Сварка нержавейки с черным металлом в домашних условиях

Процесс сварки нержавейки с черным металлом вызывает затруднения даже у опытных мастеров. Это объясняется физическими и химическими свойствами материалов.

Для создания прочного сварного шва требуется правильный выбор параметров функционирования аппарата, марки электродов, присадочной проволоки.

Общие проблемы свариваемости нержавайки в домашних условиях

При сварке нержавеющих сталей могут возникать сложности:

Низкая теплопроводность материала. По сравнению с черным металлом у нержавейки этот параметр в 2 раза меньше. При нагревании детали не отдают тепло в окружающую среду, а накапливают в себе. Резкое повышение температуры обрабатываемого участка способствует появлению сквозных дефектов. Снижение силы подаваемого тока решает эту проблему.
Увеличенное линейное расширение. При остывании сварочного шва наблюдается усадка, способная разорвать соединение и привести к появлению трещин. Устранить этот недостаток помогает увеличение расстояния между заготовками.
Электрическое сопротивление. Этот параметр у нержавеющей стали также высок. Сопротивление воздействует на электрод, способствуя его перегреву. Длину расходного материала уменьшают до 35 см.
Изменение физических характеристик при высокотемпературном воздействии. При перегреве нержавейка утрачивает антикоррозионные свойства, превращаясь в простую сталь. Решить проблему можно разными способами, например, ведя сварочный процесс в газовой среде или охлаждая соединяемые элементы водой.

Какими электродами варить нержавеющую сталь

Для сварки нержавеющей стали с черным металлом нужны электроды, которые применяются для сварки жаропрочных сталей и сплавов на основе никеля.

Данным нормам и требованиям отвечают следующие марки электродов:

Электроды ОЗЛ-25Б — используются в тех случаях, когда нужно варить жаростойкие стали;
Электроды НИАТ-5 — самые популярные электроды для сварки аустенитных сталей;
Электроды ЦТ-28 — применяются для сварки разнообразных сплавов, в том числе и на основе никеля.

Особенности сварки разнородных сталей

Черный металл и нержавейка обладают разными химическими составами, физическими свойствами. Процесс сварки деталей из разнородных материалов сопряжен со следующими трудностями:

Сварной шов является самым слабым местом металлоконструкции. Это объясняется разницей в коэффициентах линейного расширения. После затвердевания расплава сохраняется внутреннее напряжение, снижающее устойчивость соединения к нагрузкам.
Стык проплавляется неравномерно, что связано с разницей в показателях теплопроводности. Это отрицательно отражается на прочности сварного шва.
Атомы углерода мигрируют, ухудшая антикоррозионные свойства металла. Шов быстро покрывается ржавчиной и разрушается.

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.

Технология и правила работы

Правильный выбор метода сварки черного металла с нержавейкой помогает получить прочное долговечное соединение.

Подходящие режимы

Для соединения деталей из разнородных материалов чаще всего применяют следующие технологии:

электродуговую сварку с плавкими электродами;
работу в аргоновой среде с неплавкими вольфрамовыми стержнями и присадочной проволокой или без таковой.

Для получения качественного шва электродуговым способом применяют электроды для сварки нержавейки.

Аргонодуговой метод подразумевает использование проволоки из стали с легирующими добавками: никелем, хромом, марганцем. Шовный материал должен содержать больше нержавейки, рекомендуемая концентрация этого металла – 40-60%.

Электроды для сварки нержавейки и их классификация

От правильности выбора стержней зависит стабильность сварочной дуги, качество получаемого шва. Для работы с черметом и нержавейкой применяют переходные электроды следующих марок:

ОЗЛ-25Б, используемые для сварки деталей из жаропрочных сталей;
НИАТ-5, применяемые для работы с аустенитными материалами;
ЦТ-28, предназначенные для сварки содержащих никель сплавов;
Э50Ф, применяемые для работы с термостойкими металлами.

Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку полуавтоматом

При силе тока до 60 А используют стержни толщиной 2 мм. Если значение достигает 80 А, диаметр электрода должен составлять 3 мм.

Как проверить качество шва

До очистки и финишной шлифовки соединения, шов проверяют на герметичность. Существует несколько способов:

на диффузионный слой наносят керосин, он будет просачиваться даже в самое мелкое отверстие – если с обратной стороны нет масляного пятна, все в порядке;
если применяют ацетон или другой растворитель, его подкрашивают пастой из пишущего стержня, чтобы была заметна протечка;
еще один способ – гидравлический, его применяют для трубопроводов и соединений, на которые будет оказываться динамическая нагрузка.

Проверяют на прочность сварки нержавейки и черного сплава только те швы, к которым предъявляются повышенные требования по прочности. Швы, рассчитанные на низкую нагрузку, гидравликой не испытывают, чтобы не было разрушений.

Соединение черной стали и нержавейки можно проводить самостоятельно, если есть опыт сварных работ.

Методы сварки чермета и нержавеющей стали

Для соединения деталей из разных металлов применяют ручные и полуавтоматические аппараты. Процесс ведется как с подачей защитного газа, так и без таковой.

Полуавтоматический автомат

При использовании такой технологии соединяемые элементы требуют подготовки. Перед сваркой выполняют следующие действия:

примыкающие к будущему шву участки зачищают железной щеткой до металлического блеска;
с кромок толстых заготовок снимают фаски;
обезжиривают поверхности ацетоном, спиртом или бензином;
просушивают кромки, прогревая их горелкой;
для устранения внутреннего напряжения детали нагревают до 200 °С.

Для ведения сварки в домашних условиях достаточно полуавтоматического аппарата мощностью до 10 кВт. Такие приборы предназначены для соединения заготовок толщиной до 3 мм. При настройке агрегата выставляют напряжение в 19-25 В. Рекомендованная скорость подачи расходного материала – 300-400 м/ч. Силу тока подбирают в зависимости от толщины металла. Увеличением или уменьшением этого параметра регулируют степень провара, длину электрической дуги, форму шва.

При работе соблюдают следующие правила:

Процесс ведут с током обратной полярности.
Горелку устанавливают под наклоном, обеспечивающим нужную глубину проплавления и ширину сварочной ванны. Проволока должна выступать не более, чем на 12 мм.
Расход газа должен составлять 6-12 м³/час. Для устранения лишней влаги вещество пропускают через осушитель.
Электрод перед применением прокаливают при +200 °С.
Для защиты прилегающих участков от брызг расплава их обрабатывают водным раствором мела.
Сварку начинают, отступая 5 мм от кромок деталей. Это препятствует появлению холодных трещин.
Электрод ведут вдоль соединения плавно. Совершение поперечных движений недопустимо. Расплав не должен покидать пределы защитной среды.

Как варить электродом

Для соединения заготовок из нержавеющей стали и черного металла в бытовых условиях используют инверторы. Аппараты питают от сети 220 В, компактные размеры позволяют легко перемещать их. Процесс сварки ведут так:

Очищают обрабатываемые поверхности от ржавчины, жира, пыли. Зачищают металл до блеска.
Кромки толстых заготовок разделывают болгаркой или напильником. Это обеспечивает высокую степень проплавления, заполнение сварочной ванны.
Тонкостенные детали сопоставляют, приваривают их в нескольких местах. Изделия толщиной более 5 мм прогревают до 150 °С. В бытовых условиях для этого используют паяльную лампу.
Возбуждают электрическую дугу. Для этого подводят электрод к поверхности, несколько раз касаются ее. Сварку ведут с короткой дугой.
Завершают сварку, формируя замок, исключающий появление трещин и прожогов.
Дожидаются естественного остывания шва. Принудительные методы применять нельзя.
Очищают соединение от шлака, используя молоток. Полируют и шлифуют шов.

Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку в аргоновой среде

В газовой среде

Процесс ведется с использованием неплавких электродов из вольфрама. Из-за высокой стоимости работ метод редко применяется в домашних мастерских. Однако он помогает получить наиболее качественное, в сравнении с другими технологиями, сварное соединение. Аргонный метод применяют для устранения повреждений в газо- и водопроводах. Сварка черного металла с нержавейкой ведется с постоянным током.

Газ начинают подавать за 5-10 секунд до появления электрической дуги. Попадание воздуха в сварочную ванну приводит к окислению, ухудшению антикоррозионных свойств стали. При работе недопустимы зигзагообразные движения электрода. Они способны нарушать газовое пространство.

Для защиты изнаночной стороны шва используют поддув. После завершения сварки газ продолжают подавать в течение 15 секунд. Это повышает прочность шва.

Какую технологию сварки лучше выбрать

Решая, как приварить нержавейку к черному металлу в домашней мастерской, сварщики отдают предпочтение дешевым методам. Однако наиболее прочный шов получается при использовании дорогостоящей аргонодуговой технологии. Такое оборудование редко присутствует в домашней мастерской. Покупка аппарата нецелесообразна.

Инверторы отличаются более низкой стоимостью. Стабильность работы и высокая прочность образующегося шва делают это оборудование предпочтительным для домашнего мастера.

Читайте также: Респираторы для сварщика

Ручная дуговая технология подходит только для формирования горизонтальных соединений. При высокотемпературном воздействии сталь плавится, сварочная ванна смещается.

Итог: что нужно учитывать при сварке нержавейки и черного металла

Таким образом, отвечая на вопрос: можно ли приварить нержавейку к черному металлу, стоит отметить, что несмотря на сложность процесса, он вполне осуществим. Но требуется неукоснительно придерживаться основных правил:

Верное определение всех примесей и типа металла;
Грамотный подбор электродов;
Выбор оптимального необходимого режима сварки, в зависимости от толщины заготовки и типа стали.
Все сварочные работы проводятся только при подаче постоянного тока;
Для получения качественного соединения, поверхности принято закреплять горизонтально;
Необходимо учитывать разницу в температурах плавления и текучести металлов. Так, нержавейка обладает более скоростной плавкостью, нежели черные металлы;
Разные показатели линейного расширения, меняющиеся в процессе остывания требуют пристального внимания. В противном случае изменившийся после охлаждения размер двух соединяемых частей, способен привести к порче соединения;
Не допускать перегрева электрода.

Учитывая все перечисленные нюансы и подробно изучив свойства и состав обрабатываемых поверхностей, можно добиться надежного, высококачественного соединения, сохраняющего все основные положительные свойства сталей.

Основой работы в случае сваривания разнородных металлов, является установление четкой границы допустимости и оптимизации. Единственным, что можно добавить ко всему перечисленному выше – необходимость соблюдения мер безопасности и всех технологических критериев.

Необходимые меры предосторожности

При выборе любой технологии сварки соблюдают следующие правила безопасности:

Нельзя применять неисправные аппараты. Основные блоки оборудования проверяют перед началом работы. Провода не должны иметь повреждений. При необходимости кабели заменяют.
Для работы подходят только новые электроды с неповрежденным покрытием. Использование треснутых стержней недопустимо.
Рабочее место обустраивают заранее. Из зоны сварки убирают легковоспламеняющиеся жидкости и материалы, посторонние предметы, способные затруднять процесс.
При работе применяют сварочную маску, специальный костюм, перчатки, кирзовые сапоги. Возле оборудования стелют диэлектрический коврик, исключающий вероятность поражения человека током.
Помещение снабжают мощной вентиляционной системой.
Работу ведут на специальном столе. Не рекомендуется держать детали на весу.
При использовании инертного газа или кислорода на сварочном столе не должно быть следов масел.

Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку полуавтоматом

Правила безопасности

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

Нержавейка очень текуча в расплавленном состоянии и может сильно разбрызгиваться, поэтому всегда необходимо надевать защитный костюм сварщика и рукавицы.

Сварочную маску также желательно выбирать закрытого типа.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Особенности работы с тонкой нержавейкой

При сварке тонкостенных материалов требуется наличие соответствующих навыков. Рекомендуется выбирать один из 2 способов:

Сварка со специальными электродами. Сила тока должна быть меньше, чем при работе с обычной сталью. Преимущество метода – отсутствие необходимости использования газовых баллонов, приобретения вспомогательных инструментов. Недостаток – низкое качество получаемого шва.
Сварка в среде аргона. Метод считают более безопасным и эффективным. Газ защищает обрабатываемые участки от кислорода, что исключает образование сквозных дефектов, делает шов равномерным.

Достоинства и недостатки

Несомненные преимущества сварки нержавейки полуавтоматом:

Высокая производительность сочетана с качественным соединением;
незначительное выделение дыма, что сохраняет здоровье и окружающую среду;
небольшое разбрызгивание металла, вследствие автоматической подачи проволоки;
универсальность – можно сваривать различные по толщине заготовки, а также разнородные металлы.

Один существенный недостаток – громоздкий газовый баллон. Это дополнительные затраты на его приобретение и неудобное перемещение.

Распространение метода стало возможным с развитием технологий и автоматизации процессов. Применяется в основном в промышленности для крупномасштабного производства. Работа со сварочным полуавтоматом, хотя требует определенных знаний и умений, все же остается одним из популярных видов обработки металлов. Подробнее о том как работать сварочным полуавтоматом можете в нашей статье.

Сварка трубопровода

Для соединения труб из разных материалов используют электроды с рутиловым или основным покрытием. С плавким расходным материалом работу ведут с током обратной полярности. Сварка труб с постоянными параметрами имеет следующие преимущества:

возможность применения при работе с тонкостенными трубами;
высокое качество шва;
простота в исполнении;
минимальное количество образующихся в процессе работы брызг.

При использовании неплавких вольфрамовых электродов устанавливают прямую полярность. Такой способ сварки труб отличается следующими положительными характеристиками:

надежной защитой сварочной ванны кислорода;
стабильностью электрической дуги;
коррозионной устойчивостью шва.

Контроль за сварными соединениями

Для оценки прочности соединения между железом и нержавеющей сталью применяют следующие способы:

Обработка шва керосином. Если жидкость проступает с обратной стороны, соединение является некачественным.
Использование ацетона. Его наносят также, как керосин. Появляющиеся на изнаночной стороне капли свидетельствуют о наличии сквозных дефектов.
Гидравлический метод. Применяется в промышленных условиях. После подачи воды под давлением осматривают соединение.
Ультразвуковые методы. Применяются при предъявлении высоких требований к качеству металлоконструкций.

ВИДЫ НЕРЖАВЕЙКИ

Аустенитные стали. Они содержат не менее 20% хрома и 4,5% никеля.

Дуплексные стали. В них содержание хрома достигает 25%, 1,5%никеля и незначительной примеси азота.

Ферритные стали. В их составе допускается до 29% хрома.

Мартенситные стали. В них содержание хрома незначительное, не более 13%, а никеля максимум 4%.

Многокомпонентные стали. Минимальное количество хрома и никеля и включают широкий спектр прочих примесей-усилителей.

В данном случае хром является усиливающим компонентом, благодаря которому в значительной степени возрастают: прочность, устойчивость к коррозии. Упрощается холодная деформация и улучшаются сварочные возможности, внешний вид и устойчивость к изнашиванию.

Маркировка нержавеющей стали:

Число указывающее на процентное содержание углерода;
Буквенные обозначения, дающие представление о том, какая именно примесь содержится в данном сплаве:Х-хром, Н-никель и т.д. После них идут цифровые обозначения процентного содержания примеси.

Это интересно: СОЖ (смазочно-охлаждающие жидкости) для токарных станков

Полезные рекомендации

Опытные сварщики дают начинающим мастерам следующие советы:

При сварке разнородных металлов желательно применять расходники, содержащие никель. Перед началом работы стержни прокаливают в течение часа.
Сварочный аппарат должен выдавать постоянный ток.
Нельзя пропускать этап предварительной обработки деталей. При наличии грязи или ржавчины шов становится хрупким.
При газовой сварке нельзя использовать принудительные методы охлаждения. Деталь должна остывать естественным путем.
Нанесение флюса способствует повышению прочности соединения.
Наконечники неплавких электродов нужно регулярно затачивать.
При сварке стараются захватывать как можно больше черного металла. Это помогает установить прочную молекулярную связь.
Электрод нужно вести медленно и аккуратно.

Соблюдение рекомендаций помогает быстро освоить методы сварки деталей из разнородных металлов.

Способы и технологии сварки нержавейки с черным металлом