Как правильно настроить аргон под нержавейку

Технология сварки нержавейки аргоном – важные особенности и тонкости

Сварка нержавейки, при которой пользуются аргоном как защитным газом, является одной из самых распространенных технологий получения качественных и надежных соединений деталей, изготовленных из такой стали.

Использование аргона при сварке нержавеющей стали позволяет получать сварные швы высокого качества

Прежде чем приступать к обучению этому процессу, следует познакомиться с характеристиками данного сплава, которые и делают его трудносвариваемым материалом.

Нержавеющая сталь является металлом, который успешно противостоит коррозионным процессам. Таким его делают легирующие добавки, основной из которых является хром (в отдельных марках нержавейки он может составлять до 20%). В различные виды такой стали могут также добавляться в качестве легирующих элементов титан, никель, молибден и др. Эти добавки, кроме антикоррозионных свойств, наделяют нержавейку и рядом других необходимых физико-механических характеристик.

Нержавеющая сталь, кроме исключительных антикоррозионных свойств, обладает поверхностью привлекательного внешнего вида. Именно поэтому ее часто даже не покрывают краской. Отсюда возникают дополнительные требования к качеству сварного шва: он должен быть не только надежным, но и аккуратным.

Выполнять сварочные работы с нержавейкой и получать соединения, удовлетворяющие самым строгим требованиям, может только специалист, обладающий не только необходимыми знаниями технологии, но и достаточным опытом работы в данной области. Это значит, что для обучения приемам сварки нержавеющей стали в среде аргона недостаточно просто посмотреть видео такого процесса – необходимо еще получить практические уроки.

В чем заключаются сложности сварки нержавеющей стали

Сложность сварки нержавейки объясняется свойствами данного металла, которые ему придают легирующие добавки. По сравнению с низкоуглеродистой сталью, нержавейка имеет более низкую теплопроводность (в два раза ниже), что является негативным фактором для сварочных работ. Высокая температура из-за низкой теплопроводности металла будет концентрироваться в месте выполнения соединения и недостаточно активно отводиться от него. Это может стать причиной перегрева области соединения и даже прожога металла. Именно поэтому технология сварки нержавейки предусматривает снижение сварочного тока: его значение выбирается на 20% ниже, чем при сварке обычных сталей.

Дисплей сварочного полуавтомата с цифровой индикацией рабочего тока и напряжения

Еще одной характеристикой нержавеющей стали, которую обязательно следует учитывать при сварке, является повышенный коэффициент линейного расширения и, как следствие, значительная линейная усадка. Именно это свойство нержавейки приводит к тому, что детали из нее при выполнении сварочных работ подвергаются значительным деформациям, нередко приводящим к появлению трещин на их поверхности. Учитывая это, между соединяемыми заготовками следует оставлять больший зазор, который будет компенсировать деформационные процессы.

Нержавейка отличается повышенным электрическим сопротивлением, что очень негативно сказывается на сварке, если она выполняется электродом из высоколегированной стали. Такой электрод, который также имеет большое электрическое сопротивление, начинает сильно нагреваться. Это приводит к ухудшению качества формируемого сварного шва. Если вы соберетесь варить нержавейку такими электродами, следует использовать изделия минимальной длины.

Трещина сварного шва – самый опасный дефект, приводящий к разрушению конструкции

Если при сварке нержавейки не соблюдать правильный термический режим, этот сплав может утратить свои антикоррозионные свойства.

Объясняется это следующим. При значительном нагреве (свыше 500 градусов) на границах кристаллических зерен металла начинают образовываться карбид хрома и железа. Так появляются очаги возникновения и дальнейшего распространения коррозии. Чтобы избежать этого негативного явления, которое носит название межкристаллитной коррозии, необходимо очень быстро охлаждать детали из нержавейки сразу после окончания сварочных работ. Однако указанный метод эффективен лишь в том случае, если вы варите нержавеющую сталь хромоникелевой группы.

Как подготовить детали из нержавейки к сварке

Для того чтобы в результате аргонодуговой сварки изделий из нержавейки получить качественное и надежное соединение, необходимо правильно подготовить их поверхности. Такая обработка не сильно отличается от подготовки к сварке в среде аргона деталей из других металлов и заключается в следующем.

Труба из нержавейки, подготовленная к сварке с помощью шлифовальной насадки

• Кромки соединяемых заготовок необходимо зачистить до металлического блеска, для чего используется металлическая щетка или шлифовальная машинка.
• После зачистки кромки деталей обезжириваются при помощи ацетона или авиационного бензина, что необходимо сделать для обеспечения устойчивости дуги и повышения качества сварного шва.
• При подготовке соединяемых заготовок к сварке следует предусмотреть в них увеличенный зазор, который будет компенсировать деформационные процессы.

Очень важно при подготовке изделий из нержавейки к сварке, выполняемой в среде аргона, правильно подобрать присадочный материал.

Кроме диаметра присадочной проволоки, надо обращать внимание и на ее состав. Степень легирования такой проволоки должна превышать соответствующий показатель у металла, из которого изготовлены соединяемые заготовки.

Марки сварочной проволоки для нержавейки

Аргоновая сварка нержавейки при помощи электрода из вольфрама

Сварка нержавейки в защитной среде аргона используется преимущественно в тех случаях, когда соединить необходимо детали небольшой толщины. Данная технология позволяет получать качественные и надежные соединения с красивыми и аккуратными сварными швами.

В защитной среде аргона чаще всего выполняется сварка нержавеющих труб, используемых для транспортировки различных жидких и газообразных сред. Качество сварных швов, получаемых при использовании данной технологии, позволяет применять ее для соединения деталей трубопроводов, эксплуатируемых под высоким давлением.

Выполненное электросваркой в среде аргона соединение труб из нержавеющей стали

Аргонодуговая сварка, выполняемая неплавящимся вольфрамовым электродом, может производиться на переменном или постоянном токе прямой полярности. Основным рабочим органом при выполнении такой сварки является горелка, в которой закреплен электрод и из сопла которой подается струя аргона. Сварной шов формируется за счет присадочной проволоки, подаваемой вручную в зону горения сварочной дуги. Все движения, совершаемые горелкой, также выполняются вручную.

В отличие от обычной электродуговой технологии, при сварке, выполняемой в среде аргона, электродом и присадочной проволокой не совершают поперечных движений – их перемещают только вдоль оси формируемого шва.

Делается это для того, чтобы не вывести сварочную ванну из зоны действия аргоновой защиты (это негативно скажется на качестве соединения). Необходимо также позаботиться и о защите от окружающего воздуха обратной стороны шва, которая также обдувается аргоном. Конечно, расход газа от этого увеличивается, но качество всех участков сварного шва будет высоким.

Положение горелки при сварке ТИГ

Чтобы не загрязнить поверхности соединяемых заготовок и не оплавить конец вольфрамового электрода, им нельзя прикасаться к основному металлу даже в процессе розжига дуги. Именно поэтому технология сварки в среде аргона с применением вольфрамового электрода предполагает использование для розжига дуги специальной пластины, изготовленной из графита или угля. Только после зажигания на такой пластине сварочную дугу аккуратно переводят на нержавейку. Хорошо демонстрирует этот процесс, выполнению которого обязательно следует научиться начинающему специалисту, обучающее видео.

Чтобы исключить окисление нагретого электрода и только что сформированного шва, подачу аргона следует отключать не сразу после окончания сварки, а через 10–15 секунд. На расходе газа это скажется незначительно, но этим вы увеличите срок службы электрода и улучшите качество сварного шва.

Сварка с помощью полуавтомата

Сварка полуавтоматом, производимая в среде аргона, позволяет значительно увеличить производительность работ. Такую технологию можно использовать для соединения деталей из нержавейки даже значительной толщины. Наряду с высокой производительностью, технология сварки полуавтоматом в среде аргона позволяет получать соединения, отличающиеся высоким качеством, надежностью, привлекательным внешним видом.

Режим сварки фланца с трубой: горелка на 11 часов, направление вращения по стрелке

Существует несколько нюансов сварки нержавейки полуавтоматом, которые обязательно следует учитывать в работе. Сварочная проволока для повышения качества формируемого соединения должна обязательно содержать в своем составе никель. Если необходимо варить детали большой толщины, то в состав защитного газа, кроме аргона, добавляют углекислый газ, который обеспечивает лучшую смачиваемость краев шва.

Сварка нержавейки полуавтоматом в защитной среде аргона может выполняться по нескольким технологиям – с использованием:

• короткой дуги;
• струйного переноса;
• импульсного режима.

Наиболее контролируемой является технология с использованием импульсного режима. В данном случае сварочная проволока подается в зону действия дуги короткими импульсами. Это позволяет минимизировать разбрызгивание расплавленного металла, уменьшить зону термического воздействия на основной металл, снизить расход дорогостоящей сварочной проволоки. Обработка готового шва и прилегающей к нему поверхности при использовании данной технологии занимает минимальное количество времени, так как брызги металла на них практически отсутствуют.

При помощи струйного переноса можно варить детали большой толщины, а короткая дуга больше подходит для соединения тонких изделий. Лучше познакомиться с особенностями перечисленных технологий позволяют видео.

Источник

Технология и режимы сварки нержавейки в среде аргона

Сварка нержавейки аргоном – востребованная технология, которая позволяет получить соединение данного сплава наивысшего качества, по сравнению с прочими методами работы.

Трудности

Легирующие добавки, которые входят в состав нержавейки, повышают ее качественные характеристики, придавая коррозионностойкие свойства, однако негативно влияют на сварочный процесс.

По сравнению с прочими сортами стали, теплопроводность нержавейки ниже в 2 раза. Это значит, при температурном воздействии на поверхность тепло будет концентрироваться в точке контакта, а не равномерно распределяться по плоскости, отводя излишки энергии. По этой причине у начинающих сварщиков не получается качественно проварить сплав без перегревов и прожогов. Технические пособия рекомендуют устанавливать меньшие амперные характеристики сварочного оборудования при сваривании данного сплава.

Важным фактором, который необходимо учитывать на стадии планирования, является высокий показатель линейного расширения. Избыточное температурное воздействие легко деформирует околошовную зону, поэтому необходимо оставлять зазор, достаточный для предотвращения образования трещин.

Высокое электрическое сопротивление также негативно влияет на качество сварки. Расходные материалы очень быстро нагреваются. Через некоторое время они начинают плавиться не сварочной ванне, а на конце дуги.

[stextbox электроды для сварки нержавеющей стали имеют ограниченную длину, которая не превышает 350 мм.[/stextbox]

Существуют и температурные ограничения сварочного процесса. При температуре 500 Сº в межкристаллическом пространстве начинают образовываться соединения, ухудшающие качество шва – карбид хрома и железа. Для предотвращения данного процесса, деталь необходимо охладить сразу же по окончании работ.

Подготовительные работы

Аргонную сварку нержавейки следует начинать с качественной подготовки поверхности. Процедура подготовки рассматриваемого сплава не отличается от прочих сортов металла и включает в себя следующие действия:

1. Поверхность очищается от посторонних элементов. При этом кромки должны быть зачищены до металлического блеска. Сварка нержавеющей стали ГОСТ 14771-76 не указывает, каким именно способом будут проводиться подготовительные работы. Из этого следует, что возможно применение как ручного инструмента, так и механизированного способа.
2. Следующий этап включает в себя обезжиривание поверхности любой подходящей жидкостью.
3. Завершает подготовку установка зазора, компенсирующего деформационные процессы.

Следует заранее озаботиться подготовкой присадочного материала, тип которого будет соответствовать свойствам свариваемого металла. Наиболее распространенными марками сварочной проволоки являются:

Сварочная проволока для нержавейки и ее классификация.

Аргонодуговая сварка неплавящимися электродами

Технологию использования неплавящегося электрода в среде аргона используют для сварки нержавеющих труб. Отличительная особенность данного метода – качественные и аккуратные швы с привлекательным внешним видом. Аргонодуговая сварка применяется также при ответственных работах с баками и прочими сосудами, которые эксплуатируются под давлением.

Работы можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе прямой полярности. Источником тепла выступает горелка с вольфрамовым электродом, через которую подается защитный газ. Шов формируется за счет плавления присадочного материала, в качестве которых выступают прутки, подающиеся в зону расплава.

Сварка в режиме TIG имеет некоторые особенности:

1. При попадании в зону расплава частиц вольфрама качество шва ухудшается. Для розжига дуги применяют специальную угольную пластину, после чего переносят ее на рабочую плоскость.
2. По окончании работ необходимо продолжать подачу защитного газа до полного остывания электрода и горячего шва – это позволит избежать окисления рабочей зоны и электрода горелки.

[stextbox процессе работы необходимо соблюдать определенный угол наклона горелки и прутка, по отношению к поверхности, а также относительно друг друга. Это базовые навыки, которые преподают на курсах обучения сварщиков.[/stextbox]

С помощью полуавтомата

Начинающие мастера часто задаются вопросом: «Как сварить нержавейку полуавтоматом?» Данный метод отличается высокой производительностью, благодаря непрерывной подаче электродной проволоки. Визуальные качества шва при этом не такие привлекательные, как при аргонодуговой сварке, однако надежность соединения не уступает предыдущему методу.

Аргоновую сварку полуавтоматом относят к универсальным технологиям, поскольку она позволяет работать с заготовками различной толщины. С ее помощью можно выполнить любые работы – от сварки перил в загородном доме до соединения сложной конструкции по предоставленным чертежам.

К расходным материалам предъявляют особые требования. Обязательное условие – наличие никеля в составе проволоки. В противном случае ее считают несоответствующей действующим нормам.

Основными режимами выполнения работ являются:

1. Короткой дугой. При дуговой сварке температура воздействия зависит от длины разряда. Короткое расстояние между горелкой и поверхности идеально подходит для тонкостенных изделий.
2. Импульсный. В этом случае проволоку подают в зону расплава с короткими промежутками, что снижает вероятность разбрызгивания, минимизирует температурное воздействие на деталь и снижает расход проволоки.
3. Струйный. Применяют для сварки деталей, толщиной от сантиметра.

Соединение тонкого материала

Сварку тонкой нержавейки аргоном следует выполнять с большой осторожностью. Опытные специалисты рекомендуют применять специальные подкладки из металла с высокой теплопроводностью. Это преследует несколько целей:

• подкладка будет выполнять функции отвода тепла, снижая риск образования карбидов;
• расплавленный металл не будет вытекать с обратной стороны шва;
• выполняется фиксация рабочей плоскости.

При соблюдении всех правил, качество соединения будет выше, по сравнению с использованием инвертора.

В некоторых случаях будет целесообразно использовать станок для точечной сварки. При этом также необходимо правильно настроить рабочие параметры: при завышенных амперных характеристиках нержавейка после контактной сварки ржавеет, за счет образования карбидов.

Трубы

Качественный сварочный аппарат для нержавейки способен соединить трубы из соответствующего сплава, которые используются в системах домашнего водоснабжения. Обладая определенными навыками, можно без проблем справиться с этой задачей своими руками.

Особенностью технологии является необходимость в защите внутренней поверхности трубы. Для этого необходимо заглушить отверстие с одной из сторон с помощью подручных материалов:

Затем в заглушку устанавливают трубку, которая будет служить проводником защитного газа. Важно, чтобы она была герметично заизолирована, во избежание утечек.

Рабочее давление газа устанавливают, в зависимости от условий выполнения работ. Требование одно – газ не должен выдавливать расплав на поверхность. В этом случае качество шва гарантировано.

Режим Pulse

Современное оборудование оснащено функцией выполнения работ в импульсном режиме. Его основное предназначение – соединение элементов различной толщины.

Как было сказано выше, данная технология помогает экономить расходный материал. Кроме того, сокращается время финишной очистки поверхности, благодаря низкому количеству брызг расплавленного металла.

Таким образом, можно сократить промежуточный этап механической шлифовки изделия, переходя к обработке кислотами и гелями, с целью удаления оксидного слоя и придания шву необходимой стойкости.

С инородным металлом

У малоопытных сварщиков часто возникают трудности, поскольку они не знают, как сваривать нержавейку с черным металлом.

Аргонодуговая сварка зарекомендовала себя лучше всего, поскольку аргон надежно защищает зону расплава от контактов с окружающей средой.

Во избежание появления горячих трещин необходимо использовать прутки на основе хрома и никеля.

Плюсы и минусы такого способа

К достоинствам использования аргона относят:

1. Газ надежно защищает расплавленный металл, исключая его контакт с атмосферным воздухом, что повышает качество соединения.
2. Низкая теплопроводность помогает сваривать сложные детали, не влияя на их конструкцию.
3. Высокая температура сварочной дуги положительно влияет на скорость процесса.

Недостатками являются высокая стоимость сварочного оборудования, что не всегда позволяет использовать его при выполнении домашних работ. Кроме того, работа с аргоном имеет свои особенности, которые требуют специфических навыков.

Заключение

Сварка нержавейки в среде аргона – лучший способ соединений данного сплава, независимо от его габаритов. Сварку труб лучше всего выполнять в режиме TIG, хотя использование полуавтомата предоставляет исполнителю больше свободы в действиях.

[stextbox 6-го разряда Свистунов Александр Владимирович. Опыт работы – 17 лет: «Я работаю на металлургическом заводе. С нержавейкой сталкиваюсь 2 раза в году – во время капитального ремонта теплоэнергетического оборудования: котлов и подводящих кессонов. Для сваривания пользуемся только аргонодуговой сваркой. Как показал опыт – это самый надежный способ. Сейчас это прописано везде, включая техническую документацию и план организации работ».[/stextbox]

Источник