Сварка нержавейки с черным металлом: технологии

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.

Трудности сварки разнородных сталей

Для обеспечения качественного сварного шва необходимо учитывать толщину заготовок, направление сварки, режим работы аппарата и марку электродов. В месте соединения при температурном воздействии будут происходить специфические процессы.

Нужно учитывать следующие нюансы сварки нержавейки и черного металла:

  • Использование присадки из нержавеющего состава. В ней должно быть больше никеля, марганца и хрома. Это обеспечит хорошую связь с металлами.
  • Заполнение шва основным металлом – до 40%, по 20% от черного и нержавейки. Остальной объем заполняется присадкой. Показатель для основного материала можно изменить в меньшую сторону, используя автоматический или полуавтоматический режим сварки.
  • При выборе электрода учитывается химический состав свариваемых материалов, их физические свойства при расплавлении.

Главная задача при выполнении этого типа работ – добиться максимально качественного сварного шва. Явные признаки неправильно выбранного режима работы аппарата или марки электрода – формирование каверн, неоднородностей в месте соединения материала.

По какой технологии выполняется сварка

Способ сварки зависит от вида сплава и необходимой прочности швов. В домашних условиях чаще используют традиционную электродуговую постоянным током. Шов, который должно выдерживать давление, большую динамическую нагрузку, варят под облаком защитного газа. Аргон использовать необязательно, достаточно углекислого газа, подаваемого полуавтоматом. Аргоновая сварка экономически нецелесообразна.

Как сваривают нержавейку с черным металлом:

  1. Способ электродуговой сварки MMA самый распространенный, выбирают электроды, которые применяют для работы с нержавейкой. Легирующие компоненты должны совпадать, только в этом случае образуется надежное соединение.
  2. Сварка полуавтоматом MIG используется в промышленных условиях. Прочность соединения зависит от марки присадочной проволоки, она должна быть из нержавейки. Марку выбирают под заготовку по химическому составу.
  3. Способ TIG с использованием тугоплавких электродов применяется для ответственных соединений. При газосварке образуются прочные плотные швы.

Применение нержавеющих присадочных материалов снижает текучесть легированных сплавов почти в три раза, делает жидкий металл вязким.

Особенности и сложности сварки нержавейки с черным металлом

Среди свойств, которые влияют на процесс сварки, следует выделить:

  1. Сопротивление. Для того чтобы электрод не перегревался вследствие высокого сопротивления нержавейки к подающемуся току, сердцевина электрода изготавливается из сплава хрома и никеля.
  2. Теплопроводность. Нержавейка имеет маленькую теплопроводность, что позволяет улучшить проплавление материала в зоне формирования шва. Вследствие этого перед процессом сваривания нужно правильно рассчитать силу сварочного тока.
  3. Повышенная подверженность коррозии. Нержавеющая сталь, подвергаясь температурам свыше 500°С, полностью меняет свои свойства, по сути, превращаясь в черный металл. По этой причине в зоне сварочного шва часто проявляется коррозия.
  4. Линейное расширение. Во время сварки металл подвергается сильным деформациям из-за высокого коэффициента линейного расширения свариваемых материалов. По завершении процесса во время остывания также возможны существенные деформации. Во избежание этого следует оставлять более широкие зазоры меду свариваемыми металлами.

Одной из основных проблем, с которой сталкиваются специалисты при данном виде сваривания, является высокая вероятность возникновения трещин шва, которые проявляются по завершении процесса. Это происходит по причине неоднородной структуры шва и избежать трещин можно при правильном выборе электродов и использовании нержавеющей присадки с содержанием марганца и никеля. Также для хорошего соединения в шве должно присутствовать не более 40% основного металла.

Кроме того, причиной плохой свариваемости нержавейки с черным металлом является образование хрупкой прослойки, возникающей в процессе сварки, вследствие чего уровень легирования нержавеющей стали снижается и становится приближенным к черным металлам. Если прослойка достигает критической величины, то соединение подвергается разрушению.

Не пропустите:  Сварочный карандаш: виды, особенности использования термитного карандаша

Особенности

Во всех справочниках и рекомендациях встречается такое понятие, как свариваемость. Это способность металла или металлов к образованию качественных и прочных соединений посредством электросварки. Что касается свариваемости нержавеющей стали, то она напрямую зависит от ряда характеристик материала.

  • Относительно низкая теплопроводность нержавейки негативно сказывается на качестве соединения. Так как теплообмен с окружающей средой происходит гораздо медленнее, чем у черных металлов, то нержавейка сильно нагревается. Перегрев сварочной ванны чреват появлением трещин или сквозных прожогов, ослабляющих шов. Чтобы сваривать материалы с разной теплопроводностью, приходится снижать силу тока примерно на 20%.
  • Тепловое расширение присуще любому металлу, однако несоответствие коэффициентов линейного расширения приведет к деформации детали, особенно в процессе остывания шва. Зачастую дефекты обнаруживаются именно на этой стадии процесса. Выходом из ситуации служит соблюдение зазоров между деталями. Данную особенность технологии следует помнить и при сварке разнородных деталей.
  • Удельное сопротивление стали высокое, поэтому при образовании электрической дуги электроды перегреваются. В особенности данное явление наблюдается при сварке электродами из высоколегированной стали. Выходом из ситуации служит использование электродов малой длины (с уменьшением длины уменьшается сопротивление) или применение хромоникелевых электродов с малым удельным сопротивлением.
  • Высокие температуры отрицательно сказываются на антикоррозийных свойствах стали. Стали, содержащие высокое количество хрома, склонны к тому, что во внутренней структуре начинает образовываться коррозия. Между кристаллами образуются трещины. Подобное явление часто наблюдается при выполнении сварочных работ. Самый эффективный способ борьбы с карбидными соединениями – интенсивное охлаждение металла. Но в данном способе есть один нюанс. Средством отвода тепла служит вода. Она применима только для хромоникелевых сталей.

Особенности сварки

Способы сварки черного металла и нержавейки: технология и оборудование

Электродуговая сварка является наиболее простым способом сваривания нержавейки с черным металлом. Часто ее выбирают по причине высокой скорости процесса и простоте подготовки материалов к свариванию. Однако стоит упомянуть, что при использовании этого способа будет очень сложно достигнуть хорошего качества шва. Упростить задачу можно, подобрав качественные электроды из нержавейки с правильным покрытием. При сваривании электродом результат достигается за счет снижения температуры сварочной ванны, которое достигается добавлением в состав электрода марганца и никеля. При использовании таких электродов существенно уменьшается ширина хрупких прослоек.

Оборудование для электродуговой сварки включает в себя:

    • источник сварочного тока
    • сварочный кабель с держателем для электрода
    • обратный кабель для соединения источника со свариваемым изделием.

Если решили варить полуавтоматом, то лучше варить в среде защитного газа. Это позволит добиться наиболее качественного шва. Для данного метода используется сварочный полуавтомат, включающий в себя:

    • источник питания
    • механизм подачи сварочной проволоки
    • сварочный рукав с горелкой
    • баллон с защитным газом
    • обратный кабель.

При аргнодуговой сварке неплавящимся электродом стоит обратить внимание на то, что в зоне формирования шва идет крайне интенсивный нагрев металла, что при остывании изделия может привести к образованию трещин. Поэтому этот метод сварки самый нежелательный, его рекомендуется применять только для сварки тонкого метала.

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.

Итоговый результат

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.
Не пропустите:  Обратная полярность при сварке: особенности применения

Качественный шов

Описание способов сварки нержавейки и черного металла

Самый распространенный метод качественного соединения заготовки из нержавеющего металла и черного — электродуговая сварка. Ее можно сделать с помощью инвертора или другого аппарата. Для стабильной дуги необходимо использовать постоянный ток, его величина определяется шириной и глубиной шва. Также можно использовать дополнительные возможности сварочного аппарата: форсированный старт, стабилизация дуги, предотвращение прилипания электрода. Это поможет сделать качественное соединение.

При выполнении работ следует обратить внимание на такие тонкости:

  • Направление сварки. Важно, чтобы расплавленная присадка не вытекала из области шва. Поэтому не рекомендуется выбирать вертикальное или потолочное положение заготовки.
  • Место соединения должно быть однородным. Точечный метод в данном случае будет неэффективным и значительно снизит качество состыковки металлов.
  • Технология остывания соединения. Нельзя воздействовать низкими температурами, так как разница температурного расширения станет причиной появления дефектов. Остывание должно происходить естественно, при положительной температуре.
  • Из-за разницы в свойствах шов будет ржаветь. Это необходимо учесть при дальнейшей эксплуатации металлоконструкции.

Для получения по-настоящему качественного соединения рекомендуется использовать аргоновую сварку. В качестве присадки используется нержавеющая проволока. Сложность этого процесса заключается в точном выставлении температурного режима воздействия. В домашних условиях сделать это проблематично. Но подобная технология используется для приваривания нержавейки к черному металлу в заводских условиях.

Одним из самых простых способов соединить два эти материала является сварка нержавейки и черного металла электродом при помощи электрической сварки. Это происходит достаточно быстро и требует минимум дополнительных процедур, но здесь же возникают проблемы с качеством. Дело в том, что из-за высокой температуры сталь будет растекаться и вести себя, как вода, тогда как черный металл будет оставаться вязким. В этой же ситуации отпадают варианты сделать потолочный или вертикальный шов, так как все попросту стечет вниз. Здесь используются электроды из нержавейки с соответствующим покрытием.

Электрический сварочный аппарат для сварки нержавейки

Вторым способом является газовая сварка, где в качестве присадки также выступает нержавеющая проволока. Текучесть материала здесь снижается, примерно, в три раза, так что этот способ более предпочтителен. В данном случае нужно дополнительно использовать флюс, который бы позволил лучше расплавить черный металл для взаимодействия. Но данный способ сложнее за счет длительной подготовки и техники безопасности использования газовых баллонов.

Сварка нержавейки и черного металла аргоном может считаться самой качественной и надежной. Здесь не используется покрытие проволоки, так как аргон выступает в роли защиты от внешнего воздействия. В то же время  это сложный и дорогостоящий процесс, который не всегда рационально использовать для таких целей.

Сварка нержавейки и металла аргоном

Выбор способа

Если вам требуется сделать что-то для домашних условий или же просто проверить, можно ли сварить черный металл с нержавейкой, то лучше использовать обыкновенную электродуговую сварку с нержавеющими электродами. Как правило, ее качества оказывается вполне достаточно для тех целей, для которых все будет использоваться. Если же детали будут подвергаться сильным нагрузкам или находятся в неудобном положении, то лучше использовать газовую сварку, так как она упростит процедуру образования шва и уменьшит, тем самым, количество ошибок. Сварка нержавейки с углеродистой сталью при помощи аргона используется редко и только для самых ответственных случаев, когда это просто необходимо.

Применение полуавтомата

Для сваривания деталей из нержавеющей стали, как и для сварки металла с нержавейкой, может применяться полуавтомат. Для создания защитной среды чаще всего используется смесь аргона (98%) и углекислого газа (2%), которая обеспечивает отличную растекаемость металла при плавлении и увеличивает качество соединительного шва. Отличительная черта этого метода – сильное разбрызгивание расплавленной присадочной проволоки. Ещё одна функция защитного газа – снижение разбрызгивания до минимума.

Схема сварки нержавейки полуавтоматом

Есть три способа выполнения сваривания полуавтоматом:

  • Импульсный – самая точная и эффективная методика. Проволока подаётся каплями, что уменьшает её расход и исключает разбрызгивание.
  • Струйным переносом – применяют для сваривания более толстых деталей, для защиты рекомендуется использование флюса, а не газа.
  • Короткой дугой – идеально для тонколистового материала, главное преимущество – снижение до минимума рисков прожигания стали.
Не пропустите:  Холодная сварка: что это такое и как ее использовать

Схема импульсной сварки

Сварка электродами по нержавейке

Сваривание коррозионностойких сталей является сложным и трудоемким процессом. Данная процедура требует от исполнителя наличия теоретических знаний и практического опыта. Ещё одним важным критерием для комфортного проведения сварочных работ является правильный выбор электродов.

Особые характеристики нержавейки, а также несколько особенностей сваривания данного материала требует применения специальных сварочных материалов. Сварка нержавейки правильно подобранным электродом является гарантией надежности, прочности и долгого эксплуатационного срока готового изделия.

Выбор электродов

Если подходить объективно к вопросу о приоритете методов сварки, то абсолютного лидерства не найти. Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки. При работе с электродуговой сваркой важно, чтобы электроды были пригодными для сварки нержавейки. Газовая сварка также требует присадки из нержавеющей стали. Помимо этого, в ней обязательно присутствуют легирующие вещества, в качестве которых используется никель или марганец. В сплаве сварочного шва должно присутствовать, как минимум, 40% нержавеющей стали.

Плавящиеся электроды выбираются, исходя из физических свойств обоих материалов. Вот почему сварка разнородных сталей считается сложной. Осложняет ситуацию тот факт, что не всегда материалы отличаются по механическим или техническим параметрам. Зачастую не совпадают такие показатели, как свариваемость или степень легирования.

Плавящиеся электроды

Говоря о легировании, следует учитывать, что в простой классификации стали делятся на легированные, низколегированные, высоколегированные, углеродистые и теплоустойчивые. Каждый тип стали накладывает на выбор электродов свои требования.

Таблица совместимости электродов для сварки того или иного металла содержит в себе исчерпывающую информацию о химическом составе электрода, однако читать такие данные не каждому под силу. Наиболее популярные электроды для сварки нержавеющей стали и черных металлов:

  • НИАТ-5 – определены для работы с аустенитными металлами.
  • ЦТ-28 – предназначены для сварки сплавов, в которых присутствует никель.
  • Э50А – подходят для сталей, обладающих высокой теплоустойчивостью.
  • ОЗЛ-25Б – электроды для жаропрочных материалов.

Результат кропотливой работы

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

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.

Режимы

Перед тем, как заварить заготовку, необходимо выбрать электроды нужного диаметра и установить правильные амперные характеристики:

  1. При сварке элементов толщиной 1 мм диаметр электрода не должен превышать 2 мм. Сила тока должна быть в диапазоне 30-60 А.
  2. Для изделий 2 мм можно брать электроды 3 мм. Варить нужно с силой тока 50-80 А.
  3. Изделия толщиной 4 мм варятся электродами 4 мм с силой тока 90-130 А.

Все работы ведутся на постоянном токе.

Контроль качества

Качество полученного соединения можно проверить при помощи следующих методов контроля:

  • Керосином – что основано на капиллярном проникновении этой жидкости;
  • Аммиаком – что использует принцип окраски индикаторов при его воздействии;
  • Гидравлическим давлением – что может стать одновременно и проверкой прочности.

«Важно! При заведомо слабом соединении не следует применять методы контроля с разрушением.»

Правила безопасности

При проведении любых сварочных работ всегда необходимо соблюдать правила техники безопасности. Особенно это касается процесса сваривания нержавейки и чёрной стали. Нержавейка очень текуча в расплавленном состоянии и может сильно разбрызгиваться, поэтому всегда необходимо надевать защитный костюм сварщика и рукавицы.

Сварочную маску также желательно выбирать закрытого типа.

Источники

  • https://instanko.ru/drugoe/svarka-nerzhavejki-s-chernym-metallom.html
  • https://ismith.ru/welding/svarka-nerzhavejki-i-chernogo-metalla/
  • https://svarkaprosto.ru/tehnologii/kak-privarit-nerzhavejku-k-chernomu-metallu
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/svarivanie-nerzhaveyushhej-stali/
  • https://svarkoy.ru/texnologiya/svarka-nerzhavejki-i-chernogo-metalla.html
  • https://svarkaipayka.ru/tehnologia/svarka-nerzhaveyki/s-metallom.html
  • https://instanko.ru/osnastka/elektrody-po-nerzhavejke.html
  • https://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-nerzhavejjki-s-chernym-metallom.html

[свернуть]

Ювелирная сварка: контактная, точечная лазерная технологии

Особенности аппарата Ксеноновая лампа производства Heraeus Германия Прецизионное позиционирование Простой и дружественный интерфейс на русском,…

Читать статью
Adblock
detector