Технология сварки нержавейки аргоном - важные аспекты

Содержание:

• В чем сложность при сварке нержавейки
• Преимущества сварки нержавейки аргоном
• Оборудование
• Подготовка заготовок перед сваркой
• Техника безопасности

Сварка нержавеющей стали – сложный технологический процесс ввиду некоторых усложняющих факторов, таких как плохая теплопроводность высоколегированных стальных сплавов, выгорание легирующих элементов и пр. Относительно новая, но уже широко распространенная технология сварки нержавейки аргоном позволила свести к минимуму большинство таких негативных явлений и добиться прочного и ровного сварного шва без деформации металла при условии соблюдения определенных правил и наличия должной квалификации сварщика.

Кратко о сути процесса

Аргонодуговая сварка нержавейки – это особый вид сварочных работ, которые проводятся с применением инертного газа аргона и присадочной проволоки. Защитная среда позволяет исключить окислительное воздействие кислорода на расплавленный металл и стабилизировать дугу. В результате сварочный шов получается ровный, прочный и такой же коррозиестойкий, как и основной сплав металлоизделия.

В чем сложность при сварке деталей из нержавейки?

На качество сварки высоколегированных нержавеющих сталей влияют несколько важных физико-химических свойств сплава.

• Теплопроводность. В сравнении с «черными» углеродистыми марками стали, нержавейка обладает в среднем вдвое меньшей проводимостью тепловой энергии. Это усложняет процесс расплава металла и может привести к деформациям из-за неравномерного распределения тепла. В процессе аргоновой сварки не происходит перегрева зоны расплава, а риск прожога металла сводится к минимуму благодаря снижению силы тока на 20% в сравнении с углеродистыми марками.
• Линейное расширение у нержавейки сравнительно высокое, равно как и усадка металла. Именно из-за этого детали начинают деформироваться и коробиться, а иногда и трескаться. Для минимизации этого негативного фактора при сварке необходимо оставлять больший зазор между свариваемыми заготовками. Это компенсирует линейное расширение и не допустит деформации.
• Электросопротивление нержавеющей стали относительно велико. Это оказывает негативное воздействие на весь процесс сварочных работ, выполняемых в защитной среде аргона с помощью высоколегированного электрода, который также имеет высокое сопротивление и сильно перегревается. В результате такого перегрева сварной шов существенно ухудшается, как по прочностным, так и по эстетическим характеристикам. Для минимизации этого негативного явления во время аргоновой сварки необходимо использовать электродный стержень минимальной длины.
• Выгорание легирующих элементов. Это одна из главных опасностей при сварке нержавейки, поскольку активное воздействие высокой температуры (более +500°С) и кислорода приводит к окислению хрома, никеля, марганца и других легирующих компонентов. В результате сварной шов не устойчив к коррозии, что обесценивает готовое металлоизделие или детали машины, которые должны быть полностью коррозиестойкими. В процессе эксплуатации такой сварочный шов проржавеет и треснет. Защитная среда в сочетании с присадочными материалами позволяют исключить кислород из активной рабочей зоны расплава металла и насытить его легирующими элементами, компенсировав выгоревшие.

Преимущества

• Защита шва от окислительного воздействия кислорода.
• Отсутствие деформации металла.
• Возможность соединения сложных по форме заготовок.
• Высокая скорость сварки ввиду увеличения температуры дуги.

Технологический процесс сварки металлоизделий из нержавейки в защитной газовой среде предполагает использование различных инертных газов, однако именно аргон стал более распространенным благодаря своим технико-экономическим преимуществам.

• Не растворяется в расплавленном металле и не вступает с ним в химическую реакцию.
• Тяжелее атмосферного воздуха, благодаря чему эффективнее других газов защищает активную зону, делая дугу более стабильной.
• Сравнительно дешевый ввиду большой распространенности в атмосфере.
• Меньший расход в сравнении с гелием благодаря большему удельному весу.

Аргонодуговая технология сварки деталей из нержавейки имеет и ряд недостатков, которые связаны с относительной дороговизной сварочного оборудования и необходимостью наличия высокой квалификации сварщика. Чтобы сваривать заготовки из нержавеющей стали с помощью аргона не достаточно просмотреть он-лайн курс, для этого нужен навык, знания и большой опыт.

Оборудование

• Инвертор. Это основной элемент сварочного аппарата, являющийся источником сварного тока для стабильного горения дуги. Выбирают инвертор в соответствии с объемами сварки и характеристиками соединяемых металлических заготовок, а также химическим составом сплава.
• Осциллятор. Это устройство поддерживает и стабилизирует дугу.
• Горелка с токопроводящим узлом.
• Неплавящийся электрод и присадочная проволока. Выбор материала электродного стержня и присадки зависит от марки нержавейки.
• Баллон с аргоном.

Для более качественной сварки высоколегированной стали в среде аргона, при выборе оборудования сварщики рекомендуют обратить внимание на следующие советы.

• Для сварки изделий из нержавейки больше подойдет инвертор, работающий на выпрямленном электротоке.
• Лучше выбирать источник, в котором есть настройки заварки кратера и бесконтактного поджога.
• Присадочная проволока должна быть аналогичным по химическому составу со свариваемой нержавейкой.
• Горелку лучше выбирать с газовой линзой с сеточкой. Это поможет лучше защитить зону расплава и сократить расход инертного газа.
• Чем больше диаметр сопла, тем лучше защита ванны расплава, но и расход газа при этом увеличивается.
• Наиболее качественный сварной шов получается при работе с полуавтоматом.

Кроме того, для сварки аргоном изделий из нержавейки вам понадобятся специальные средства для обезжиривания и механической обработки заготовок, а также спецодежда для сварщика для соблюдения техники безопасности.

Сварка нержавейки полуавтоматом в защитной среде инертного газа

Работа с полуавтоматом значительно ускоряет сам процесс и существенно повышает качество шва за счет автоматической подачи присадочной проволоки по мере ее расплавления. В результате ванна расплава равномерно насыщается легирующим материалом.

Нержавейку можно варить полуавтоматом в трех режимах:

• импульсный;
• короткая дуга;
• струйный перенос.

Для более качественной сварки нержавейки полуавтоматом рекомендуется использовать импульсный режим, который считается наиболее контролируемым. Такая технология предполагает подачу никельсодержащей проволоки толчками. Это снижает ее расход, что немаловажно при ее высокой стоимости, и уменьшает разбрызгивание. Для сваривания толстых заготовок рекомендовано в аргоновую среду добавлять углекислый газ.

Вольфрамовый электрод

С помощью электродного стержня на основе вольфрама сваривают тонкостенные металлические заготовки. Такой метод получил название TIG от английского Tungsten Inert Gas (сварка вольфрамом в среде инертного газа). Для TIG-сварки подходят аппараты как постоянного, так и переменного тока. Горелку держат под углом около 75 градусов к поверхности заготовки.

Перемещение горелки в процессе TIG сварки строго параллельное линии соединения двух заготовок без поперечных и зигзагообразных движений. В результате сварная ванна расплава получается более стабильной без попадания кислорода в активную зону, что исключает выгорание легирующих элементов.

В процессе сваривания нержавейки по технологии TIG рекомендовано подавать аргон как сверху непосредственно из горелки, так и снизу линии соединения. Это увеличит расход газа, но шов получится более ровным, прочным, коррозиестойким и эстетически привлекательным, что многократно покроет такое увеличение себестоимости работ.

Вольфрамовый стержень во время сварки не должен соприкасаться с нержавейкой даже во время поджога. Для запуска дуги используют специальные пластины из графита, на которых разжигается дуга и плавно переносится на заготовку. Это условие необходимо для исключения оплавления вольфрама. Аргон подается за 20 секунд до поджога, а выключается подача спустя 10-15 секунд после окончания процесса.

Подготовка заготовок из нержавейки перед сваркой

• Края должны быть тщательно обработаны щеткой по металлу, шлифовальным кругом или наждачной бумагой.
• Место соединения необходимо обезжирить с помощью бензина, спирта или ацетона.
• Зазор в месте соединения должен быть рассчитан с учетом температурного расширения высоколегированной стали.
• При сварке тонкостенной нержавейки рекомендовано предварительно прогреть металл до температуры +200...300°С, чтобы снять избыточное напряжение во избежание растрескивания готового изделия.

Техника безопасности

Регламент проведения сварочных работ с использованием аргона описан в ГОСТе 12.3.003-86, который составлен как для промышленного применения, так и для предотвращения несчастных случаев при сварке изделий из нержавейки в частных мастерских.

• Запрещено проводить работы в непосредственной близости с легковоспламеняющимися материалами.
• Должна быть обеспечена полноценная вентиляция цеха, в т.ч. и принудительная.
• Недопустимо использование тройников и подобных средств для одновременного подключения двух и более горелок.
• Мастер должен быть обеспечен средствами защиты, включая сварочные карги, спецодежду из негорючего материала и маску.

Сварка аргоном металлоизделий из нержавеющей стали – достаточно сложная технология, поэтому сварщик должен пройти соответствующий курс обучения и набраться опыта. В противном случае все затраты на оборудование для TIG-сварки окажутся бесполезными. При должной квалификации результат превзойдет все ожидания – сварочный шов будет не только прочным, но и идеально ровным.