Сварка нержавейки с черным металлом: технология, безопасность, трудности

Выбор электродов

Чтобы надежно приварить изделие, изготовленное из нержавейки, к детали из обычного черного металла, следует учитывать ряд важных нюансов. В первую очередь они касаются выбора присадочной проволоки определенного химического состава. В металле присадочной проволоки, степень легирования которого должна быть выше, чем аналогичный параметр материала свариваемого изделия, обязательно должны содержаться такие элементы, как марганец, никель и иногда хром.

Марки и химический состав высоколегированной сварочной проволоки (нажмите для увеличения)

Важным условием формирования качественного сварного соединения является наличие в составе формируемого шва некоторой доли основного металла. В зависимости от используемой технологии сварки количество основного металла в материале сварного шва может составлять 30–40%.

Разнородные материалы, которые необходимо соединить при помощи сварки, могут отличаться по целому ряду параметров:

способности образовывать неразъемные соединения (свариваемости);
теплопроводности;
механическим характеристикам;
степени легирования;
химическому составу.

При этом стальные сплавы, изделия из которых необходимо сварить между собой, могут относиться к одной из следующих категорий:

углеродистые;
низколегированные;
теплоустойчивые;
легированные;
отличающиеся высокой степенью легирования – высоколегированные.

Ориентировочный выбор сварочного материала в зависимости от назначения сварочного шва

Основная проблема, с которой связана сварка разнородных сталей (нержавейки и черных металлов), заключается в образовании трещин в сформированном сварном шве. Очень часто, чтобы избежать такой проблемы, для сварки изделий из нержавейки с деталями из черных металлов специалисты используют высоколегированные электроды, позволяющие сформировать сварной шов с высокими прочностными параметрами.

Результат дуговой сварки нержавейки с черной сталью электродом ОЗЛ-6. Швы хоть и темнее, но не поржавели за несколько месяцев

Вообще для сварки изделий из нержавейки с деталями, изготовленными из черных металлов, используют несколько основных типов электродов:

Э50А – для сталей, отличающихся высокой теплоустойчивостью;
ОЗЛ-25Б – для стальных сплавов, относящихся к категории жаропрочных;
НИАТ-5 – для сталей, отличающихся аустенитной внутренней структурой;
ЦТ-28 – для стальных сплавов, содержащих в своем химическом составе значительную долю никеля.

Источник

Способы сварки нержавейки

Существует несколько способов сварки нержавеющих сталей. Каждый метод подразумевает применение конкретного оснащения и расходных материалов. О том, как правильно варить нержавейку электродами будет проанализировано далее.

Ручная электродом

Ручная сварка нержавеющих сталей электродом с покрытием является универсальной, может использоваться практически в любой отрасли. Данный метод обеспечивает приемлемое качество соединения, поэтому применяется домашними и профессиональными исполнителями. Также важным достоинством технологии ММА является простота и легкость сварочного процесса. Кроме этого, сварка нержавейки дуговой сваркой имеет ещё несколько достоинств:

ценовая доступность электродов и оборудования;
аппараты могут работать в течение всего рабочего дня;
агрегаты обладают компактными размерами и небольшим весом, что позволяет быстро перемещаться по рабочему объекту;
высокая скорость выполнения работ при умелом обращении с оснащением и расходными материалами;
прочность сварных швов;
существует возможность самостоятельно изучить данный способ сварки и применить на практике.

Чтобы сварной шов обладал высокой надежностью, необходимо правильно подобрать сварочные материалы. Для ручной сварки подойдут следующие марки:

ОЗЛ-8 предназначены для того, чтобы сваривать изделия, эксплуатирующихся при воздействии агрессивных сред. При этом к наплавленному металлу не предъявляются повышенные требования по стойкости к МКК. Электродами ОЗЛ-8 исполнители пользуются для обработки ответственных конструкций.

Электроды НЖ-13 создают надежное соединение, предотвращают образование МКК. Тонкий слой шлаковой корки после остывания и сжатия рабочей зоны отпадает самопроизвольно. Это значительно ускоряет процесс, когда необходимо выполнить большое количество швов.

Электроды ЦЛ-11 характеризуются хорошей изоляцией сварочной ванны от воздействия внешних факторов. Данная марка обеспечивает прочное соединение.

При использовании данной технологии применяется постоянный ток для сварки нержавейки, полярность – обратная.

Проанализировав данные сведения, исполнитель любого уровня сможет узнать как варить нержавейку дуговой сваркой.

Ручная аргоном

Ручная сварка нержавейки в среде аргона осуществляется с помощью вольфрамовых электродов. Данная технология гарантирует получение качественных и надежных швов. Причем соединения отвечают всем поставленным требованиям, даже, если они выполнены в домашних условиях. Следовательно, аргонодуговая сварка применяется, когда исполнителю нужен эстетический результат. Швы не требуется зачищать от шлаков. Искры при сваривании отсутствуют. Это самый чистый метод соединения. Также данный способ предназначен для работы с деталями с очень тонкими стенками.

Сваривание осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности.

Вид напряжения зависит от толщины металла:

если толщина свариваемых листов составляет 1 мм., то применяется постоянный ток в 30-60 А,Ø электродов – 2 мм.
сварка нержавеющей стали переменным током также возможна при работе с элементами толщиной 1 мм.: сила напряжения – 35-75 А, электрод Ø – 2 мм.
данные для обрабатываемых изделий толщиной 1,5 мм.:
- постоянный ток прямой полярности, 40-75 А, Ø сварочного прутка – 2 мм.;
- переменный ток, 45-85 А, Ø – 2 мм.
толщина 4 мм.: постоянный ток прямой полярности, 85-130 А, Ø – 4 мм.

Особенности данного метода:

дугу следует поджигать бесконтактным способом, чтобы вольфрам с электродов не попал в расплавленный металл;
сварка должна проводиться без колебательных движений стержня. Нарушение этого правила может привести к нарушению защиты рабочей зоны, что приведет к окислению шва.

Совет! При использовании данного метода можно уменьшить расход сварочных материалов. Для этого необходимо после окончания сваривания в течение 10-15 секунд не отключать подачу аргона. Подобная процедура позволяет защитить раскаленный электрод от активного окисления.

Технологии сварки нержавейки и чёрного металла

Перед тем как ответить на вопрос «как сварить нержавейку с обычным чёрным металлом», следует рассмотреть существующие способы получения сварного соединения. Наиболее распространены следующие способы:

MMA. Ручная электродуговая сварка при помощи электрода в специальной обмазке.
MIG. Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа с применением специальной проволоки.
TIG. Сварка в среде инертного газа неплавящимся вольфрамовым электродом.

MMA-сварка

Практически все виды металлов, в том числе и нержавейку с чёрным можно сваривать электродом, однако, потребуется подобрать электрод, обладающий определёнными характеристиками. В принципе, при этом получается неплохое соединение, однако, в промышленных условиях сварка разнородных сталей нержавеющей обычной производится в среде защитного газа. Это обусловлено тем, что сварной шов, при контакте с воздухом, насыщается азотом и становится довольно хрупким. Что является недопустимым при создании ответственных или несущих конструкций, поэтому, например, способы сварки швеллеров между собой предусматривают исключение попадания воздуха к остывающему сварному шву. При сварке большинства изделий, изготовленных из нержавейки, в качестве защитного газа используется аргон. Он обладает большой инертностью и не вступает в реакцию с расплавленным металлом в зоне шва. Также аргон имеет молекулярную массу выше, чем у воздуха, поэтому полностью вытесняет его из зоны сварки.

Технология сварки нержавейки с черным металлом

В процессе сваривания, плавится больше нержавеющая сталь, а чёрный только-только становится вязким. Для равномерного распределения расплавленного металла и получения прочного и красивого шва, свариваемые детали необходимо расположить строго горизонтально. В принципе, этого требуют все методы сварки нержавейки.

Сварку всегда ведут только при постоянном токе, переменка при варке нержавейки и чёрной стали – недопустима. Всё это позволит достичь высокого качества и прочности сварных швов. Помимо техники, немаловажным фактором, играющим большую роль в получении прочного шва, является правильный выбор присадочной проволоки или электрода.

Особенности сварки нержавеющей стали к обычному металлу

Сваривание нержавеющей и черной стали всегда сопряжено с нюансами. При выполнении данной работы для качественного шва необходимо применять всегда нержавеющую присадку, которая в обязательном порядке должна содержать намного больше марганца и никеля, в некоторых случаях и хрома, чем в самой свариваемой нержавейке.
Одним из самых важных моментов – это наличие минимального количества в шве основного металла. Шов должен состоять из присадки – максимально допустимое количество основного металла 40%, то есть по 20% от каждого

При полуавтоматической сварке реально добиться 20-30% смешения (доля в шве основного металла).
Примерно так же необходимо поступать и при подборе штучного электрода, но в каждом отдельном случае важно точно знать химическое содержание обеих сталей, по которому следует подбирать присадку.

Разнородные металлы и сплавы характеризуются неодинаковой свариваемостью, отличием физико-механических показателей и процессов легирования. К такой группе чаще всего относят сплавы с никелевым и железоникелевым составом. Их можно разделить на четыре категории:

высоколегированные;
легированные с повышенными и высокими показателями по прочности;
низколегированные и углеродистые;
теплоустойчивые.

Конечно же, применяемые для сваривания разнородных сталей электроды отличаются от электродов, которые используются для сваривания однородных металлов. Главной проблемой, с которой приходится сталкиваться сварщикам при сваривании разнородных сталей, заключается в том, что в сварном шве образуются трещины, и его структура приобретает неоднородность. Для получения шва с аустенитной структурой, при сваривании разнородных металлов часто применяются электроды, которые предназначаются для сваривания высоколегированных сталей и легированных сплавов с повышенными и высокими показателями по прочности.

Видео, можно ли варить нержавейку обычным электродом

Иногда, как показывает практика, допустимо варить нержавку ржавеющим электродом. Подробности здесь.

Марки электродов применяемые для сваривания обычного металла с другими сталями (для разнородных сталей, подробнее здесь) :

с теплоустойчивыми сталями применяются электроды типа Э50А-Э85;
с аустенитными высоколегированными сталями применяются электроды ЭА-395/9, а также НИАТ-5;
с жаропрочными высоколегированными сталями применяются электроды ОЗЛ-25Б;
для сплавов с никелевой основой применяются электроды ОЗЛ-25Б и ЦТ-28.

Выбор режима

Важные параметры — полярность и направление электротока. На их выбор влияют свойства материалов, подлежащих свариванию. Переменный ток или обратная полярность выбирается при необходимости выполнения сварки деталей из алюминия, магния, бериллия, прочих цветных металлов. Выбор объясняется тем, что с использованием такого электротока эффективно разрушается оксидная пленка, всегда присутствующая на поверхности этих материалов.

Характерна сварка алюминия, оксидная пленка которого на поверхности имеет высокую температуру плавления. При сварке алюминиевых деталей на токе обратной полярности оксидная пленка эффективно разрушается за счет активной бомбардировки ионами аргона поверхности соединяемых деталей. Токопроводящая плазма, в которую превращается аргон, упрощает выполнение сварки и повышает ее качество. При выполнении процесса с использованием переменного тока для достижения эффекта соединяемые детали являются катодом.

Для сварки в защитных газах часто применяется осциллятор. В случае использования переменного тока это устройство облегчает зажигание сварочной дуги, а когда та загорится, играет роль стабилизатора. Когда меняется полярность переменного тока, возможна деионизация (затухание) дуги. Во избежание этого осциллятор при смене полярности электротока формирует электрические импульсы, подавая их на сварочную дугу.

На выбор тока влияют:

Свойства обрабатываемого материала.
Геометрические размеры заготовок.
Размеры используемых электродов.

Для выбора параметра рекомендуется обратиться к специальной литературе.

Немаловажный параметр — расход аргона, который выбирается в зависимости от скорости подачи присадочного материала и скорости сносящих воздушных потоков. Минимальным значение параметра будет, если сварка осуществляется в помещении, где нет сквозняков. Если работы ведутся на открытом воздухе и при сильном порывистом боковом ветре, нужно увеличить расход газа и для его подачи в зону сварки использовать конфузорные сопла, из которых газ поступает через мелкоячеистые сетки.

Кроме аргона, в защитную смесь часто добавляется немного кислорода (3−5%). В данном случае кислород вступает в реакцию с вредными примесями (влага, грязь, проч.) на поверхности соединяемых частей. В результате примеси сгорают или преобразуются в шлак, который всплывает на поверхность шва.

Кислород не используется для сварки меди, так как получается оксид меди. Данное соединение, реагируя с водородом из окружающего воздуха, образует водяной пар, который стремится выйти наружу из металла шва. Из-за этого в сварном шве образуется множество пор, что негативно сказывается на его качестве.

Сварка нержавеющих аустенитных сталей серий 200, 300, 304, 316, 321

Характерными особенностями аустенитных сталей являются пониженная температура плавления, значительный коэффициент линейного расширения, низкая теплопроводность. В этом состоит их отличие от углеродистых сталей, и по этой причине сварке нержавеющих аустенитных сталей этого типа свойственно более быстрое расплавление и значительный перепад температур от основного металла к сварному шву.

Стали с повышенным процентным содержанием углерода, при отсутствии стабилизирующих элементов, таких, как Ti и Nb, обладают склонностью при сварке образовывать межкристаллитную коррозию. В то же самое время у сталей, стабилизированных титаном или ниобием, отсутствует подобная склонность. Однако при большом проценте вхождения углерода в их состав они подвергаются ножевой коррозии в азотной кислоте высокой концентрации.

Все вышеперечисленные нюансы должны быть учтены при выборе вида и режима сварки, а если речь идет о сталях первой группы, то необходимо дополнительно следить за скоростью процесса сварки и охлаждения. Работая с нестабилизированными сталями, необходимо закалять их при температуре 1050`-1150`С и подвергать стремительному охлаждению. Только таким образом можно добиться высокой коррозийной стойкости. Если нет возможности провести подобную термическую обработку, нужно отдать предпочтение стабилизированным нержавеющим сталям или сталям с пониженным процентом вхождения углерода.

Такой нюанс, как высокий коэффициент линейного расширения любых аустенитных сталей, приводит к тому, что медленная сварка становится причиной значительного коробления. В случаях работы со сталями этого класса эффективным будет метод высокоскоростной сварки с последующим быстрым охлаждением. Добиться этого можно, используя специальные охлаждающие накладки и подкладки под сварной шов.

Технология аргонодуговой сварки

Выполнение сварочных работ всегда требовало определенного профильного образования. Но современные технологии позволили настолько упростить этот процесс, что благодаря специальному оборудованию удается получить качественный результат даже в домашних условиях. Принцип работы аргонно-дуговой сварки также отличается простотой, что позволяет использовать его даже непрофессиональным рабочим.

Основное отличие сварки с аргоном от обычного электродного метода заключается в том, что работы проводятся с использование защитного облака создаваемого с помощью аргона. При этом температура в столбе дуги достигает 2000°C, что позволяет использование вольфрамовой неплавящейся проволоки в качестве основного расходного материала.

Другими особенностями технологического процесса являются:

Электрод необходимо располагать как можно ближе к поверхности обрабатываемого металла. Это позволяет обеспечить необходимую температуру сварочной ванны при аргонно-дуговой сварке и обеспечить необходимую толщину шва и глубину провара. Чем дальше электрод от металла, тем ниже качество наложенного шва.
Направленность движений – вести электрод необходимо вдоль шва. Отсутствие колебательных движений помогает создать эстетически привлекательный шов. При этом от мастера требуется практика, чтобы создать все необходимые условия для достаточного провара.
Сущность технологических процессов аргонно-дуговой сварки сводится к тому, чтобы в момент наложения шва на него не воздействовал кислород и азот, выделяющийся во время сгорания металла. Необходимо следить за тем, чтобы электрод и присадочный материал постоянно находились в защитном облаке аргона.
Скорость подачи проволоки должна быть равномерной. Должны отсутствовать рывки, при которых наблюдается разбрызгивание металла. Техника электродуговой сварки в среде аргона подразумевает последовательность действий мастера: правильно выбранный угол подачи присадочной проволоки впереди горелки, строгое соблюдение направленности нанесения шва и точные настройки относительно интенсивности подачи газа на горелку.
Скорость сварки – наложение сварного шва осуществляется медленно. При этом необходимо учитывать возможные металлургические процессы, присущие этому методу обработки. К примеру, подача газа на поверхность детали должна начаться на 10-15 сек. раньше, а закончится, спустя 7-10 сек после наложения сварного шва. Заваривание кратера осуществляют с помощью реостата (снижая силу тока на дугу). Расчет расхода аргона при сварке выполняют с помощью специальных таблиц и норм. Основные положения можно узнать в ГОСТ 14771 76.

Большинство нюансов связанных с выполнением работ мастер узнает с помощью практики. Некоторую помощь можно получить из специальных справочников и пособий для проведения сварочных работ в среде защитных газов. Производители оборудования также стараются заинтересовать потенциального покупателя и предоставляют множество полезной информации и расчеты режимов сварки в инструкции по эксплуатации.

Особенности методики аргонно-дуговой сварки заключаются в правильном комбинировании: подачи проволоки, воздействия вольфрамового электрода, интенсивности подачи аргона и скорости наложения шва. Регулировать все эти составляющие станет проще по мере получения опыта.

Как приварить нержавейку к черному металлу: способы и порядок действий

Существуют три способа, чем приварить нержавейку к черному металлу:

Единичными электродами с никелевым покрытием в системе мма.
Электродами из вольфрама. В этом случае необходима регулярная подточка наконечника стержня.
В аргоновой среде, где газ выполняет защитную функцию. Применение газа делает соединение более надежным, помогает избежать окисления, и, как следствие, хрупкости шва. Однако данный метод подразумевает использование специализированного сварочного аппарата, способного выполнять операции в подобном режиме.

Вне зависимости от типа проводящихся сварочных работ для получения наилучшего результата стержень располагается строго перпендикулярно относительно поверхности и все движения производятся максимально плавно.

Перед сваркой нержавейки с черным металлом необходимо сделать следующее:

Приготовить расходные материалы, произведенные на основе из никеля;
Электроды должны быть прокалены. Самая подходящая температура должна быть в диапазоне от 200 до 205 градусов в течение 60 минут;
Постоянный ток должен быть подключен;
Поверхность нержавеющей стали и черного металла должна быть очищена от пыли, пятен, грязи, ржавчины.

Как варить электродом

Для соединения заготовок из нержавеющей стали и черного металла в бытовых условиях используют инверторы. Аппараты питают от сети 220 В, компактные размеры позволяют легко перемещать их. Процесс сварки ведут так:

Очищают обрабатываемые поверхности от ржавчины, жира, пыли. Зачищают металл до блеска.
Кромки толстых заготовок разделывают болгаркой или напильником. Это обеспечивает высокую степень проплавления, заполнение сварочной ванны.
Тонкостенные детали сопоставляют, приваривают их в нескольких местах. Изделия толщиной более 5 мм прогревают до 150 °С. В бытовых условиях для этого используют паяльную лампу.
Возбуждают электрическую дугу. Для этого подводят электрод к поверхности, несколько раз касаются ее. Сварку ведут с короткой дугой.
Завершают сварку, формируя замок, исключающий появление трещин и прожогов.
Дожидаются естественного остывания шва. Принудительные методы применять нельзя.
Очищают соединение от шлака, используя молоток. Полируют и шлифуют шов.

Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку полуавтоматом

Полуавтоматический автомат

При использовании такой технологии соединяемые элементы требуют подготовки. Перед сваркой выполняют следующие действия:

примыкающие к будущему шву участки зачищают железной щеткой до металлического блеска;
с кромок толстых заготовок снимают фаски;
обезжиривают поверхности ацетоном, спиртом или бензином;
просушивают кромки, прогревая их горелкой;
для устранения внутреннего напряжения детали нагревают до 200 °С.

Для ведения сварки в домашних условиях достаточно полуавтоматического аппарата мощностью до 10 кВт. Такие приборы предназначены для соединения заготовок толщиной до 3 мм. При настройке агрегата выставляют напряжение в 19-25 В. Рекомендованная скорость подачи расходного материала – 300-400 м/ч. Силу тока подбирают в зависимости от толщины металла. Увеличением или уменьшением этого параметра регулируют степень провара, длину электрической дуги, форму шва.

При работе соблюдают следующие правила:

Процесс ведут с током обратной полярности.
Горелку устанавливают под наклоном, обеспечивающим нужную глубину проплавления и ширину сварочной ванны. Проволока должна выступать не более, чем на 12 мм.
Расход газа должен составлять 6-12 м³/час. Для устранения лишней влаги вещество пропускают через осушитель.
Электрод перед применением прокаливают при +200 °С.
Для защиты прилегающих участков от брызг расплава их обрабатывают водным раствором мела.
Сварку начинают, отступая 5 мм от кромок деталей. Это препятствует появлению холодных трещин.
Электрод ведут вдоль соединения плавно. Совершение поперечных движений недопустимо. Расплав не должен покидать пределы защитной среды.

В газовой среде

Процесс ведется с использованием неплавких электродов из вольфрама. Из-за высокой стоимости работ метод редко применяется в домашних мастерских. Однако он помогает получить наиболее качественное, в сравнении с другими технологиями, сварное соединение. Аргонный метод применяют для устранения повреждений в газо- и водопроводах. Сварка черного металла с нержавейкой ведется с постоянным током.

Газ начинают подавать за 5-10 секунд до появления электрической дуги. Попадание воздуха в сварочную ванну приводит к окислению, ухудшению антикоррозионных свойств стали. При работе недопустимы зигзагообразные движения электрода. Они способны нарушать газовое пространство.