Сварка стали нержавеющего типа представляет собой достаточно трудоёмкий процесс, который связан с особенностями структуры материала. Электроды по нержавейке позволяют получать надёжные, прочные, однородные сварные швы. Предназначены соединения нержавеющих конструкций, механизмов.
Упаковка электродов для сварки нержавейки
Электроды по нержавейке в чем особенности
Для сварки нержавеющей стали (правильное название — коррозионностойкий стали) используют специальные штучный электроды по нержавейки. Эти электроды изготавливаются для применения на постоянном и/или переменном токе. Более распространены электроды для постоянного тока так как процесс сварки протекает более плавно, а качество шва выше.
Особенности процесса заключается в том что нержавейка обладает низким коэффициентом теплопроводность то есть её легко перегреть и металл начинает растекаться. Также она обладает высоким коэффициентом линейного расширения. Это значит что в процессе сварки металл сильно расширяется, а после когда шов кристаллизуется металл усаживается и зачастую появляется такой дефект как «утяжина» — непровар.
Ещё одним вредным последствиям высокого коэффициента линейного расширение является, то что конструкции сильно деформируются под действием сварочных напряжений.
Потому при выборе электродов нужно стараться соблюдать следующие условия:
- Использовать диаметр от 1,5 — 2,6 мм;
- Использовать электроды с составом стержни схожим основным металлом ;
- Для снижения риска получения непровара нужно обеспечивать более широкий зазор — больше диаметра электрода.
Потому сварку таких стали лучше всего вести как можно быстрее, используя минимальное значение силы тока. Это можно выполнить, используя электроды меньшего диаметра. Эти меры помогут снизить перегрев металла, а также избежать сильных сварочных деформаций.
Почему важно использовать специальные электроды для сварки нержавейки
Это связано с тем, что подавляющее большинство этих сталей являются высоколегированными сталями. Сварка которых затрудняется множественными факторами такими как:
- Высокое содержание углерода в шве.
- Высокие требования к защите сварочной ванны и дуги от воздуха, что в противном случае ведёт к большому количеству дефектов.
- Низкая теплопроводность которые зачастую приводит к перегреву металла процессе сварки и образованию дефектов виде прожогов.
Если взять скажем электроды к примеру для черных стали ( нелегированных ) и попытаться произвести сварку, то сварной шов получится, но будет иметь множество недопустимых дефектов грубо говоря мы получим брак.
Ко всему ещё металл шва будет подвержен коррозии так как металл электродов не имел необходимых легирующих элементов.
Также они применяемые для нержавеющих сталей должны быть специально предназначенными для сварки именно этой группы стали и должны быть близкими по химическому составу. Если не соблюсти это условие, то сварочный шов будет выдерживать меньшее напряжение чем основной металл и будет являться самым слабым участком детали.
Также немаловажным фактором является то, что зона сварки, кромки деталей должны быть очень хорошо зачищены, а желательно и обезжирены. Как уже говорилось при сборке нужно соблюдать чуть увеличенный зазор.
Полезная статья — Как не ошибиться в выборе и правильно расшифровать обозначений электродов для сварки металлов
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 сваривать нержавеющую сталь электродами
Какими электродами варить нержавейку на переменном и постоянном токе
Для сварки коррозионностойких сталей на переменном токе в большей степени используются электроды содержащий в своей обмазке рутил. Это могут быть электроды чисто с рутиловым покрытием, рутилово-целлюлозным, рутилово-карбонатным и прочими. Рутил которые входят в состав обмазки обеспечивает легкое зажигание и стабильное горение сварочной дуги.
При сварки на переменном токе, нет такого понятия как полярность (прямая, обратная ) которые присуще только сварки на постоянном токе.
Даже при наличии дополнительных компонентов составе обмазки, сварка на переменном токе менее качественна и имеет ряд ограничений по сравнению с постоянным током, а потому применяется реже.
Можно ли сваривать сталь с нержавейкой?
Технология соединение металлов с разными составами нередко применяется на промышленных предприятиях. Крупные объекты состоят из множества узлов, тип и структура которых может отличаться. Сварка разнородных элементов в промышленных условиях работы уже давно перестала быть проблемой.
У владельцев загородных домов также может возникнуть необходимость в соединении нержавейки с обычной сталью. В бытовых условиях эту задачу решить сложнее, однако, при условии соблюдении всех технологических требований и грамотном подборе всех расходных материалов, можно получить качественное и прочное соединение. Кроме того, сварщик должен иметь достаточный опыт работы в данной сфере.
Электроды по нержавейки для переменного тока
Рассмотрим несколько основных марок применяемые для сварки по нержавейке на переменном токе. Их также можно использовать и для сварки на постоянном токе.
ЦТ 50
Эта марка применяется для сварки нержавейки, крайне распространённой и в промышленности, и в быту 08х18н10т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т и прочие. Они используются, когда нет особых требований к коррозионной стойкости соединения. Выпускаются диаметрами от 3 мм до 5 мм. Покрытие у них — рутилово-основное. Ими выполняется работа как правило на переменном токе, но можно и на постоянном с обратной полярностью, во всех пространственных положениях за исключением вертикального положения сверху вниз.
ОЗЛ 14
Эти электроды так же как и их предшественники используются по нержавеющей стали аустенитного класса (все по тем же 12Х18Н10Т, 12Х18Н9). Также они рассчитаны на условия, которых не требуется жёстких параметров по межкристаллитной коррозии. Сварка имя возможного всех пространственных положениях, на переменам / постоянном токе. Выпускаются они диаметром 3 и 4 миллиметра. Покрытие у них рутиловое.
Важно — при использовании электродов с рутилом покрытием возможна сильная зашлаковка сварочного шва. Это на заметку начинающим сварщикам так как очень сложно отличить сварочной ванне расплавленный металл от шлака.
ОЗЛ-310
Эти электроды используются для сварки и наплавки жаропрочных хрома никелевых сплавов также высоколегированные стали Х45Х25Н20С2 и сварка жаростойких ферритно-перлитных сталей. Покрытия— рутил— карбонатное. Диаметрами они выпускаются 3— 4 миллиметра и применяются для сварки на переменном токе (можно использовать на постоянным). Они обладают отличными сварочными и технологическими свойствами потому как содержит 20-22 процента никеля. Варить можно во всех пространственных положениях за исключением вертикального сверху вниз.
Полезная статья — Как правильно выбрать сварочный кабель для инверторного аппарата и не потерять деньги.
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.
Ручная дуговая технология подходит только для формирования горизонтальных соединений. При высокотемпературном воздействии сталь плавится, сварочная ванна смещается.
Электроды для сварки на постоянном токе
Теперь рассмотрим электроды применяемые при сварке нержавейки на постоянном токе. На постоянном токе сваркой идет более стабильно. Они содержат в обмазке минимальное количество элементов для ионизации. Их зажигать чуть сложнее чем применяемые на переменном токе.
Процесс сварки на постоянном токе выполняется с подключением аппарата на обратную полярность. Обратная полярность— это такое подключение аппарата, когда плюс подключается к держаку, а масса подключается к детали.
Рассмотрим несколько основных марок, таких как, а ОК 61-35 и 61-30 производитель Esab, электроды ЭА 400/10У, ЦТ-15, ЦЛ-11 и др. Далее более подробно остановимся на некоторых из перечисленных здесь.
Популярные электроды для сварки нержавейки (стали 12х18н10т)
Чаще всего в быту приходится использовать электроды для сварки нержавеющей стали марки— 12х18н10т называемой «медицинская сталь». Это хромоникелевая сталь аустенитного класса (она является высоколегированной, так содержание легирующих элементов превышает 10 %). Рассмотрим самый часто применяемые электроды для сварки этой стали.
ОК 61-35
Эти электроды применяется для сварки стали 12х18н10т в основном для ответственных швов к которым высокие требования по стойкости сварного шва и изделия целом к межкристаллитной коррозии. Применяются для изделия которые работают в зоне температур от — 196 до 400 градусов, что позволяет их использовать даже для криогенных установок. У них основное покрытие. Они имеют имеет достаточно высокую стоимость.
ЭА 400 10у
Так же, как и предыдущие электроды, применяются для сварки высоколегированный стали 12х18н10т, но когда температура эксплуатации изделия не превышает 350 градусов. В отличие от предыдущей марки ЭА 400/10у используется в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к межкристаллитной коррозии. Варить ими можно во всех пространственных положениях, коме сверху вниз. Покрытие – основное. Их стоимость значительно ниже, и они часто используются в бытовых целях. Выпускаются диаметрами от 2 до 5 мм.
ЭА 395/9
Используется эта марка для сварки нержавеющей стали аустенитного класса, а также для их сварки с углеродистыми. Покрытие у них основное, используются на постоянном токе. Шов получаемый этими электродами очень высокого качества, ровный с мелкой чешуйчатостью. Выпускаются диаметрами от 3 до 4 мм.
ЦЛ 11
Эти электроды применяются, когда стоит задача заварить шов с высокими требованиями по устойчивости к межкристаллитной коррозии. Эти электроды имеют основное покрытие и сварка ими возможно во всех пространственных положениях. Изделия, которые свариваются этими электродами могут эксплуатироваться при температуре до 400 градусов. Как и у предыдущие марки диаметр их бывает от 2 до 5 мм.
ЦТ 15
Эти электроды используется для сварки всё той же хромоникелевой нержавеющей стали 12х18н10т. Также Х16Н13Б и подобным сталям работающим при температуре 560-650 градусов и подвергающемся высокому давлению. Используется в условиях, когда предъявляются жёсткие требования по межкристаллитной коррозии. Чаще всего они используются в промышленности, так как в домашних условиях как правило нету столь высоких температур. Покрытие у них основное, сварка возможна во всех пространственных положениях.
Полезная статья — Все что нужно знать о газах применяемые для сварки от А до Я
Способы
Наиболее популярным способом для сварки нержавеющей стали и черных металлов является электрическая сварка. Этот способ заслужил признание и популярность, благодаря низкой себестоимости и малому количеству вспомогательных манипуляций. К сожалению, выбирая электросварку, приходится зачастую жертвовать качеством соединений. Причиной тому служит разные показатели вязкости нержавеющей стали и черных металлов. При температуре горения дуги сталь может растекаться, в то время, как черный металл остается достаточно вязким.
Высокая текучесть ограничивает сварщика в действиях. Практически невозможно наложить вертикальный или потолочный шов. Работая с разнородными металлами, приходится использовать переходные электроды, адаптированные под нержавейку и черный металл. Сами электроды, вернее их стержни, выполнены из нержавеющей стали.
Для газовой сварки характерно наличие присадочного материала, представленного в виде проволоки из нержавеющей стали. При газовой сварке сталь менее текучая, поэтому данный способ обладает неким преимуществом по сравнению с дуговой сваркой. Повысить эффективность плавления черного металла позволяет специальный флюс. Минусом газовой сварки выступают повышенные требования по технике безопасности, а также большой объем подготовительных работ.
Лучшим способом сварки нержавейки и черного металла специалисты называют аргонодуговую сварку. Нет необходимости использовать присадочную проволоку с покрытием, так как аргон прекрасно справляется с задачей защиты сварочной ванны. При всех достоинствах перечисленных методов следует отметить, что сварка нержавейки и металла не всегда себя оправдывает, так как финансовые затраты оказываются чрезмерно высокими.
Определяющим моментом в выборе одного из перечисленных способов сварки будет выступать поставленная цель и имеющиеся условия.
- При проведении мелкого бытового ремонта в домашних условиях самым оптимальным решением выступает электродуговая сварка электродами из нержавеющей стали. Естественно, исключаются высокие механические нагрузки на конструкцию.
- Более надежное соединение обеспечит газовая сварка. Но она доступна только в специализированных мастерских. Частный мастер вряд ли согласится приобретать дорогостоящее оборудование, к тому же занимающее много места. В промышленности и на производстве используются полуавтоматы TIG для ведения аргонодуговой сварки. Качество полученных швов высокое, но сам процесс сопряжен с материальными расходами.
Электроды для нержавейки – распространенные маркировки
Рассмотрим в этом разделе марки который также часто применяются как на производстве, так и в домашних условиях для нержавейки на основе хрома.
УОНИ-13/НЖ
Эти электроды применяются для сварки хромистых стали таких как 12х13 и подобным, с содержанием хрома 13 процентов. Покрытие у них основное.
ОЗЛ 8
Эти электроды используют для коррозионностойких сталей таких как: 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и подобных в тех случаях когда нет жёстких требований по межкристаллитной коррозионной стойкости. Покрытие их основное, варить ими нержавейку можно во всех положениях *коме сверху вниз) на постоянном токе.
ЦЛ-25
Эти электроды применяют для сварки жаростойких нержавеющих сталей содержанием хрома и никеля, таких как 10Х23Н18, 20Х23Н13 и аналогичных работающих до 1000 градусов. Покрытие у них основное. По сварке ими есть ряд ограничений, таких как ширина валика которые не должна быть более 3 диаметров электрода, а также обязательная прокалка перед сваркой при температуре 350—370 градусов.
ЦЛ-9
Эти электроды чаще всего применяются для сварки двухслойных стали (так называемый биметалл). Свариваются ими легированный стали марок 08Х13, 12Х18Н9Т и подобным. Сварочный шов будет соответствовать высоким требованиям у межкристаллитной коррозии. Покрытие этих электродов основное. Выпускаются диаметрами от 3 до 5 мм.
ОЗЛ-22
Эти сварочные электроды применяются для нержавейки из низкоуглеродистых хромоникелевых сталей. Покрытие этих электродов специальное. Варить ими можно не во всех пространственных положениях, а лишь в: нижним, вертикальным, и ограничена в потолочном. Диаметр этих электродов выпускаются 3 и 4 миллиметра.
Особенности нержавеющей стали
В отличие от ряда других популярных металлов, нержавейка обладает рядом особенностей, которые могут проявиться при соединении элементов из этого металла. Всё это нужно обязательно принимать во внимание, приступая к изготовлению различных конструкций и изделий из этого материала. По сравнению со многими другими видами сталей, нержавейка обладает меньшей теплопроводностью. Из-за этого приходится тратить больше времени на прогрев зоны сварки или использовать для работы ток большей величины.
Во время сварки элементов достаточно большой толщины из нержавейки зазор между ними должен быть немного больше, чем при соединении элементов из других видов стали. Это единственный способ, позволяющий свести к минимуму количество микротрещин, которые могут появиться после проведения сварочных работ.
Во время соединения элементов из нержавейки путем их сваривания сварочные стержни нагреваются до очень высоких температур. Происходит это из-за того, что металл обладает высоким сопротивлением к сварочным процессам. Для уменьшения подобного проявления специалисты рекомендуют применять для сварки специальные электроды, предназначенные для нержавеющей стали.
Что лучше переменный или постоянный ток
Ответ на этот вопрос достаточно простой— это постоянный ток. У источников переменного тока есть определенный ряд преимуществ таких как невысокий потери электроэнергии, но качество сварочного шва на переменном токе ниже. Это связано с тем, что при сварке на переменном токе дуга имеет нулевое напряжение за период 3 раза. Фактически она обрывается на долю секунды и снова разжигается.
Чтобы стабилизировать горение дуги в электронное покрытие добавляют специальные компоненты, улучшающие ионизацию. Также на переменном токе происходит смена полярности за секунду 120 раз при промышленной частоте в 60 Гц, что в свою очередь сказывается на нестабильности сварочного процесса.
Расскажем немножко о полярности. При использовании обратной полярности максимальный нагрев идёт на электрод что в свою очередь снижает количество тепла вводимая деталь, а это уменьшает деформацию.
При использовании прямой полярности соответственно ситуация обратная, максимальное тепло выводится в деталь что может обеспечивать более глубокое проплавление металла и применяется для сварки детали с большими толщинами. Также применяется для сварки тиг чтобы не ввести дополнительный перегрев вольфрамовую электрода.
При сварке на переменном токе полярность пол периода прямая, а после меняется на обратную что в свою очередь негативно сказывается на качестве сварки.
Какие электроды берут для сварки нержавейки с черным металлом (переходные электроды)
Рассмотрим так называемые переходные электроды, это электроды, которыми сваривают черный металл с нержавейкой. Отсюда и название «переходные» — переход от одной стали другой. Применяются они как в промышленности, так и в быту к примеру при приварке в бане бака.
Рассмотрим основные электроды, которые чаще всего используются.
ОЗЛ 6
Эти электроды предназначены для сварки углеродистых, а также низколегированных сталей перлитного класса (к примеру сталь 20, 09Г2С) со сталями аустенитного класса. Также они применяются для сварки жаростойких хрома никелевых стали (к примеру 20Х23Н18) которые могут работать при температурах до 1000 градусов. Покрытие этих электродов основное, сварка возможна в Нижнем, вертикальном и потолочном положениях. Электроды выпускаются диаметрами от 2 до 5 мм. Перед сваркой обязательная прокалка при температуре 300— 335 градусов в течение одного часа.
Ок 67.60
Эти электроды производства Esab ОК имеют кисло-рутиловое покрытие. В результате чего дуга очень хорошо загорается (это связано с наличием рутила в обмазке). Используются они для сварки хромоникелевых сталей с чёрными низколегированными низкоуглеродистыми. Варить электродами можно во всех пространственных положениях кроме сверху вниз. Электроды необходимо прокаливать перед сваркой при температуре до 370 градусов 2 часа.
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 полуавтоматом
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.
Какими электродами варить нержавейку 1 мм
Сварка нержавейки процесс непростой, а особенно когда идет речь о малых толщинах. Нержавейку легко перегреть и прожечь, потому что у неё низкий коэффициент теплопроводности. Также тонкий металл очень сильно подвержен деформациям которые возникают процессе сварки.
Для сварки такой тонкой нержавейки необходимо будет использовать электроды с рутилово-кислым покрытием. Одной из марок, которые можно использовать является ОК 63.20. Данные электроды подойдут если температура эксплуатации детали до 350 градусов Цельсия.
Ещё одна марка, которую можно рассмотреть это ОК 63.34. Эти электроды близки по свойствам в предыдущей марке ими можно выполнять сварку сверху вниз. Использование данного способа снижает температуру, соответственно и риск прожечь тонкий металл.
Также стоит рассмотреть такую марку электродов как ОК 61.20 от ESAB. Они имеют рутила кислое покрытия и предназначены для сварки тонкостенных деталей при условии, что эксплуатация до 400 градусов.
Общие принципы выбора электродов
Выбор сварочных электродов необходимо производить по материалу детали (основной материал из которого изготовлены детали). Самый простой способ — это забить в интернете (но лучше конечно смотреть в ГОСТе или марочнике сталей) механические характеристики нужного нам материала. Нас интересуют такие характеристики как предел текучести — σт и временное сопротивление σв.
Получаем значения и идем снов в интернет, гост или каталог электродов и сравниваем значения. Значения основного металла должны быть равны или немного меньше значением для электродов. Ну и конечно, как уже говорилось состав металла в электродах должен соответствовать или быть близким основному металлу.
