Аргоновая сварка нержавейки полуавтоматом

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

Сварка полуавтоматом нержавейки в среде углекислого газа: основные особенности технологического процесса

Нержавеющая сталь из-за содержащихся в ней химических элементов (например, хрома) слабо подвержена коррозийному воздействию окружающей среды. Однако такие свойства данного металла требуют тщательного подхода к процессу его сварки, что выражается в тонкостях подбора присадочных материалов, с помощью которых производится сварочный процесс.

Сварка нержавейки в среде углекислого газа: основные нюансы подбора проволоки

Если говорить о выборе проволоки, с помощью которой будет производиться сварка, следует обратить внимание на ее химический состав. Так, чтобы шов получился максимально прочным, с химической точки зрения проволока должна быть идентична составу самой нержавеющей стали, которая будет сварена с ее помощью. В связи с этим выделяются два вида проволоки, которую можно использовать:

• порошковая проволока, прошедшая процесс легирования хромом;
• проволока, в которой повышено содержание никеля.

Если же использовать проволоку, в которой отсутствуют указанные легирующие материалы, то высок риск скорого образования коррозии на выполненном сварном шве, что негативным образом скажется на итоговых свойствах прочности такого соединения.

Необходимое оборудование

Использование защитных газов является необходимым условием для получения максимально качественных сварных соединений с минимальным количеством пор в сварном шве, а также с минимальным количеством образуемого шлака.

Необходимость использования защитного газа накладывает определенные особенности на перечень оборудования, которое должно быть использовано в сварочном процессе. Все такое оборудование делится на две большие группы:

1. Оборудование, используемое для собственно осуществления сварочного процесса.
2. Оборудование для соблюдения техники безопасности при выполнении сварочных работ.

• источник сварочного тока в виде полуавтоматического сварочного аппарата;
• газовый баллон или резервуар иного типа, из которого в процессе сварки подается используемый в данной технологии защитный газ;
• сварочные кабели для подачи тока на свариваемые детали;
• шланги для подачи защитного газа;
• газовая горелка;
• машинка для подачи сварочной проволоки.

В большинстве современных сварочных аппаратов, позволяющие реализовать принцип сварки с использованием защитного газа, сварочная горелка и «держак», через который подается сварочная проволока, объединены в одно устройство, что позволяет сократить объем попадающего в сварочную зону воздуха (это минимизирует количество образуемого шлака и сокращает риск возникновения микротрещин при остывании металла), а также уменьшить количество кабелей и шлангов (кабель для подачи тока и шланг для защитного газа находятся в одной оплетке, что делает их использование более удобным для сварщика).

На машинке для подачи проволоки у сварщика есть возможность установить индивидуальную для него скорость подачи проволоки с целью минимизации разбрызгивания металла в процессе сварки.

Примерная стоимость сварочных полуавтоматов с механизмом подачи проволоки

• защитный костюм. Главное требование, которое предъявляется к нему – сокращение риска получения ожогов сварщиком от летящих капель расплавленного металла, а также воспламенения одежды вследствие попадания таковых на ткань (достигается за счет специальной огнезащитной пропитки ткани);
• маска. Ее использование необходимо для защиты лица и, в первую очередь, глаз сварщика от воздействия экстремально высоких температур, в результате которых может наступить ожог кожных покровов и глаз работника;
• защитные перчатки (краги). Они должны отвечать двум главным требованиям – исключение ожогов кожных покровов от воздействия экстремально высоких температур от разогретого металла в виде микрокапель, а также защита от возможного поражения электрическим током в результате касания свариваемых деталей или ввиду вероятной неисправности сварочного оборудования.

Выбор газа

Полуавтоматическая сварка без использования защитного газа возможна только в том случае, если речь идет об использовании присадочной порошковой проволоки. В этом случае защита шва создается из порошка, которым покрыта проволока, что исключает попадание воздуха в сварочный шов.

Если же сварка происходит с использованием проволоки, изготовленной без специального покрытия, то возникает необходимость выбора специального защитного газа, который также защитит сварочный шов от попадания воздуха.

Для сварки нержавейки в настоящее время могут быть использованы два газа:

• углекислый газ;
• аргон.

Опытные сварщики используют для данного вида сварки специальную смесь, в которой соединены аргон и углекислый газ. Наиболее распространенным процентным соотношением таких газов является: 98% аргона, 2% углекислого газа.

Однако каждый сварщик в зависимости от своего опыта работы, предпочтений и технологических требований к качеству и внешнему виду шва подбирает параметры смеси по-своему. Главным условием при этом является обеспечение максимальной защиты сварочной зоны.

Примерная стоимость баллонов с аргоном разных объемов на Яндекс.маркет

Варианты настройки режимов сварочного аппарата

Для того чтобы качество сварного соединения было максимальным, а сам стык был предельно прочным и не мог разрушиться в скором времени после начала эксплуатации изделия, необходимо грамотно подобрать режимы сварочного аппарата.

При подборе параметров, в которых будет работать аппарат, необходимо опираться на следующие исходные данные:

• вариант исполнения соединения (угловое нижнее соединение, нижнее соединение встык либо вертикальное пространственное);
• толщина свариваемых деталей соединения (чем толще металл, тем выше параметры сварочного тока и сварочного напряжения);
• толщина проволоки (здесь также действует правило прямой зависимости сварочного тока и сварочного напряжения от толщины проволоки);
• наличие или отсутствие зазора при сварке деталей встык и величина такого зазора.

Если речь идет о сварке деталей, где толщина металла каждой детали составляет 0,8 мм, и которая осуществляется встык с нулевым зазором с использованием проволоки толщиной также 0,8 мм, то сварочный ток находится в диапазоне от 50 до 80 А, сварочное напряжение не может быть выше 16 В.

Все основные режимы сварки можно увидеть в таблице.

Особенности процесса

Нержавеющая сталь устойчива к коррозионным поражениям, в результате чего ее прочность сохраняется достаточно длительное время. Однако легирование нержавейки, из-за чего она приобретает такое свойство, негативным образом сказывается на другом аспекте – процесс сварки становится существенно затрудненным из-за наличия в химическом составе этого металла легирующих химических элементов, в первую очередь, хрома. В результате снижается теплопроводность металла, что вызывает (при несоблюдении технологии) перегрев металла с последующим его прожогом, а также выгорание хрома, из-за чего снижается устойчивость детали к коррозии в месте сварного стыка.

Детали из нержавеющей стали имеют очень большой коэффициент теплового расширения, в результате чего сварной шов и металл вокруг него может подвергнуться растрескиванию. Избежать этого можно только одним способом: оставить широкий зазор между деталями.

У нержавеющей стали есть еще одна негативная особенность – она имеет очень высокое электрическое сопротивление, что вызывает постоянный перегрев электродов и, как результат, ухудшение качества шва. По этой причине опытные сварщики обрезают электроды настолько, насколько это возможно, чтобы успеть использовать их до момента перегрева.

Технология сварки

Как и в любом другом виде сварки, технология сварки нержавейки полуавтоматом с использованием защитного газа осуществляется в три больших этапа:

• подготовительный этап, на котором происходит механическая зачистка деталей и их обезжиривание, а также их нагрев до температуры выше ста градусов с целью полного удаления из потенциальной сварочной зоны каких-либо остатков влаги;
• основной этап, на котором осуществляется весь сварочный процесс;
• этап завершающих работ, где определяется качество сварного соединения и наличие необходимости проводить такие работы повторно.

В целом для сварки нержавейки с использованием защитных газов применимы три основных способа:

• способ с использованием короткой дуги, который можно применять только при сварке изделий с небольшой толщиной свариваемых деталей;
• способ со струйным переносом, который можно использовать в случае сварки деталей с большой толщиной;
• импульсный способ, который является наиболее универсальным и может быть использован на любых видах деталей и позволяет достичь высокого уровня производительности со сравнительно небольшими (по отношению к другим способам) затратами ресурсов.

Сама технология сварки выглядит следующим образом:

• сварочный ток подается только с обратной полярностью;
• сварочная горелка должна быть расположена таким образом, чтобы она могла обеспечить необходимую по технологии глубину провара металла и требуемую ширину шва. Угол пространственного расположения горелки составляет не более одиннадцати часов по отношению к свариваемым деталям;
• проволока должна выходить из подающего механизма не более, чем на 12 мм, в противном случае, есть риск ухудшения качества шва из-за попадания лишних элементов в сам шов с проволоки, а также из-за ее перегрева;
• с целью сохранения высокого качества шва необходимо установить грамотный расход защитного газа. Универсальные показатели находятся в диапазоне от 6 до 12 кубометров в час, однако, каждый сварщик устанавливает данные значения в зависимости от своего опыта и имеющихся требований к осуществлению технологии;
• перед началом сварочного процесса необходимо подготовить установку для удаления влаги из защитного газа. Это осуществляется путем заправки осушителя прокаленным в течение не менее двадцати минут при температуре 200 градусов медным купоросом;
• так как металл даже при полном соблюдении всей технологии может быть подвержен разбрызгиванию, прилегающую к сварному шву территорию детали необходимо обработать с помощью мела, растворенного в воде;
• при формировании сварного шва необходимо отступить от края детали на расстояние, равное примерно 5 мм, что позволит избежать трещин с содержанием водорода в их полостях;
• весь шов формируется посредством плавного движения электрода вдоль шва без допуска поперечных колебаний с целью исключения выхода расплавленного металла за пределы защитной среды.

Кроме того, есть также несколько общих правил, которые должны быть соблюдены вне зависимости от того, идет ли речь о сварке нержавейки в среде углекислого газа, смеси газов или в среде аргона:

• корпус горелки необходимо располагать под противоположным углом к направлению шва. Это позволит обеспечить максимальный обзор формируемого шва и исключить смещение сварочной ванны;
• сопло горелки, при условии, что защитный газ и проволока подаются через него одновременно, должно располагаться на высоте не более 12 мм от сварочного стыка: это позволит избежать излишней подачи проволоки и ее перегрева;
• проволока, которая была расплавлена в процессе горения электрической дуги, в шов может подаваться только каплями, что позволит избежать лишнего наплавления материала и снизит риск внутреннего разрушения шва в процессе его остывания.

Источник