоставляют, приваривают их в нескольких местах. Изделия толщиной более 5 мм прогревают до 150 °С. В бытовых условиях для этого используют паяльную лампу.
4. Возбуждают электрическую дугу. Для этого подводят электрод к поверхности, несколько раз касаются ее. Сварку ведут с короткой дугой.
5. Завершают сварку, формируя замок, исключающий появление трещин и прожогов.
6. Дожидаются естественного остывания шва. Принудительные методы применять нельзя.
7. Очищают соединение от шлака, используя молоток. Полируют и шлифуют шов.

Рекомендуем к прочтению  Как варить нержавейку полуавтоматом

Полуавтоматический автомат

При использовании такой технологии соединяемые элементы требуют подготовки. Перед сваркой выполняют следующие действия:

• примыкающие к будущему шву участки зачищают железной щеткой до металлического блеска;
• с кромок толстых заготовок снимают фаски;
• обезжиривают поверхности ацетоном, спиртом или бензином;
• просушивают кромки, прогревая их горелкой;
• для устранения внутреннего напряжения детали нагревают до 200 °С.

Для ведения сварки в домашних условиях достаточно полуавтоматического аппарата мощностью до 10 кВт. Такие приборы предназначены для соединения заготовок толщиной до 3 мм. При настройке агрегата выставляют напряжение в 19-25 В. Рекомендованная скорость подачи расходного материала – 300-400 м/ч. Силу тока подбирают в зависимости от толщины металла. Увеличением или уменьшением этого параметра регулируют степень провара, длину электрической дуги, форму шва.

При работе соблюдают следующие правила:

1. Процесс ведут с током обратной полярности.
2. Горелку устанавливают под наклоном, обеспечивающим нужную глубину проплавления и ширину сварочной ванны. Проволока должна выступать не более, чем на 12 мм.
3. Расход газа должен составлять 6-12 м³/час. Для устранения лишней влаги вещество пропускают через осушитель.
4. Электрод перед применением прокаливают при +200 °С.
5. Для защиты прилегающих участков от брызг расплава их обрабатывают водным раствором мела.
6. Сварку начинают, отступая 5 мм от кромок деталей. Это препятствует появлению холодных трещин.
7. Электрод ведут вдоль соединения плавно. Совершение поперечных движений недопустимо. Расплав не должен покидать пределы защитной среды.

В газовой среде

Процесс ведется с использованием неплавких электродов из вольфрама. Из-за высокой стоимости работ метод редко применяется в домашних мастерских. Однако он помогает получить наиболее качественное, в сравнении с другими технологиями, сварное соединение. Аргонный метод применяют для устранения повреждений в газо- и водопроводах. Сварка черного металла с нержавейкой ведется с постоянным током.

Газ начинают подавать за 5-10 секунд до появления электрической дуги. Попадание воздуха в сварочную ванну приводит к окислению, ухудшению антикоррозионных свойств стали. При работе недопустимы зигзагообразные движения электрода. Они способны нарушать газовое пространство.

Основные понятия процесса

Задача сварки — создание неразъемного соединения деталей. Чтобы его получить, необходимо сдвинуть атомы, образующие металл настолько близко, чтобы начали действовать межатомные силы сцепления. Почему это происходит, какие при этом протекаю физические процессы, изучено достаточно слабо, но самим свойством пользуются давно.

Добиваются соединения тремя методами:

1.  Термическим, расплавляя металл самих соединяемых деталей, либо дополнительной присадки. Пример — распространенная дуговая и газовая, лазером, струей плазмы. Сюда относится и пайка.
2.  Термомеханическим, при котором изделия раскаляют, после чего сжимают либо выполняют проковку. Это самый древний способ, которым владели кузнецы уже пятого тысячелетия до Н.Э. Кроме ковки это диффузионная сварка, контактная, индукционно-прессовая.
3.  Механическим методом изделия сваривают, подвергая различным воздействиям без специального нагрева. Пример — ультразвуковые методики, соединения взрывом, трением, давлением.

стальчугун

Второй и третий методы применяют на промышленных линиях, при серийных выпусках, а также для изготовления уникальных изделий.

Не зависимо от используемой методики, существует всего две разновидности процесса:

1. Бесшовный, когда соединяется металл непосредственно самих деталей.
2. С образованием шва. При этом применяют вспомогательные присадки. Они могут как точно соответствовать основному металлу, так и отличаться. Пример — соединение стали медным электродом, пайка оловом, все виды сварки с использованием плавкого электрода.

Технология сварки

Одним из центральных решений проблемы экономии высоколегированных материалов является возможность изготовления деталей и механизмов путем комбинирования, то есть сварка разнородных сталей. Это становится возможным благодаря тому, что, как правило, в процессе эксплуатации работает не все изделие, а только отдельные его элементы или части. Большая же часть не подвергается взаимодействию и окружена стандартными условиями. Поэтому она без риска может изготавливаться из средне- и низколегированной стали.

Для создания комбинированных конструкций из разнородных металлов необходимо соединять друг с другом их отдельные составные части. Если изделие будет работать в неблагоприятной среде и/или при высокой температуре, то соединение просто необходимо выполнять с помощью сварки.

Схема сварки неплавящимся электродом.

В таких случаях приходится варить между собой разнородные стали, которые разительно отличаются по физико-химическим свойствам. Но это различие редко позволяет создать качественное, работающее при особых условиях сварочное соединение. Такой вопрос оказался настолько трудным для поиска решений, что образовал отдельную проблему – сварка разнородных металлов.

Главной проблемой такой сварки является то, что во время получения и эксплуатации сварочного шва в нем зачастую появляются трещинки. Они обнаруживаются, как правило, на грани или посредине сплавления.

Следующей, но немаловажной составляющей, обуславливающей проблемность сварки разнородных металлов, является то, что при сплавлении нередко протекает замена структуры с появлением прослоек. Это существенно усложняет технологию сварки

Ведь с заменой структуры, если она достаточно сильная, снижаются такие характеристики, как долговечность и пластика.

Итоги неутешительны: досрочное, в худших ситуациях экстренно-аварийное разрушение детали/механизма. Видоизменение структуры, когда выполняется сварка самих разнородных сталей, положено называть неоднородностью структуры. Те же соединения, в коих структура составляющих неизменна ниже грани сплавления, получаются довольно технологичными и верно служат в предназначенных для них условиях.

Отличие хороших огнестойких соединений заключается в структурно-однородной зоне сплавления в независимости от того, различны ли соединяемые материалы по структуре.