Сварка нержавеющей стали: технологии

• Что представляет собой нержавеющая сталь
• Особенности сварки нержавеющей стали
• Какие методы сварки применяют при работе с нержавеющей сталью
• Особенности TIG-сварки при работе с нержавеющей сталью
• Ручная дуговая сварка
• MIG MAG
• Лазерная сварка
• Другие методы сварки нержавеющей стали
• Подготовка нержавеющей стали к сварке
• Завершающий этап сварки нержавеющей стали
• Подведем итоги

Сварка нержавеющей стали – технологический процесс, который используется на производствах, в том числе, на предприятиях машиностроения, самолетостроения, в строительной области и т.д. Этот метод соединения металла также применяют домашние мастера, специалисты автосервиса и проч. Для того, чтобы получить ровный и прочный сварочный шов, следует правильно подбирать технологии сварки, учитывая вид нержавеющей стали, толщину металла и прочие факторы.

Что представляет собой нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь - металл, обладающий высокой устойчивостью к коррозии. Для повышения различных эксплуатационных характеристик в металл добавляют различные компоненты, в зависимости от содержания выделяют следующие виды нержавеющей стали:

• хромо-марганцево-никелевая (содержание хрома, марганца и никеля повышает прочность материала и обеспечивает хорошие показатели пластичности);
• хромоникелевая (этот вид нержавеющей стали отличается высокой пластичностью, за счет содержания никеля обеспечиваются магнитные свойства, никель также отвечает за стабилизацию структуры материала);
• хромистая (обладает высокой прочностью и малой пластичностью).

При выборе технологии сварки обязательно учитывают тип стали, к примеру, хромистая нержавеющая сталь плохо поддается обработке, сварка требует высокой квалификации оператора. Наиболее часто хромистую сталь используют для изготовления деталей для машиностроительного и других видов оборудования.

Особенности сварки нержавеющей стали

При нагревании металл расширяется, поэтому при использовании технологии сварки велики риски деформации элементов. Оператору важно определять расстояние между соединяемыми элементами, чтобы получить качественный шов.

Также следует учитывать, что термическое воздействие снижает характеристики прочности металла, а также его устойчивость к коррозии. Поэтому второй важный момент при сварке нержавеющей стали – своевременное охлаждение шва.

Третий момент – необходимо правильно подобрать длину электродов. Если брать более длинные электроды, чем это необходимо, то это приведет к перегреву металла (в результате чего снизится прочность и устойчивость к коррозии в области шва). При перегреве также нередко на поверхности металла появляется карбид либо появляется межкристаллическая коррозия.

Если же выбрать слишком короткие электроды, то металл не проплавится, что скажется на прочностных характеристиках сварного соединения.

При сварочных работах с нержавеющей сталью важно учитывать характеристики металла, в частности:

• невысокая (в сравнении с обычной сталью) температура плавления;
• низкие показатели теплопроводности;
• широкий диапазон теплового расширения.

При проведении сварочных работ обязательно предварительно прогревают металл. Исключение делают только для нержавеющей стали, в которой содержание углерода не превышает 0,2%. Температуру нагрева рассчитывают с учетом толщины соединяемых элементов, к примеру, при толщине листов в 3 мм проводят нагрев до 150С.

Также следует контролировать подачу сварочного тока. В сравнении с обычной сталью, подачу тока занижают на 20%. Это позволяет предупредить прогорание металла в области сварочного шва.

Какие методы сварки применяют при работе с нержавеющей сталью

Для соединения элементов из нержавеющей стали обычно применяют следующие виды сварки:

• ручная дуговая сварка ММА (как правило, подобная технология применяется для бытовых нужд, в результате получается шов, которые не отличается повышенными прочностными характеристиками);
• аргонодуговая сварка или TIG (обеспечивает высокое качество шва, применяется для тонких элементов, в том числе, для соединения труб);
• MIG/MAG (сварка в защитной газовой среде применяется для элементов с большой толщиной, технология обеспечивает полное проплавление и высокие прочностные характеристики шва).

Для сваривания нержавеющей стали также могут применять лазерную, плазменную либо точечную сварку. Однако подобные технологии требуют наличия дорогостоящего оборудования и высокой квалификации оператора.

Особенности TIG-сварки при работе с нержавеющей сталью

Аргонная или TIG-сварка проводится в среде защитного газа. Это оптимальный вариант соединения тонкостенных элементов из нержавеющей стали. Защитная среда (газ аргон) надежно защищает шов от попадания кислорода, что позволяет предупредить риски образования коррозии.

Сварка проводится следующим образом: между свариваемой деталью и электродом формируется защитная дуга. Под воздействием электрического тока металл нагревается, начинается процесс плавления. Для сварки тонкостенных элементов из нержавеющей стали применяют присадочную проволоку. Важно соблюдать следующие требования:

• процесс сварки проводят под прямым углом;
• не должны возникать колебания электрода;
• используют присадочную проволоку из того же материала, что и свариваемые детали.

TIG-сварка позволяет сделать эстетичный и качественный шов, который отличается высокой прочностью. К преимуществам этой технологии относят:

• недорогое и удобное в эксплуатации оборудование;
• высокое качество шва;
• широкий спектр применения (данная технология широко применяется в автомобилестроении, в химической промышленности, в ЖКХ и т.д.).

К недостаткам метода относят большие временные затраты и высокие требования к квалификации оператора.

Ручная дуговая сварка

Для сваривания нержавеющей стали могут использоваться электроды двух типов: с покрытием, содержащим кальций и магний (в этом случае применяют сварку постоянным током с обратной полярностью) либо с электродами, позволяющими проводить сварочный процесс с помощью как постоянного, так и переменного тока.

К преимуществам ручной дуговой сварки при работе с нержавеющей сталью относят:

• простота процесса;
• невысокая стоимость и компактность оборудования, что позволяет проводить сварку как в любых условиях, в том числе, на строительных площадках;
• отсутствие высоких требований к квалификации оператора;
• возможность сваривать разные сорта металла, в том числе, разные виды нержавеющей стали, а также нержавеющую сталь с другими металлами;
• экономичность процесса.

К недостаткам относят низкую скорость сварки, невысокие прочностные характеристики шва, необходимость последующей зачистке шва от окиси.

MIG MAG

Полуавтоматическая сварка обеспечивает высокую прочность и точность шва. Обычно для соединения элементов из нержавеющей стали используют следующие методы:

• импульсный перенос (позволяет полностью контролировать процесс, можно работать с металлами с низкой теплопроводностью, высокая точность обеспечивается за счет отсутствия брызг);
• струйный перенос (применяют для работы с крупногабаритными деталями);
• короткая дуга (используют для сваривания тонких листов).

Лазерная сварка

Еще один способ сваривания элементов из нержавеющей стали – лазерная технология. Несмотря на дорогостоящее оборудование, этот метод набирает все большую популярность. Главное преимущество технологии – сохранение всех характеристик металла, точность и аккуратность сварочного шва.

При лазерной сварке можно использовать точечный или шовный метод. К преимуществам технологии относят:

• быстрое остывание шва (не успевает образовываться окись);
• низкие риски попадания посторонних элементов в сварочный шов (так как при сварке не используют электроды);
• сохранение прочностных характеристик металла (нагреваются только соединяемые элементы, время нагрева минимально).

Сварка с помощью лазера производится внахлест. Такие образом достигается высокая прочность соединения. Технология имеет широкую область применения, в том числе, в ювелирном производстве. Из недостатков лазерной сварки выделяют лишь высокую стоимость процесса. Оборудование может позволить себе не каждое предприятие.

Другие методы сварки нержавеющей стали

Для соединения элементов из нержавеющей стали также могут применяться другие технологии. К наиболее популярным методам относят:

1. Сварка под давлением. К преимуществам технологии относят отсутствие нагрева материала.
2. Контактная сварка. Применяется для соединения тонких элементов (до 2 мм).

Подготовка нержавеющей стали к сварке

Сварка нержавеющей стали требует предварительной подготовки. Без этого этапа невозможно получить качественный и прочный шов. Для начала необходимо подготовить зону сварки. Все элементы обезжириваются и тщательно очищаются, необходимо удалить пыль, песок и прочие мелкие частицы. Можно промыть ацетоном и бензином, просушить, затем щеткой зачистить кромки и края. Такая подготовка обеспечит стабильность дуги. Также можно обработать поверхности средством, предупреждающим налипание брызг, такая обработка избавит вас от необходимости последующей зачистки металла.

Если вы проводите сварку ручным дуговым методом, важно правильно расположить соединяемые элементы, оставив небольшой зазор. В противном случае из-за расширения металла в результате термического воздействия могут появиться трещины или другие дефекты в области соединения.

Завершающий этап сварки нержавеющей стали

Завершающий этап при сварке элементов из нержавеющей стали заключается в зачистке шва. Работы следует проводить аккуратно и грамотно, это позволит повысить эстетичность соединений и обеспечить его надежность и прочность.

Для зачистки шва используют следующие технологии:

1. Обработка специальными составами. Используют химикаты или синтетические средства, которые разрушают оксидную пленку.
2. Механический способ. Проводится зачистка и шлифовка шва.
3. Пескоструйная обработка.

Если шов не обработать, то в районе сварочного соединения металл может начать ржаветь. Правильная обработка шва – один из важнейших этапов сварки нержавеющей стали.

Подведем итоги

Сварка элементов из нержавеющей стали – сложный процесс, при котором необходимо учитывать все характеристики металла. Материал плохо поддается воздействию, для того чтобы добиться качественного соединения, оператору необходимо:

• четко соблюдать технологии работы с нержавеющей сталью;
• правильно подбирать присадку;
• ответственно относиться к подготовительному и завершающему этапу сварки;
• правильно рассчитывать зазоры при использовании ручного дугового метода (если оператор не имеет соответствующего опыта, можно воспользоваться справочником сварщика);
• строго контролировать весь процесс;
• ответственно относиться к выбору электродов.

При соблюдении всех рекомендаций вы получите прочный и эстетичный шов, устойчивый к различным видам нагрузок и неподверженный коррозии.