Нержавеющая сталь нашла свое применение во многих сферах жизнедеятельности человека: тяжелом машиностроении, строительстве, производстве бытовой электроники, пищевой и химической промышленности и т.д. Практически во всех перечисленных областях для производства изделий используется сварка нержавейки как один из наиболее эффективных способов соединения деталей.

 

Известно, что данный тип металла обладает антикоррозионными характеристиками из-за добавления в его состав хрома, который при взаимодействии с атмосферным кислородом образует оксидный барьер, защищающий железо от окисления. Помимо хрома, нержавеющая сталь может включать и другие компоненты (никель, титан, молибден). Добавление в состав вспомогательных элементов дает возможность изменять свойства материала, что и определяет сферу его применения.

 

Классификация нержавеющих сталей

Процесс сварки нержавейки считается более сложным, чем сварка обычных стальных изделий. Это связано с уникальной микроструктурой металла, которая зависит от преобладающей кристаллической фазы. Наличие того или иного компонента приводит к разной реакции на термообработку, поэтому выбор способа сваривания во многом зависит от класса материала.

  • Аустенитный класс.
    В таком сплаве основной фазой выступает аустенит. Дополнительными элементами обычно являются хром (до 20%) и никель (до 10%). Хром способствует антикоррозийности, а никель – пластичности, что позволяет применять данный материал в машиностроении. При термообработке аустенитные сплавы не теряют своих характеристик, поэтому хорошо переносят сварочный процесс.
  • Ферритный класс.
    Основной фазой в этом случае является феррит. Добавление хрома придает изделию антикоррозионные свойства, однако, в отличие от аустенитного, ферритный сплав не обладает большой гибкостью. Главной особенностью ферритов является повышенная устойчивость к агрессивным средам, поэтому такой материал часто используют в химической промышленности. Вместе с тем, устойчивость к сверхвысоким температурам делает его неудобным для сварки.
  • Мартенситный класс.
    Наличие в качестве основной фазы мартенсита придает металлу повышенную твердость. Мартенситный сплав в основном применяют для изготовления работающих на износ деталей и режущих инструментов (ножей). В то же время, материал является довольно хрупким, это нужно учитывать во время его обработки и эксплуатации.
Классы нержавеющих сталей

Классификация материалов

Как осуществляется сварка нержавейки

Перед выполнением сварки нержавеющей стали необходимо ее подготовить. Очень важно уделить внимание кромкам свариваемых деталей – они должны быть зачищены до стального блеска. Также следует обезжирить поверхность с помощью растворителя, авиабензина или ацетона.

 

Обзор техпроцесса

 

Для сваривания нержавейки можно применить одну из следующих технологий:

  • MMA;
  • TIG;
  • MIG/MAG.

Ручная MMA-сварка, как правило, используют при отсутствии высоких требований к качеству шва. Основная сложность данной технологии заключается в правильном выборе электрода, который нужно подбирать в соответствии с маркой металла. Обычно для таких целей применяют электроды с основным покрытием, изготовленным из карбонатов магния и кальция, или рутиловым покрытием, созданным на основе двуокиси титана. Если в первом случае сваривание осуществляется исключительно обратнополярным постоянным током, то во втором допускается применение тока с переменной характеристикой.

Таблица подбора электродов для сварки нержавейки

Таблица для подбора электродов

 

TIG-сварка эффективна для сваривания тонких листов нержавейки. Чтобы добиться высокого качества шва, следует использовать присадочную проволоку с более высоким уровнем легирования, чем у основного металла. В качестве защитной среды зачастую применяется 100% аргон, однако в некоторых случаях для повышения стабильности дуги и увеличения скорости процесса аргон могут разбавлять гелием.

 

TIG сварка изделий из нержавейки

 

TIG сварка выхлопных систем

 

Аргонодуговая сварка нержавейки TIG с вольфрамовым электродом

Аргонодуговая сварка TIG с вольфрамовым электродом

 

Полуавтоматическая технология MIG/MAG является наиболее универсальной для сварки нержавеющей стали, так как позволяет работать с разными толщинами: для тонких листов подходит метод короткой дуги, для толстых – струйного переноса. С целью защиты шва обычно используют смесь аргона (98%) с диоксидом углерода (2%). Не рекомендуется увеличивать концентрацию углекислоты и, тем более, применять ее в чистом виде, поскольку это приводит к появлению металлических брызг и нарушению структуры шва. Подробнее о сравнении углекислого газа и сварочных смесей читайте в нашей статье.

 

Особенности работы с нержавеющей сталью

Приступая к сварочному процессу, необходимо учитывать несколько важных моментов, характерных для нержавейки:

  • Данный материал обладает меньшей теплопроводностью, чем обычное железо. Поэтому во избежание высокой концентрации тепла в районе шва с дальнейшим прожогом детали сварочный ток необходимо уменьшать на 20-30%.
  • Из-за повышенного электрического сопротивления металла электроды нагреваются гораздо сильнее, что приводит к их более быстрому износу.
  • Нержавеющая сталь отличается высоким коэффициентом линейного расширения. При сваривании деталей большой толщины важно выдерживать определенный зазор для нормальной усадки шва. В ином случае возможно появление трещин.
  • В режиме термообработки возникает вероятность снижения антикоррозионных свойств в месте соединения деталей. С целью предотвращения такой ситуации шов следует оперативно охлаждать. Для этого используют разные способы, например, подкладывают под место соединения медную пластину или снижают его температуру с помощью холодной воды.

Сваривание изделий из нержавейки это распространенная задача на производстве. Как показывает практика, попытки сэкономить на качестве защитных газов приводят к уменьшению надежности и долговечности сварного соединения. Качество имеет первостепенное значение для всего результата работы. Например, здесь можно ознакомиться с защитными газовыми смесями, которые применяются для различных видов металлов, и их типовыми характеристиками.