Сварка нержавейки полуавтоматом в среде аргона и углекислым газом

Сварка нержавейки полуавтоматом в среде аргона и углекислым газом

Употребляемое в разговорной речи слово «нержавейка» представляет собой низкоуглеродистую сталь с добавлением хрома. В результате взаимодействия с кислородом хром создает защитную оксидную пленку, которая противодействует ржавлению металла.

Если в составе металлического сплава находится от 12% хрома, то он уже относится к категории нержавеющих и обладает устойчивостью к коррозии. В то же время работа с этим материалом требует определенной подготовки металла перед проведением сварочных работ. На качество сварочных работ влияет выбор рабочего сварочного режима и правильный подбор расходных материалов.

  • Свойства нержавеющего сплава
  • Сварка полуавтоматом
    • В среде аргона
    • В среде углекислого газа

Поверхностный антикоррозийный слой металла обладает устойчивостью к восстановлению. В составе современных антикоррозийных сплавов могут присутствовать в незначительных количествах: углерод, титан, никель, молибден, ниобий. Все эти элементы также повышают стойкость к коррозии и улучшают качество стали.

В зависимости от микроструктуры нержавеющая сталь может иметь различные свойства и применяться в разной среде:

  1. Сталь с содержанием хрома и никеля относится к классу аустенитной. Ее отличают высокие показатели устойчивости к ржавлению, пластичностью, прочностью и немагнитностью.
  2. Сплав с содержанием хрома и железа называется ферритным. Он устойчив к термической закалке и может использоваться в агрессивной среде.
  3. Сплав с содержанием углерода и хрома называется мартенситным и используется в слабоагрессивной среде. Объясняется такое применение высокой твердостью и одновременно хрупкостью сплава.

Полуавтомат для сварки нержавеющей стали

Существует несколько способов сварки нержавеющей стали. Для этого используется:

  • Сварка нержавейки в среде углекислого газа полуавтоматом.
  • Способ сварки в среде углеродистого газа зарекомендовал себя как самый надежный и качественный метод обработки нержавеющей стали. Метод учитывает особенности строения металла, его химические свойства и структуру. Работы с полуавтоматом выполняются тремя разными способами. А именно:

    С применением струйного переноса.

  • Импульсной сваркой.
  • Каждый из этих методов оправдывает себя при определенных ситуациях.

    Возможна сварка нержавейки полуавтоматом без газа. Выполняется сварка без газа с помощью специальной порошковой проволоки. В результате получается качественный шов. Но недостатком способа является то, что шовный материал будет ржаветь с течением времени. Поэтому для работ с нержавейкой лучше использовать проволоку из такого же материала и с подачей углекислоты в сварную ванну. Соответственно полуавтомат для этих работ необходим с функцией MIG / MAG.

    Какой газ нужен для полуавтоматической сварки нержавейки

    Как уже отмечалось особенности сварки нержавейки таковы, что лучшие результаты достигаются благодаря использованию газов, создающих защитный слой во время горения проволоки. Такое «облако» необходимо, чтобы на плавящийся металл не воздействовал кислород. Защитный газ позволяет улучшить процесс сжигания проволоки и ее адгезии к обрабатываемому материалу.

    При выполнении полуавтоматической сварки нержавеющей стали используют два рабочих состава газовой смеси.

      Аргон и углекислота – этот состав рекомендован для проведения промышленных работ с нержавеющей сталью. Газовая смесь позволяет улучшить качество сварного шва и обеспечивает хорошую растекаемость расплавленного металла. Соотношение газа 98% Аргон на 2% Углекислоты.

  • В некоторых случаях рекомендуют заменить углекислоту, на чистый кислород. Это необходимо, прежде всего, для улучшения смачиваемости на концах обрабатываемого шва.
  • Использование сварочного аппарата полуавтомата для нержавеющей стали с использованием газа позволяет использовать специальную нержавеющую проволоку при проведении работ, что существенно улучшает внешний вид и качество изделия после обработки.

    Технология сварки нержавеющей стали полуавтоматом

    Суть технологии сводится к тому, чтобы обеспечить оптимальные условия для проведения сварных работ с учетом особенностей обрабатываемого материала. Газ для сварки нержавейки полуавтоматом позволяет добиться минимального разбрызгивания расплавленной проволоки и обеспечить защиту нержавейки по краям шва.

    Каждый из способов выполнения работ имеет свои преимущества и особенности:

      С использованием короткой дуги – полуавтоматическая сварка нержавейки, в среде защитных газов, выполненная этим способом позволяет обеспечить необходимые условия для сваривания тонких листов материала. Преимуществом способа с короткой дугой является снижение вероятности прожигания нержавейки.

    Со струйным переносом – при этом способе рекомендовано использовать проволоку с флюсом (порошковую) без применения газа. Потребуется также использовать специальные головки на сварочный автомат.

  • Импульсный метод – из всех режимов сварки нержавеющей стали полуавтоматом, импульсный является наиболее точным и эффективным, так как является полностью контролируемым. Назван импульсный метод так потому, что проволока подается в ванну импульсно в виде небольших капель. У импульсного способа сварки нержавеющей стали имеются свои преимущества: полностью отсутствуют брызги, а также уменьшается расход проволоки.
  • Какой бы из методов проведения сварочных работ по нержавейке ни был выбран, перед началом потребуется выполнить следующие приготовления:

      Поверхность зачищается до блеска.

    Металл обезжиривается с помощью растворителя или ацетона.

  • При подготовке необходимо обработать торцы, чтобы между ними осталось небольшое пространство.
  • Технология полуавтоматической сварки нержавейки учитывает особенности этого металла и позволяет выполнить работы таким образом, чтобы шов получился однородным и имел идентичные свойства.

    Так как процесс работ: подбор мощности установки, выбор метода сварки, побор необходимых расходников достаточно сложен, рекомендуется, чтобы работы выполнял квалифицированный специалист, имеющий профильное образование и практику.

    • Источник тока (полуавтомат);
    • сварочная проволока;
    • защитный газ.

    Сварочная проволока должна быть идентична свариваемому металлу. В нашем случае, выбирайте нержавейку для полуавтомата.

    Сварочная проволока нержавейка для полуавтомата

    На рынке присутствует проволока российских и зарубежных производителей, которая подразделяется на порошковую и сплошного сечения. Диаметром от 0,13 до 6,0 мм. В домашних условиях применяются диаметры 0,6 и 0,8 мм, а свыше 1,0 мм на производстве.

    1. Сплошная проволока используется для соединений в среде защитных газов и под флюсом. Такой способ, исключает попадание воздуха в зону сварки, тем самым улучшая качество сварного шва.
    2. Порошковая нержавеющая проволока (самозащитная) — тонкостенная трубка, заполненная флюсом и газом. Смесь компонентов позволяет сваривать изделия без защитных газов (углекислого газа и аргона).

    Проволока для сварки нержавейки полуавтоматом, производится с термической обработкой или холоднотянутая. И подразделяется на оксидированную (Т) и светлую (белую, ТС).

    Нержавеющая проволока выпускается 2 классов точности:

    • повышенной точности (П);
    • нормальной точности.

    Проволока с повышенной точностью применяется для улучшения качества шва.

    Нержавеющие стали по химическому составу делятся на разные марки и проволока тоже имеет различную маркировку. Таблица (ниже) познакомит с марками, диаметром и весом нержавеющих проволок:

    Стоимость нержавеющей проволоки для полуавтомата

    Цена варьируется в зависимости от производителя и региона проживания покупателя.

    • ER 308 LSI 0,8мм 1кг — 825 руб;
    • ER 308 LSI 0,8мм 5кг — 4237 руб.

    Видео:

    Выбор газа

    Варить полуавтоматом без газа — нельзя, кроме случаев, использования порошковых проволок. Сварку нержавейки полуавтоматом можно выполнить в среде углекислого газа или смеси углекислоты и аргона.

    Углекислый газ — доступный и дешевый газ для соединения нержавеющих сталей. При чистом его использовании, сварщик сталкивается с излишним разбрызгиванием металла и корявым сварочным швом.

    Удобнее применять смесь аргона и углекислоты, процентное соотношение 98/2 (Ar-98%, CO2-2%). Опытные сварщики состав смеси варьируют в зависимости от марки нержавейки и своих предпочтений.

    Процентное соотношение углекислого газа и аргона можно настроить с помощью двух отдельных баллонов. Выходы с двух редукторов соединить с помощью тройника, взятого с стеклоочистителя автомобиля отечественного производства. Подробности подобной конструкции в видеоролике:

    Читайте также  Пьезоэлемент это

    Всё, вам осталось выбранный защитный газ и проволоку подключить к аппарату. Знайте: токопроводящий наконечник должен быть одного диаметра с проволокой.

    Наконечники приобретайте с запасом, в процессе работы они выгорают и аппарат тогда хуже варит.

    Видео: как настроить полуавтомат к работе (для начинающих).

    Как сварить нержавейку в среде углекислого газа

    Болгаркой зачистить рабочую поверхность изделия, при соединении в стык металла толщиной от 4 мм сделать кромки (канавки для наплавления металла). В этой статье, рассказывается про маркировку нержавеющих сталей и подготовку поверхностей.

    После нарезки фасок, детали состыковать с помощью щипцов-зажимов, оставив зазор между изделиями (не менее 1,5 мм).

    Зазор должен быть по всей длине заготовки, он позволит проварить металл на всю толщину. Подключить массу и выставить свои настройки на полуавтомате в зависимости от конструкции вашего аппарата и толщины металла.

    Простые полуавтоматы на лицевой панели имеют 2 регулировки:

    • сварочное напряжение;
    • скорость подачи проволоки.

    Продвинутые модели оснащены ручкой регулировки индуктивности. Также, скорость подачи проволоки от диаметра может регулироваться переключателем.

    Настройка индуктивности изменяет жесткость дуги, глубину провара и форму валика:

    1. При малой индуктивности: дуга холодная — получаем тонкий валик с глубоким проплавлением;
    2. При большой индуктивности: дуга горячая — широкий валик с неглубоким проплавлением.

    Держа горелку с уклоном 20-60 градусов (расстояние от сопла до сварочной ванны 10-20 мм), короткими прихватками выполнить соединение нержавеющей стали. Нажали на курок — отпустили, нажали и отпустили, вот так неспеша и происходит заполнение нарезанных кромок металлом. Варить можно, как углом назад (к себе), так и углом вперед (от себя).

    Таблицы (ниже) помогут вам определится с настройками полуавтомата:

    При сварке внахлест, фаски нарезать не надо, достаточно зачистить поверхность, наложить детали друг на друга и выполнить соединение.

    В процессе сварки, перед новым швом откусывайте наплавленный шарик на кончике проволоки.

    В процессе соединения нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа, изменяйте скорость подачи проволоки, такими манипуляциями вы добьетесь качественного шва.

    Видео:

    Свойства нержавеющей стали

    Перед тем как варить нержавейку с углекислотой, необходимо понимать, что это не обычная сталь. Это сложный сплав для процесса сваривания, поэтому рекомендуется обратить внимание на его физические свойства.

    • По сравнению с той же обычной сталью у нержавейки теплопроводность в два раза ниже. То есть, чтобы проводить ее сварку, необходимо понижать сварочный ток. При высоком токе может образоваться прожог, потому что сам металл на всю свою массу тепло будет проводить с трудом. К тому же перегретый участок – это гарантия снижения антикоррозийных способностей металла. Поэтому выход один – увеличить охлаждение сварного шва и понизить ток на 20-30%.
    • Существует такое понятие, как межкристаллитная коррозия металла. По сути, это когда при нагреве внутри стали образуется карбид, как следствие соединения железа и хрома. Такое может случиться, если температура нагрева доходит до +500С. Сами карбиды изнутри металла приводят к его растрескиванию. И, как следствие, коррозия. Поэтому нельзя допускать долгого действия температуры данного значения. Выход из этого положения – охлаждать зону сварки любыми средствами, даже водой.
    • Нержавейка – это сталь с высоким линейным расширением. При нагреве металл очень сильно расширяется, а при охлаждении, соответственно, и сильно сужается. Такая огромная усадка приводит к растрескиванию сварного шва. Поэтому при сварке нержавейки даже полуавтоматом необходимо между заготовками оставлять увеличенный зазор. Он и будет компенсировать величину усадки.
    • Есть такой показатель – электрическое сопротивление. Он у нержавеющей стали достаточно высокий. Именно это свойство влияет на перегрев электрода, сделанного из высоколегированной стали. Именно поэтому такие расходники имеют небольшую длину – в пределах 35 см.

    Что понадобится для процесса

    • сварочный аппарат типа MIG/MAG (полуавтоматический);
    • стальная щетка (для удаления грубых брызг после окончания работ);
    • баллон с газом;
    • растворитель (противокоррозийный);
    • присадочная проволока, предназначенная для сварки нержавеющих сталей в соответствии с ГОСТ 2246-70.

    Конечно, стоит помнить про средства индивидуальной защиты — маску сварщика, рукавицы, брезентовая спецодежда и иже с ними.

    Примером присадочной проволоки выступают изделия отечественной фирмы БАРС (например, БАРС ER-309LSi) или зарубежных производителей (BRIMA, ESAB, Linkoln Electric и ряд других).

    Если вы собираетесь варить металл без использования газа, обязательно приобретите порошковую проволоку с функцией самозащиты.

    Особые для сварщика свойства нержавеющей стали

    Нержавеющая сталь обладает следующими свойствами, влияющие на процесс выполнения сварочных работ:

    Низкая теплопроводность

    Теплопроводность нержавеющей стали в 2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Из-за этого происходит перегревание сварочной ванны и проплавление стали, что, в свою очередь, приводит к ухудшению антикоррозийных свойств нержавейки. Для предотвращение указанных негативных процессов рекомендуется уменьшать на 20% силу тока и применять средства принудительного охлаждения сварочной ванны.

    Небольшая температура плавления

    Небольшая температура плавления в сумме с низкой теплопроводностью приводит к образованию в сварочной ванне жидкого расплава с температурой свыше 500 градусов. В этих условиях начинает происходит межкристаллитная коррозия – образование карбидов железа и хрома. В дальнейшем в местах концентрации карбидов образуются микротрещины, в которые проникает вода, провоцируя коррозийные процессы.

    Рецепт предотвращения межкристаллитной коррозии – это принудительное охлаждение сварочной ванны (водяное, струёй инертного газа и пр.).

    Высокий показатель теплового расширения

    В условиях низкой теплопроводимости данный фактор приводит к линейной усадке и термической деформации кристаллической структуру нержавеющей стали. Для предотвращения усадки между свариваемыми деталями оставляется достаточно широкий зазор, в который и будет расширяться перегретая нержавейка.

    Низкая электропроводность

    По сравнению с другими сплавами железа нержавейку можно назвать изоляционными материалом, настолько слабо нержавеющая сталь проводит электрический ток. Из-за этого свойства происходит перегревание электродов в процессе сварочных работ, особенно, если они относятся к высоколегированным разновидностям, т.е., содержат большое количество никеля и хрома.

    Заключение

    Из изложенного материала можно сделать вывод, сварочные работы легированной (нержавеющей) стали полуавтоматом достаточно проста в освоении, если знаешь основы. Без достаточной практики сварка методом MIG и MAG не выйдет идеальной сразу.

    Все приходит с опытом. Если результат работы вас не удовлетворяет, то посмотрит, как настроили режим сварочного процесса.

    Возможно, состав расходника не идентичен металлу. Одним словом, дерзайте, практикуйтесь, и все у вас получится.

    Технология сварки полуавтоматом в условиях защищенной среды

    Чтобы ответить на вопрос, как варить полуавтоматом нержавеющую сталь, необходимо четко определить все требования к такому процессу.

    Схема сварки в среде защитного газа.

    1. Газ для сварки берется с таким составом: 70% специальной сварочной углекислоты (можно брать пищевую), 30% аргона В.
    2. Полярность при работе применима обратная. Полярность прямая возможна только при работе под флюсами.
    3. Вылет сварочной проволоки должен составлять 6-12 мм. При сварке расстояние от сопла должно составлять 5-15 мм. Рабочий расход газовой сварочной смеси будет составлять 6-12 м³/мин при соблюдении давления в 0,05-0,2 атмосферы. Уменьшать количество газа нельзя, так как в этом случае шов получится недостаточным, качество его будет низким. Возможна и такая ситуация, при которой углерод начнет сильно выгорать, как и легирующие добавки.
    4. Соблюдать угол сварки надо таким образом, чтобы он смотрел назад. Электрод рекомендуется наклонять в сторону, противоположную ходу шва. Наклон соблюдается в 5-10 градусов. Это дает хорошую глубину провара, шов получается более качественный и ровный. Если угол наклонить вперед, то шов получается широким, а глубина провара меньшей. Последний вариант лучше всего подходит для тонкого металла.
    5. При сварочном процессе необходимо пользоваться осушителем. Это требуется по той причине, что состав баллона на 60% состоит из воды, при выходе у шва образуется кислота под воздействием высокой температуры и углекислоты. Но эта кислота намного ухудшает качество шва, а осушитель эту проблему может решить. В его качестве используется силикагель либо медный купорос, которые прокаливаются при температуре в 200°C примерно за 15 минут. На 3-4 рабочих объема баллонов необходимо взять всего 100 г такого осушителя.
    6. Требуется обеспечить защиту от брызг металла. Обычно для этого рекомендуют пользоваться меловым водным раствором.
    Читайте также  Фронтон крыши

    Материалы и оборудование

    В процессе сварки используют полуавтоматические аппараты. Они обеспечиваются системой подачи проволоки, а также защитного газа. Полуавтомат для сварки должен иметь возможность переключения полярности, а также контролем и регулировкой основных параметров.

    Проволока для сварки нержавейки

    Для обеспечения надежного шва необходимо применять проволоку для сварки нержавейки полуавтоматом. Она изготавливается также из нержавеющего сырья. Если нет возможности использовать газовую среду рекомендуется применять порошковую проволоку, она имеет полое строение, пустота заполняется флюсом. Недостатком последней является появление в дальнейшем трещин в структуре шва.

    Выбор газа

    Применение газа обусловлено необходимостью обеспечения защиты места соединения от вредного окисления. При этом вещество не должно вступать в химические реакции с металлом, чем может снизить характеристики нержавейки. В таком случае используются инертные газы с добавленной углекислотой.

    Баллоны с газом

    Технология сварки нержавеющей стали в среде углекислого газа

    Далее, рассмотрим принципы работы связки – полуавтомат, нержавеющая проволока и углекислый газ, как самый распространенный вариант из существующих. Процесс состоит из нескольких этапов: предварительная подготовка, сам процесс сваривания и пост обработка.

    Подготовка металла

    Сварка нержавеющих металлов может быть выполнена следующими способами:

    • Для соединения тонкого листового металла используют метод короткой дуги;
    • Толстые куски свариваются с помощью метода струйного переноса;
    • Импульсный метод считается универсальным, он позволяет экономить расходные материалы и добиваться высокой скорости работы.

    Перед тем, как варить нержавейку, ее нужно тщательно подготовить, в противном случае можно не рассчитывать на качественное и ровное соединение. Сварные участки нужно:

    1. обезжирить и снять оксидную пленку. Это можно сделать двумя способами: механическая зачистка или кислотная обработка.
    2. сделать кромки для наваривания металла.
    3. провести обезвоживание. Данный процесс подразумевает прогрев металла до 100 градусов, для удаления влаги.
    4. дополнительно прогреть (для высоколегированной стали). Чтобы снизить воздействие высоких температур при сваривании металл нужно прогреть дополнительно до 200 градусов. Для низколегированной стали подобную процедуру проделывать не нужно.

    Техническая схема сварки

    После первичной подготовки металла нужно определиться с выставлением зазоров и настройкой полуавтомата. В представленной ниже таблице, вы найдете подходящие настройки для вашего типа соединения, толщины металла и диаметра проволоки.

    Простейшие сварочные полуавтоматы имеют следующие настройки: скорость подачи проволоки, сварочное напряжение и регулировку индуктивности. Напряжение мы выбираем исходя из представленных показателей, скорость подачи проволоки позволяет регулировать образование шва, исходя из ваших способностей. Индуктивность влияет сразу на несколько параметров, изменяя этот показатель мы можем регулировать глубину провара, жесткость дуги и форму шва. Чем меньше индуктивность, тем дуга холодней, провар получается более глубоким, а валик маленьким и наоборот. Чем выше индуктивность, тем более широким становится валик и провар уменьшается.

    Чтобы в процессе сваривания нержавейки не возникло трудностей, следуйте этим советам:

    1. Выставите обратную полярность на аппарате;
    2. Наклоняйте электрод от свариваемого шва на угол 20 – 60 градусов. Таким образом, вы будете видеть свариваемые детали и сможете равномерно располагать шов по всему соединению;
    3. Ограничьте вылет проволоки на уровне 12 миллиметров, не более;
    4. Тщательно следите за уровнем расхода газа. Нормальные показания, для сваривания нержавеющей стали 6 -12 м3/мин. При увеличении или уменьшении рекомендуемого расхода газа качество сварного соединения может значительно ухудшится.
    5. Используйте осушитель, чтобы удалить образовавшуюся в баллоне жидкость и не допустить окисления сварного шва;
    6. Делайте технологические отступы от краев соединений, для избегания водородных трещин.
    7. Перед началом работы откусите шарик, образовавшийся на окончании вылета проволоки.

    Исправление дефектов

    При сварке нержавеющей стали полуавтоматом на шве могут появиться всевозможные дефекты, поэтому деталь можно дополнительно обработать. Для этого нужно воспользоваться молотком и гладилкой. Чаще всего дефектами являются пузыри. Их можно удалить постукивая по нему от края детали в сторону пузыря. Если такой способ не помог, можно попробовать нагреть участок с пузырем и постукивая от его края, выпрямить выпуклую часть шва.