Сварка нержавейки в домашних условиях и на производстве

Выполняя такую технологическую операцию, как сварка нержавейки, важно учитывать как физические свойства материала, так и его химический состав. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что соединение будет выполнено качественно и надежно.

Аргонная сварка нержавеющей стали

Факторы сложности для сварки деталей из нержавеющей стали

Сварку нержавеющей стали затрудняет то, что данный материал относится к категории высоколегированных сплавов, а значит, в его составе в достаточно большом количестве содержатся элементы, влияющие на его основные свойства. В нержавейке, в частности, таким элементом является хром. Его содержание в данном сплаве может составлять 12–30%. Хром наряду с такими элементами, как никель, титан, марганец и молибден, формирует антикоррозионные свойства нержавеющей стали, но в то же самое время наделяет ее и другими особенностями, влияющими на свариваемость.

Для тех, кто не любит читать длинные статьи и вникать в технические тонкости, предлагаем сразу посмотреть два видео с наиболее актуальными для домашнего мастера вариантами сварки нержавеющей стали — электродом с помощью инвертора и опять же инвертором, но уже в среде защитного газа (аргона).

Сварка нержавейки должна выполняться с учетом следующих специфических характеристик этого материала.

Достаточно высокий коэффициент линейного расширения

По этой причине сварку нержавеющей стали всегда сопровождает значительная деформация соединяемых деталей. В отдельных случаях, когда свариваемые детали имеют значительную толщину и между ними не предусмотрен зазор, такие деформации могут привести даже к появлению крупных трещин.

Низкая теплопроводность

Теплопроводность нержавеющей стали в 1,5–2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Такая особенность материала приводит к тому, что соединяемые детали в зоне сварки проплавляются даже при меньших (на 15–20%), чем при сваривании изделий из низкоуглеродистой стали, силах тока.

Межкристаллитная коррозия

При сильном нагреве (более 500 градусов Цельсия) в нержавеющих сталях возникает так называемая межкристаллитная коррозия. Происходит это потому, что по краям зерен структуры металла начинают формироваться прослойки, состоящие из карбида хрома и железа. Избежать этого явления можно не только тщательным подбором режима сварки, но и путем принудительного охлаждения свариваемых деталей из нержавейки, для чего можно использовать обычную воду. Однако следует иметь в виду, что охлаждать водой можно лишь детали, изготовленные из хромоникелевых сталей, которые имеют аустенитную внутреннюю структуру.

Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями

Из-за низкой теплопроводности соединяемых материалов и их повышенного электрического сопротивления сварка деталей из нержавейки сопровождается сильным нагревом электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать этого нежелательного явления, используют электроды для сварки нержавейки длинной до 35 см.

Сварочные электроды Sabaros ME 101 3,2мм для сварки нержавеющих сталей

Наиболее распространенные способы сварки нержавеющей стали

Сварка изделий из нержавеющих сталей, характеризующихся повышенным содержанием хрома, может выполняться с использованием нескольких технологий. Сюда, в частности, относятся следующие виды сварки:

  • аргонодуговую (с использованием вольфрамового электрода и режимов AC/DC TIG);
  • выполняемую в режиме MMA покрытыми электродами;
  • полуавтоматическая электродуговая сварка в среде аргона, проводимая в режиме MIG и с использованием проволоки из нержавеющей стали;
  • так называемая холодная сварка для нержавеющей стали, выполняемая под большим давлением (название данной технологии обусловлено тем, что она не предусматривает плавления металла в процессе его соединения);
  • шовную технологию и контактную точечную сварку.

Технология сварки деталей из нержавеющей стали предусматривает тщательное обезжиривание их поверхностей при помощи ацетона или авиационного бензина. Делается это для того, чтобы уменьшить пористость выполняемого шва, сделать сварочную дугу более устойчивой, тщательно зачистить кромки соединяемых деталей. Только после тщательной зачистки можно приступать к выполнению операции выбранным способом. Есть несколько основных способов сваривания деталей из нержавеющих сталей, а также технологии, которые применяются достаточно редко. В любом случае принимать решение о том, как варить нержавейку, следует исходя из конкретных условий и требований, предъявляемых к формируемому соединению.

Сварка покрытыми электродами (ММА)

Сварка деталей из нержавейки по технологии ММА, предусматривающая использование покрытых электродов, является самой распространенной технологией. Этот способ достаточно прост, его можно применять и дома, но он не позволяет получать шов самого высокого качества.

Что удобно, такую сварку нержавейки можно выполнять даже в домашних условиях, но для этого вам понадобится специальный сварочный аппарат, который называется инвертор. Чтобы сварка нержавейки инвертором позволила получить соединение, обладающее высокой надежностью, необходимо правильно подобрать электрод для определенной марки нержавейки. Все электроды, с помощью которых проводится сварка изделий из нержавеющих сталей, делятся на два основных типа:

  • с рутиловым покрытием на основе двуокиси титана (сварка такими электродами, обеспечивающими небольшое разбрызгивание металла и стабильную дугу, выполняется на постоянном токе и обратной полярности);
  • с покрытием на основе карбоната магния и кальция (такими электродами нержавейка сваривается на постоянном токе обратной полярности).

Чтобы понять, какими электродами варить нержавейку, достаточно заглянуть в ГОСТ 10052-75, в котором представлены все типы таких расходных материалов, а также оговаривается, какой из них следует использовать для работы с металлом конкретного химического состава. Для того чтобы выбрать электроды по нержавейке, соответствующие требованиям данного ГОСТа, достаточно знать марку металла, детали из которого необходимо соединить.

Со всеми требованиями к электродам для сварки нержавейки можно ознакомиться, бесплатно скачав ГОСТ 10052-75 в формате pdf по ссылке ниже.

Ручная и полуавтоматическая сварка нержавейки в среде аргона (AC/DC TIG, MIG)

Для выполнения ручной сварки нержавейки в среде аргона применяются электроды из вольфрама. Эта технология даже в условиях дома позволяет получать качественные и надежные соединения изделий, отличающихся небольшой толщиной. Сварку такими электродами по нержавейке используют преимущественно для монтажа коммуникаций из труб, по которым под давлением будут транспортироваться газы или различные жидкости.

Аустенитную нержавеющую сталь следует сваривать особенно тщательно и с осторожностью

У данной технологии есть определенные особенности.

  • Для того чтобы вольфрам, из которого изготовлены электроды по нержавейке, не попал в расплавленный металл в зоне сварки, дугу поджигают бесконтактным способом. Если выполнить это непосредственно на детали не представляется возможным, то дугу зажигают на специальной угольной плите и аккуратно перемещают ее на соединяемые заготовки.
  • Сварку нержавеющей стали данным способом можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе.
  • Режимы подбираются в зависимости от толщины соединяемых деталей. К таким режимам, в частности, относятся параметры сечения вольфрамового электрода, диаметр проволоки, используемой в качестве присадки, параметры тока (сила и полярность), расход защитного газа, скорость выполнения сварки.
  • Очень важно, чтобы уровень легирования присадочной проволоки был выше, чем у соединяемых деталей.
  • В процессе выполнения сварки электроды по нержавейке не должны совершать колебательных движений. Если пренебречь этим требованием, это может привести к нарушению сварочной зоны и окислению металла в ее области.

При использовании данной технологии можно сократить расход вольфрамового электрода. Для этого нужно некоторое время (10–15 секунд) не отключать подачу аргона после окончания сварочного процесса. Подобная процедура способствует защите раскаленного вольфрамового электрода от активного окисления.

У полуавтоматической сварки нержавейки в среде аргона, по сути, мало отличий от обычного ручного способа. Основное ее отличие заключается в том, что подача проволоки в зону сварки осуществляется при помощи специального оборудования. Благодаря механизации процесс протекает значительно точнее и с большей скоростью.

Благодаря использованию полуавтоматического оборудования могут быть реализованы следующие техники сварки деталей из нержавеющей стали:

  1. метод струйного переноса, который позволяет эффективно сваривать детали большой толщины;
  2. сварка короткой дугой – для выполнения соединения деталей небольшой толщины;
  3. импульсная сварка – универсальная технология, которая позволяет получать качественные и надежные соединения и является самым выгодным вариантом в финансовом плане.

Аргонодуговая сварка нержавеющей стали

Другие технологии сварки нержавеющей стали

Существует еще несколько способов сварки нержавейки, которые лучше демонстрируют себя в определенных ситуациях, то есть не отличаются универсальностью. Сюда относятся следующие способы, предполагающие использование специального оборудования.

Сварка нержавеющей стали с использованием лазерного луча

Такой способ сварки, который даже на видео выглядит очень впечатляюще, обладает целым рядом весомых преимуществ: металл в зоне сварки не теряет свою прочность из-за чрезмерного температурного воздействия, быстро остывает, на нем не появляются трещины, а в его структуре формируются зерна минимального размера. Оборудование для лазерной сварки и сама технология находят широкое применение в различных отраслях промышленности (автомобиле- и тракторостроение, монтаж коммуникаций из труб и др.).

Холодная сварка под большим давлением

Данная технология не предусматривает плавления материала в зоне сварки, а металлические детали соединяются на уровне их кристаллических решеток. В зависимости от получаемого соединения и конфигурации деталей давление может оказываться на одну или сразу на обе металлические заготовки. Очень интересно посмотреть на видео такого процесса: две детали, находясь в холодном состоянии, как будто вдавливаются друг в друга.

Контактная сварка изделий из нержавейки

Такая сварка может выполняться по точечной или роликовой технологии. В результате могут быть соединены тонкие листы нержавейки с толщиной не более 2 мм. При этом используется то же самое оборудование, что и для других металлов.

На видео ниже подробно объясняются и наглядно демонстрируются нюансы подачи присадочного прутка при сварке нержавейки неплавким электродом в среде аргона и прочие нюансы работы.

Работа с нержавеющей сталью является сложным сварочным процессом. Сварка нержавейки осложняется текучестью ванны, что в процессе работ создает значительные трудности при сваривании вертикальных и потолочных швов. Металл может стекать с любых поверхностей. При работе с нержавеющей сталью сварщик должен проявить аккуратность, выполняя точные движения для достижения качественного результата.

Методы сварки нержавеющей стали

При осуществлении процесса по сварке нержавейки в домашних условиях или на производстве, обычно используют три приема:

  • Сварка обычными электродами. В этом случае плавящийся при осуществлении работы электрод является основным материалом для соединения деталей и создания самого шва. При осуществлении дела сварщик использует сварочный аппарат инверторного типа.
  • Сварка вольфрамовыми электродами аргоновая. Суть процесса сводится к плавлению металла на заготовленной металлической детали неплавящимся электродом. В этом случае материалом для создания шва служит сам металл. Аргон в этом случае выполняет защитную функцию сварочной ванны. Аргоновая сварка может также выполняться с применением присадочной проволоки без покрытия.
  • Электросварка плавящимся электродом с использованием полуавтомата. Процесс производится в газовой среде с применением аргона с углекислотой или одной углекислоты.

Критерии выбора электродов

Чтобы правильно соединить заготовки нержавейки, необходимо выбрать подходящие электроды. Они должны предназначаться для процесса с таким материалом и подбираться с учетом его толщины. Чтобы не запутаться в широком ассортименте представленных товаров, можно прибегнуть к опыту профессиональных сварщиков.

Многие мастера своего дела применяют для сварочного процесса с нержавейкой электроды шведской фирмы ESAB марки ОК 67.60. Они применяются для соединения коррозиестойких сталей. Электроды имеют рутилово-кислое покрытие и обеспечивают легкий повторный поджиг, отлично держат дугу, что позволяет получить чистый и ровный шов. Образующийся в процессе производства шлак легко отделяется от металла.

Для сваривания нержавейки электроды должны отвечать следующим требованиям:

  • Обладать небольшим температурным расширением.
  • Отличаться высокой упругостью.
  • Иметь высокую степень износоустойчивости и теплопроводности.
  • Иметь большое сопротивление термической ползучести.

Электроды с базисным покрытием выпускаются отечественной промышленностью. Они не всегда подойдут новичку, в отличие от предыдущей марки электродов, но будут стоить дешевле импортных, чем и объясняется их востребованность на производстве. Для работы со сталью чаще всего используют электроды марки ОЗЛ-8 и ЦЛ-11.

Эти материалы способны обеспечить шву неплохие антикоррозийные свойства, но предрасположены к частому залипанию и созданию нестабильной дуги. Для проваривания большого количества швов рекомендуется приобретать электроды НЖ-13. Они обеспечивают надежное соединение и образуют тонкий слой шлака, который после остывания отпадает самостоятельно.

Сварка аппаратом инверторного типа

Область занятий весьма обширна в силу мобильности устройства. Инвертор не привязан к одному месту, поэтому с ним можно работать дома или на производстве. Ручную дуговую сварку для работ с нержавейкой лучше использовать:

  • Для создания коротких швов.
  • Для выполнения деталей в небольших объемах.
  • При установке металлоконструкций. Этот метод не используется при выполнении большого объема работ.
  • Для создания прихваток под основные сварочные работы при установке конструкций.
  • Для устранения сварочных недочетов после проведения процесса.
  • Для наплавки.

Соединять таким способом при использовании инвертора можно небольшие детали или трубы, соблюдая последовательность процесса. Многие новички задают вопрос о том, как сварить нержавейку инвертором в домашних условиях, что действительно при отсутствии опыта не так просто сделать. Можно приобрести для проведения работ небольшой инвертор «Ресанта». Он имеет малый вес и отличные технические характеристики. Разнообразие модельного ряда позволит выбрать подходящий аппарат.

Сварка нержавеющей стали аргоном

Для проведения процесса в среде аргона приобретают вольфрамовые электроды. В результате применения этой технологии сварки нержавеющей стали получаются надежные и качественные швы.

Этот метод можно использовать, когда заказчику необходимо получить изделие с красивыми швами. Эстетическая сторона создания шва будет соблюдена даже при проведении сварки нержавейки электродом в домашних условиях.

Этот метод позволяет избежать необходимости в зачистке швов от шлаков и искр в процессе создания изделия. Сварка в среде аргона позволяет работать с тонкостенными металлами. Этот способ позволяет получать самые чистые соединения металла. В процессе работы необходимо использовать постоянный или переменный ток прямой полярности.

Отличительной чертой этого способа является бесконтактный способ поджига дуги. Делается это с целью исключения попадания вольфрама с электродов в расплавленный металл. В процессе работ необходимо исключить колебательные движения стержня, чтобы избежать окисления шва.

Подготовка к проведению работ дома

Перед проведением сварочного процесса рекомендуется тщательно подготовить свариваемые поверхности. Подготовительные работы проводятся в такой последовательности:

  • Удаляют с поверхности все загрязнения.
  • При помощи растворителя обезжиривают поверхность. Это делается для обеспечения стабильности дуги и качественного проваривания шва.
  • Наносят специальное средство, противодействующее налипанию сварочных брызг.

В процессе сварки необходимо следить за температурой, чтобы не произошел перегрев металла. Он будет способствовать выгоранию легирующих компонентов.

Особенности процесса своими руками

Процесс проведения сварки с нержавеющей сталью в домашних условиях следует осуществлять с учетом всех рекомендаций:

  1. В процессе соединения следует использовать ток обратной полярности. При проведении сварочного процесса необходимо следить за швом, чтобы он не проплавился. При недостатке опыта допустима минимальная проплавка.
  2. При создании оптимальной среды для усадки в сварном стыке оставляют небольшой зазор.
  3. Осуществляя сварку в домашних условиях простым электродом, необходимо подобрать его нужный размер соответственно ширине металла. Для тонкого металла выбирают электроды с малым диаметром. В противном случае нарушится герметичность шва, что приведет к появлению микротрещин и пор.
  4. Выбор величины сварочного тока осуществляется с помощью специальных таблиц с нормированием значений и учетом толщины металла.
  5. С целью сохранения антикоррозийных свойств шва его остужают после завершения работ.
  6. Для охлаждения шва можно использовать медные прокладки.

Нежелательно проводить механическую зачистку сварочного шва после осуществления процесса. В этом случае удалится верхний слой материала, который обеспечивает защиту от коррозии. Для восстановления окисленного слоя понадобится около 6 часов. В это время необходимо исключить контакт с органическими веществами в зоне зачистки. В качестве дополнительного средства можно использовать консервант из пассивирующих присадок и синтетических масел.

Выбор электродов

При наличии значительного опыта в области сварочных работ у специалистов не возникает вопроса, как варить нержавейку электродом с черным металлом. Иногда возникает потребность в соединении деталей черного металла и нержавеющей стали.

Если правильно выбрать электроды для этих различных материалов, то можно получить качественное соединение даже в бытовых условиях. Для работ можно взять электроды с покрытием или вольфрамовые. Самыми популярными марками являются расходные материалы АНЖР-1 и АНЖР-2, ЦТ-28.

Вольфрамовые электроды стоят несколько дороже обычных и требуют наличия специального оборудования. К тому же для качественного выполнения процесса требуется следить за перпендикулярным расположением стержня, относительно свариваемой поверхности.

Работа с тонкостенной нержавейкой

Без минимального опыта очень сложно работать с такими материалами. Помимо правильного подбора электродов, следует выбрать нужное напряжение. Для работы с трехмиллиметровым металлом следует выбирать диаметр расходника не более 4 мм. Напряжение на аппарате не должно превышать 80 ампер. Для работы предпочтительно выбрать электроды марки ЦЛ-11 или ОК 63.20.

Сварка труб из стали

Чтобы заварить трубы из нержавейки надо приобрести электроды с основным или рутиловым покрытием. В процессе сварки применяют постоянный ток обратной полярности. Сварка на постоянном токе может использоваться для соединения тонкостенных труб. Этот процесс обеспечивает минимальное разбрызгивание металла, является простым для сварщика.

Постоянный ток прямой полярности используют при работе с вольфрамовыми электродами. Этот метод позволяет защитить трубы от окисления, создать устойчивость дуги в процессе работы, обеспечить высокую коррозийную стойкость шва.

Технологичность процесса сводится к соблюдению трех основных этапов проведения работ и позволяет соединять трубы и баки цилиндрической формы. Для качественного выполнения швов необходимо:

  1. Осуществить качественную подготовку сварщика и оборудования к работе. С рабочей поверхности удаляются все загрязнения при помощи наждачной бумаги или металлической щетки.
  2. Начать сварочный процесс с поджигания электрода или возбуждения дуги. После этого переходят к процессу соединения, осуществляя контроль над дугой.
  3. По завершении работ отбивают шлак и проверяют шов на качество проваривания.

При выборе электродов марки ОК 63.20 для работ с нержавеющими трубами следует помнить, что сварочный процесс проходит при кратковременном поджигании и гашении электрической дуги. Говоря другими словами, сварка осуществляется точечным методом и позволяет работать с тонкими металлами.

Сварка нержавеющей стали — занятие, требующее определенных навыков и знания теоретических основ. Если у вас нет опыта со сваркой обычной низколегированной стали, то за нержавейку браться не стоит, даже на полуавтомате. Особенности металла непременно дадут о себе знать. Но это совершенно не значит, что сварка нержавейки в домашних условиях невозможна.

Как и любой металл, нержавеющая сталь сваривается плавлением, причем некоторые марки поддаются сварке довольно беспроблемно. Для сварки применяются практически все известные способы — сварка покрытым электродом, в аргоновой атмосфере вольфрамом и полуавтоматом. Если на обычной стали эти методы освоены, то можно переходить к нержавейке.

Особенности сварки нержавейки

Нержавеющая сталь сложная для сваривания вследствие повышенного содержания хрома — в сплаве его от 13 до 30%. При соединении с кислородом, хром образует оксидную пленку, которая препятствует сплавлению металла в сварочной ванне. Низкая теплопроводность металла вызывает перегрев в зоне шва и частичное изменение структуры материала, что приводит к снижению прочности.

Но бороться с этими трудностями вполне возможно, просто необходимо помнить об особенностях металла и выбирать оптимальный режим работы.

Важен и второй вопрос — чем лучше всего варить нержавейку в домашних условиях? Однозначного ответа здесь нет. Все зависит от марки стали и опыта сварщика. Если есть выбор, то лучше всего выбрать инверторный аппарат, как самый удобный в использовании и обладающий широким диапазоном точных настроек.

В бытовых условиях чаще всего используется сварка покрытыми электродами, но подходят не все виды. Необходимо выбирать только электроды с основным или рутиловым покрытием. Если ориентироваться на марки, то покупать следует ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11 или их зарубежные аналоги. В каждом магазине, торгующим сварочным оборудованием, вам подскажут, какие электроды для какой стали подходят лучше всего.

Наиболее распространенными марками стали, с которыми приходится встречаться домашнему мастеру, являются AISI 304, 304L, 316L и 321. Аналогами по ГОСТ выступают 08Х18Н10, 03Х18Н11, 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т. Именно такие металлы используются для посуды, изготовления труб и листов, из которых делают ворота, ограды и другие декоративные архитектурные элементы.

Настраивается аппарат на обратную полярность (+ на электроде) и сила тока выставляется на процентов 20-25 ниже, чем для сварки обычной стали такой же толщины. Также следует учесть тот факт, что электрическое сопротивление нержавеющей стали ощутимо выше, чем обычной. Электроды с низколегированным стержнем могут перегреваться и разрушаться в процессе работы.

Если есть возможность, лучше найти специальные электроды для нержавейки, их очень легко отличить — они выпускаются длиной 350 мм. Если же варить будете обычными электродами, следует быть готовым к тому, что покрытие с них может попросту осыпаться.

Под свариваемые листы нержавейки необходимо установить медную подложку, чтобы она отводила тепло из зоны сваривания и не возникало перегрева и металл не изменял своей структуры. Также не следует стыковать кромки вплотную — тепловой коэффициент расширения нержавеющей стали достаточно высокий, поэтому при охлаждении шов может покрываться микротрещинами. Зазор не должен превышать 2 мм. Электрод ведут вдоль прямой линии, колебательная траектория при сварке нержавейки не применяется.

Перед тем, как варить нержавейку покрытым электродом в домашних условиях, позаботьтесь о наличии всего необходимого для подготовки металла к работе и финишной обработки шва. Подготовка заключается в тщательной очистке зоны шва от пыли, грязи и следов технических жидкостей. Если есть возможность — пройдитесь зачистным кругом болгарки или мелкой наждачной бумагой. Затем необходимо промыть поверхность ацетоном или чистым бензином для удаления остатков масел и жиров.

После сварки необходимо обработать шов специальной травильной пастой, если такой нет — соляной или серной кислотой и обработать металлической щеткой, а еще лучше — зачистить с помощью болгарки. На шве остается значительный процент окалины, которая может вызвать коррозию шва.

Аргоновая сварка

Часто для нержавеющей стали применяется сварка TIG вольфрамовым электродом в аргоновой среде.
В домашних условиях таким аппаратом варить удобнее, чем покрытым электродом, но не у каждого мастера есть аппарат, способный выполнить такую работу.

Метод сварки в аргоне используется для тонких листовых металлов и труб, которые будут эксплуатироваться под давлением. Работает аппарат на переменном токе или постоянном обратной полярности. Также для сварки понадобится присадочная проволока и баллон с газом. Как правило, если в гараже или домашней мастерской есть аппарат с возможностью TIG-сварки, то есть и все необходимые приспособления и аксессуары. По сравнению с ММА-сваркой, аргоновая дает более прогнозируемые результаты.

Полуавтоматическая сварка нержавейки

Если в распоряжении сварщика только полуавтоматический аппарат, который может работать с нержавеющей проволокой или порошковой ее разновидностью,
то работать можно и на нем. Проволока выбирается специальная, для сваривания нержавеющей стали. Алюминиевая не подойдет. Газовой средой обычно служит углекислота, но при сварке ответственных деталей нужен аргон или смесь из 70% аргона и 30% углекислого газа.

Возможность регулировки скорости подачи проволоки и открытой длины электрода позволяют выбирать самый оптимальный режим сварки. Также конструкция горелки позволяет работать в труднодоступных местах. Перед началом сварочных работ рабочую зону рекомендуется просушить путем нагревания до 100 0С. Это удобно еще и тем, что нагретая нержавейка лучше сваривается.

При использовании порошковой проволоки, если в домашней мастерской нет специальной, необходимо помнить, что шов спустя некоторое время может начать ржаветь. Чтобы этого не случилось, его необходимо обработать специальной пастой.

Тема сварки нержавеющей стали в домашних условиях очень актуальна. Если вы обладаете собственным опытом таких работ — поделитесь с читателями. Пишите нам на сайт в раздел комментарии.