Сварка нержавейки и черного металла: электродом и полуавтоматом

С процессом сваривания нержавеющей стали может справиться далеко не каждый сварщик. Связано это с техническими характеристиками этого материала. Больше сложностей возникает при сварке нержавейки с черным металлом. Чтобы создать прочное соединение между этими материалами, необходимо правильно выбрать режим сваривания и учитывать ряд особенностей.

Сварка трубы из разных металлов

Можно ли сварить черный металл с нержавейкой?

Если говорить о производстве, технологии сваривания нержавеющей стали с черным металлом, то она является изначально неправильной из-за разности материалов, их свойств, технических характеристик. Однако выполнить соединение можно.

Поскольку на предприятиях требуется соблюдение ГОСТов, такой способ соединения металлов востребован в небольших мастерских. Но для получения хорошего соединения нужно знать химический состав свариваемых компонентов, иметь практический опыт работы с ними.

Сварка трубопровода

Для соединения труб из разных материалов используют электроды с рутиловым или основным покрытием. С плавким расходным материалом работу ведут с током обратной полярности. Сварка труб с постоянными параметрами имеет следующие преимущества:

• возможность применения при работе с тонкостенными трубами;
• высокое качество шва;
• простота в исполнении;
• минимальное количество образующихся в процессе работы брызг.

При использовании неплавких вольфрамовых электродов устанавливают прямую полярность. Такой способ сварки труб отличается следующими положительными характеристиками:

• надежной защитой сварочной ванны кислорода;
• стабильностью электрической дуги;
• коррозионной устойчивостью шва.

Трудности в сварке разнородных сталей

Сварка нержавейки с черным металлом вызывает определенные трудности. Связано это с отличиями в технических характеристиках, химическом составе двух сталей. К ним относятся:

1. Наиболее слабым местом после проведения работ является стык спайки. Объясняется это тем, что у двух материалов есть различие по коэффициенту линейного расширения. Из-за этого после процесса сваривания остаются внутренние напряжения.
2. Неравномерность проплавки возникает из-за разницы в показателе теплопроводности. Это негативно влияет на прочность готового шва.
3. Эффект миграции углерода. Ухудшает антикоррозийную защиту готового изделия. Из-за этого шов быстрее покроется слоем ржавчины.

Рекомендации и нюансы

• Иногда сварку нержавейки выполняют в режиме Double Pulse – двойной пульс. В данном режиме происходит наложение двух импульсов (низкого и высокого) на сварочный базовый ток. Во время высокого импульса достигается высокоэффективная сварка, а в период низкого импульса металл остывает, исключается образование подтеков и коробления В высокий период импульса сварочная капля «вгоняется» в зону расплава, без включения коротких замыканий, а в низкий период происходит остывание металла, исключая образование наплывов и подтеков. . В режиме Double Pulse достигается идеальный теплообмен плавления присадочного материала и ванны нержавейки, и повышается качество шва. Режим «Двойного пульса» реализован в аппарате TRITON ALUMIG 250P Dpulse Synergic.
• Сварка осуществляется при обратной полярности. Сварка при прямой полярности осуществляется только под флюсами.
• В качестве защитного газа применяется смесь углекислоты и аргона.
• Вылет присадочной проволоки должен быть в пределах 6-12 миллиметров. Средний расход газовой смеси настраивать в пределах 6-12 м³/мин.
• Сварка осуществляется углом горелки назад для достижения глубокого проплавления и правильной формы шва. Сварка углом вперед используется для тонколистовых металлов, когда необходима небольшая глубина провара с широкой формой шва.

Соблюдая вышеописанные рекомендации и правильные настройки инверторного полуавтомата, можно добиться качественной сварки изделий из нержавеющих сталей.

Инструмент

Для проведения работ необходимо подготовить сварочный аппарат, дополнительные инструменты, расходники, проволоку определенного химического состава. Список требуемых приспособлений, материалов:

1. Инверторный сварочный аппарат.
2. Присадочная проволока из нержавеющей стали.
3. Электроды (количество зависит от размеров шва, количества свариваемых деталей).

Отдельно необходимо поговорить о выборе электродов. Существует несколько основных типов расходных металлических стержней с особым покрытием:

1. ОЗЛ-25Б — применяется для соединения жаропрочных сталей.
2. НИАТ-5 — используется при сварке аустенитних материалов.
3. ЦТ-28 — применяется для сваривания сплавов на основе никеля.
4. Э50Ф — используется для соединения теплоустойчивых металлов.

Нельзя забывать про настройку сварочного материала. Принципы выбора режимов:

1. При толщине детали в 1 мм, применяют постоянный ток силой до 60 А (электрод 2 мм по диаметру).
2. При толщине заготовки 2 мм, выставляют переменный ток силой до 80 А (электрод 3 мм по диаметру).
3. При толщине детали 4 мм, применяют постоянный ток силой до 130 А (электрод 4 мм).

Если сила тока будет слишком большой, материалы повредятся.

Инвертор с маской и электродами

Применяемые электроды

Разобравшись с технологией сварки, можно переходить к вопросу какими электродами и присадочной проволокой следует воспользоваться для сварки чёрного металла и нержавейки. Проволока, применяемая в процессе сваривания двух различных сталей должна содержать не менее 30% основного материала. Степень его легирования должна быть такой же или выше, как у свариваемых металлов. В случае с нержавейкой и чёрным – основным материалом является нержавеющая сталь (как имеющая наиболее высокую степень легирования). Остальную долю в присадочном материале занимает никель и марганец.

Электроды для сварки

В принципе, хорошее сварное соединение для не сильно ответственных конструкций, можно получить и без применения специальных расходных материалов. Чаще всего применяются для соединения нержавеющей и обычной стали нержавеющий электрод или нержавеющая присадочная проволока. Такие электроды содержат повышенное количество легирующих компонентов, позволяющих компенсировать их выгорание в процессе нагрева.

Если необходимо сварить какую-либо ответственную конструкцию, следует обратить внимание на специальные переходные электроды для варки разнородных или трудно свариваемых сталей. При их использовании наплавляется специальный промежуточный (или буферный) слой, который и позволяет соединить детали. Наиболее часто используются электроды ОЗЛ-312 (в случае, когда химический состав сталей вообще неизвестен) и НИИ-48Г.

Технологии сварки нержавейки и черного металла

Существует несколько особенностей сваривания нержавеющей стали с черным металлом:

1. Нержавейка имеет высокий коэффициент линейного расширения. Из-за этого между соединяемыми заготовками требуется делать большие зазоры.
2. Нужно быстро охлаждать свариваемые металлы, чтобы сохранить коррозийную устойчивость.
3. Следует работать только короткими электродами, длиной до 350 мм. Использование длинных стержней с покрытием приведет к их перегреву при проведении рабочего процесса.
4. Сила сварочного тока должна снижаться на 20% из-за низкой теплопроводности нержавейки. Это поможет сохранить технические характеристики готового изделия.

ВИДЫ НЕРЖАВЕЙКИ

Аустенитные стали. Они содержат не менее 20% хрома и 4,5% никеля.

Дуплексные стали. В них содержание хрома достигает 25%, 1,5%никеля и незначительной примеси азота.

Ферритные стали. В их составе допускается до 29% хрома.

Мартенситные стали. В них содержание хрома незначительное, не более 13%, а никеля максимум 4%.

Многокомпонентные стали. Минимальное количество хрома и никеля и включают широкий спектр прочих примесей-усилителей.

В данном случае хром является усиливающим компонентом, благодаря которому в значительной степени возрастают: прочность, устойчивость к коррозии. Упрощается холодная деформация и улучшаются сварочные возможности, внешний вид и устойчивость к изнашиванию.

Маркировка нержавеющей стали:

• Число указывающее на процентное содержание углерода;
• Буквенные обозначения, дающие представление о том, какая именно примесь содержится в данном сплаве:Х-хром, Н-никель и т.д. После них идут цифровые обозначения процентного содержания примеси.

Это интересно: СОЖ (смазочно-охлаждающие жидкости) для токарных станков

Как сварить нержавейку с черным металлом?

Приварить нержавейку к черному металлу можно путем использования:

1. Электродов из высоколегированной стали, чтобы заполнить шов. Допускается применять стержни с никелевым покрытием.
2. Легированных электродов для наплавки кромок из черной стали. После этого шов создается с помощью плакированной стали, которая заполняет шов.

Перед свариванием нужно:

1. Подготовить расходники, изготовленные на никелевой основе.
2. Прокалить электроды. Оптимальная температура до 210 градусов в течение 1 часа.
3. Подключить постоянный ток.
4. Зачистить металлические поверхности от грязи, налета, палы, ржавчины.

Рекомендации:

1. Если применяется газовая сварка, нельзя выполнять быстрое охлаждение готового шва. Деталь должна остывать самостоятельно.
2. Рекомендуется наносить флюс на рабочую зону, чтобы сделать более качественное соединение.
3. При использовании вольфрамового стержня, не забывать затачивать его наконечник.
4. Сварка в среде защитного газа является предпочтительной, поскольку готовый шов будет более прочным.
5. При сваривании нужно захватывать больше черного металла. Это позволит создать более прочный шов на молекулярном уровне.
6. Движения должны быть аккуратными, неторопливыми.

Обработка нержавейки после проведения сварочных работ

При сварке нержавейки полуавтоматом в режиме МИГ/МАГ образуется пористый слой окиси на поверхности заготовки. При этом хром, который содержится в металле, ослабляет свойства стали, подвергая ее коррозии. Для устранения этих дефектов нужно выполнять тщательную подготовку и обработку изделий после завершения сварочного процесса.

Перед началом работ необходимо:

• очистить рабочую поверхность заготовки от следов масла, ржавчины и т.д.;
• обезжирить поверхность изделия с помощью ацетона или растворителя.

В конце сварочного цикла следует проверить внешний вид шва, и при необходимости выполнить очистку и шлифовку.

Как проконтролировать качество соединения?

Существует три способа проверки шва:

1. Покрыть поверхность соединения керосином. Нельзя жалеть количества жидкости во время проверки. Если керосин выступил с другой стороны — шов плохой.
2. Второй вариант попытки — применение ацетона. Он наносится точно так же, как и керосин. Проступившие на другую сторону шва капельки говорят о наличии микротрещин, сквозных отверстий.
3. Промышленный метод проверки прочности швов — гидравлический способ. После его проведения, требуется осмотреть соединение визуально. Если появились дефекты, деталь бракуется.

Если мастер знает, что соединение получилось слабым, он не будет применять методы проверки, связанные с разрушением деталей. Любые неровности, трещины, углубления указывают на неправильное проведение работ.

Ацетон для проверки шва

Контроль за сварными соединениями

Для оценки прочности соединения между железом и нержавеющей сталью применяют следующие способы:

• Обработка шва керосином. Если жидкость проступает с обратной стороны, соединение является некачественным.
• Использование ацетона. Его наносят также, как керосин. Появляющиеся на изнаночной стороне капли свидетельствуют о наличии сквозных дефектов.
• Гидравлический метод. Применяется в промышленных условиях. После подачи воды под давлением осматривают соединение.
• Ультразвуковые методы. Применяются при предъявлении высоких требований к качеству металлоконструкций.

Меры безопасности

Сварочные работы выполняются со строгим соблюдением правил техники безопасности:

1. Никогда не применять неисправное оборудование. Проверять аппарат заранее, осматривать рабочие элементы, провода на наличие возможных пробоев.
2. Электроды должны быть новыми, со сохранившимся рабочим слоем. Нельзя использовать треснутые стержни.
3. Подготавливать рабочее место заранее. Убрать все горючие смеси подальше, очистить стол от ненужных предметов, которые могут помешать проведению сварочных работ.
4. Сварка считается вредным технологическим процессом. Поэтому нужно использовать маску сварщика, защитный комбинезон, перчатки, прочную обувь.
5. Под ноги положить резиновый коврик, чтобы исключить удары током.
6. Помещение, в котором проводятся сварочные работы, должно быть оборудовано хорошей системой вентиляции.
7. Для удобства желательно проводить работы на металлическом рабочем столе.

Работая с баллонами, наполненными инертными газами или кислородом, необходимо вытирать любые подтеки масла в рабочей зоне.

Любой сварщик знает, как сложно сваривать детали из нержавейки между собой. Процесс усложняется, если нужно соединить нержавеющую сталь с черным металлом. Поэтому необходимо точно определить компоненты материалов, подобрать электроды, рабочий режим аппарата. Во время рабочего процесса нужно учитывать советы профессионалов.

Способы

Наиболее популярным способом для сварки нержавеющей стали и черных металлов является электрическая сварка. Этот способ заслужил признание и популярность, благодаря низкой себестоимости и малому количеству вспомогательных манипуляций. К сожалению, выбирая электросварку, приходится зачастую жертвовать качеством соединений. Причиной тому служит разные показатели вязкости нержавеющей стали и черных металлов. При температуре горения дуги сталь может растекаться, в то время, как черный металл остается достаточно вязким.

Высокая текучесть ограничивает сварщика в действиях. Практически невозможно наложить вертикальный или потолочный шов. Работая с разнородными металлами, приходится использовать переходные электроды, адаптированные под нержавейку и черный металл. Сами электроды, вернее их стержни, выполнены из нержавеющей стали.

Для газовой сварки характерно наличие присадочного материала, представленного в виде проволоки из нержавеющей стали. При газовой сварке сталь менее текучая, поэтому данный способ обладает неким преимуществом по сравнению с дуговой сваркой. Повысить эффективность плавления черного металла позволяет специальный флюс. Минусом газовой сварки выступают повышенные требования по технике безопасности, а также большой объем подготовительных работ.

Лучшим способом сварки нержавейки и черного металла специалисты называют аргонодуговую сварку. Нет необходимости использовать присадочную проволоку с покрытием, так как аргон прекрасно справляется с задачей защиты сварочной ванны. При всех достоинствах перечисленных методов следует отметить, что сварка нержавейки и металла не всегда себя оправдывает, так как финансовые затраты оказываются чрезмерно высокими.

Определяющим моментом в выборе одного из перечисленных способов сварки будет выступать поставленная цель и имеющиеся условия.

• При проведении мелкого бытового ремонта в домашних условиях самым оптимальным решением выступает электродуговая сварка электродами из нержавеющей стали. Естественно, исключаются высокие механические нагрузки на конструкцию.
• Более надежное соединение обеспечит газовая сварка. Но она доступна только в специализированных мастерских. Частный мастер вряд ли согласится приобретать дорогостоящее оборудование, к тому же занимающее много места. В промышленности и на производстве используются полуавтоматы TIG для ведения аргонодуговой сварки. Качество полученных швов высокое, но сам процесс сопряжен с материальными расходами.