Сварка нержавейки и черного металла электродом: Сварка нержавейки и черного металла

Сварка нержавейки и черного металла

Никогда не возникает вопросов, когда производится сварка идентичных по составу металлов. Проблемы возникают, когда свариваются две разные заготовки. И, скорее всего, не проблемы, а трудности, касающиеся правильного подбора технологий и режимов сварки, а также расходных к ним материалов. К примеру, сварка нержавейки и черного металла. Вроде бы две стали, но с разными техническими свойствами. Поэтому правильно варить два этих сплава – это значит, точно подобрать параметры сварочного процесса. Ведь сваренный шов будет держать обе заготовки прочно лишь в том случае, если он состоит из того же металла, что и свариваемые детали.

С черным металлом все более или менее понятно. Это самый распространенный материал, который легко поддается свариванию любыми видами сварки. С нержавеющей сталью все намного сложнее.

Особенности сварки нержавейки

Есть четыре технические характеристики нержавеющей стали, которые делают ее сварку особенной.

1. Низкая теплопроводность металла. Если сравнить данный показатель с черной сталью, то она у нержавейки в два раза ниже. Это говорит о том, что в процессе нагревания металла он не отводит тепловую энергию, а накапливает в себе. А это чревато повышением температуры на определенном участке, что при сварке обязательно приведет к прожогам. Эту проблему можно решить просто – нужно уменьшить силу тока на 20-30%.
2. Линейное расширение у нержавейки выше, чем у черного металла. Почему так важно данное значение. Все дело в том, что после большого расширения при нагреве будет происходить обратный процесс – усадка на туже величину, что и расширение. То есть, две заготовки могут порвать сварочный шов, или в нем появятся трещины в большом количестве. Выход из положения – большой зазор между свариваемыми деталями.
3. Электрическое сопротивление. Этот показатель у нержавейки тоже большой. Он влияет на электрод, а точнее на его перегрев в процессе сварки нержавейки и стали. Поэтому необходимо длину расходника уменьшить до предела 35 см, не больше.
4. Нержавеющая сталь под действием высоких температур меняет свои качества. То есть, из нержавейки она превращается в обычную сталь. Поэтому очень важно ее не перегревать. При +500С на зернах металла образуется карбидное соединение, которое и снижает антикоррозионные свойства нержавейки. По сути, коррозия начинает происходить на межкристаллических связях. Решается данная проблема по-разному, например, свариваемые детали охлаждаются водой.

Сварка нержавейки с черным металлом

Можно ли, и как сварить нержавейку с черным металлом? Вопрос, который требует особого подхода. Главное – правильно выбрать технология сваривания. Чтобы ее провести, можно использовать:

• Ручную дуговую сварку плавящимся электродом.
• Неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитных газов с присадкой или без таковой.

Кстати, в качестве присадочного материала нужно использовать нержавеющую проволоку.

Сказать, что первый способ сварки лучше, а второй нет, или наоборот, нельзя. В каждой технологии есть свои особенности и нюансы. К примеру, чтобы сварной шов при ручной электродуговой сварки был качественным, нужно использовать электроды, с помощью которой можно варить саму нержавейку. Вторая технология предопределяет использование присадки только из нержавейки. Причем в ее состав обязательно должны входить легированные добавки: никель и марганец, редко хром. Но в сварочном шве все же должно быть больше нержавеющей стали. Идеальный шов, если в составе его металла входит 40% чистой нержавейки.

Что касается плавящихся электродов, то они подбираются с учетом состава обоих свариваемых металлов: нержавейки и обычной стали. Все дело в том, что две заготовки могут отличаться не только техническими и механическими параметрами, но и разной степенью свариваемости, наличием или отсутствием легированных материалов, их процентным содержанием.

К тому же присутствие никеля в двух сплавах делит их на несколько категорий: легированные, низко- или высоколегированные, углеродистые или теплоустойчивые. Поэтому, выбирая электрод, придется все это учитывать. Хотя существует определенное правило сварки нержавейки и черной стали. Если хотите получить качественный шов без внутренних трещин – используйте расходник, который используется для сварки высоколегированных сталей. Стержень таких электродов обладает высокими прочностными характеристиками.

Марки каких электродов подойдут для сварки черной стали и стали нержавеющей:

• НИАТ-5 – прекрасно варит аустенитных металлов.
• ЦТ-28 – для нержавейки.
• Э50А – для сплавов с высоким показателем теплоустойчивости.
• ОЗЛ-25Б – для жаропрочных металлов.

Особенности сварки черного металла с нержавейкой

Особенность соединения двух разноплановых видов сталей заключается в том, что в процессе их нагрева происходит расплав. Металлы становятся мягкими, но нержавейка в этом плане становится текучей, как вода, а черная сталь приобретает вязкую консистенцию. Это и есть большая проблема. Решить ее можно только одним способом – использовать для соединения электрод для сварки нержавейки. К примеру, ОК61.30 – это универсальная марка, или ОК67.45 – этот электрод обычно используется в самых сложных ситуациях, к которым относится сварка нержавеющей стали и стали из черного металла.

Кстати, ручная электродуговая сварка плавящимся электродом в данной ситуации является самой простой по сравнению с другими технологиями. Но использование газосварки считается более качественным вариантом в плане получения шва высокого качества. Все дело в том, что присадочная проволока из нержавеющей стали снижает текучесть основного металла почти в три раза. Из этого можно сделать вывод:

• Если вам необходимо соединить детали из нержавейки и черного металла в домашних условиях, то выбирайте электродуговую сварку.
• Если нужно, чтобы соединение смогло выдержать приличные нагрузки, тогда лучше воспользоваться сваркой в среде защитного газа.

Кстати, аргоновую сварку часто для этих целей лучше не использовать, слишком дорого обойдется такое соединение. Можно ее заменить обычной газосваркой, используя в качестве присадки нержавеющую проволоку. Идеально будет, если зону сварки защитить флюсом. Но и его также придется выбирать из расчета сваривания двух разных сплавов.

Режимы для сварки

Технология сварки

Как и во всех сварочных процессах, свариваемые заготовки необходимо подготовить: очистить кромки или торцы металлической щеткой до блеска, обезжирить, если есть такая необходимость. Для обезжиривания можно использовать растворитель или спирт. Если буде производится газосварка, то в стык укладывается флюс.

Сваривать черный металл и нержавеющую сталь лучше в нижнем положении. Таким образом, предотвращается растекание металла. Сваривание плавящим электродом должна производиться с соблюдением точных движений рук сварщика. В основном электрод должен располагаться ближе к черному металлу, потому что он меньше, чем нержавейка, становиться текучим.

При газосварке все эти же процесс происходят точно также, только медленнее. Шов надо формировать глубоким и широким. Чем больше однородного металла между заготовками, тем лучше. Самое главное никаких быстрых способов охлаждения, металл сварочного шва должен остывать медленно.

Конечно, чтобы добиться качества конечного результат, надо иметь опыт сваривания разнородных металлов. Поэтому после завершения сварочной процедуре рекомендуется провести контроль качества шва. Это можно сделать несколькими способами.

1. С помощью обычного керосина. Его наносят на поверхность шва, а с другой стороны проверяют, не прошел ли он сквозь соединение заготовок. Если керосина с обратной стороны нет, то сварка прошла на высоком уровне.
2. То же самое можно сделать, используя ацетон. Можно его подкрасить пигментом для лучшего проявления с обратной стороны сварного шва.
3. Существует так называемый гидравлический способ контроля. Обычно с его помощью проверяется шов на прочность. Если чисто визуально были обнаружены дефекты стыка, то этот вариант проверки качества лучше не использовать.

Становится понятным, что приварить нержавейку к обычной стали, это достаточно ответственный процесс. Не зная тонкостей сварочной технологии, не зная правил выбора расходных материалов, сделать стальной стык качественным не получится. Самое главное, как показывает практика, это поймать ту середину, когда расплавленная нержавейка не стала сильной текучей. А при этом черный металл не остался твердым.

Поделись с друзьями

1

0

0

0

Сварка нержавейки с черным металлом: технология, безопасность, трудности

Электродуговая сварка является, пожалуй, одним из самых распространённых методов соединения металлических деталей. Технологически процесс сваривания металла выглядит таким образом: под действием электрической дуги, металл в зоне варки плавится и, смешиваясь, соединяет детали. Фактически получается одна целая деталь, поэтому сварочное соединение по характеристикам равно цельнометаллической детали.

Сварка нержавейки с черным металлом

Разные сплавы имеют разную температуру плавления и текучесть, поэтому иногда появляются сложности, когда требуется сварить два разных вида металла. Например, нержавейку и чёрный металл.

Можно ли сварить чёрный металл с нержавейкой

Ещё на заре зарождения электродуговой сварки, изобретатель Николай Гаврилович Славянов представил публике небезызвестный «Стакан Славянова». Этот стакан примечателен тем, что он состоит из семи металлов, которые нельзя сплавить естественными методами. Несмотря на различные характеристики чёрного металла и нержавейки, сварить их, тем не менее можно. О том, как происходит сварка нержавейки с простым чёрным металлом, основных трудностях процесса и способах их решения будет рассказано ниже.

Схема сварки нержавейки с черным металлом

Трудности в сварке разнородных сталей

Как говорилось выше, при варке сплавов разных сортов, а также во время сваривания сталей разных марок, могут возникнуть некоторые сложности. Основные трудности, которые могут возникнуть:

• Разная теплопроводность. Может служить причиной прожога деталей во время сварочного процесса. Чем хуже металл отводит тепло от сварочной ванны, тем выше её температура. Уменьшение сварочного тока снижает температуру, но может привести к непровару в соединении.
• Разное линейное расширение. При нагреве все тела увеличиваются в размерах, при остывании, соответственно принимают прежние размеры. Таким образом, изменение размера в процессе остывания могут послужить причиной разрыва сварочного шва или образованием в нём трещин.
• Разница в электрическом сопротивлении. Влияет на перегрев электрода во время сварочного процесса. Это также сказывается на прочности шва.

Разнородные слои при сварке

Перегрев некоторых видов металлов ведёт к печальным последствиям. Нержавейка, например, при температуре свыше 500 градусов теряет свои свойства. То есть из нержавейки она превращается в обычный чёрный металл. Сварка приводит к перегреву стали в месте шва, поэтому на месте сварочного шва часто выступает ржавчина. Несмотря на кажущиеся трудности, сварка нержавейки и чёрного металла возможна при соблюдении ряда определённых правил.

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.

Дополнительно стоит упомянуть, что во время процесса сваривания, электрод должен находиться строго перпендикулярно свариваемой поверхности.

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.

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.

Как проконтролировать качество соединения

Проверку полученного шва проводят после полного его остывания. В первую очередь производят визуальный осмотр поверхности на наличие трещин или прожига деталей. Если требуется герметичность соединения, то проверку продолжают с применением керосина или аммиака. С помощью керосина проверяются микротрещины, которые могли возникнуть в процессе сваривания. Для этого с одной стороны проверяемого шва наносят меловой раствор, а с другой стороны — керосин, подкрашенный красителем. Если меловой раствор изменил цвет – герметичность шва отсутствует. В том месте, где произошло окрашивание и отсутствует герметичность. Эффект окрашивания основан на капиллярном проникновении керосина по микротрещинам. Именно керосин также выбран неслучайно, эта жидкость имеет очень большую текучесть. Проверка аммиаком не отличается от проверки с помощью керосина, только в этом случае меловой раствор заменяют специальными индикаторами, меняющими цвет.

Качество соединения шва

Ответственные замкнутые конструкции можно также проверить и на герметичность, и на прочность одновременно. Для этого используется искусственно создаваемое гидравлическое давление.

Важно помнить, что если есть подозрение в заведомо слабом сварном шве, то применять этот способ категорически запрещено.

Проверка качества шва позволит быть уверенным, что удалось качественно сварить детали.

Правила безопасности

При проведении любых сварочных работ всегда необходимо соблюдать правила техники безопасности. Особенно это касается процесса сваривания нержавейки и чёрной стали.

Техника безопасности

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.

Сварка нержавейки с черным металлом: технологии

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

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.

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.

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

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.

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.

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

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.

Сварка нержавейки с черным металлом: способы, технология и оборудование

Основная сложность процесса сварки черных металлов (Ст3, Ст20) и нержавеющей стали (12Х18Н9, 12Х18Н10) заключается в том, что эти материалы хоть и являются разновидностью стали, но при этом абсолютно разные по техническим свойствам. Чтобы получить высококачественное соединение в процессе сваривания, в первую очередь, надо ответственно подойти к выбору электродов.

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.

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.

Сварка нержавейки и черного металла электродом,полуавтоматом,аргоном

Как известно, нержавейка является одним из самых трудно свариваемых металлов. Далеко не всегда получается сварить его с другой нержавеющей сталью, не говоря уже о металле иного рода. Но все же иногда требуется сварка металла с нержавейкой для каких-либо целей и это нужно сделать как можно более качественно. Здесь требуется особый опыт, так как проблемный материал отличается повышенной текучестью, что при однородности еще как-то сносно. Но если требуется соединение с черным металлом, который не только ведет себя более вязко при сварке, но еще и имеет другую температуру плавления, то здесь возникает ряд проблем.

Сварка нержавейки и черного металла

Сварка нержавейки и черного металла требует подбора правильного режима, инструментов и расходных материалов. К примеру, присадку здесь используют только из нержавейки с марганцем и никелем, так как в ином случае будет резко падать качество шва. Количество дополнительных элементов в присадке должно быть выше, чем в самом материале, который подвергается процедуре. При самом сваривании стараются сделать шов на максимальной глубине, чтобы добиться наилучшего перемешивания материала электрода, или проволоки, нержавейки и черного металла.

Можно ли сварить черный металл с нержавейкой?

На производстве, где все делается исключительно по правильной технологии практически не возникает вопросов, как приварить нержавейку к черному металлу. Ведь сваривание любых различных металлов, особенно таких, является неправильным и не отличается достаточной крепостью за счет минимальной однородности соединения. Также практически не возникает потребности в проведении такой процедуры. Но чисто с физической точки зрения такая процедура вполне реальная. В домашних условиях она встречается намного чаще, так как здесь нет потребности в точном соблюдении технологий. При самом процессе сваривания лучше придерживаться технологии, как это идет с нержавеющей сталью, а также желательно иметь опыт работы с ней. В лучшем случае, нужно знать химический состав обоих компонентов, чтобы сделать правильный выбор расходных материалов.

Способы сварки

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.

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.

Выбор инструмента

Чтобы точно подобрать инструмент, следует точно знать конкретный состав обоих материалов. Это не всегда удается сделать, поэтому, зачастую приходится ориентироваться примерно. Для такого процесса используются следующие типы электродов:

• НИАТ-5 – отлично подходит для сварки аустенитних металлов;
• Э50Ф – используется для сваривания теплоустойчивых материалов;
• ЦТ-28 – применяется для сплавов, в которых имеется никель;
• ОЗЛ-25Б – для жаропрочных сталей.

Режимы

Технология

Перед тем как варить нержавейку, нужно провести подготовительные процедуры. Здесь нужно тщательно очистить поверхность на обоих деталях. Это производится механическим путем с помощью щетки, наждачной бумаги и в конце нужно протереть ветошью, чтобы не оставалось пыли и мусора. Когда все оборудование будет готово, следует нанести флюс на то место, где будет проходить соединение.

Здесь очень важно поставить все в максимально удобное горизонтальное положение, чтобы материал растекался равномерно. Сварка нержавейки и черного металла инвертором требует точных движений, так как нержавеющая сталь будет плавиться быстрее и нужно как можно больше захватить сторону черного металла.

Сварка нержавеющей стали инвертором

Это же происходит и при газовой сварке, только все процессы происходят несколько медленнее. Шов должен получиться максимально глубоким и широким, чтобы увеличить однородность материала в месте его прохождения. После завершения работы металлу нужно дать медленно остыть.

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.»

Меры безопасности

Когда происходит сварка нержавейки и черного металла полуавтоматом, то нужно соблюдать правила электробезопасности. Также следует защищаться от возможного разбрызгивания стали, что может привести к тяжелым ожогам.

Как правильно сварить нержавейку с черным металлом?

Сварка нержавейки с изделиями из черного металла является весьма проблематичной, потому что сама по себе нержавеющая сталь является материалом, сваривать который очень сложно. Бывает, что не получается соединить одноплановые изделия, выполненные из нержавейки.

Сварочные работы, связанные с необходимостью сварить черный металл и нержавейку, могут выполняться только очень опытным сварщиком. Дело в том, что такой материал, как нержавеющая сталь, обладает очень высокой текучестью по сравнению с обыкновенным металлом, кроме того, они имеют различную температуру плавления.

Возможность сваривать такие изделия появляется только при наличии специального оборудования, правильной его настройки, грамотного подхода к выбору расходных материалов. Например, присадочная проволока берется только из нержавеющей стали, куда должен быть добавлен никель и марганец. Если этих элементов не будет, то качество сварного соединения будет значительно ниже. В процессе проведения работ, стараются выполнять шов на наибольшей глубине, чтобы сваренные разнородные изделия обменивались частицами по всей своей толщине.

Можно ли сваривать сталь с нержавейкой?

Сварка нержавейки и черного металла в условиях промышленного производства с соблюдением всех технологических особенностей не представляет собой нечто особо сложное. Стоит отметить, что с физической точки зрения подобный процесс является вполне выполнимым.

В условиях домашней сварки это сделать тоже весьма реально, тем более что в этом случае наиболее серьезных требований к качеству сварного соединения не предъявляют. Чтобы соединение получилось наиболее долговечным, желательно иметь определенный опыт в области сваривания нержавейки.

Какую технологию использовать?

Черные и нержавеющие детали проще всего соединять друг с другом при помощи специальных электродов и электрической сварки. Осуществляется это довольно быстро, не требует привлечения каких-то дополнительных средств, однако, качество шва оставляет желать лучшего. Это связано с тем, что под воздействием высоких температур нержавейка становится очень жидкой, а сталь продолжает сохранять вязкость.

Сделать потолочный или вертикальный шов в данном случае практически невозможно, так как расплавленный материал будет попросту стекать вниз. Для проведения работ берут только качественные электроды из нержавейки, которые должны иметь соответствующую обмазку.

Возможно сваривать сталь и нержавейку за счет газовой сварки. В качестве присадочного материала здесь используют проволоку, также изготовленную из нержавеющей стали. Данный расходный материал позволяет значительно снизить текучесть стали, что помогает получить более качественное соединение.

В случае с газовой сваркой придется применять флюс, который позволит примерно уравнять текучесть стали и нержавейки. Эта технология значительно сложнее в плане проведения подготовительных работ, нужно будет соблюдать определенные правила техники безопасности, касающиеся использования газовых баллонов.

Сварка нержавейки с черными металлами зачастую производится в аргоновой среде. Данный метод принято считать наиболее надежный, так как он  позволяет получить сварное соединение самого высокого качества. Покрытия проволоки здесь может и не быть, так как газовая среда из аргона будет надежно предохранять сварную ванну от попадания воздуха. Однако сама по себе данная технология очень сложная и стоит дорого, поэтому пользоваться ей для подобных целей далеко не всегда имеет смысл.

Технология работ

Перед тем как приступить к свариванию нержавейки и черной стали, нужно правильно подготовить не только сами изделия, но и все необходимое оборудование. Участки деталей, поблизости от которых должен будет формироваться шов, очищают от оксидной пленки с помощью металлической щетки угловой шлифовальной машинки. На стальной заготовке не должно быть следов коррозионных процессов.

После окончания подготовки на место будущего формирования соединения следует нанести флюс. Элементы устанавливают в горизонтальное положение – так их сваривать будет наиболее удобно: данный подход позволяет обеспечивать наиболее равномерное растекания стали по шву.

Движения должны быть уверенными и очень точными. Это связано с тем, что сталь будет расплавляться значительно медленнее по сравнению с нержавейкой. Следует стараться как можно больше захватить черного металла, чтобы изделия хорошенько проникли друг в друга на молекулярном уровне.

Примерно то же самое производится в процессе изготовления шва при помощи газовой сварки, однако все здесь будет происходить значительно медленнее. Шов делают как можно шире и максимально глубоким, чтобы на участке его формирования материал получился наиболее однородным. После того как работы будут завершены, дают изделию полностью остыть.

Как проконтролировать качество соединения?

Когда сварное соединение достигнет приемлемой температуры (хотя бы 40 градусов), приступают к контролированию его прочности и ряда других параметров. Сделать это можно следующим образом:

• При помощи керосина, принцип действия которого базируется на капиллярном проникновении через кристаллическую решетку стали;
• Аммиаком: тут контроль основывается на принципе окрашивания индикаторов при его непосредственном воздействии;
• Гидравлические методы, которые позволяют не только получить сведения относительно надежности шва, но и проверить, насколько прочным он получился.

Если соединение заведомо довольно слабое, то используют разрушающие методы контроля.

Меры безопасности

Техника безопасности очень важна при проведении сварных работ. Прежде всего, следует надежно защитить глаза от воздействия интенсивного излучения ультрафиолетового типа. Кроме того, надевают на руки и на ноги плотную одежду, которая не допустит попадания на кожу расплавленного металла. Очень важно соблюдать правила использования электрических установок, газовых баллонов и другого оборудования, так как при неверном применении они могут стать причиной возникновения угрозы жизни либо здоровью человека, работающего с ними при производстве сварных соединений самого разного рода.

Как приварить нержавейку к черному металлу

Сварка двух деталей из различных видов металла сопряжена с определенными трудностями: отличия температуры плавления, химические и физические свойства. Для решения этих задач используют различные методы. Чаще всего возникает вопрос, как правильно сварить вместе нержавейку и черный металл. Для этого следует ознакомиться с особенностями процесса.

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.

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.

Выбор электродов

Для формирования качественного шва с помощью электродуговой сварки необходимо проанализировать состав материалов – нержавейки и черного металла. На основе полученных данных подбирается оптимальная модель электродов. Если есть сомнения в правильности выбора – рекомендуется купить несколько пробных стержней для пробного сваривания.

Популярные модели электродов для сваривания различных типов металла:

• Э50А. Они применяются для соединения с теплоустойчивыми сортами стали.
• ОЗЛ-25Б. Рекомендуется использовать при работе с жаропрочными видами.
• НИАТ-55. С помощью этих электродов происходит соединение нержавейки и аустенитных сталей.
• ЦТ-28. Область применения – работа с материалами с повышенным содержанием никеля.

О правилах выбора электродов для сварки нержавеющей стали читайте здесь.

Основные характеристики указываются производителем на упаковке. Важно уметь расшифровать маркировку. При выборе учитывается возможный объем шлака и наплавки. Эти параметры можно сравнить с заявленными только после формирования пробного шва.

Урок 5 — Сварка присадочных металлов для нержавеющих сталей

Урок 5 — Сварка присадочных металлов для нержавеющих сталей

©
АВТОРСКИЕ ПРАВА 2000 УРОК ГРУППЫ ЭСАБ ИНК.
V 5.22 ЭЛЕКТРОДЫ
ДЛЯ
СВАРКА
В РОЛЯХ
УТЮГ
ВСТУПЛЕНИЕ
ТРАНСЛИРОВАТЬ
ЖЕЛЕЗНЫЙ Cast
железо — это высокоуглеродистый сплав железа, обычно содержащий 3,5% углерода или более. Там
несколько категорий
из чугуна. Чаще всего называют серым чугуном, потому что большая часть
углерод отделился от железа
и рассыпается по материалу в виде мелких
чешуйки свободного графита.Этот
графит делает изломанную поверхность серой. 5.22.0.1
Если серый чугун быстро охлаждается от
в расплавленном состоянии углерод остается связанным с
железо в виде очень твердого карбида железа, называемого цементитом. Наличие
цементит делает
железная масса очень твердая и хрупкая. Поверхность излома кажется белой; следовательно,
имя «белый»
железо ». Белое железо не сваривается.
5.22.0.2 Когда
белый чугун повторно нагревается до высокой температуры, карбид железа берется
решение.Если нагретый утюг
охлаждается очень медленно, углерод остается в растворе в железе, и
результат «податливый
железо ». 5.22.0.3
Когда небольшое количество определенных элементов,
такие как магний, добавляются к расплавленному
железо, магний действует как ядра углерода, образуя небольшие сферы или узелки
при охлаждении. Этот
называется «чугун с шаровидным графитом». 5.22.0.4
Серый чугун не пластичный; белый
железо очень твердое и хрупкое; ковкое железо — причина
невероятно мягкий и пластичный; и узловой
железо пластичное.5.22.1
Никель-Арк
55 (AWS
A5.15
Класс ENiFe-CI)
— Электроды Nickel-Arc 55 имеют сердечник
проволока из 55% никеля и 45% железа. Этот
комбинация была разработана специально для нанесения трещин
свободные сварные швы в чугуне. Электроды хорошо подходят как для чередования
текущий и прямой
Текущий. Металл шва с высоким содержанием никеля обладает способностью поглощать углерод.
это вымыто
из чугуна и по-прежнему остаются прочными и пластичными.Наплавленный металл
легко обрабатывается.
5.22.1.1 Звук,
Ремонтные и соединительные швы без трещин могут быть серыми, пластичными и
чугун с шаровидным графитом с электродами Nickel-Arc 55.
Если свариваемая деталь представляет собой использованную отливку, масло
и смазку нужно выгореть перед
сварка во избежание пористости. А.
Типичные свойства
Никель-Арк
Сварной металл:
Прочность на растяжение (фунт / кв. Дюйм) 58,500
Твердость сварного шва в сером чугуне
90-100 Р _б
Обрабатываемость
Отличный цвет
Match Good

% PDF-1.4
%
206 0 объект
>
эндобдж
xref
206 13
0000000016 00000 н. NMe} I] N3 * 0LI: ђc.| ot t͆cY1Kbk;! sqq & K.sy⯗R @ ֘ {wͳ {q4Qs A @ ہ V ؘ X

общее описание и свариваемость черных металлов, сварочные позиции, сварочные аппараты и другие сварочные системы резки Плазменная сварка

Сварка аустенитной нержавеющей стали — Часть 2

Предыдущая статья Job Knowledge , № 103, была посвящена металлургии аустенитных нержавеющих сталей и некоторым проблемам сварки, с которыми можно столкнуться.

Аустенитные нержавеющие стали можно сваривать с помощью всех имеющихся в продаже способов сварки. Для большинства аустенитных сплавов доступны подходящие присадочные металлы, за исключением отсутствия присадочного металла типа 304 (этот сплав обычно сваривают с присадочным металлом типа 308) и присадочного материала типа 321 из-за проблем с переносом титан поперек дуги. Стали типа 321 обычно сваривают с присадкой типа 347.

Также упоминается в Job Knowledge 103 , что аустенитные нержавеющие стали являются простыми в металлургическом отношении сплавами, и на механические свойства при комнатной температуре изменения в процедуре сварки существенно не влияют.Однако увеличение содержания кислорода и феррита снизит ударную вязкость при криогенных (~ -196 ° C) температурах.

Ручные металлические дуговые электроды с основным покрытием и регулируемой короткой длиной дуги и основными агломерированными флюсами под флюсом необходимы для достижения наилучшей ударной вязкости при использовании процессов дуговой сварки. Сталь и присадочный металл следует выбирать с как можно более низким содержанием феррита, скажем, от 1 до 3% для получения наилучших результатов испытаний по Шарпи-V.

И наоборот, для наилучшего сопротивления ползучести следует выбирать сталь класса «H» и использовать рутиловые или кислотно-рутиловые электроды и кислотные флюсы под флюсом.Они улучшают сопротивление ползучести за счет увеличения содержания титана и ниобия в металле сварного шва, образуя большую концентрацию карбидов, упрочняющих зерно.

Сварка TIG (GTAW) корневого прохода всегда должна выполняться с обратной продувкой инертным газом, чтобы предотвратить потерю хрома (и, следовательно, коррозионной стойкости). Обычно для этой цели используется аргон. Можно использовать азот, но существует риск того, что наплавленный металл будет поглощать азот, вследствие чего он станет полностью аустенитным и чувствительным к горячим трещинам.

Две характеристики аустенитных нержавеющих сталей, которые отличают их от ферритных сталей, — это коэффициенты теплопроводности и расширения. Аустенитные нержавеющие стали имеют низкий коэффициент теплопроводности, примерно 1/3 от ферритной стали при комнатной температуре, и коэффициент теплового расширения примерно на 30% больше, чем у ферритной стали.

Большее расширение в более узкой ЗТВ приводит к более высоким остаточным напряжениям и большей деформации. Это особая проблема при изготовлении тонких листов, где достижение желаемых допусков на размеры может быть чрезвычайно трудным и дорогостоящим.Использование методов ускоренного охлаждения, таких как охлаждение меди или замораживающий газ (жидкий CO ₂ метод низкого напряжения без искажения типичен для этого подхода), было использовано для уменьшения искажений до приемлемых уровней.

Одной из основных причин использования аустенитной нержавеющей стали является ее коррозионная стойкость. Хотя это в первую очередь зависит от содержания хрома в стали, углерод также оказывает серьезное, но неблагоприятное воздействие, приводящее к форме коррозии, известной как межкристаллитная или межкристаллическая коррозия (ICC), или распаду сварного шва, локализованному эффекту, ограниченному HAZ.

Карбиды, присутствующие в ЗТВ аустенитной нержавеющей стали, растворяются при нагревании и реформируются при охлаждении во время теплового цикла сварки. К сожалению, эти новые выделения преимущественно образуются в виде карбидов хрома на границах зерен, истощая хром из области, непосредственно примыкающей к границе, что приводит к локальной потере хрома и снижению коррозионной стойкости. Если образуется достаточное количество карбидов хрома, это приводит к образованию сетки стали вдоль границ зерен, чувствительной к коррозии; сталь была сенсибилизирована.Эта сенсибилизация происходит в зоне HAZ, где наблюдаются температуры от 600 до 900 ° C и время, которое может составлять всего 50 секунд.

Есть несколько способов преодолеть эту трудность. Термическая обработка на твердый раствор (1050 ° C с последующей закалкой в ​​воде) приведет к повторному растворению карбидов, и они останутся в растворе при быстром охлаждении. Хотя это устранит обедненные хромом области, обработка сложных сварных конструкций редко бывает практичной.

Самый очевидный альтернативный метод — снизить содержание углерода.Это имеет два положительных эффекта:

• Чем ниже содержание углерода, тем больше времени требуется для образования карбидов. При 0,08% углерода это время составляет около 50 секунд; при 0,03% углерода необходимое время составляет около восьми часов, что маловероятно во время сварки!
• Чем ниже содержание углерода, тем меньше карбидов образует непрерывную обедненную хромом сетку. Следовательно, марки «L», тип 304L или 316L предпочтительны там, где требуется лучшая коррозионная стойкость.

Еще одним методом является добавление легирующих элементов, которые будут образовывать карбиды, а не хром; Таким образом, были разработаны стабилизированные марки 321 и 347, содержащие соответственно титан и ниобий.

Титан и ниобий — очень сильные карбидообразователи, которые выделяют карбиды при более высоких температурах, чем те, при которых образуются карбиды хрома, поэтому углерод не может вступить в реакцию с хромом. Однако даже эти стабилизированные марки могут подвергаться коррозии в очень узкой полосе рядом с линией плавления (так называемая ножевая атака) в присутствии горячих кислот.Это связано с более высоким и более ограниченным диапазоном температур, в котором растворяются карбиды ниобия или титана. Решение, как указано выше, состоит в том, чтобы ограничить содержание углерода максимум 0,03%.

Сварочные материалы также следует выбирать с низким содержанием углерода, если требуется лучшая коррозионная стойкость. Большинство расходных материалов для дуговой сварки содержат менее 0,03% углерода, но существуют присадочные металлы с содержанием углерода до 0,10%; их следует использовать только для сварки стали марки «H», где требуется хорошее сопротивление ползучести.

Хотя сварка MAG (GMAW) часто используется, следует помнить, что улавливание углерода возможно при использовании смесей аргон / CO ₂ , особенно если сварка выполняется в режиме переноса погружением. Поэтому смеси аргон / 2% кислорода обычно предпочтительны там, где требуется лучшая коррозионная стойкость, но аргон / 10% CO ₂ /2% кислорода является хорошим компромиссом, который может использоваться для широкого диапазона применений.

Другой серьезной проблемой при эксплуатации аустенитных нержавеющих сталей является коррозионное растрескивание под напряжением.Это может быть вызвано сильными щелочными растворами, но в первую очередь виноваты галогениды (хлориды, фториды и бромиды). Как следует из названия, растрескивание происходит в областях с высоким напряжением и поэтому не ограничивается только сварными швами, но именно в сварных швах и рядом с ними обнаруживаются напряжения, приближающиеся к пределу текучести металла, и это представляет особую проблему.

Растрескивание является межкристаллитным, и скорость его распространения может быть очень высокой при идеальных условиях.Например, в горячих концентрированных растворах хлорида проникновение тонких листовых компонентов может происходить в течение нескольких минут. Однако чем ниже температура и / или концентрация кислоты, тем меньше скорость распространения трещин. Поэтому аустенитные нержавеющие стали обычно не используются там, где присутствуют галогениды. Даже здесь коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) может происходить из-за загрязнения либо продукта в трубе или резервуаре, либо извне морской водой, особенно там, где жидкость может концентрироваться в щелях.

Чтобы исключить любую возможность SCC, единственное решение — снять напряжение сварного шва при температуре примерно от 700 до 900 ° C. Следует помнить, что:

• это может сделать сталь чувствительной, поэтому следует использовать только низкоуглеродистые марки, а
• сталь может охрупчиваться из-за образования сигма-фазы (см. Рабочие знания 103 ) при более низких температурах термообработки.

К местному снятию напряжений следует подходить с осторожностью, поскольку температурные градиенты могут привести к возникновению напряжений за пределами нагретой полосы; Поэтому могут потребоваться более широкие полосы нагрева и более строгий контроль градиентов температуры, чем требуется спецификациями или нормами.Обработка раствором (выдержка при 1050 ° C с последующим очень быстрым охлаждением, в идеале — закалка в воде) устранит все остаточные напряжения, избегая как сенсибилизации, так и охрупчивания, но редко бывает практичной для сварной сборки.

В качестве альтернативы можно выбрать более прочную сталь; Марка подшипников из молибдена 316 лучше, чем 304 или 321. Ферритные нержавеющие стали ( Job Knowledge 101 ) не восприимчивы к хлориду SCC.

Эту статью написал Джин Мазерс .

Какие металлы можно сваривать и почему?

Свариваемость — это все. Металлы с высокой свариваемостью легче поддаются сварке и сохраняют более высокое качество сварки, чем другие металлы, поэтому важно изучить эти факторы, прежде чем выбирать материалы для проекта.

После того, как вы сузили свой выбор до нескольких металлов, следующим шагом будет определение того, какой процесс сварки вы хотите использовать. Некоторые методы требуют большего мастерства, чем другие, например, сварка TIG, и от них зависит, какие металлы находятся в вашем распоряжении.Например, идеальными металлами для сварки MIG являются углеродистая сталь, нержавеющая сталь и алюминий по разным причинам.

Ознакомьтесь с нашим ассортиментом сварочных материалов на IMS!

Основные параметры, определяющие свариваемость металла, включают материал электрода, скорость охлаждения, защитные газы и скорость сварки. Каждый металл уникален. В определенной степени можно сваривать все металлы, но у каждого из них есть явные преимущества и недостатки.

Ручная сварка, также известная как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе (SMAW), является одним из наиболее распространенных методов сварки.Для начала вам понадобится сварочный аппарат, подходящий электрод (мы рекомендуем DCEP для сварки постоянным током), защитный шлем, зажимы для скрепления стыков и выбранный сварочный металл. С помощью этого метода вы плавите металлический стержень со специальным флюсовым покрытием, предотвращающим загрязнение кислородом — отсюда и название «защищенный металл». Сварку палкой можно использовать для сварки стали, железа, алюминия, меди и никеля.

Просмотреть Сварочные материалы для вашего проекта

В отличие от сварки штучной сваркой, дуговая сварка газом металлическим электродом (или GMAW) не имеет покрытия поверх электродного стержня.Вместо этого сварочный пистолет распыляет защитный газ, который защищает от загрязнений. На сегодняшний день это наиболее распространенный промышленный процесс сварки, который может использоваться для стали, чугуна, магния и многих других металлов.

В конечном счете, нет однозначного ответа при принятии решения, какие металлы и методы сварки использовать. Лучше всего выяснить, какие металлы лучше всего подходят (и наиболее рентабельны) для вашего проекта, а затем выбрать стиль сварки, который можно выполнить с учетом ваших навыков.

# НАЗВАНИЕ № || КОБЕЛКО — КОБЕ СТАЛЬ, ООО.-

Сварка нержавеющей стали

1. Характеристики нержавеющей стали

При добавлении хрома (Cr) к железу (Fe) железо становится стойким к коррозии в атмосфере. Когда содержание Cr увеличивается до 11-12% или более, коррозионная стойкость стали становится заметно высокой.

Следовательно, сталь с таким высоким содержанием Cr получила название нержавеющая.
сталь, где «нержавеющая» означает отсутствие пятен ржавчины.

Причина, по которой нержавеющая сталь обладает хорошей коррозионной стойкостью, заключается в том, что содержащийся в ней Cr окисляется в атмосфере и образует на ее поверхности защитную пленку, называемую «пассивной пленкой».

В зависимости от условий окружающей среды, в которых предполагается использовать нержавеющую сталь, содержание Cr увеличивается, и в сталь также добавляются Ni и другие элементы.

Однако, поскольку его коррозионная стойкость обеспечивается главным образом Cr, Cr является важным элементом для нержавеющей стали. Стандарт JIS определяет нержавеющую сталь как «легированную сталь, содержащую Cr или Cr и Ni для улучшения коррозионной стойкости, обычно содержащую около 10,5% или более Cr.Точно так же в Руководстве по сварке AWS (том 4) нержавеющие стали определяются как «легированные стали с номинальным содержанием Cr не менее 11%, с другими легирующими добавками или без них».

Нержавеющая сталь

обладает высокой термостойкостью, а также устойчивостью к коррозии, поэтому ее применение универсально, от товаров для дома до химического оборудования, судов, подвижного состава, оборудования для пищевой промышленности, архитектурных материалов и оборудования для ядерной энергетики, поскольку такая нержавеющая сталь важна для наших отрасли.

2. Различные виды нержавеющей стали

Нержавеющую сталь

можно условно разделить на нержавеющую сталь Cr и нержавеющую сталь Cr-Ni.

Эти две марки могут быть дополнительно классифицированы на основе их металлографической структуры, как показано на рис. 1. Нержавеющая сталь с хромом может быть разделена на мартенситную нержавеющую сталь и ферритную нержавеющую сталь, а также хромоникелевую нержавеющую сталь.
можно разделить на аустенитную нержавеющую сталь, аустенитно-ферритную нержавеющую сталь (дуплексную нержавеющую сталь) и нержавеющую сталь с дисперсионным твердением.

Рис.1 Классификация нержавеющих сталей

(1) Мартенситная нержавеющая сталь

Типичный сорт мартенситной нержавеющей стали согласно стандарту JIS — SUS410 (AISI 410) (см. Таблицу 1.).

Он содержит 13% Cr, а его металлографическая структура — мартенситная при комнатной температуре, твердая и хрупкая.

Хотя хорошие механические свойства могут быть получены с этой маркой стали путем соответствующей термической обработки (отпуска), считается, что она уступает другим сортам нержавеющей стали по коррозионной стойкости, поскольку в ней низкое содержание Cr.

Мартенситная нержавеющая сталь используется для лопаток, клапанов и валов турбин, требующих высокой прочности, устойчивости к истиранию и нагреванию.

(2) Ферритная нержавеющая сталь

В таблице 2 приведены типичные марки ферритной нержавеющей стали.

Он содержит около 18% Cr и имеет металлографическую структуру феррита, который является мягким и хорошо обрабатывается. Но это создает металлургические проблемы, когда его нагревают до высокой температуры.

По сравнению с мартенситной нержавеющей сталью, ее коррозионная стойкость лучше и даже стойкость к азотной кислоте (HNO3), поскольку в ней выше содержание Cr.

Ферритная нержавеющая сталь широко применяется во внутренней и внешней архитектуре, кухонных приборах, автомобилях и бытовых электроприборах.

(3) Аустенитная нержавеющая сталь

В таблице 3 приведены типичные марки аустенитной нержавеющей стали.

Самая распространенная марка аустенитной нержавеющей стали — SUS304 или AISI 304 (18% Cr − 8% Ni). SUS316 или AISI 316 (18% Cr − 12% Ni − 2% Mo) обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, что также широко используется.

Поскольку аустенитная нержавеющая сталь обеспечивает хорошую коррозионную стойкость, обрабатываемость, механические свойства и свариваемость, она широко используется для изготовления резервуаров для хранения, теплообменников, очистных сооружений, кухонной утвари, ванн, раковин и т. Д.

3.Физические свойства нержавеющей стали

В таблице 4 показано сравнение физических свойств нержавеющей и углеродистой стали.

При сварке нержавеющих сталей необходимо соблюдать осторожность, поскольку физические свойства нержавеющей и углеродистой стали сильно различаются, что прямо или косвенно влияет на свариваемость.

Например, хотя коэффициент теплового расширения мартенситной и ферритной нержавеющей стали почти такой же, как у углеродистой стали, коэффициент теплового расширения аустенитной нержавеющей стали равен 1.В 5 раз больше, чем у углеродистой стали. Этот
указывает на то, что деформация и деформация становятся значительно большими при сварке аустенитной нержавеющей стали, чем при сварке углеродистой стали.

Кроме того, если сварное соединение, состоящее из аустенитной нержавеющей стали и углеродистой стали, подвергается термическим циклам, возникают термические напряжения из-за разницы коэффициентов теплового расширения между двумя материалами. Таким образом, использование сварного шва из разнородных металлов, включая аустенитную нержавеющую сталь, в среде, где температура изменяется циклически, является проблемой.

Более того, поскольку электрическое сопротивление нержавеющей стали намного выше, чем у углеродистой стали, при дуговой сварке защищенным металлом электроды с покрытием из нержавеющей стали имеют тенденцию к ожогу. Следовательно, надлежащие сварочные токи ниже, чем для электродов из углеродистой стали.

Мартенситная и ферритная нержавеющая сталь является ферромагнитной, а аустенитная нержавеющая сталь обычно немагнитна.

Однако во многих случаях металл сварного шва из аустенитной нержавеющей стали имеет ферритную структуру; в таких случаях он обладает некоторой степенью магнетизма.

Наличие или отсутствие магнетизма полезно для грубой оценки марки стали в зависимости от процедуры сварки. Например, предварительный нагрев не применяется к немагнитной нержавеющей стали, но во многих случаях предварительный нагрев эффективен для магнитной нержавеющей стали.

4. Рекомендуемые сварочные материалы для аналогичных металлических соединений 5. Рекомендуемые сварочные материалы для соединений разнородных металлов 6. Предварительный и последующий нагрев

Начало страницы

Подготовка, расходные материалы и оборудование, необходимые для процесса

Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW) — это процесс электродуговой сварки, при котором возникает дуга между неплавящимся электродом и свариваемым изделием.Сварной шов защищен от атмосферы защитным газом, который образует оболочку вокруг области сварного шва (см. , рис. 1, ).

GTAW универсален и может использоваться для обработки черных и цветных металлов, а также, в зависимости от основного металла, во всех положениях сварки.Этот процесс можно использовать для сварки тонких или толстых материалов с присадочным металлом или без него.

При сварке более тонких материалов, кромочных соединений и фланцев присадочные металлы не используются. Для более толстых материалов обычно используется присадочная проволока с внешней подачей. Тип используемой присадочной проволоки основан на химическом анализе основного металла. Размер присадочной проволоки зависит от толщины основного металла, от которой обычно зависит сварочный ток.

Действия для GTAW могут быть ручными или автоматическими.

Переменные процедуры сварки и конфигурации стыков

Переменные процедуры сварки управляют процессом сварки и качеством получаемых сварных швов. Конфигурация соединения определяется конструкцией сварного изделия, металлургическим анализом, а также процессом и процедурой, требуемыми для сварки.

Параметры сварки выбираются после выбора основного металла, присадочного металла и конфигурации соединения. К фиксированным параметрам сварки относятся тип присадочного металла, тип и размер электрода, род тока и тип защитного газа.

Регулируемые переменные управляют формой сварного шва, влияя на такие параметры, как высота шва, ширина шва, проплавление и целостность шва. Основными регулируемыми переменными для GTAW являются сварочный ток, длина дуги и скорость перемещения.

Вторичные переменные также помогают контролировать процесс сварки, но их сложнее рассчитать. Вторичные переменные включают рабочий угол и угол перемещения, а также расстояние, на которое электрод выходит за край чашки.

Вольфрамовые электроды

Электроды для GTAW изготавливаются из вольфрамового сплава. Вольфрам имеет одну из самых высоких температур плавления среди всех металлов, около 6 170 градусов по Фаренгейту (3410 градусов по Цельсию).

Размер используемого электрода определяется требуемым сварочным током. Электроды большего размера позволяют использовать более высокие токи. Электроды меньшего диаметра можно использовать для сварки более тонких материалов или при сварке в нерабочем положении.

Ниже приводится список различных типов используемых вольфрамовых сплавов:

1.Чистый вольфрам используется для обработки цветных металлов, таких как алюминий и магний, и обычно используется с подготовкой со скругленными концами на переменном токе (AC) (см. Рисунок 2 ).

2. Торированный вольфрам — наиболее распространенный тип вольфрамового электрода для обработки углеродистой и нержавеющей стали. Его можно купить с 1 или 2% тория.Торированный вольфрам легко зажигается и поддерживает стабильную дугу. Он обладает большей устойчивостью к загрязнениям, сохраняет остроту и не разрушается так же быстро, как чистый вольфрам.

3. Цирконий вольфрам обычно используется для сварки цветных металлов с повышенным переменным током.

Подготовка острия или использование угла конуса электрода применимо к торированному вольфраму. Электроды из торированного вольфрама зашлифованы до точки для лучшего зажигания дуги с добавлением высокой частоты.Это обеспечивает зажигание дуги и предохраняет электрод от контакта с изделием. Это также помогает стабилизировать дугу.

Степень сужения влияет на форму и глубину проплавления сварного шва. Чтобы уменьшить количество раз, когда электрод необходимо затачивать, сварщик должен научиться не прикасаться к вольфрамовой детали во время процесса сварки. Рекомендуемая длина конуса составляет от 21/2 до 3 диаметров электрода (см. Рисунок 3 ).

Защитные газы

Аргон и гелий — два наиболее часто используемых защитных газа, используемых для GTAW. Наиболее желательными характеристиками для целей защиты являются химическая инертность газов и их способность создавать плавную дугу при высоких токах. Оба газа инертны, вызывая эффект ионизации сварочной дуги. Они защищают вольфрамовый электрод и сварочную ванну от атмосферы.

Чистота газа влияет на сварной шов. Металлы выдерживают небольшое количество примесей, но для достижения наилучших результатов процент используемого инертного газа должен быть не менее 99.Чистота 9 процентов.

Аргон тяжелее гелия и может поставляться в жидкой или газообразной форме. Аргон обеспечивает хорошее очищающее действие. Расход определяется размером вольфрама и диаметром газового стакана. Аргон подходит для сварки одинаковых и разнородных металлов и хорошо работает при сварке в вертикальном и потолочном положениях.

Гелий — более легкий инертный газ. Он может распространяться в виде жидкости, но чаще используется в виде сжатого газа. Он покидает зону сварного шва быстрее, чем аргон, и при его использовании необходимы более высокие скорости потока.

Гелий образует узкую, но глубокую зону термического влияния (HAZ), которая хорошо подходит для сварки более тяжелых металлов. Он подходит для сварки на высоких скоростях и обеспечивает хорошее перекрытие при сварке в вертикальном и потолочном положениях. Это помогает увеличить проплавление, а при использовании в качестве обратной продувки имеет тенденцию сглаживать проход сварного шва. Гелий подходит для обработки цветных металлов большой толщины.

Смеси аргона и гелия используются, когда сварщикам требуется контроль аргона и проникновения гелия.Эта смесь не нужна при сварке простых углеродистых сталей.

Типичные смеси различаются в зависимости от области применения. Он часто используется для автоматической сварки.

Смеси аргона и водорода часто используются для сварки нержавеющей стали, INCONEL® и MONEL®. Эту смесь нельзя использовать при сварке простых углеродистых сталей. Типичная смесь состоит из 95 процентов аргона и 5 процентов водорода.

Азот также можно использовать в качестве защитного газа, но он используется редко из-за более высоких требований к току.Подходит для сварки меди.

Сварочный ток, конструкция соединения

Ток зависит в первую очередь от типа свариваемого металла, требуемых уровней тока и наличия аппарата, вырабатывающего этот тип сварочного тока.

Положительный электрод постоянного тока (DCEP) (обратная полярность) иногда используется для сварки очень тонких цветных металлов, а также для шариковой сварки вольфрамового электрода. Отрицательный электрод постоянного тока (DCEN) (прямая полярность) чаще всего используется для сварки нержавеющей стали и черных металлов.

Переменный ток с добавлением высокой частоты чаще всего используется для сварки некоторых цветных металлов, таких как алюминий и магний. Он обеспечивает хорошее очищающее действие и дает умеренное проникновение.

Конструкция сварного соединения

Пять основных типов соединений — это стыковое соединение, угловое соединение, краевое соединение, соединение внахлест и тройник (см. Рисунок 4 ). Из пяти типов шарниров наиболее часто используются стыковое и тройниковое соединение.

Прочность сварного соединения — еще один фактор, влияющий на конструкцию сварного соединения.Сварные швы могут быть частичными или полными, в зависимости от требуемой прочности шва. Конструкция сварного соединения или конфигурация сварного изделия для GTAW определяется типом металла, конфигурацией сварного соединения, обозначенными кодами и спецификациями, а также металлургическим анализом. На конструкцию соединения, которое будет использоваться, влияют несколько факторов, включая требуемую прочность, положение сварки, толщину металла и доступность соединения для сварщика.

Целью любой конструкции соединения является получение прочного сварного шва с желаемыми свойствами с максимальной экономией.Подготовка кромки и стыка важны, потому что они влияют как на качество, так и на стоимость сварки.

Подготовка к сварке

Перед использованием GTAW необходимо предпринять несколько шагов для подготовки электрода и сварного шва, закрепления сварного соединения, установки переменных и, при необходимости, предварительного нагрева основного металла. Объем подготовки зависит от размера сварного шва, типа основного материала, подгонки и требований к качеству.

Подготовка электродов. Подготовка электродов зависит от типа электрода и области применения сварки. Наконечник может иметь точку заземления или шаровой конец для сварки на переменном токе.

Для изготовления электрода с острием следы шлифовки должны проходить параллельно электроду.

Чтобы приготовить шарик на конце вольфрама, источник питания должен быть переключен на DCEP (обратная полярность). Затем после зажигания дуги между электродом и куском металлолома или меди ее необходимо поддерживать на умеренном уровне тока.Кончик мяча должен быть идеально чистым, блестящим и иметь зеркальную поверхность.

Подготовка сварного шва. При подготовке сварного шва можно использовать несколько различных методов, в том числе газокислородную резку, плазменную резку, резку ножницами, механическую обработку, строжку угольной дугой, шлифовку или скалывание. Помните, что правильная подготовка сварного шва поможет произвести надежную сварку и соответствовать требованиям стандартов качества сварки.

Очистка. Очистка свариваемого материала очень важна.Сварные швы GTAW часто подвержены загрязнению во время сварки. На свариваемой поверхности не должно быть масла, жира, краски, грязи, оксидов и других посторонних материалов.

Алюминий имеет оксидное покрытие, которое, если его не удалить, загрязняет зону сварки. Чистящие растворы, проволочные щетки, шлифовальные машины и абразивоструйная очистка — вот некоторые из методов, используемых для удаления этих загрязнений.

Крепление и позиционирование. Крепление и расположение также повлияют на форму, размер и однородность сварного шва.Приспособления удерживают сварную деталь на месте, контролируя деформацию, помогая размещать и удерживать детали в их положении относительно сварной детали.

Использование крепления позволяет сократить время сварки. Позиционирование поможет переместить сварную деталь в ровное положение, что повысит производительность сварщика.

Охлаждающие блоки, радиаторы или опорные стержни могут использоваться при сварке некоторых металлов, чтобы предотвратить прожог, снизить температуру основного материала или минимизировать деформацию.

Предварительный нагрев. В зависимости от легирующих элементов в основном материале, толщины стали и конфигурации соединения иногда требуется предварительный нагрев. Величина предварительного нагрева, необходимая для данного применения, обычно определяется процедурой сварки. Доступно несколько методов управления температурой предварительного нагрева, включая нагрев печи, электрические индукционные катушки, кислородные горелки и одеяла резистивного нагрева.

Температуру предварительного нагрева можно измерить с помощью температурных палочек, шариков мелков, индикаторов температуры, термопар, термисторов или инфракрасных термометров.

Заключение

Изучение основ процесса GTAW повысит способность сварщика производить качественные сварные швы. Знание правильных расходных материалов, оборудования и необходимой подготовки к сварке поможет сварщику устранять проблемы при сварке.

Хорошее понимание процесса GTAW поможет сварщику сделать более разумный выбор при выборе присадочного металла, вольфрамовых электродов и защитных газов. Сварщик также сможет выбрать правильный тип оборудования в зависимости от области применения при сварке углеродистой стали, нержавеющей стали или цветных металлов.