Нержавеющая сталь относится к числу наиболее востребованных материалов из-за полной инертности по отношению к влаге. Материал не подвержен коррозии, что значительно расширяет сферу его применения. В дополнение к этом – отличные эстетические характеристики, не требующие дополнительного декора или окрашивания. Недостатком металла является его плохая свариваемость. Соединить две заготовки можно только при помощи специальных электродов для сварки нержавеющей стали.
При этом необходимо учитывать ряд особенностей, которые проявляются в процессе сваривания двух заготовок из нержавейки:
- Материал обладает меньшей теплопроводностью по сравнению с другими марками стали. По этой причине нужно дольше греть зону сварки или же прибегнуть к другому приему, увеличив силу тока.
- Между толстыми заготовками из нержавеющей стали зазор должен быть больше, чем в случае соединения металлов других марок. Так удается сократить до минимума количество трещин, которые появляются в результате термического воздействия.
- Нержавейка обладает сильным коэффициентом сопротивления. Во время сварки ее поверхность сильно нагревается. Поэтому следует использовать только специальные электроды.
Электроды по нержавейке в чем особенности
Для сварки нержавеющей стали (правильное название — коррозионностойкий стали) используют специальные штучный электроды по нержавейки. Эти электроды изготавливаются для применения на постоянном и/или переменном токе. Более распространены электроды для постоянного тока так как процесс сварки протекает более плавно, а качество шва выше.
Особенности процесса заключается в том что нержавейка обладает низким коэффициентом теплопроводность то есть её легко перегреть и металл начинает растекаться. Также она обладает высоким коэффициентом линейного расширения. Это значит что в процессе сварки металл сильно расширяется, а после когда шов кристаллизуется металл усаживается и зачастую появляется такой дефект как «утяжина» — непровар.
Ещё одним вредным последствиям высокого коэффициента линейного расширение является, то что конструкции сильно деформируются под действием сварочных напряжений.
Потому при выборе электродов нужно стараться соблюдать следующие условия:
- Использовать диаметр от 1,5 — 2,6 мм;
- Использовать электроды с составом стержни схожим основным металлом ;
- Для снижения риска получения непровара нужно обеспечивать более широкий зазор — больше диаметра электрода.
Потому сварку таких стали лучше всего вести как можно быстрее, используя минимальное значение силы тока. Это можно выполнить, используя электроды меньшего диаметра. Эти меры помогут снизить перегрев металла, а также избежать сильных сварочных деформаций.
Почему важно использовать специальные электроды для сварки нержавейки
Это связано с тем, что подавляющее большинство этих сталей являются высоколегированными сталями. Сварка которых затрудняется множественными факторами такими как:
- Высокое содержание углерода в шве.
- Высокие требования к защите сварочной ванны и дуги от воздуха, что в противном случае ведёт к большому количеству дефектов.
- Низкая теплопроводность которые зачастую приводит к перегреву металла процессе сварки и образованию дефектов виде прожогов.
Если взять скажем электроды к примеру для черных стали ( нелегированных ) и попытаться произвести сварку, то сварной шов получится, но будет иметь множество недопустимых дефектов грубо говоря мы получим брак.
Ко всему ещё металл шва будет подвержен коррозии так как металл электродов не имел необходимых легирующих элементов.
Также они применяемые для нержавеющих сталей должны быть специально предназначенными для сварки именно этой группы стали и должны быть близкими по химическому составу. Если не соблюсти это условие, то сварочный шов будет выдерживать меньшее напряжение чем основной металл и будет являться самым слабым участком детали.
Также немаловажным фактором является то, что зона сварки, кромки деталей должны быть очень хорошо зачищены, а желательно и обезжирены. Как уже говорилось при сборке нужно соблюдать чуть увеличенный зазор.
Полезная статья — Как не ошибиться в выборе и правильно расшифровать обозначений электродов для сварки металлов
Свойства нержавейки
Стойкость к коррозии имеет обратную сторону – наличие легирующих добавок затрудняет сварочный процесс, что выражается в следующих признаках:
- Низкая теплопроводность затрудняет отвод тепла из околошовной зоны. Варить нержавейку нужно с заниженными амперными характеристиками. Сила тока должна быть на 15-20 % меньше, по сравнению со сваркой черных металлов. При работе с тонкостенными изделиями, толщина которых меньше 2 мм, под шов подкладывают специальные пластины из меди. Они препятствуют утечкам и отводят излишки тепловой энергии.
- При соединении толстых заготовок необходимо оставлять большой зазор. В противном случае вокруг шва будут образовываться микроскопические трещины, негативно влияющие на прочность соединения.
- Нержавеющая сталь обладает высоким электрическим сопротивлением. Под действием электрической дуги сварочные стержни подвергаются сильному температурному воздействию. По этой причине для работы с металлом не подходят электроды универсального назначения. При выборе расходного материала следует обращать внимание на маркировку упаковки.
Какими электродами варить нержавейку на переменном и постоянном токе
Для сварки коррозионностойких сталей на переменном токе в большей степени используются электроды содержащий в своей обмазке рутил. Это могут быть электроды чисто с рутиловым покрытием, рутилово-целлюлозным, рутилово-карбонатным и прочими. Рутил которые входят в состав обмазки обеспечивает легкое зажигание и стабильное горение сварочной дуги.
При сварки на переменном токе, нет такого понятия как полярность (прямая, обратная ) которые присуще только сварки на постоянном токе.
Даже при наличии дополнительных компонентов составе обмазки, сварка на переменном токе менее качественна и имеет ряд ограничений по сравнению с постоянным током, а потому применяется реже.
Можно ли сваривать сталь с нержавейкой?
Технология соединение металлов с разными составами нередко применяется на промышленных предприятиях. Крупные объекты состоят из множества узлов, тип и структура которых может отличаться. Сварка разнородных элементов в промышленных условиях работы уже давно перестала быть проблемой.
У владельцев загородных домов также может возникнуть необходимость в соединении нержавейки с обычной сталью. В бытовых условиях эту задачу решить сложнее, однако, при условии соблюдении всех технологических требований и грамотном подборе всех расходных материалов, можно получить качественное и прочное соединение. Кроме того, сварщик должен иметь достаточный опыт работы в данной сфере.
Электроды по нержавейки для переменного тока
Рассмотрим несколько основных марок применяемые для сварки по нержавейке на переменном токе. Их также можно использовать и для сварки на постоянном токе.
ЦТ 50
Эта марка применяется для сварки нержавейки, крайне распространённой и в промышленности, и в быту 08х18н10т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т и прочие. Они используются, когда нет особых требований к коррозионной стойкости соединения. Выпускаются диаметрами от 3 мм до 5 мм. Покрытие у них — рутилово-основное. Ими выполняется работа как правило на переменном токе, но можно и на постоянном с обратной полярностью, во всех пространственных положениях за исключением вертикального положения сверху вниз.
ОЗЛ 14
Эти электроды так же как и их предшественники используются по нержавеющей стали аустенитного класса (все по тем же 12Х18Н10Т, 12Х18Н9). Также они рассчитаны на условия, которых не требуется жёстких параметров по межкристаллитной коррозии. Сварка имя возможного всех пространственных положениях, на переменам / постоянном токе. Выпускаются они диаметром 3 и 4 миллиметра. Покрытие у них рутиловое.
Важно — при использовании электродов с рутилом покрытием возможна сильная зашлаковка сварочного шва. Это на заметку начинающим сварщикам так как очень сложно отличить сварочной ванне расплавленный металл от шлака.
ОЗЛ-310
Эти электроды используются для сварки и наплавки жаропрочных хрома никелевых сплавов также высоколегированные стали Х45Х25Н20С2 и сварка жаростойких ферритно-перлитных сталей. Покрытия— рутил— карбонатное. Диаметрами они выпускаются 3— 4 миллиметра и применяются для сварки на переменном токе (можно использовать на постоянным). Они обладают отличными сварочными и технологическими свойствами потому как содержит 20-22 процента никеля. Варить можно во всех пространственных положениях за исключением вертикального сверху вниз.
Полезная статья — Как правильно выбрать сварочный кабель для инверторного аппарата и не потерять деньги.
Какую технологию сварки лучше выбрать
Решая, как приварить нержавейку к черному металлу в домашней мастерской, сварщики отдают предпочтение дешевым методам. Однако наиболее прочный шов получается при использовании дорогостоящей аргонодуговой технологии. Такое оборудование редко присутствует в домашней мастерской. Покупка аппарата нецелесообразна.
Инверторы отличаются более низкой стоимостью. Стабильность работы и высокая прочность образующегося шва делают это оборудование предпочтительным для домашнего мастера.
Ручная дуговая технология подходит только для формирования горизонтальных соединений. При высокотемпературном воздействии сталь плавится, сварочная ванна смещается.
Электроды для сварки на постоянном токе
Теперь рассмотрим электроды применяемые при сварке нержавейки на постоянном токе. На постоянном токе сваркой идет более стабильно. Они содержат в обмазке минимальное количество элементов для ионизации. Их зажигать чуть сложнее чем применяемые на переменном токе.
Процесс сварки на постоянном токе выполняется с подключением аппарата на обратную полярность. Обратная полярность— это такое подключение аппарата, когда плюс подключается к держаку, а масса подключается к детали.
Рассмотрим несколько основных марок, таких как, а ОК 61-35 и 61-30 производитель Esab, электроды ЭА 400/10У, ЦТ-15, ЦЛ-11 и др. Далее более подробно остановимся на некоторых из перечисленных здесь.
Популярные электроды для сварки нержавейки (стали 12х18н10т)
Чаще всего в быту приходится использовать электроды для сварки нержавеющей стали марки— 12х18н10т называемой «медицинская сталь». Это хромоникелевая сталь аустенитного класса (она является высоколегированной, так содержание легирующих элементов превышает 10 %). Рассмотрим самый часто применяемые электроды для сварки этой стали.
ОК 61-35
Эти электроды применяется для сварки стали 12х18н10т в основном для ответственных швов к которым высокие требования по стойкости сварного шва и изделия целом к межкристаллитной коррозии. Применяются для изделия которые работают в зоне температур от — 196 до 400 градусов, что позволяет их использовать даже для криогенных установок. У них основное покрытие. Они имеют имеет достаточно высокую стоимость.
ЭА 400 10у
Так же, как и предыдущие электроды, применяются для сварки высоколегированный стали 12х18н10т, но когда температура эксплуатации изделия не превышает 350 градусов. В отличие от предыдущей марки ЭА 400/10у используется в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к межкристаллитной коррозии. Варить ими можно во всех пространственных положениях, коме сверху вниз. Покрытие – основное. Их стоимость значительно ниже, и они часто используются в бытовых целях. Выпускаются диаметрами от 2 до 5 мм.
ЭА 395/9
Используется эта марка для сварки нержавеющей стали аустенитного класса, а также для их сварки с углеродистыми. Покрытие у них основное, используются на постоянном токе. Шов получаемый этими электродами очень высокого качества, ровный с мелкой чешуйчатостью. Выпускаются диаметрами от 3 до 4 мм.
ЦЛ 11
Эти электроды применяются, когда стоит задача заварить шов с высокими требованиями по устойчивости к межкристаллитной коррозии. Эти электроды имеют основное покрытие и сварка ими возможно во всех пространственных положениях. Изделия, которые свариваются этими электродами могут эксплуатироваться при температуре до 400 градусов. Как и у предыдущие марки диаметр их бывает от 2 до 5 мм.
ЦТ 15
Эти электроды используется для сварки всё той же хромоникелевой нержавеющей стали 12х18н10т. Также Х16Н13Б и подобным сталям работающим при температуре 560-650 градусов и подвергающемся высокому давлению. Используется в условиях, когда предъявляются жёсткие требования по межкристаллитной коррозии. Чаще всего они используются в промышленности, так как в домашних условиях как правило нету столь высоких температур. Покрытие у них основное, сварка возможна во всех пространственных положениях.
Полезная статья — Все что нужно знать о газах применяемые для сварки от А до Я
Оборудование
При выборе оборудования сварщики не делают исключений для нержавейки, так как все работы выполняются с помощью сварочного инвертора. Существуют такие модели, которые способны вести качественные работы в бытовых условиях. Они компактны, питаются от бытовой сети (220 вольт) и надежны.
Характерной чертой работы любого инвертора служит неоднократное преобразование напряжения. При такой технологии присадка вплавляется в металл более эффективно, и шов получается качественным и ровным. Благодаря тому, что цены на такие аппараты более, чем демократические, они стали доступными не только для промышленных предприятий, но и для частных мастеров.
Как было отмечено выше, нержавейку можно сваривать в режиме MIG или MMA, это значит, что подойдет любой из имеющихся инверторов, даже самый простой. Важно, чтобы устройство позволяло точно настраивать параметры сварки, которые напрямую зависят от толщины заготовки. Перед работой следует обработать поверхность, очистить ее от грязи или маслянистых веществ.
Известно, что при сварке нержавейки следует между деталями выдерживать зазор, иначе будут образовываться трещины. При работе с листовым металлом, толщина которого не превышает 2 мм, зазор не нужен. Края деталей сводятся друг к другу вплотную. Если толщина листов превышает 4 мм, то кромки разделываются под углом 45° градусов, так увеличивается площадь зоны проплавления.
- При толщине металла 1,5 мм используются электроды диаметром 2 мм. Сила тока составляет 40 – 60 А.
- Толщина металла – 3 мм, диаметр электрода – 3 мм, сила тока – 85 А.
- Толщина металла – 4 мм, диаметр электрода – 3 мм, сила тока – 100 А.
- Толщина металла – 6 мм, диаметр – 4 мм, сила тока – 150 А.
Электроды для нержавейки – распространенные маркировки
Рассмотрим в этом разделе марки который также часто применяются как на производстве, так и в домашних условиях для нержавейки на основе хрома.
УОНИ-13/НЖ
Эти электроды применяются для сварки хромистых стали таких как 12х13 и подобным, с содержанием хрома 13 процентов. Покрытие у них основное.
ОЗЛ 8
Эти электроды используют для коррозионностойких сталей таких как: 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и подобных в тех случаях когда нет жёстких требований по межкристаллитной коррозионной стойкости. Покрытие их основное, варить ими нержавейку можно во всех положениях *коме сверху вниз) на постоянном токе.
ЦЛ-25
Эти электроды применяют для сварки жаростойких нержавеющих сталей содержанием хрома и никеля, таких как 10Х23Н18, 20Х23Н13 и аналогичных работающих до 1000 градусов. Покрытие у них основное. По сварке ими есть ряд ограничений, таких как ширина валика которые не должна быть более 3 диаметров электрода, а также обязательная прокалка перед сваркой при температуре 350—370 градусов.
ЦЛ-9
Эти электроды чаще всего применяются для сварки двухслойных стали (так называемый биметалл). Свариваются ими легированный стали марок 08Х13, 12Х18Н9Т и подобным. Сварочный шов будет соответствовать высоким требованиям у межкристаллитной коррозии. Покрытие этих электродов основное. Выпускаются диаметрами от 3 до 5 мм.
ОЗЛ-22
Эти сварочные электроды применяются для нержавейки из низкоуглеродистых хромоникелевых сталей. Покрытие этих электродов специальное. Варить ими можно не во всех пространственных положениях, а лишь в: нижним, вертикальным, и ограничена в потолочном. Диаметр этих электродов выпускаются 3 и 4 миллиметра.
Особенности нержавеющей стали
В отличие от ряда других популярных металлов, нержавейка обладает рядом особенностей, которые могут проявиться при соединении элементов из этого металла. Всё это нужно обязательно принимать во внимание, приступая к изготовлению различных конструкций и изделий из этого материала. По сравнению со многими другими видами сталей, нержавейка обладает меньшей теплопроводностью. Из-за этого приходится тратить больше времени на прогрев зоны сварки или использовать для работы ток большей величины.
Во время сварки элементов достаточно большой толщины из нержавейки зазор между ними должен быть немного больше, чем при соединении элементов из других видов стали. Это единственный способ, позволяющий свести к минимуму количество микротрещин, которые могут появиться после проведения сварочных работ.
Во время соединения элементов из нержавейки путем их сваривания сварочные стержни нагреваются до очень высоких температур. Происходит это из-за того, что металл обладает высоким сопротивлением к сварочным процессам. Для уменьшения подобного проявления специалисты рекомендуют применять для сварки специальные электроды, предназначенные для нержавеющей стали.
Что лучше переменный или постоянный ток
Ответ на этот вопрос достаточно простой— это постоянный ток. У источников переменного тока есть определенный ряд преимуществ таких как невысокий потери электроэнергии, но качество сварочного шва на переменном токе ниже. Это связано с тем, что при сварке на переменном токе дуга имеет нулевое напряжение за период 3 раза. Фактически она обрывается на долю секунды и снова разжигается.
Чтобы стабилизировать горение дуги в электронное покрытие добавляют специальные компоненты, улучшающие ионизацию. Также на переменном токе происходит смена полярности за секунду 120 раз при промышленной частоте в 60 Гц, что в свою очередь сказывается на нестабильности сварочного процесса.
Расскажем немножко о полярности. При использовании обратной полярности максимальный нагрев идёт на электрод что в свою очередь снижает количество тепла вводимая деталь, а это уменьшает деформацию.
При использовании прямой полярности соответственно ситуация обратная, максимальное тепло выводится в деталь что может обеспечивать более глубокое проплавление металла и применяется для сварки детали с большими толщинами. Также применяется для сварки тиг чтобы не ввести дополнительный перегрев вольфрамовую электрода.
При сварке на переменном токе полярность пол периода прямая, а после меняется на обратную что в свою очередь негативно сказывается на качестве сварки.
Необходимые меры предосторожности
При выборе любой технологии сварки соблюдают следующие правила безопасности:
- Нельзя применять неисправные аппараты. Основные блоки оборудования проверяют перед началом работы. Провода не должны иметь повреждений. При необходимости кабели заменяют.
- Для работы подходят только новые электроды с неповрежденным покрытием. Использование треснутых стержней недопустимо.
- Рабочее место обустраивают заранее. Из зоны сварки убирают легковоспламеняющиеся жидкости и материалы, посторонние предметы, способные затруднять процесс.
- При работе применяют сварочную маску, специальный костюм, перчатки, кирзовые сапоги. Возле оборудования стелют диэлектрический коврик, исключающий вероятность поражения человека током.
- Помещение снабжают мощной вентиляционной системой.
- Работу ведут на специальном столе. Не рекомендуется держать детали на весу.
- При использовании инертного газа или кислорода на сварочном столе не должно быть следов масел.
Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку в аргоновой среде
Какие электроды берут для сварки нержавейки с черным металлом (переходные электроды)
Рассмотрим так называемые переходные электроды, это электроды, которыми сваривают черный металл с нержавейкой. Отсюда и название «переходные» — переход от одной стали другой. Применяются они как в промышленности, так и в быту к примеру при приварке в бане бака.
Рассмотрим основные электроды, которые чаще всего используются.
ОЗЛ 6
Эти электроды предназначены для сварки углеродистых, а также низколегированных сталей перлитного класса (к примеру сталь 20, 09Г2С) со сталями аустенитного класса. Также они применяются для сварки жаростойких хрома никелевых стали (к примеру 20Х23Н18) которые могут работать при температурах до 1000 градусов. Покрытие этих электродов основное, сварка возможна в Нижнем, вертикальном и потолочном положениях. Электроды выпускаются диаметрами от 2 до 5 мм. Перед сваркой обязательная прокалка при температуре 300— 335 градусов в течение одного часа.
Ок 67.60
Эти электроды производства Esab ОК имеют кисло-рутиловое покрытие. В результате чего дуга очень хорошо загорается (это связано с наличием рутила в обмазке). Используются они для сварки хромоникелевых сталей с чёрными низколегированными низкоуглеродистыми. Варить электродами можно во всех пространственных положениях кроме сверху вниз. Электроды необходимо прокаливать перед сваркой при температуре до 370 градусов 2 часа.
Технология работ
Подготовительный этап включает в себя процедуры по очистке поверхности механическим способом или вручную до получения чистого металла. После удаления посторонних частиц заготовки необходимо обезжирить.
Независимо от выбора технологии, сталь с нержавейкой удобнее всего сваривать в горизонтальном положении – в этом случае расплавленный металл будет равномерно растекаться по плоскости.
Черный металл плавится медленнее, чем нержавейка, поэтому в процессе работ необходимо следить за равномерным прогревом поверхности. Взаимное перемешивание расплавленных металлов – залог качественного шва.
Какими электродами варить нержавейку 1 мм
Сварка нержавейки процесс непростой, а особенно когда идет речь о малых толщинах. Нержавейку легко перегреть и прожечь, потому что у неё низкий коэффициент теплопроводности. Также тонкий металл очень сильно подвержен деформациям которые возникают процессе сварки.
Для сварки такой тонкой нержавейки необходимо будет использовать электроды с рутилово-кислым покрытием. Одной из марок, которые можно использовать является ОК 63.20. Данные электроды подойдут если температура эксплуатации детали до 350 градусов Цельсия.
Ещё одна марка, которую можно рассмотреть это ОК 63.34. Эти электроды близки по свойствам в предыдущей марке ими можно выполнять сварку сверху вниз. Использование данного способа снижает температуру, соответственно и риск прожечь тонкий металл.
Также стоит рассмотреть такую марку электродов как ОК 61.20 от ESAB. Они имеют рутила кислое покрытия и предназначены для сварки тонкостенных деталей при условии, что эксплуатация до 400 градусов.
Полезные советы
Чтобы сварка деталей из нержавейки прошла без каких-либо трудностей, во время работы следует учитывать рекомендации от профессионалов:
- Если во время сварочных работ температура поднялась до отметки +500 градусов Цельсия и выше, то вполне возможно, что на месте будущего сварного шва появятся трещины кристаллизационного типа. Этого допускать нельзя, иначе соединение получится менее прочным и надежным.
- Во время сваривания деталей из нержавейки при температуре от +350 до +500 градусов Цельсия сплав становится менее пластичным, а это может сделать металл более хрупким.
- Для создания качественного сварного шва подготовленные к соединению детали из нержавейки обязательно нужно нагреть до температуры +1200 градусов, а затем охладить естественным путем. Остужать их нужно не менее 3 часов.
- Сварочный шов получается максимально прочным и надежным, когда сварка проходит за минимальный срок. Следует избегать длительного нагрева изделий из нержавейки. При использовании послойного способа сварки новый слой наносят, только когда предыдущий охладится до +100 градусов.
- Иногда перед нанесением основного слоя приходится прихватывать две заготовки. В этом случае нужно по возможности сделать так, чтобы зазор между ними был как можно меньше. Следует стремиться к тому, чтобы прихватки получились максимально длинными.
Общие принципы выбора электродов
Выбор сварочных электродов необходимо производить по материалу детали (основной материал из которого изготовлены детали). Самый простой способ — это забить в интернете (но лучше конечно смотреть в ГОСТе или марочнике сталей) механические характеристики нужного нам материала. Нас интересуют такие характеристики как предел текучести — σт и временное сопротивление σв.
Получаем значения и идем снов в интернет, гост или каталог электродов и сравниваем значения. Значения основного металла должны быть равны или немного меньше значением для электродов. Ну и конечно, как уже говорилось состав металла в электродах должен соответствовать или быть близким основному металлу.
Где и зачем используются разнородные стали и сплавы
В современной промышленности конструкции из таких материалов имеют широкое применение. Они необходимы там, где их отдельные детали работают в разных условиях – при разных знакопеременных нагрузках, уровнях температур и агрессивности сред, абразивного износа, давления и т. д. В ряду таких сфер:
- ракетостроение;
- судостроение;
- энергетика (атомная, тепловая);
- радиоэлектроника;
- машиностроение;
- криогенные установки и т. д.
Конструкции такого типа называют комбинированными. Они обеспечивают необходимые технические и технологические характеристики оборудования, в широком ряде случаев позволяют сделать его производство более экономичным.
