Сварка тонкого металла инвертором

Чем отличается нержавеющая сталь от черного металла и обычной стали? Прежде всего обратимся к химическому составу. Основной химический элемент черного метала есть железо Fe. Не будем брать во внимание те малопроцентные примеси, которые находятся в его составе. И первым важным фактором при сварке любого материала является соответствие электрода и самого свариваемого материала по химическим свойствам. Если они значительно отличаются, то сварочный шов не обещает быть достаточно прочным и надежным.

И второй фактор – во время сварочного процесса свариваемые детали нагреваются до температур, превышающих температуры плавления, это означает что их поверхности подвержены вредному влиянию кислорода и азота. В первом случае подбирают электроды максимально приближенные по химическому составу к свариваемым деталям, во втором сварочный процесс производят в среде защитных газов, в качестве которого используют аргон. И если для сварки черного металла достаточно электродов с обычным стальным стержнем, то для сварных соединений стали необходимо использовать соответствующие электроды.

Сталь представляет собой сплав железа и углерода. В зависимости от требуемых физических свойств сплава, содержание углерода в нем может варьировать до 2,1%. Углерод своим соединениям придает прочность и хрупкость. Для более важных производственных процессов в него добавляют такие элементы как хром, никель, ванадий, марганец, титан. В той или иной пропорции содержание этих элементов, а также ряда других, отличает сплав по механическим и физическим свойствам. Такие стали называются легированными.

Качество сварочного шва зависит от того какие химические элементы, в своем процентном содержании, попадают в сварочную ванну. Для сварки образцов из легированной стали необходимо использовать электроды соответствующей марки.

Нержавеющую сталь производят посредством добавления в состав сплавов хрома. Вот тот металл, который придает стали отличительный блеск и антикоррозионные свойства. Низкое процентное содержание хрома может приводить к поверхностной или точечной коррозии металла. Достаточная стойкость к коррозии проявляется при содержании хрома в сплаве более 13%. Для использования нержавейки в агрессивной среде его должно быть более 17%. Сопутствующим элементом в производстве пищевой нержавеющей стали является никель, содержание которого может быть до 11%. Нержавеющие стали проявляют слабомагнитные свойства.

Как варить нержавеющую сталь

Первостепенной задачей при сварке нержавеющего соединения является минимизация отличий шва от деталей по своим химическим и физическим свойствам. Это обусловлено присутствием легирующих элементов в составе нержавеющей стали.

Подобрать электрод, полностью соответствующий образцу вряд ли получится. Поэтому лучшим способом сварки нержавейки считается сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов. Но не на всяком производстве есть такая возможность. Обычно применяется ручная электродуговая сварка штучными электродами. Стержень покрытых электродов выполнен из нержавеющей стали, в состав которой может входить титан. Это дополнительно увеличивает защиту сварочного шва от коррозии.

Когда возникает необходимость соединения образцов из нержавеющей стали и черного металла, используют переходные электроды. Для таких электродов, с целью компенсировать недостаток легирующих элементов в сварочном шве, характерно повышенное содержание хрома, никеля. Для легированных сталей не совсем хорош процесс расплавления и обратной кристаллизации, поэтому, перед тем как приступать к сварке таких деталей, желательно знать их состав и физические характеристики. Также важно знать в каких условиях и под какими нагрузками будет эксплуатироваться такой узел.

Сварка нержавеющих деталей имеет ряд особенностей. Здесь важно не перегреть свариваемое соединение, поэтому ток сварки заведомо понижают. Под действием высоких температур свыше 500°С хромистые соединения теряют свои антикоррозионные свойства. Локальный перегрев детали приводит к напряжениям и деформациям в металле. Чтоб этого не происходило для свариваемых деталей используют дополнительные теплоотводы (медь, латунь).

При сварке тонких листов не рекомендуется производить электродом поперечных колебаний, электрод должен двигаться прямолинейно, под стабильным углом и с достаточно высокой скоростью, чтоб предотвратить излишнее нагревание деталей.

Поскольку легированные стали при нагревании обладают большим линейным расширением, то между массивными деталями необходимо предусмотреть зазор. Несоблюдение упомянутых условий может привести к образованию горячих трещин или пористой структуры, что существенно сократит срок службы такого соединения.

Лучший результат дает сварка нержавеющей стали на постоянном токе прямой полярности. Оптимальный угол горелки 90° к плоскости свариваемых деталей, но под прямым углом не всегда удобно работать, сама горелка заслоняет обзор области дуги. Поэтому горелку ориентируют так, чтоб ее ось составляла острый угол с готовым швом, и тупой с линией по которой предстоит движение сварки.

Способы сварки нержавеющей стали

  • Сварка нержавейки полуавтоматом. Сварка нержавейки полуавтоматом отличается автоматической подачей присадочной проволоки и защитного газа. Скорость подачи проволоки зависит от установленных значений тока и ширины шва. Газовый баллон оснащается редуктором и позволяет регулировать расход газа, как правило, это составляет 7 литров в минуту. Обычно в таких целях используют аргон (возможен углекислый газ, смесь аргона и углекислого газа, гелий). Инертный газ хорошо препятствует оксидированию металла.
  • Сварка нержавейки инвертором. Инверторы – многофункциональные аппараты, поэтому значительно облегчают работу сварщика. Современные инверторы оснащаются такими установками как: горячий старт, в момент касания электродом поверхности металла, сила тока будет выше значений номинального тока; форсаж дуги, обычно автоматическая установка усиления сила тока в момент обрыва дуги в процессе сварки; «анти прилипание», предусмотрена данная функция на случай прилипания электрода к поверхности металла, в этот момент ток падает до нуля и не дает электроду расплавиться. При сварке тонкого металла инвертором, желательно использовать горелку с высокочастотным пульсом и бесконтактным розжигом дуги. Это поможет не прожечь металл насквозь. Сварка тонкого металла производится на минимальном токе. В случае если на горелке не предусмотрен бесконтактный розжиг дуги, то лучше использовать скошенный брусок из графита для того чтоб на нем разжигать дугу, а затем плавно переводить ее на свариваемый металл.
  • Контактная сварка нержавейки. Данный способ пригоден только для тонкого листового материала. Основан он на точечном прогреве электрическим током и моментальном сжатии прессом. Для нержавеющей стали контактная сварка вполне допустима. В большей части она применяется для производства домашней посуды и некоторой бытовой техники.
  • Сварка нержавейки неплавящимся электродом в среде защитных газов. В случае если используется присадочная проволока, она должна соответствовать по толщине тонкого листового материала, иначе тока на расплавление проволоки потребуется больше нежели на сам материал, а значит возможен его перегрев. Подачу присадочной проволоки необходимо осуществлять очень осторожно, чтоб не задеть вольфрамовый электрод и не засорить его наконечник. Дуга после этого будет неравномерной, а процесс сварки некомфортным. Сварку придется приостановить и затратить время на заточку электрода.
  • Ручная дуговая сварка нержавейки штучными электродами. Стержни штучных электродов для нержавейки выполнены из легированной стали. Это обуславливает их высокое электрическое сопротивление, и как следствие, такие электроды сильно нагревается. Именно поэтому они короче, чем обычные электроды.

Электроды для сварки нержавейки

Иногда, за неимением соответствующих электродов, некоторые «специалисты» пробуют варить нержавейку черными электродами. Что произойдет в этом случае? Конечно детали каким-то образом соединятся, но срок службы шва будет существенно мал, и даже неважно, что у такого соединения будет полное отсутствие антикоррозионных качеств, потому что он скорее лопнет нежели заржавеет.

Если возникает необходимость приварить деталь из нержавеющей стали к детали из черного металла, то в таких случаях используют электроды с высоким содержанием хрома и никеля. Для сварки разнородных нержавеющих сталей электрод должен соответствовать той стали, показатели которой выше, или в крайнем случае иметь усреднённые значения.

При использовании угольных или вольфрамовых электродов важно понимать, что толщина соединения будет немного меньше, чем толщина самого изделия. Это имеет значение, когда изделие в процессе эксплуатации будет претерпевать определенные нагрузки. Перед началом сварки вольфрамовые электроды рекомендуется заточить.