Технология сварки нержавейки аргоном – важные особенности и тонкости
Сварка нержавейки, при которой пользуются аргоном как защитным газом, является одной из самых распространенных технологий получения качественных и надежных соединений деталей, изготовленных из такой стали.
Использование аргона при сварке нержавеющей стали позволяет получать сварные швы высокого качества
Прежде чем приступать к обучению этому процессу, следует познакомиться с характеристиками данного сплава, которые и делают его трудносвариваемым материалом.
Нержавеющая сталь является металлом, который успешно противостоит коррозионным процессам. Таким его делают легирующие добавки, основной из которых является хром (в отдельных марках нержавейки он может составлять до 20%). В различные виды такой стали могут также добавляться в качестве легирующих элементов титан, никель, молибден и др. Эти добавки, кроме антикоррозионных свойств, наделяют нержавейку и рядом других необходимых физико-механических характеристик.
Нержавеющая сталь, кроме исключительных антикоррозионных свойств, обладает поверхностью привлекательного внешнего вида. Именно поэтому ее часто даже не покрывают краской. Отсюда возникают дополнительные требования к качеству сварного шва: он должен быть не только надежным, но и аккуратным.
Выполнять сварочные работы с нержавейкой и получать соединения, удовлетворяющие самым строгим требованиям, может только специалист, обладающий не только необходимыми знаниями технологии, но и достаточным опытом работы в данной области. Это значит, что для обучения приемам сварки нержавеющей стали в среде аргона недостаточно просто посмотреть видео такого процесса – необходимо еще получить практические уроки.
В чем заключаются сложности сварки нержавеющей стали
Сложность сварки нержавейки объясняется свойствами данного металла, которые ему придают легирующие добавки. По сравнению с низкоуглеродистой сталью, нержавейка имеет более низкую теплопроводность (в два раза ниже), что является негативным фактором для сварочных работ. Высокая температура из-за низкой теплопроводности металла будет концентрироваться в месте выполнения соединения и недостаточно активно отводиться от него. Это может стать причиной перегрева области соединения и даже прожога металла. Именно поэтому технология сварки нержавейки предусматривает снижение сварочного тока: его значение выбирается на 20% ниже, чем при сварке обычных сталей.
Дисплей сварочного полуавтомата с цифровой индикацией рабочего тока и напряжения
Еще одной характеристикой нержавеющей стали, которую обязательно следует учитывать при сварке, является повышенный коэффициент линейного расширения и, как следствие, значительная линейная усадка. Именно это свойство нержавейки приводит к тому, что детали из нее при выполнении сварочных работ подвергаются значительным деформациям, нередко приводящим к появлению трещин на их поверхности. Учитывая это, между соединяемыми заготовками следует оставлять больший зазор, который будет компенсировать деформационные процессы.
Нержавейка отличается повышенным электрическим сопротивлением, что очень негативно сказывается на сварке, если она выполняется электродом из высоколегированной стали. Такой электрод, который также имеет большое электрическое сопротивление, начинает сильно нагреваться. Это приводит к ухудшению качества формируемого сварного шва. Если вы соберетесь варить нержавейку такими электродами, следует использовать изделия минимальной длины.
Трещина сварного шва – самый опасный дефект, приводящий к разрушению конструкции
Если при сварке нержавейки не соблюдать правильный термический режим, этот сплав может утратить свои антикоррозионные свойства.
Объясняется это следующим. При значительном нагреве (свыше 500 градусов) на границах кристаллических зерен металла начинают образовываться карбид хрома и железа. Так появляются очаги возникновения и дальнейшего распространения коррозии. Чтобы избежать этого негативного явления, которое носит название межкристаллитной коррозии, необходимо очень быстро охлаждать детали из нержавейки сразу после окончания сварочных работ. Однако указанный метод эффективен лишь в том случае, если вы варите нержавеющую сталь хромоникелевой группы.
Как подготовить детали из нержавейки к сварке
Для того чтобы в результате аргонодуговой сварки изделий из нержавейки получить качественное и надежное соединение, необходимо правильно подготовить их поверхности. Такая обработка не сильно отличается от подготовки к сварке в среде аргона деталей из других металлов и заключается в следующем.
Труба из нержавейки, подготовленная к сварке с помощью шлифовальной насадки
Очень важно при подготовке изделий из нержавейки к сварке, выполняемой в среде аргона, правильно подобрать присадочный материал.
Кроме диаметра присадочной проволоки, надо обращать внимание и на ее состав. Степень легирования такой проволоки должна превышать соответствующий показатель у металла, из которого изготовлены соединяемые заготовки.
Марки сварочной проволоки для нержавейки
Аргоновая сварка нержавейки при помощи электрода из вольфрама
Сварка нержавейки в защитной среде аргона используется преимущественно в тех случаях, когда соединить необходимо детали небольшой толщины. Данная технология позволяет получать качественные и надежные соединения с красивыми и аккуратными сварными швами.
В защитной среде аргона чаще всего выполняется сварка нержавеющих труб, используемых для транспортировки различных жидких и газообразных сред. Качество сварных швов, получаемых при использовании данной технологии, позволяет применять ее для соединения деталей трубопроводов, эксплуатируемых под высоким давлением.
Выполненное электросваркой в среде аргона соединение труб из нержавеющей стали
Аргонодуговая сварка, выполняемая неплавящимся вольфрамовым электродом, может производиться на переменном или постоянном токе прямой полярности. Основным рабочим органом при выполнении такой сварки является горелка, в которой закреплен электрод и из сопла которой подается струя аргона. Сварной шов формируется за счет присадочной проволоки, подаваемой вручную в зону горения сварочной дуги. Все движения, совершаемые горелкой, также выполняются вручную.
В отличие от обычной электродуговой технологии, при сварке, выполняемой в среде аргона, электродом и присадочной проволокой не совершают поперечных движений – их перемещают только вдоль оси формируемого шва.
Делается это для того, чтобы не вывести сварочную ванну из зоны действия аргоновой защиты (это негативно скажется на качестве соединения). Необходимо также позаботиться и о защите от окружающего воздуха обратной стороны шва, которая также обдувается аргоном. Конечно, расход газа от этого увеличивается, но качество всех участков сварного шва будет высоким.
Положение горелки при сварке ТИГ
Чтобы не загрязнить поверхности соединяемых заготовок и не оплавить конец вольфрамового электрода, им нельзя прикасаться к основному металлу даже в процессе розжига дуги. Именно поэтому технология сварки в среде аргона с применением вольфрамового электрода предполагает использование для розжига дуги специальной пластины, изготовленной из графита или угля. Только после зажигания на такой пластине сварочную дугу аккуратно переводят на нержавейку. Хорошо демонстрирует этот процесс, выполнению которого обязательно следует научиться начинающему специалисту, обучающее видео.
Чтобы исключить окисление нагретого электрода и только что сформированного шва, подачу аргона следует отключать не сразу после окончания сварки, а через 10–15 секунд. На расходе газа это скажется незначительно, но этим вы увеличите срок службы электрода и улучшите качество сварного шва.
Сварка с помощью полуавтомата
Сварка полуавтоматом, производимая в среде аргона, позволяет значительно увеличить производительность работ. Такую технологию можно использовать для соединения деталей из нержавейки даже значительной толщины. Наряду с высокой производительностью, технология сварки полуавтоматом в среде аргона позволяет получать соединения, отличающиеся высоким качеством, надежностью, привлекательным внешним видом.
Режим сварки фланца с трубой: горелка на 11 часов, направление вращения по стрелке
Существует несколько нюансов сварки нержавейки полуавтоматом, которые обязательно следует учитывать в работе. Сварочная проволока для повышения качества формируемого соединения должна обязательно содержать в своем составе никель. Если необходимо варить детали большой толщины, то в состав защитного газа, кроме аргона, добавляют углекислый газ, который обеспечивает лучшую смачиваемость краев шва.
Сварка нержавейки полуавтоматом в защитной среде аргона может выполняться по нескольким технологиям – с использованием:
Наиболее контролируемой является технология с использованием импульсного режима. В данном случае сварочная проволока подается в зону действия дуги короткими импульсами. Это позволяет минимизировать разбрызгивание расплавленного металла, уменьшить зону термического воздействия на основной металл, снизить расход дорогостоящей сварочной проволоки. Обработка готового шва и прилегающей к нему поверхности при использовании данной технологии занимает минимальное количество времени, так как брызги металла на них практически отсутствуют.
При помощи струйного переноса можно варить детали большой толщины, а короткая дуга больше подходит для соединения тонких изделий. Лучше познакомиться с особенностями перечисленных технологий позволяют видео.
Технология сварки аргоном в видео-уроках
[Сварка аргоном] широко распространена в соединении разных металлических сплавов: ее используют для соединения нержавеющей стали, меди, титана, алюминия, бронзы, цветных металлов и стали.
Подобные металлы относятся к сложным, и сварка аргоном – один из немногих способов их эффективного соединения. С ее помощью можно сваривать трубы, детали, либо декоративные объекты.
Технология, по которой происходит аргоновая сварка – сложный процесс, и для начинающих не подойдет. Лучше начинать работу со сваркой с более простых, чем цветные металлы материалов.
Если же опыт сварки у вас имеется, то вы можете опробовать этот способ своими руками и значительно сэкономить на привлечении специалиста, который стоит недешево.
В статье вы узнаете об особенностях процесса, какой аппарат вам понадобится для сварки, какое давление нужно для работы, и как работать с разными видами металлов (как происходит обработка труб, дисков и других изделий нержавейки, латуни, стали и т.д.).
В результате вы сможете повторить весь процесс самостоятельно, а видео и фото облегчат вам работу.
Особенности сварки
Технология и принцип аргонодуговой сварки – симбиоз, включающий элементы, присущие дуговой электросварке и сварке газом.
С электросваркой процесс объединяет использование электрической дуги, а от газового способа сварки взято наличие газа и схожий принцип действия.
Аргонодуговой принцип работы заключается в том, что дуга нагревается и получает способность расплавлять кромку нержавейки, труб, дисков и других металлических соединений – на этом строится вся технология работы.
Присутствие же газообразного аргона объясняется самими свойствами металла: в процессе сварки цветной металл и легированная сталь подвергаются процессу окисления, либо влиянию примесей и воздействию кислорода – это влияет на качество шва, который становится мягким и не отличается прочностью.
Если говорить об алюминии, то без аргона с ним работать практически невозможно, поскольку под воздействием кислорода он загорается.
Сварка в аргоновой среде качественно защищает металлические поверхности от проникновения кислорода и вредных примесей, и улучшает качество шва, а также помогает сохранить все физические характеристики металла и полностью соответствует ГОСТ.
Кроме того, расход аргона при сварке в этом виде ниже, чем при работе с другим сварочным оборудованием.
Аргон имеет вес на 38% больше, чем кислород, благодаря чему может вытеснить его из рабочей зоны и защитить ванну в среде, где происходит работа, от внешнего воздействия.
Газ нужно подать в рабочую область перед зажиганием дуги не позднее, чем за 20 секунд, и прекратить подавать его через 10 секунд, когда процесс окончен.
Аргон является инертным газом, поэтому не соединяется в среде с внешними газами или сплавами металла и стали.
Когда вы работаете с аргоном своими руками, следует помнить, что после подачи газа пространство будет насыщено электроном, который превращает аргоновую среду в проводник электричества.
Аргоновая сварка включает способ воздействия на материал электродом, который может быть двух типов: плавящимся и неплавящимся.
Если вы решили производить сварку неплавящимся электродом, то для него используется вольфрамовый объект, т.к. это самый тугоплавкий из всех материалов. Из него изготавливают, например, накаливаемые нити, которые размещают в лампах.
Размер и то, из чего изготовлен электрод, зависят от типа металла, с которым вы будете работать: для обработки стали, труб и дисков из нержавейки, латуни, титана и т.д. вам понадобится воздействие на материал неплавящимся электродом разных типов.
Из размера и характеристик складывается расход энергии электрода, которая будет затрачена во время работы.
Технология аргонодуговой сварки делается тремя вариантами: ручной сваркой неплавящимся электродом (РАД), автоматической аргонодуговой сваркой с неплавящимся электродом (ААД), автоматической аргонодуговой сваркой с плавящимся электродом (ААДП).
Если вы собираетесь приобрести для работы готовый аппарат, то выбирайте модели типа TIG – этой аббревиатурой обозначается способ сварки с использованием вольфрама в инертной среде.
Этот аппарат полностью соответствует ГОСТ.
Как происходит работа?
Для сварки вам необходимо специальное оборудование, как, например, горелка.
Горелка, предназначенная для сварки в аргоновой среде, оснащена вольфрамовым неплавящимся электродом — главной деталью, за счет которой работает аппарат.
Электрод находится снаружи корпуса аппарата (примерно на 2-5 мм).
С внутренней стороны горелка оснащена специальным держателем, благодаря которому можно пользоваться электродом разного размера – держатель способен зафиксировать их все.
Однако размер электрода подбирается в соответствии с металлом, который будет обрабатываться, от него же зависит и расход энергии во время работы.
Рядом с электродом внутри находится сопло, сделанное из керамики – его надевают так, чтобы оно опоясывало электрод. С помощью сопла в рабочую область будет поступать газ, поэтому этот элемент тоже очень важен.
Обязательно для работы своими руками понадобится присадка, или, по-другому, присадочная проволока – ее делают из материала, такого же, как металлические заготовки.
Диаметром присадочная проволока также должна соответствовать обрабатываемому вами металлу – ее точный размер можно будет узнать в специализированной таблице.
Сварка в аргоновой среде в ручном режиме – наиболее доступный метод, легко повторяемый своими руками для начинающих.
В этом случае присадочная проволока и горелка должны удерживаться тем, кто занимается сварочными работами.
Прежде чем начинать сварку, нужно обезжирить поверхность труб, дисков из стали, латуни и других металлов, с которыми вы работаете, а также очистить их от окисления.
Очистку можно проводить механически или химически, исходя из ваших предпочтений и возможностей.
Первый этап сварки такой же, как и при дуговом процессе: на обрабатываемую заготовку должна быть подана «масса».
Если вы обрабатываете маленькие детали из стали или другого материала, то подача может осуществляться просто в область рабочего стола или ванны, где происходит работа.
Проволока при этом способе сварки в электрической цепи отсутствует и будет подана отдельно несколько позже.
Горелка должна быть зафиксирована в одной руке мастера, а проволока – в другой. Горелка всегда оснащена кнопкой, регулирующей подачу газа и тока.
Газ должен быть подан раньше – за 20с до начала. Выбирая силу тока и давление, нужно ориентироваться на тип обрабатываемого материала, либо свой прошлый опыт работы своими руками.
Горелка, оснащенная электродом, должна располагаться очень близко к материалу, с которым вы работаете – на расстоянии около 2 мм.
На этом расстоянии между металлом и электродом появится электрическая дуга, способная расплавлять кромку деталей, достаточно только направлять ее в нужном направлении.
Весь процесс сварки можно проследить на видео для начинающих – посмотрите его, прежде чем начнете работу своими руками.
Такая близость расположения между электродом и металлом объясняется тем, что в этом случае получается короткая дуга, и от нее зависит, насколько глубоко будет проплавлена деталь из стали, нержавейки или другого материала.
Если дуга крупная, то шов получится очень широким и некрасивым, особенно это будет бросаться в глаза на покрытии труб, дисков или декоративных объектов из нержавейки, латуни и т.д.
Кроме эстетического фактора, большой шов делает сварку менее качественной – чем он больше, тем менее устойчив, и тем больше напряжение в нем.
Присадочная проволока в рабочую зону подается через медленные постепенные движения: горелка должна двигаться вдоль шва, избегая пересекать шов поперек.
Качество шва зависит от того, насколько качественно работает оборудование, а также от умений мастера: чем более плавными и четкими будут движения, тем лучше вы сможете сделать шов на поверхности труб, дисков из нержавейки, латуни или других металлов.
Если проволока через оборудование будет подаваться слишком резко, то металл начнет разбрызгиваться, что может быть травмоопасно.
Своими руками воспроизвести технологию сварки аргоном правильно не так просто, если вы никогда этого не делали – плавные и аккуратные движения достигаются только через практику.
Однако начинать учиться на аргоновой сварке не стоит, т.к. это весьма сложный процесс.
При работе лучше всего, чтобы проволока была расположена перед горелкой.
Горелка и проволока должны иметь положение под углом к рабочей области, таким образом, сделать шов прямым и узким будет проще.
Для зажигания дуги во время сварки понадобится специализированное оборудование – осциллятор.
Он посылает электродам импульсы с высоким содержанием вольт, которые отвечают за процессы ионизации дугового промежутка.
Обычное напряжение сети – 220В, при такой мощности осциллятор способен преобразовывать и поставлять напряжение до 6000В с сохранением частоты до 500 кГц. Благодаря такой мощности зажигание электрода происходит быстро и просто.
Оборудование, соответствующее ГОСТ – единственный способ правильно зажечь электрод, поскольку зажигать его от свариваемой поверхности запрещается – из-за большого ионизационного потенциала, который при таком способе зажигания приведет к загрязнению металла труб, дисков стали, латуни и других материалов.
Особенности сварочных аппаратов и режимы сварки
Сварка аргоном требует, чтобы в наличии был специальный аппарат, соответствующий ГОСТ.
Обычно оборудование делают путем усовершенствования классического дугового сварочного аппарата, к которому добавляют дополнительное оборудование, нужное для выполнения аргоновой сварки.
Для работы требуется следующее оборудование:
Поскольку газ для работы по ГОСТ должен подаваться за 20 секунд до ее начала, необходим аппарат, который сможет регулировать этот процесс.
Также в процессе понадобятся:
Все оборудование доступно для покупки в специализированном магазине, либо его можно собрать своими руками, но в этом случае оно должно соответствовать ГОСТ (какие условия предписывает ГОСТ, вы можете посмотреть в специализированной литературе).
При самостоятельной сборке вы получите самодельный сварочный аппарат, пригодный для работы с аргоном.
Расход денег в этом случае будет гораздо ниже, а если вы обладаете необходимым знаниями, то сможете улучшить аппарат, чтобы снизить его расход и во время работы.
Режим работы и поступающее давление очень важны, когда вы начинаете работу.
Как работать с разными металлами, смотрите на видео, прежде чем приступить к самостоятельным действиям.
Выбор правильного режима поможет снизить расход давления и энергии во время работы.
Давление и другие показатели зависят от типа металла, который вы обрабатываете (стали, латуни, нержавейки и т.д.), от этого зависит выбор полярности и места подачи тока.
Сварка меди аргоном, а также стали и ее сплавов выполняется обычно в режиме постоянного тока, имеющего прямую полярность.
Сварка чугуна аргоном и сварка титана выполняется в аналогичных условиях, давление, когда идет сварка чугуна аргоном и титана, также аналогично, а вот для сварки алюминия, бериллия, магния лучше использовать обратную полярность и переменный ток, т.к. эти показатели лучше разрушают оксидную пленку, которая находится на поверхности металла.
Какое давление нужно для чугуна, титана, алюминия и прочих металлов, можно посмотреть по специальной таблице.
Выбор сварочного тока зависит от характеристик металла (чугуна, титана, алюминия и т.д.), все эти значения можно узнать по таблице.
Для опытных мастеров допускается экспериментировать с силой тока и выбирать ее самостоятельно, пользуясь опытом и знаниями. Количество расхода аргона зависит от того, с какой скоростью передвигается воздух.
В закрытых помещениях он минимален, а на открытом воздухе – самый высокий.
Если работа происходит с применением постоянного тока, то тепло на аноде и катоде выделяется неравномерно: в первом случае этот показатель равняется 30%, а во втором – 70%.
Работу с электродом лучше всего проводить на прямой полярности, т.к. в этом случае он лучше разогреется и сможет качественно расплавить нужную область детали, а расход энергии будет ниже.
Весь процесс сварки аргоном чугуна и титана смотрите на видео и фото – эти уроки разъяснят вам, как работать с разными материалами, а также основные этапы работ.
Как правильно варить аргоном нержавейку
Антикоррозионные свойства нержавеющая сталь приобретает за счет легирующих добавок. Соединять детали из нее не возбраняется любым видом сварки. Однако при нагреве легирующие элементы, взаимодействуя с кислородом воздуха, выгорают. В итоге металл возле шва теряет антикоррозионные свойства. Чтобы выполнить соединение без потери качества, выполняют сварку нержавейки аргоном, создающего защищенную от атмосферы среду.
Сложности сварки нержавейки аргоном
Работая с нержавейкой, необходимо учитывать ее характеристики, полученные от легирующих добавок:
Подготовка нержавейки к сварке
Для создания надежного соединения аргонодуговая сварка нержавеющей стали выполняется после обработки поверхностей деталей. Она выполняется в следующем порядке:
Диаметр присадочной проволоки подбирается в соответствии с толщиной соединяемых деталей. Содержание легирующих добавок в ней должно быть больше чем в свариваемой нержавейке.
Сварка неплавящимся электродом из вольфрама
Этот способ, используемый для соединения тонкостенных заготовок, называется TIG сваркой нержавейки. Работа выполняется аппаратом переменного или постоянного тока. Основным инструментом является горелка, через которую подается аргон, со вставленным в сопло вольфрамовым электродом. Наложение шва происходит за счет плавления присадочной проволоки. Ее подачу и перемещение горелки производят вручную.
Сварку аргоном нержавейки ведут вдоль линии шва без поперечных движений горелки. Это исключает выход сварочной ванны за пределы защищенной зоны, не давая жидкому металлу взаимодействовать с кислородом атмосферы. Для создания надежного соединения необходимо обеспечить подачу аргона и с противоположной стороны шва. Газа потратится больше, но улучшение качества того стоит. Чтобы кончик электрода не оплавлялся, а на свариваемых заготовках не оставались следы им не прикасаются к нержавейке. Дугу разжигают на графитовых или угольных пластинках с последующим переносом на металл.
Прежде чем приступить к работе производится настройка аппарата для сварки нержавейки. Для соединения двух деталей толщиной 1 мм на аппарате постоянного тока устанавливается прямая полярность (плюс подключен к электроду, минус — к деталям). Величина рабочего тока выбирается в пределах 30 — 50 А, а напряжение не выше 28 В. Скорость ведения сварки 12 — 28 см в минуту расходуя 3 — 5 литров аргона. Диаметр присадочной проволоки в зависимости от условий выбирают в пределах 0,8 — 1,6 мм.
Горелка держится с наклоном 70 — 80˚. Присадочную проволоку вводят под углом 10 — 15˚. Для быстрого охлаждения шва и электрода аргон перекрывают спустя 10 — 15 секунд после прекращения сварки. Потери газа незначительны, а качество соединения и продолжительность службы вольфрамового стержня увеличиваются.
Сварка полуавтоматом
Производительность этого способа значительно выше, чем при тиг сварке нержавейки. Он лучше, чем ручной метод, подходит для соединения толстостенных деталей. На полуавтомате работают с присадочной проволокой с большим содержанием никеля. Настраивая аппарат, учитывается, что ее температура плавления меньше, чем у других марок. Полуавтоматическую сварку нержавеющей стали аргоном выполняют используя:
Лучшим вариантом считается технология, когда проволока вводится в пламя дуги непродолжительными импульсами. В этом режиме металл не разбрызгивается, сокращается зона нагрева, уменьшается расход присадочного материала. На финишную зачистку тратится минимум времени, поскольку нет брызг металла. Короткой дугой соединяют тонкие заготовки, а струйным методом толстостенные детали.
Средний расход аргона при сварке нержавейки полуавтоматом составляет 8 — 12 л в минуту. В отличие от ручного способа допускается смешивать его с углекислым газом. При стыковке толстых заготовок добавляют 2% углекислоты, чтобы уменьшить нагрев кромок шва за счет улучшения их смачиваемости. Когда эстетика соединения не имеет значения, долю углекислого газа повышают до 30%, чтобы сэкономить на дорогостоящем аргоне.
Полезные советы
Чтобы досконально знать, как правильно сваривается аргоном нержавейка не стоит пренебрегать рекомендациями опытных сварщиков:
При правильном подходе аргонный метод не намного сложнее обычной сварки. Немного потренировавшись, любой желающий освоит его в кратчайшие сроки. Стоимость дополнительного оборудования и материалов окупится возможностью сваривать не только нержавейку, но также медь, бронзу, алюминий и их сплавы.
