Как варить нержавейку полуавтоматом в углекислоте

Нержавеющая сталь – это материал, представляющий собой низкоуглеродистую сталь с добавлением хрома. Полученный сплав имеет высокую стойкость к кислотной среде и повышенную антикоррозийную стойкость. Несмотря на все преимущества, такой состав имеет один недостаток – для получения качественных сварных швов нужно соблюдать все технические требования выбора материалов и технологии сварки. Сварку нержавейки можно упростить, используя полуавтоматическую сварку и подходящую для этих целей проволоку. В этой статье вы узнаете как варить нержавейку полуавтоматом. Мы рассмотрим какие нужно выбирать материалы, техническую схему, настройку аппарата и другие нюансы.

Проволока для сварки нержавейки

Первое, с чего нужно начинать это сварочная проволока. Материал должен быть идентичен свариваемому металлу, поэтому обычная проволока для полуавтомата нам не подойдет. Ее можно использовать, но такое соединение будет некачественным и легко поддающимся коррозии. Для работы со сплавом стали и хрома существуют два основных вида материала:

• сплошная проволока сварочная, нержавеющая;
• порошковая, самозащитная проволока.

Проволока для сварки нержавейки полуавтоматом без порошка, используется в стандартном наборе: проволока + газ. Для работы с таким материалом можно использовать обычную углекислоту или смесь аргона и углекислоты. Про газ мы поговорим дальше.

Второй вариант, представляет собой более дорогой материал, основное преимуществ
о которого – наличие защитного слоя. Это означает, что при сваривании деталей вам не ну
жно использовать защитный газ. Порошковый слой создает барьер, который препятствует попаданию воздуха в сварной участок. Материал используется чаще всего в домашних условиях в промышленных масштабах из-за дороговизны материала предпочитают связку проволока + газ.

Размеры проволоки бывают от 0.13 до 6 мм, при этом для ручной или домашней сварки используется проволока толщиной около 1 миллиметра. Более толстая проволока предназначена для работ на производстве, с использованием мощных полуавтоматических сварных систем.

Выбор газа

Работа с обычной нержавеющей проволокой подразумевает использование защитного газа. Без него сварное соединение будет окисляться, плавящийся метал начнет разбрызгиваться и получить нормальный шов будет невозможно. Существуют следующие виды газа:

• Углекислый газ. Это самый дешевый вариант из существующих. На этом преимущества заканчиваются. Сварка нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа, получается довольно грубой. Сильное разбрызгивание не дает положить идеально ровный шов. Однако, несмотря на этот факт, данный вариант подходит для 90% всех сварных работ с нержавейкой.
• Аргон. Данный газ идеально подходит для сварки нержавейки. При соответствующих навыках сварщика, сварное соединение обладает высокой прочностью, и идеальными формами. Но высокая стоимость газа сильно увеличивает цену 1 сантиметра сварного соединения. Такой вариант подходит для специфических работ, где в первую очередь, важен внешний вид сварного шва.
• Углекислота + аргон. Оптимальный вариант, сочетающий в себе все преимущества двух предыдущих газов. Такая смесь позволяет снизить стоимость одного сантиметра сварного шва и достичь высокой точности и качества соединения. Соотношение газов сварщик выбирает самостоятельно, исходя из толщины материала, его типа и других параметров.

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.

Нержавеющая сталь появилась в обиходе современной цивилизации относительно недавно. Британский учёный-металлург Гарри Брирли, в 1913 году экспериментировавший с различными видами сплавов, неожиданно обнаружил, что стали с высоким содержание хрома практически не подвержены коррозии. С этого момента коррозионно-стойкие стали начали своё триумфальное шествие по планете. В настоящее время без нержавейки невозможно представить нашу повседневную жизнь.

Коррозионно-стойкая сталь — это сплав, основными компонентами которого являются железо и углерод, обогащённые специальными добавками. Эти добавки и придают стали особые антикоррозионные свойства. Основным добавочным компонентом является хром. Все виды нержавейки содержат в своём составе как минимум 10.5% хрома. Его добавление придаёт стали не только антикоррозионные свойства, но и ряд других полезных качеств.

Стали, содержащие в своём составе хром, характеризуются хорошей обрабатываемостью посредством холодной ковки. Обладают высокими прочностными характеристиками. Очень хорошо соединяются друг с другом с помощью сварки. В процессе долговременной эксплуатации не теряют своих антикоррозионных свойств.

Вся суть нержавеющей стали заключена в одном простом явлении: хром образует на поверхности металла оксидную плёнку. Она не позволяет развиваться процессу коррозии. Если в результате механического воздействия оксидная плёнка повреждается, нержавеющая сталь на время теряет свои антикоррозионные свойства, до тех пор, пока оксид хрома не восстановится на поверхности.

В составе современных нержавеющих сталей присутствуют в небольших количествах никель, ниобий, титан и молибден. Все эти элементы необходимы для придания конкретному виду стали тех или иных заранее запланированных эксплуатационных свойств.

В зависимости от строения кристаллической решётки нержавеющие стали делятся на три вида:

• Аустенитные — содержат в своём составе, кроме хрома, ещё и никель. Отличаются высокой устойчивостью против коррозии, высокой пластичностью и прочностью. Их особенность — они не намагничиваются.
• Ферритные — содержат железо с хромом. Обладают повышенной устойчивостью к закаливанию. Специально создаются для всевозможных агрессивных сред.
• Мартенситные — содержат хром с углеродом. Они характеризуются высокой прочностью и одновременно хрупкостью. Используются в основном в слабоагрессивных средах.

Сварка нержавеющей стали

В домашних условиях это достаточно сложный и трудоёмкий процесс, но всё же выполнимый при наличии соответствующего оборудования и необходимого опыта.

При сварке нержавейки необходимо учитывать ряд особенностей.

• У этой стали низкая теплопроводность. Почти в 2 раза ниже, если сравнивать с другими видами низкоуглеродистой стали. На практике это приводит к тому, что возникает очень высокая концентрация тепла в области сварки, это приводит к более глубокому проплавлению свариваемых металлов. Чтобы избежать этого нежелательного явления, приходится уменьшать силу тока на 20% и применять дополнительное охлаждение.
• Невысокая температура плавления. Если температура в месте сварки превышает 500 градусов, образуются карбид железа и карбид хрома, которые начинают разрушать кристаллическую структуру металла. Это является причиной возникновения межкристаллической коррозии. Внешне это проявляется в виде трещин на поверхности металла в месте сварки. Впоследствии эти трещины активно коррозируют. Для предотвращения этого нежелательного явления необходимо в процессе сварки постоянно охлаждать свариваемые детали с помощью воды.
• Все нержавеющие стали склонны к тепловому расширению. Очень высокий уровень линейного расширения приводит к возникновению линейной усадки. Это приводит к деформации свариваемых поверхностей. В результате на сварочном шве появляются трещины. Для того чтобы избежать этого, между свариваемыми поверхностями оставляют специальный расширительный зазор.
• Эти стали обладают высоким электрическим сопротивлением. Во время сварки это может привести к сильному нагреву и даже перегреву электродов, если последние изготовлены из высоколегированной стали. Для борьбы с этим явлением все электроды для нержавеющих сталей не превышают в длину 350 мм.

Основные способы сварки нержавейки в домашних условиях:

• При помощи покрытых электродов.
• В аргоне с помощью вольфрамовых электродов.
• Нержавеющей проволокой в среде аргона при помощи полуавтомата.

Начало сварочного процесса

Перед началом необходимо обработать кромки свариваемых деталей.

• Стык между кромками свариваемых деталей должен иметь зазор 2−3 мм для обеспечения свободной усадки швов.
• Поверхности кромок зачищают до блеска с помощью специальной металлической щётки или болгарки.
• Затем поверхности обрабатывают растворителем, в качестве которого используют ацетон или авиационный керосин. Растворитель обеспечит удаление жира из места будущей сварки. Что, в свою очередь, предотвратит в дальнейшем образование пор в сварочном шве.

Сварка при помощи покрытых электродов

Это самая распространённая технология сварки нержавейки в домашних условиях. Метод позволяет получить неплохое качество провара при наличии минимального практического опыта. Плюс этого способа в его простоте. Минус — он не позволяет получать сварные швы высокого качества.

Для применения этого метода дома необходим специальный аппарат, который называется сварочный инвертор. Также нужны специальные электроды.

Металлическими электродами покрытого типа являются следующие марки: ОЗЛ-8, ЦЛ-11, НИАТ-1. Эти электроды позволяют получить шов, обладающий высокой жаростойкостью, устойчивостью к коррозии и высокой прочностью.

Сварочные работы производятся при постоянном токе обратной полярности. Необходимо добиваться меньшего проплавления шва. Это можно сделать, применяя электроды небольшого диаметра. Сила тока примерно на 15−30% меньше, чем для обычной стали.

Данные электроды характеризуются высоким электрическим сопротивлением и низкой теплопроводностью. В совокупности это может привести к перегреву и быстрому расплавлению электрода в процессе работы.

В самом начале производят прогрев свариваемых деталей в месте будущего шва до температуры 100 градусов. Это делается в целях удаления остатков влаги из сварочной зоны. Ни в коем случае нельзя перегревать заготовку выше 150 градусов. Сама работа производится на большой скорости, без поперечных колебательных движений, короткой дугой, на токах малой силы. В качестве теплоотвода, в целях предотвращения перегрева, под заготовки подкладывают медные пластины.

После завершения процесса шов зачищается от шлаков с помощью металлической щётки. Затем обрабатывается специальной протравочной пастой в течение 30 мин. Это делается для восстановления антикоррозийных свойств металла в месте провара. В дальнейшем остатки пасты смываются водой.

Нужно иметь в виду, что с толстостенной нержавейкой работать намного легче, чем с тонкой.

Сварка в аргоне вольфрамовыми электродами

Вольфрам является одним из самых тугоплавких металлов. Температура его плавления составляет 3400 градусов по Цельсию. Поэтому неплавящиеся вольфрамовые электроды практически не подвержены процессу выгорания во время работы. Это позволяет использовать один электрод в течение очень длительного времени. Второй важной особенностью этих электродов является то, что при их использовании не нужна специальная присадка для формирования сварочного шва. Он формируется за счёт кромок свариваемого металла. Эти два фактора делают работу менее затратной в финансовом отношении.

Минимальная толщина свариваемых деталей ограничена размером 0.1 мм. Максимальная толщина может быть любой.

При работе вольфрамовыми электродами необходимо перекрыть поступление воздуха в зону сварки. Для этих целей используются защитные газовые среды. Чаще всего сварку производят в среде аргона.

Важной особенностью сварки вольфрамовыми электродами является тот факт, что зажигание дуги нужно осуществлять, не касаясь концом электрода поверхности свариваемых материалов. Для этого применяется осциллятор. В случае касания концом электрода поверхности свариваемого металла в момент зажигания дуги вольфрам электрода мгновенно сплавляется с металлом свариваемого изделия. В результате возникает металлический сплав с температурой плавления значительно ниже, чем у чистого вольфрама. Это является причиной резкого снижения качества сварного шва.

Для сварки используют ток прямой полярности. Это обеспечивает минимальный нагрев вольфрама и, как следствие, меньшее выгорание электрода. Как правило, при таком подходе за час работы электрод уменьшается на сотые доли грамма.

Основные правила

При ручной сварке необходимо придерживаться определённых правил.

1. Сварка всегда производится в строго заданном направлении справа налево.
2. При сварке тонкостенных изделий горелка по отношению к свариваемой поверхности должна быть расположена под углом в 60 градусов.
3. Во время сварки изделий толщиной более 5−6 мм расположение горелки должно быть под углом 90 градусов.

Сварка нержавеющей проволокой при помощи полуавтомата

Применение полуавтомата позволяет реализовать сразу несколько технологических задач: охлаждение горелки, повышение скорости подачи присадочной нержавеющей проволоки, проведение сварки в труднодоступных местах. Всё это в совокупности приводит к тому, что сварочный полуавтомат позволяет резко повысить качество сварочного шва и одновременно увеличить скорость процесса.

Сварка нержавейки полуавтоматом невозможна без газа. Как правило, в качестве газовой среды используют либо углекислый газ, либо смесь углекислого газа и аргона. Применение чистой углекислоты оправдано с экономической точки зрения. Это очень дешёвый и доступный газ. Но не совсем оправдано с точки зрения качества получаемого сварочного шва. В этом случае происходит сильное разбрызгивание металла, что в конечном итоге приводит к образованию корявого шва и снижению качества сварки.

Поэтому чаще используют смесь углекислоты с аргоном. Как правило, берут 98% аргона и 2% углекислоты. Иногда в целях снижения себестоимости работы используют более дешёвую смесь: 70% аргона и 30% углекислого газа.

Все полуавтоматы имеют на своей лицевой поверхности две регулировки: сварочное напряжение и скорость подачи проволоки.

Для того чтобы изменить уровень жесткости дуги, глубину провара и форму шва, необходимо изменять сварочное напряжение или величину индуктивности. При низкой индуктивности дуга оказывается холодной. Как следствие, получаем тонкий шов с глубоким проваром. При высокой индуктивности дуга, наоборот, становится горячей. В результате получаем широкий сварочный шов с неглубоким проваром.

Горелку держат под углом 25−65 градусов. Расстояние между соплом горелки и сварочной ванной — 15−25 мм. Сварка осуществляется короткими прихватывающими движениями.

Присадочная нержавеющая проволока должна быть более высоколегированной, чем свариваемый металл. Это необходимо в целях предотвращения выгорания всех легирующих элементов из проволоки в процессе её расплавления, то есть для сохранения баланса легирующих добавок в сварочном шве. Присадочная проволока расплавляется в процессе горения электрической дуги и после этого небольшими каплями подаётся в зону сварочной ванны.

Газ, подающийся в зону сварки, необходимо предварительно пропускать через осушитель, в качестве которого, как правило, используется медный купорос.

В целях предотвращения разбрызгивания расплавленного метала в процессе электросварки свариваемые металлические кромки предварительно обрабатывают водным раствором мела.

Для получения качественного и красивого шва сварку нельзя начинать и заканчивать на краю свариваемых деталей. Необходимо всегда отступать от края на несколько миллиметров.

В процессе сварки нержавейка всегда подвергается тепловой деформации. Поэтому после окончания сварочных работ необходимо устранить ее последствия. Для этих целей производится обработка с помощью молотка и специальной гладилки. Производят простукивание так называемого «пузыря», который возникает на поверхности металла. Одновременно с простукиванием поверхность металла слегка прогревается с помощью обычной газовой горелки. В заключение производится полировка и шлифовка места сварки с помощью специальной пасты.

О методах сварки можно писать книги, настолько этот процесс соединения металлов популярен. Проще всего сваривать чёрный металл. Технология сварки нержавеющей стали имеет свои особенности. Для того чтобы правильно освоить процесс сварки нержавейки в домашних условиях, необходимо приобрести сварочный аппарат и электроды. Технология электросварки постоянно совершенствуется, выпускаются аппараты нового поколения, например, сварочные инверторы.

Сварочное оборудование

Нержавеющая сталь, марки А2 или А4, материал относительно лёгкий для соединения с помощью электросварки. Дома это можно сделать двумя видами сварочных аппаратов:

1. MMA — аппарат ручной электросварки электродами, имеющими специальную обмазку.
2. MIG/MAG — сварочный полуавтомат. Сочетания букв трудно расшифровать, именно поэтому рассмотрим их характеристики вкратце.

Сварочный аппарат ММА — это машина для дуговой электросварки, выполняемой в домашних условиях. Соединение деталей происходит при расплавлении области их контакта и электрода при нагревании электрической дугой. В аппарате применяется электрод, который легко плавится и образует шов. Его обмазка служит защитным флюсом, образовавшийся при нагревании газ окутывает шов, предохраняя его от доступа кислорода воздуха. Если есть электроды из нержавеющей стали с обмазкой, возможна сварка нержавейки электродом в домашних условиях аппаратом ММА.

Заварить изделие из нержавейки электросваркой в домашних условиях трудновыполнимо из-за проблем найти подходящий электрод из нержавеющей стали. Можно заварить нержавейку простым электродом, но качество шва будет плохое. По отзывам потребителей, сварочный аппарат для домашнего применения полностью себя оправдывает хотя шов, полученный этим методом, в эстетическом плане часто желает лучшего, но MMA, самый дешёвый.

Во время сварки полуавтоматом MIG/MAG дуга накаляет материал, а проволока автоматически подаётся специальным устройством. Область контакта соединяемых материалов покрывается инертным газом аргоном, углекислым газом или смесью Ar и CO2, специально подобранным для каждого вида металла. При этом методе не образуется шлак, поэтому уже после предварительной очистки шов выглядит красиво. Его не нужно шлифовать и полировать. Находит широкое применение при сварке тонкого металла.

При выборе сварочного полуавтомата необходимо, чтобы устройство подачи проволоки имело четыре ролика. Это почти обязательное условие для лучшей его работы, так как сварочная проволока из нержавеющей стали очень жёсткая, и обычное двухроликовое подающее устройство не обеспечивает надёжную работу.

Полуавтоматы в настоящее время переживают расцвет, в первую очередь, благодаря конструкции аппаратов, основанной на трансформаторах высокой частоты, что значительно повысило эффективность этих устройств.

Качественный шов обеспечивает сварка методом TIG, вольфрамовым электродом, в среде газа аргона. В настоящее время она является основной в процессе производства изделий, в частности, из нержавеющей стали. В случае производственных мастерских метод подходит идеально, но при мелких ремонтах, где часто требуется полный демонтаж повреждённого элемента, метод TIG не самый популярный, но он наиболее точный и эстетичный. Шву не требуется дополнительная шлифовка и полировка.

Виды стали

Для соединения цветных металлов и нержавеющей стали применяют обычные методы сварки при условии использования соответствующего газа для уменьшения коррозионной устойчивости.

Ферритная нержавеющая сталь может вариться электродами TIG или MIG/MAG под флюсом. Для того чтобы избежать гиперплазии зёрен металла и образования холодных трещин, следует использовать ток небольшой силы. В качестве защитного газа следует применять аргон, гелий или смесь, не содержащую диоксид азота и водорода. Электроды должны быть щелочные.

Мартенситная нержавейка является трудно сплавляемой. Как правило, сваривают её, только когда содержание углерода составляет менее 0, 15% из-за того, что при повышенном содержании углерода она подвергается растрескиванию.

Аустенитную сталь можно сваривать всеми широко известными и применяемыми методами. Рекомендуется избегать сильного разогрева для снижения риска образования трещин, роста зёрен, межкристаллической коррозии. Рекомендуется аргон, смесь аргон-гелий или аргон-водород.

Технологический процесс

Сварка полуавтоматом отличается от сварки электросварочным аппаратом наличием проволоки в качестве электрода. Полуавтомат имеет рабочий рукав автоматической подачи проволоки или по нажатию кнопки сварщиком.

Второе отличие — соединение металлов выполняется с применением углекислого газа, который подаётся по шлангу в область наложения шва. Сварочные полуавтоматы находят широкое применение в массовом производстве, а электросварочные аппараты в единичном.

Полуавтомат имеет ряд регулировок: сварка чёрных металлов стальной проволокой в среде углекислого газа и цветных металлов медной проволокой в среде газа аргона. Установлен регулятор скорости подачи сварочной проволоки с учётом толщины металла и качества шва.

Второй регулятор — изменение силы тока для высокого качества шва: чем больше сила тока, тем глубже область расплавленного металла, а значит крепче и лучше шов. Основа качественной сварки — газ СО2, который хранится под высоким давлением в стальных баллонах. Регулируется скорость подачи газа специальным редуктором. Без газа сварка нержавейки невозможна, так как металл при нагревании окисляется кислородом воздуха и сгорает.

Технологический процесс сварки нержавейки полуавтоматом в среде углекислого газа:

• отрегулировать рабочее давление газа 0,2 атмосферы;
• установить расход СО2 десять литров в минуту;
• выбрать силу тока с учётом толщины металла;
• установить скорость подачи проволоки.

Примерная методическая инструкция, как сварить нержавейку инвертором в домашних условиях в среде аргона, предназначенная для новичков. Прежде всего, необходимо выполнить настройки полуавтомата под нержавейку толщиной один миллиметр:

• сила тока — 15 ампер;
• горячий старт;
• толщина сварочной проволоки 2 миллиметра;
• расход газа 6 литров в минуту;
• кабель с клеммой минус на деталь.

Новинка — сварочные инверторы

В домашней мастерской на замену тяжёлого и громоздкого электросварочного аппарата на 380 вольт пришли инверторы, работающие от сети 220 вольт. Преимущество в весе очевидное, инвертор весит несколько килограмм. Его можно носить в сумке через плечо.

Электроды используются толщиной от двух до пяти миллиметров. На корпусе есть табличка, где указана сила тока при выбранном диаметре электрода. Для начального поджога установлена специальная функция Hot start. Имеется защита от перепада напряжения и перегрева. Автоматическая система регулировки силы тока даёт возможность получить эстетичный, не нуждающийся в дальнейшей обработке и шлифовке шов.