Самые качественные и красивые швы получаются, если нержавейка соединяется полуавтоматической сваркой под защитой аргона. Но не у каждого домашнего мастера есть возможность приобретения дорогого оборудования и газа. Когда не важна эстетика соединения, необходимое качество достигается сваркой нержавейки инвертором.
Преимущества и недостатки сварки нержавейки инвертором
При сравнении сварки нержавеющей стали инвертором с иными способами отмечаются следующие достоинства:
- невысокая цена аппарата;
- небольшой вес и габариты позволяют переносить инвертор даже в сумке;
- ручной дуговой сваркой можно соединять заготовки толщиной до 20 мм из сплавов, черных и цветных металлов;
- работа проводится без флюса или инертного газа;
- выполнение сварки в труднодоступных местах.
Недостатки:
- образование шлака;
- из-за большого электрического сопротивления нержавейки возможен перегрев электрода с разрушением покрытия, поэтому сварочный ток ограничивается;
- большие затраты времени при сравнении с другими методами.
Методика с использованием инвертора
Работа требует опыта и не каждому новичку доступна.
Преимущества сварки нержавейки обычным электродом:
- низкая стоимость оборудования;
- малый вес и размеры аппарата;
- способность заварить детали до 2 см толщиной;
- возможность работы без защитных газов и флюсов.
Недостатки способа:
- образование большого количества шлака;
- разрушение покрытия с последующим перегревом электрода;
- ограничение величины тока;
- увеличенные временные затраты.
Работа ведется тремя способами:
- С помощью ручных методов. Стык между деталями заполняется расплавленным материалом электрода. Для работы используется только инвертор.
- Соединение заготовок вольфрамовым электродом, применяемым для тонких листов. Шов получается в результате плавления заготовки и присадочной проволоки. Место сварки защищается слоем газа.
- Работа на полуавтомате с подачей проволоки. Скорость увеличивается вместе с производительностью. В аргон рекомендуется добавлять углекислоту (до 2%).
Перед тем как варить нержавейку инвертором в домашних условиях, необходимо правильно подготовить аппарат и материалы.
Рекомендуем к прочтению Как приварить нержавейку к чермету
Необходимые расходники
Используя инвертор, нужно подготовить все необходимое для работы:
- агрегат соответствующего типа;
- растворитель;
- щетка со стальной щетиной;
- защитные индивидуальные средства;
- электроды;
- крокодилы – зажимы для заземления;
- кабели длиной от 2 до 6 м.
Соединить листы толщиной 3 или 4 мм и получить качественный шов становится сложной задачей, выполнить которую можно с помощью инвертора с осциллятором и с возможностью проведения аргонодуговой сварки (АДС).
Таким аппаратом может стать популярное устройство Aurora PRO INTER TIG 200 PULSE. АДС позволяет создавать красивые и прочные швы на тонких листах или трубах.
Настройка инвертора
Перед сваркой аппарат правильно настраивают. Делается это переключателями на панели прибора. Нужные значения можно посмотреть в таблице:
| Толщина заготовки | Величина тока (А) | Напряжение (В) | Диаметр электрода |
| 1,5 | 40 – 60 | 13 | 2 |
| 3,0 | 75 – 85 | 15 | 3 |
| 4,0 | 90 – 100 | 16 | 3 |
| 6,0 | 140 – 150 | 18 | 4 |
| 8,0 | 150 – 180 | 20 | 4 |
| 12,0 | 180 – 220 | 22 | 5 |
| 15,0 | 220 – 260 | 26 | 6 |
При работе в режиме полуавтоматической или аргонодуговой сварки устанавливается расход инертного защитного газа. Делается все опытным путем. Оптимальные значения – 6-12 л/мин. Движение проволоки при автоматической подаче регулируется до максимальной скорости, дающей качественный шов.
Процесс пошагово
Перед работой мастер должен выполнить следующие действия:
- с заготовки рядом с будущим швом счистить грязь стальной щеткой или наждачной шкуркой до натурального блеска;
- место сварки обработать растворителем или ацетоном для удаления следов жира;
- с заготовок, имеющих толщину от 4 мм, снять фаски для заполнения стыка расплавленным металлом;
- остальную часть металла обработать раствором мела в воде, чтобы горячие капли не прилипали;
- между деталями оставить компенсационный промежуток в 1-2 мм;
- тонкие листы соединять без зазора;
- под заготовки подкладывать пластины, отводящие тепло;
- толстые детали сначала нагревать до достижения 150-170°С.
Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку в аргоновой среде
При работе с постоянным током устанавливают обратную полярность.
Обработка после сварки
По окончании работы детали остужаются естественным образом. Нельзя ускорять процесс, обливая их водой. Это приведет к образованию микротрещин. Шов после очистки от шлака подвергают шлифовке с последующей полировкой.
Для облагораживания используют абразивные материалы с содержанием оксида алюминия или циркония. Корундовые изделия не годятся.
Чтобы место стыка оставалось прочным и эстетичным, его покрывают пастой с антикоррозийными свойствами. При несоблюдении этих рекомендаций качество изделия снижается из-за возникновения очагов ржавчины.
Вместо заключения: ручная сварка часто используется при небольших бытовых и производственных проблемах. Ее применяют для соединения труб, нержавеющих баков и других изделий на даче, в доме, в гараже. Отремонтированные вещи служат еще долгие годы.
Способы сварки
Дома сваривать нержавейку инвертором можно тремя способами:
- Ручной дуговой сваркой (MMA), когда материалом плавящегося электрода заполняется стык. Для работы нужен только инвертор.
- 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.
- 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 технологии
В связи с физико-химическими особенностями нержавеющей стали как металла, подвергающегося сварке, наиболее оптимальным способом является сварка с использованием неплавящегося электрода в среде защитного газа (в качестве такого газа может использоваться аргон либо его смесь). На производстве для достижения более высокого качества сварных соединений используются комбинированные способы сварки, при которых корневой слой шва выполняется посредством использования аргонодуговой сварки, а последующие слои – ручной дуговой.
Подбор параметров работы сварочного инвертора (силы сварочного тока и параметров сварочного напряжения) происходит на основании следующих данных:
- толщина свариваемых деталей;
- тип и класс стали;
- данные о режиме эксплуатации изделия или соединения;
- очень высокий коэффициент теплового расширения деталей из нержавеющей стали – при нагревании происходит существенное «растягивание» деталей, а при остывании – сжатие, что может вызвать образование микротрещин в сварном шве, а также в самом изделии в той его части, которая относится к сварочной зоне и подвергается нагреву;
- сварка должна проводиться с минимальным повышением температуры металла, чтобы избежать перегрева околошовной зоны. Если произойдет перегрев выше 500 градусов по Цельсию, внутри металла начнется процесс межкристаллической коррозии, что вызовет разрушение сварного шва и всей детали в целом, самым негативным образом сказавшись на качестве шва.
В каждом конкретном случае подбирать режимы необходимо индивидуально, проводя обязательную пробу на деталях, аналогичных свариваемым. Главным условием сварки деталей из нержавеющей стали является уменьшение сварочного тока по сравнению с другими видами стали не менее, чем на 20%.
К особенностям технологии сварки следует также отнести и обязательный подбор всех инструментов таким образом, чтобы они соответствовали правилам работы с нержавеющей сталью: круги для болгарки, щетки, используемые для зачистки металла должны соответствовать работе именно с нержавеющей сталью, так как в случае использования обычных инструментов могут образоваться металлические включения в шве, что негативным образом влияет на его качество.
Какой инвертор подойдет для сварки нержавейки
Для сварки нержавейки используется инверторный сварочный аппарат любой марки. Для работы дома выбирается самая простая модель. Умельцы мастерят даже самодельные аппараты по характеристикам не уступающие заводским аналогам. Инвертор должен быть с режимом ручной сварки (ММА) и регулировкой тока в пределах 20 — 200 А. Для сварки нержавейки желательно наличие следующих опций:
- режима «Форсаж», позволяющего кратковременно понижать напряжение дуги с одновременным увеличением величины тока;
- ПВ (длительность непрерывной работы, указано в инструкции) не меньше 40%;
- длина кабелей не больше 6 м, иначе из-за большой потери мощности они будут сильно нагреваться;
- сохранение работоспособности при значительных изменениях напряжения в электросети.
Обратите внимание!
Выбирая инвертор, нужно внимательно прочесть инструкцию, так как не все модели могут работать при низких температурах.
В этой статье:
Проводится при помощи источника постоянного тока (инвертор, выпрямитель, сварочный генератор). Сварщик орудует держателем с плавящимся электродом. Стержень электрода выступает присадочным материалом, а его обмазка защищает сварочную ванну от внешней среды.
Это самый бюджетный вариант, не требующий дорогого сварочного оборудования. Расходники к нему тоже доступные. Но качество швов далеко от идеала, хотя соединения могут быть и герметичными.
Ручная аргоном с вольфрамовым электродом (TIG)
Выполняется при помощи источника постоянного тока, к которому подключено два кабеля. Один — масса, а второй ведет к горелке. В сопле горелки имеется вольфрамовый электрод. Он не плавится, поэтому не укорачивается. Сварщику легче держать стабильную высоту дуги, шов получается ровнее, более узким, гладким. Присадочный металл подается дополнительно второй рукой сварщика. Сварочную ванну защищает инертный газ, выходящий из сопла горелки.
Швы при TIG сварке нержавейки более качественные, но процесс медленный. Расходники (вольфрамовые электроды, газ) дорогие. Оборудование тоже отличается по цене от ММА в большую сторону.
Полуавтоматическая сварка проволокой (MIG)
При полуавтоматической сварке используется оборудование с постоянным током и механизм подачи. Он толкает проволоку, выступающую плавящимся электродом. Но длина вылета проволоки из сопла горелки сохраняется постоянной, поэтому легче контролировать высоту дуги. Для защиты сварочной ванны используется газ, подающийся от баллона с редуктором через клапан в сварочном аппарате.
Полуавтоматическая сварка нержавейки является наиболее производительной, но уступает по качеству шва методу TIG. Расходники для такого способа сварки стоят дороже, чем для РДС.
Выбор электродов
Для сваривания нержавейки инвертором постоянным током допускается использование электродов с базовым покрытием на основе карбонатов кальция и магния. К популярным отечественным маркам относятся ОЗЛ-8 и ЦЛ-11. Стоят недорого, но для работы требуется опыт. Электроды склонны к залипанию, плохо держат дугу, однако швы получаются с достаточными антикоррозионными характеристиками.
Лучшие результаты получаются, если для работы выбрать универсальные электроды с рутиловым покрытием. Ими сваривают на постоянном и переменном токе распространенные марки нержавеющей стали. Лучшими признаны электроды ОК 67.60, которые выпускаются шведской фирмой ESAB. Они легко поджигаются, стабильно держат дугу, снижается количество брызг расплавленного металла. Работая с рутиловыми марками, даже новичок наложит прочный шов.
При ручной сварке следует учитывать, что остывающий шлак начинает самопроизвольно отскакивать. Поэтому в это время нужно располагаться на безопасном расстоянии, чтобы он не мог попасть в глаза или на открытые участки кожи.
Сварочный процесс
Сварочный процесс при осуществлении изготовления изделий из нержавейки, как и в случаях со сваркой других металлов, делятся на три этапа – подготовительный, этап собственно сварки и завершающий.
Этап подготовки
На подготовительном этапе следует разметить детали, которые планируется сваривать, зачистить их, обезжирить с помощью специального химического состава. В случае если это продиктовано толщиной соединяемых деталей, потребуется также разделать кромки для лучшего формирования сварочного шва.
Основные работы
Основной этап сварки состоит из следующих шагов:
- подключение инвертора путем создания обратной полярности (кабель с электродержателем электрода подключается на разъем «+», а кабель массы – на разъем «-»). Такое подключение позволит обеспечить большее плавление электрода по сравнению с подключением в прямом режиме, а также избежать прожога материала за счет снижения проплавления деталей;
- после того как детали закреплены в тех положениях, в которых они будут свариваться, следует выполнить первичные прихваточные швы. Длина таких швов и их расположение по контуру планируемого сварного шва определяется в зависимости от того, каков размер шва, а также в зависимости от толщины свариваемых деталей;
- в том случае, если речь идет о создании сварочного шва большой протяженности, следует выполнять ступенчатый способ, в ходе которого сварка осуществляется с противоположных сторон короткими швами;
- если необходимо выполнить несколько слоев в одном шве, то после каждого нового слоя следует подождать некоторое время, чтобы предыдущий слой успел остыть перед наложением нового;
- в случае большого шва (протяженного по расстоянию) либо если у него сложная конфигурация, потребуется сделать большее количество прихваток по сравнению с простыми или короткими швами, каждая из которых будет отличаться небольшой длиной, расположенными вдоль кромок шва. Данное действие позволит сократить риск деформации деталей возле шва.
Советы бывалых, экспертное ассорти
Важные советы по сварке нержавеющей стали:
- Пресловутая МКК – межкристаллитная коррозия, которую все опасаются и о которой много говорят, появляется только при температурном режиме выше 500°С. Контролировать и принимать профилактические меры против МКК нецелесообразно, если температура не достигает этого уровня.
- За температурой нужно следить всегда и очень внимательно: в диапазоне от 350°С до 500°С пластичность нержавеющих сплавов значительно снижается, а это ведет к повышенной хрупкости металла. Поменьше махать молотком, руками и любыми другими предметами при такой температуре!
- Не лениться предварительно нагревать заготовки до самых высоких температур до 1200°С с последующим самостоятельным охлаждением не менее трех часов. Так вы повысите качество стали.
- Спешить никогда не нужно, но сварку нержавейки электродами следует проводить по возможности быстро: нержавейка не любит длительного нагрева. Лучше уж варить слоями с охлаждением каждого слоя до 100°С перед каждым следующим.
- Идеальные прихватки всегда длинные. По крайней мере, стараться делать расстояние между прихватками заготовок минимальным, до нанесения основного слоя.
- Выбор правильного электрода ничуть не менее важен, чем выбор аппарата или режима сварки. Стало быть, уделять электродам внимания тоже не меньше.
Варим тонкую сталь
Это один из самых сложных способов, требующих знаний и навыков в равной степени. Кроме точного выбора подходящих расходников необходимо установить правильное напряжение с силой тока, уменьшенной примерно на 20%. Работать можно только с короткими стержнями – не длиннее 35 мм. Не допускать высоких температур нагрева, верхний предел 500°С, ни в коем случае не выше.
Принцип работы MMA сварки.
Бытовая сварка тонких листов нержавейки производится инверторным аппаратом со строгими производственными правилами:
- Ни в коем случае не превышать уровень температуры в 150°С в участке соединения и общем нагревании поверхностей.
- Использовать только низкие величины тока, но с высокой скоростью.
- Для предотвращения образования дыр и перегрева рабочей зоны подкладывать прокладки в виде пластин под заготовки: таким образом излишнее тепло будет рассеиваться.
- Если листы металла тоньше 3-х мм, разделку краев делать не нужно. Зазор между поверхностями в этом случае должен составлять не больше 2 мм.
Для работы с тонкой нержавейкой предназначены следующие электроды:
- ЦЛ-11, любимец публики, дает очень стойкий к коррозии шов даже в неблагоприятных условиях внешней среды.
- ОК 63.20 отлично работает в жидких агрессивных средах при высокой температуре.
Выводы
Чтобы решить неслабую техническую задачу – качественно сварить металл, который по определению плохо варится, нужно выбрать правильную технологию, а если точнее – правильные электроды. У нас их огромный выбор – на любой вкус и цвет. Но мы точно знаем, что варим и зачем варим, поэтому будем выбирать с умом и грамотным расчетом.
Даже дома можно варить высококачественные стали – это всего лишь сварка нержавейки инвертором. Главное – помнить общие принципы, контролировать температурный режим и иметь твердую руку.
Желаем интересных задач, качественного металла и правильных людей рядом.
P.S. А в паспорт любого электрода все-таки заглядываем… И читаем. На всякий случай.
Электроды по нержавейкам специального назначения
Если общее свойство нержавеющей стали заключается в устойчивости в коррозии, то дополнительные свойства специального назначения будут различаться в зависимости от легирующих добавок в сплав. Все виды нержавеющих сталей относятся к высоколегированным сплавам с разной направленностью свойств. Это означает высокую процентную долю тех или иных добавок. С учетом этого электроды также строго делятся по своим рабочим характеристикам.
Для высокопрочных коррозионностойких сплавов
Такие сплавы не окисляются даже при температуре в 600°С. Широко применяются в авиационной промышленности, что говорит само за себя. Из этих сплавов делаются стальные тросы для мостов, самые важные детали в электрических машинах, сердечники трансформаторов, болты, шатуны, все системы, требующие высокой стойкости к ударам и другим силовым воздействиям.
Критерии выбора электродов для сварки нержавейки.
Даже в этом, казалось бы, очень специальном сегменте высокопрочные нержавеющие стали подразделяются на марки со своими особенностями.
Таким же образом рассматриваются и электроды: для каждой марки металла – свои расходники:
- Для стальных марок 12Х21Н5Т и 08Х21Н6М2Т идут электроды нескольких типов: Э-08Х20Н9Г2Б, Э-09Х19Н10Г2М2Б и др.
- Для марок особых высоколегированных сплавов 12Х25Н5ТМФЛ, 10Х25Н6АТМФ, 12Х21Н5Т и 08Х21Н6М2Т используется только один тип Э-08Х24Н6ТАФМ, который дает особый шов с прочностью, равной основному металлу.
- Для марок стали 08Х226Т и 08Х21Н6М2Т подходят типы ОЗЛ-40/08Х22Н7Г2Б и ОЗЛ-41/10Х20Н7М2Г2Б. Швы в данном случае отличаются чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью к щелочным средам.
Для кислотостойких коррозионностойких сплавов
Эта группа сплавов не поддается воздействию в кислотной среде, то есть обладают коррозийной стойкостью в агрессивной среде. Они нужны во многих отраслях промышленного производства: авиационной, машиностроительной, горнодобывающей, химической и др. Главные функциональные слова в данном случае – агрессивная среда.
Именно из таких сплавов сделаны узлы и главные детали оборудования, предназначенного, например, для шахт с кислотными водами, канализационных труб, промышленных дымоходов и так далее. К расходникам для таких сплавов требования не менее жесткие: швы должны обладать такими же качествами, что и свариваемые стали.
Марки электродов и область их применения.
К ним относятся:
- при «мягких» режимах — температурах, не превышающих 360°С, можно использовать обширную группу электродов типов ЭА-400/10Т, ЭА-400/10У, ОЗЛ-8, ОЗЛ-12, Л-39 и ЭА-606/10. Полученные швы не предполагают дальнейшего теплового воздействия, остается только кислотная устойчивость «в чистом виде».
- для стальных деталей с необходимым отпуском в конце сварки, нужны электроды типа ЭА-989/21, которые дают возможности выполнить швы, стойки к МКК до и после рабочего процесса.
- Для работы в азотной кислоте применяются наконечники типа Э-08Х19Н10Г2Б, из них — марок ЦТ-15 и ЗИО-3.
- Существуют специальные низкоуглеродистые кислотостойкие стали с низкой до 0,03% долей углерода с высокой пластичностью сплава, для них предназначены расходники типов Э-04Х20Н9 и Э-02Х20Н14Г2М2.
Область применения РДС нержавеющей стали
Поскольку РДС сварка нержавейки сильно проигрывает методам MIG, TIG по качеству шва, она подходит только для неответственных соединений. В силу дешевизны оборудования ММА для сварки нержавейки, такой метод применяют в бытовых условиях (на даче, в гараже, дома). Сварка легированной стали РДС подходит для прокладки швов в нижнем положении и вертикальном. Но ввиду повышенной текучести с последним вариантом справятся не все.
На предприятии РДС сварка подойдет для мелкосерийного производства. С ее помощью можно вести прихватку деталей, сборку конструкций. Применяется метод для накладки коротких швов 5-10 см. Если вал из нержавеющей стали изношен и появился люфт в подшипнике, под сальником, покрытыми электродами получится наплавить металл под проточку на токарном станке. Если в швах изделия есть поры, трещины, РДС метод подходит для ремонта и устранения дефектов. Электродами можно заварить герметичный кольцевой стык на трубе из нержавейки, но используют метод ММА только для небольших объемов работы.
Классификация электродов специального назначения
Критериев для классификации расходников много, и в данном обзоре нет задачи излагать все возможные виды и классы. Нас с вами интересуют электроды по нержавейке для высоколегированных специальных сплавов. Вот где их место:
Электроды по назначению
- для низколегированных углеродистых сплавов, названия начинаются с буквы «У»;
- для легированных сталей с начальной буквой «Л»;
- для легированных теплоустойчивых сталей с буквой «Т»;
- для высоколегированных стальных сплавов с особыми свойствами с буквой «В»;
- для наплавки поверхностей с особыми свойствами, буква «Н».
Типы покрытия и стандарты маркировки.
Также для нас может быть интересна классификация электродов по типу покрытия (подробно о покрытиях см. ниже):
- А – кислые покрытия;
- Б – основные покрытия;
- Ц – целлюлозные;
- Р – рутиловые;
- смешанные и прочие виды покрытий.
Принципы маркировки у электродов по нержавейке довольно громоздкая. В данном обзоре нет задачи перечислять их полностью.
Варим нержавеющие трубы
Очень распространенный вид работ, также имеющий свои специфические особенности. Здесь применяются наконечники с основной или рутиловой обмазкой, об обмазках или покрытиях см. ниже. Ток следует использовать постоянный с обратной полярностью.
Постоянный ток особенно хорош при сварке тонкостенных труб: металл не разбрызгивается, процесс довольной простой, шов получается очень качественным.
- Вольфрамовые наконечники можно применять и при в работе со стальными трубами. В отличие от других, они требуют постоянного тока прямой полярности. Несмотря на их высокую цену, они дают серьезные рабочие преимущества:
- высокая устойчивость швов к окислению;
- устойчивость дуги;
- высокая коррозийная стойкость швов.
- ОК 63.20 – уже упомянутый расходник для жидких агрессивных сред.
Поворотные стыки для сварки труб.
Вне зависимости от выбранных электродов сварка нержавеющих труб состоит из трех технологических этапов:
- Обработка поверхностей металлической щеткой для очистки от загрязнений. Особое внимание уделить стыкам и участкам возле них.
- Сам процесс сварки с зажиганием электрода и дуги.
- Контроль качества соединения с предварительной отбивкой шлака.
