Чем сваривать нержавейку с черным металлом

Сложности, с которыми связана сварка изделий, изготовленных из нержавейки, с черным металлом, объясняются преимущественно тем, что эти материалы, хотя и относятся к сталям, являются, по сути, разнородными. Для того чтобы качественно сварить такие металлы, то есть получить сварной шов, который по своим механическим характеристикам будет близок к основному металлу соединяемых изделий, следует в первую очередь правильно подобрать электроды. Кроме того, надо учитывать такой параметр соединяемых металлов, как их свариваемость, то есть способность образовывать качественные и надежные неразъемные соединения, полученные методом сварки.

Сварка нержавеющего фланца с отводом из углеродистой стали

Принципы сварки нержавеющих сталей

На свариваемость нержавеющих сталей – способность образовывать качественные сварные соединения (в том числе и с черными металлами) – оказывают влияние определенные характеристики таких сплавов.

  • Теплопроводность нержавеющих сталей, если сравнивать ее с аналогичным параметром сплавов с низким содержанием углерода, невысокая. Из-за того, что нержавейка не способна быстро отводить тепло, при сварке она сильно нагревается, а это отрицательно сказывается на характеристиках создаваемого соединения и основного металла. Чтобы избежать перегрева изделий из нержавеющих сталей при их сварке с деталями из черного металла, необходимо снижать силу сварочного тока (в среднем на 20%).
  • Нержавеющие стальные сплавы отличаются высоким коэффициентом линейного расширения, что приводит к значительному деформированию металла в процессе выполнения сварочных работ. Кроме того, данный фактор является причиной деформации изделий из нержавейки и в тот момент, когда они уже соединены при помощи сварки и остывают. Чтобы избежать этого, необходимо предусматривать более широкие зазоры между соединяемыми деталями.
  • Высокое электрическое сопротивление, которым обладает нержавейка, становится причиной значительного перегрева сварочных электродов. Особенно актуально это в том случае, если для сварки используются электроды, изготовленные из высоколегированной стали. Чтобы избежать этих проблем, сварку как однородных, так и разнородных стальных сплавов следует выполнять короткими электродами (не более 350 мм), стержень которых изготовлен из хромоникелевых сплавов, отличающихся невысоким электрическим сопротивлением.
  • Склонность к образованию межкристаллитной коррозии, которой особенно подвержены высокохромистые стали, приводит к ухудшению антикоррозионных свойств нержавейки и появлению в ее внутренней структуре трещин. Этот вид коррозии возникает также из-за перегрева металла в процессе выполнения сварочных работ. С таким явлением, суть которого заключается в том, что на границах кристаллов основного металла возникают твердые карбидные соединения, борются различными способами. К наиболее эффективным из таких способов относится быстрое охлаждение металла, подвергшегося значительному нагреву в процессе сварки. Однако следует заметить, что метод быстрого охлаждения, для которого используется обычная вода, эффективен лишь в тех случаях, когда материалом изготовления соединяемых деталей является хромоникелевая сталь.

Методы сварки изделий из нержавеющих сталей и черного металла

Для того чтобы сварить заготовки из нержавейки и черных стальных сплавов, получив при этом качественные и надежные соединения, применяют сварку следующих типов:

  • покрытыми штучными электродами в режиме MMA;
  • неплавящимися электродами, изготовленными из вольфрама;
  • в среде защитного газа, в качестве которого преимущественно используется аргон.

Если сварка изделий из черного металла и нержавейки проводится по первой технологии (MMA), то необходимо взять электроды, специально предназначенные для выполнения соединений цветных металлов и сплавов.

Читайте также:  Схема подключения реле движения

Марки и применение высоколегированных электродов

Однако лучше всего варить нержавейку и черный металл в среде защитного газа аргона. Для этого, естественно, потребуется специальный сварочный аппарат. Аргон в данном случае обеспечивает надежную защиту зоны формируемого сварного шва от чрезмерного насыщения металла азотом и его окисления. Если не обеспечить такой защиты, то металл сформированного сварного шва будет очень хрупким, что значительно снизит надежность полученного соединения.

Схема сварки нержавейки аргоном

Чтобы качественно сварить изделия из нержавейки и черного металла, в процессе выполнения операции необходимо следить за положением электрода. Последний, чтобы сварной шов получился качественным и надежным, надо держать перпендикулярно к поверхности соединяемых заготовок.

Выбор электродов

Чтобы надежно приварить изделие, изготовленное из нержавейки, к детали из обычного черного металла, следует учитывать ряд важных нюансов. В первую очередь они касаются выбора присадочной проволоки определенного химического состава. В металле присадочной проволоки, степень легирования которого должна быть выше, чем аналогичный параметр материала свариваемого изделия, обязательно должны содержаться такие элементы, как марганец, никель и иногда хром.

Марки и химический состав высоколегированной сварочной проволоки (нажмите для увеличения)

Важным условием формирования качественного сварного соединения является наличие в составе формируемого шва некоторой доли основного металла. В зависимости от используемой технологии сварки количество основного металла в материале сварного шва может составлять 30–40%.

Прежде чем варить заготовку из нержавейки с деталью из черного металла, следует выяснить химический состав свариваемых сталей, чтобы правильно подобрать тип электродов.

Разнородные материалы, которые необходимо соединить при помощи сварки, могут отличаться по целому ряду параметров:

  • способности образовывать неразъемные соединения (свариваемости);
  • теплопроводности;
  • механическим характеристикам;
  • степени легирования;
  • химическому составу.

При этом стальные сплавы, изделия из которых необходимо сварить между собой, могут относиться к одной из следующих категорий:

  • углеродистые;
  • низколегированные;
  • теплоустойчивые;
  • легированные;
  • отличающиеся высокой степенью легирования – высоколегированные.

Ориентировочный выбор сварочного материала в зависимости от назначения сварочного шва

Основная проблема, с которой связана сварка разнородных сталей (нержавейки и черных металлов), заключается в образовании трещин в сформированном сварном шве. Очень часто, чтобы избежать такой проблемы, для сварки изделий из нержавейки с деталями из черных металлов специалисты используют высоколегированные электроды, позволяющие сформировать сварной шов с высокими прочностными параметрами.

Результат дуговой сварки нержавейки с черной сталью электродом ОЗЛ-6. Швы хоть и темнее, но не поржавели за несколько месяцев

Вообще для сварки изделий из нержавейки с деталями, изготовленными из черных металлов, используют несколько основных типов электродов:

  • Э50А – для сталей, отличающихся высокой теплоустойчивостью;
  • ОЗЛ-25Б – для стальных сплавов, относящихся к категории жаропрочных;
  • НИАТ-5 – для сталей, отличающихся аустенитной внутренней структурой;
  • ЦТ-28 – для стальных сплавов, содержащих в своем химическом составе значительную долю никеля.

Сварка нержавеющих коррозионно-стойких сталей с низкоуглеродистыми является ярким примером соединения разнородных металлов. Техника выполнения сварочного шва в данном случае не будет отличаться от сварки металлов одного типа, здесь важно понимать изменение структуры сварочного шва чтобы добиться великолепного результата.

Трудности в сварке разнородных сталей

Стоит отметить следующие особенности сварки, связанные с разным химическим составом:

  • Различные показатели теплопроводности материалов, и как следствие, недостаточное проплавление одного из них;
  • Отличающиеся друг от друга коэффициенты линейного расширения. Напряжения в зоне сплавления могут оставаться даже после термообработки – это наиболее слабое место сварного соединения;
  • “Миграция углерода” из Cr-Mo стали, имеющей его достаточное количество, в металл шва, при этом происходит уменьшение антикоррозионных свойств нержавеющей стали.

Важно! Великое многообразие сталей, имеющий разный состав, не позволяет сделать четких рекомендаций по сварке, которые давали бы хороший результат в 100% случаев.

Возникает вопрос, каким преодолеть эти нюансы и возможно ли сварить нержавеющую сталь с черным металлом.

Читайте также:  Рычаг дроссельной заслонки бензопилы

Технологии сварки нержавейки и черного металла

Достаточно неплохих результатов в этом процессе можно добиться использованием сталей с хорошей свариваемостью и применением некоторых рекомендаций.

Практическое применение получили два принципа сварки коррозионно-стойких сталей с низколегированными и низкоуглеродистыми:

  1. Заполение шва электродами из высоколегированной стали( еще более легированный, чем нержавейка), либо электродами на Ni основе.
  2. Второй способ заключается в наплавке кромки из черной стали легированными электродами, далее плакированный слой и нержавеющая кромка свариваются электродами по нержавейке.

Если вы собираетесь приварить нержавейку к черному металлу в домашних условиях стоит обратить внимание на следующие рекомендации:

  • сварка ведется постоянным током обратной полярности в любом пространственном положении. Исключением является потолочный шов движением снизу вверх;
  • сварку производят на короткой и предельно короткой дуге;
  • применяйте высоколегированные присадочные материалы и составы на никелевой основе;
  • обязательно прокаливайте электроды перед сваркой минимум 1ч, t=190-210°С;
  • тщательно зачистите свариваемые поверхности.

Предварительный прогрев как правило не требуется. Следующим этапом следует выяснить какие же электроды подойдут в этом случае.

Применяемые электроды

Распространенными марками электродов в соединении нержавейки и черного металла являются:

АНЖР-1; АНЖР-2

А также электроды ЦТ-28 для соединений четвертой группы свариваемости.

В случаях, когда не требуется применение присадочных материалов на Ni-основе, наиболее часто применяются сварочные материалы на основе высоколегированных сталей типа (23…25)%Cr- (11…15)%Ni (с добавкой Mo или без). Наиболее распространенные из них OK 67.70, OK 67.75 или OK Autrod/Tigrod 309L.

Сварка нержавейки с черным металлом – достаточно сложный процесс, который требует от исполнителя высоких профессиональных навыков в области соединения разнородных материалов.

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.

Какую технологию использовать?

Способы

При выполнении работ с домашних условиях приходится использовать то, что под рукой. Практика показывает, что лучше всего подходит полуавтомат или сварка неплавящимся электродом в среде аргона. Однако подобное оборудование есть не в каждом доме, а приобретать его ради разовой работы нецелесообразно, ввиду высокой стоимости.

Инверторы стоят дешевле, при этом их эксплуатационные характеристики выше, чем у сварочных трансформаторов. Компактные габариты в сочетании со стабильностью работы послужили причиной их распространения среди жителей частного сектора. Ручной дуговой сваркой выполняют только горизонтальные швы, поскольку под воздействием высокой температуры нержавейка быстро плавится и вытекает из шва, тогда как температура стали еще не достигла необходимой степени прогрева. Немаловажным фактором является правильный подбор расходных материалов.

Мнструменты

На рынке отсутствует оборудование, предназначенное для сварки разнородных материалов. При выборе инвертора следует ориентироваться на общие технические характеристики и наличие дополнительных свойств, облегчающих процесс выполнения работ.

Читайте также:  Гравер электрический как выбрать

Режимы

Перед тем, как заварить заготовку, необходимо выбрать электроды нужного диаметра и установить правильные амперные характеристики:

  1. При сварке элементов толщиной 1 мм диаметр электрода не должен превышать 2 мм. Сила тока должна быть в диапазоне 30-60 А.
  2. Для изделий 2 мм можно брать электроды 3 мм. Варить нужно с силой тока 50-80 А.
  3. Изделия толщиной 4 мм варятся электродами 4 мм с силой тока 90-130 А.

Все работы ведутся на постоянном токе.

Технология работ

Подготовительный этап включает в себя процедуры по очистке поверхности механическим способом или вручную до получения чистого металла. После удаления посторонних частиц заготовки необходимо обезжирить.

Независимо от выбора технологии, сталь с нержавейкой удобнее всего сваривать в горизонтальном положении – в этом случае расплавленный металл будет равномерно растекаться по плоскости.

Черный металл плавится медленнее, чем нержавейка, поэтому в процессе работ необходимо следить за равномерным прогревом поверхности. Взаимное перемешивание расплавленных металлов – залог качественного шва.

Какими электродами воспользоваться?

Как обычными?

Для сварки высоколегированных сталей существует множество подходящих простых электродов, как отечественных, так и зарубежных производителей.

Среди иностранных компаний стоит выделить шведскую компанию ESAB. Их продукция давно пользуется спросом за счет высокого качества, быстрого поджога дуги и стабильной сварочной дуги. Согласно информации от производителя, электроды ОК 61.30 с рутиловым покрытием предназначены для работы со следующими сортами стали:

В дополнение к отличным эксплуатационным характеристикам, шлак, образующийся поверх шва, очень легко удаляется ручным способом, без применения вспомогательного оборудования.

Электроды от отечественного производителя занимают средний ценовой сегмент. Работа с ними требует определенных навыков, поскольку продукция российских заводов имеет склонность к залипанию и колебанию дуги. При этом свойства полученного соединения не уступают лучшим зарубежным аналогом – при соблюдении технологии шов будет надежно защищен от наружной и межкристаллической коррозии.

Переходные электроды

Основная сложность при сварке черного метала и нержавейки заключается в разной температуре плавления: высоколегированный сплав начинает растекаться по поверхности, тогда как структура стали остается вязкой. Применяя переходные электроды для соединения разнородных металлов поможет справиться с этой проблемой. Все электроды отечественного производства должны изготавливаться с соблюдением требований межгосударственных стандартов ГОСТ.

Как проконтролировать качество соединения?

После полной кристаллизации шва, для проверки надежности соединения, необходимо выполнить проверку его эксплуатационных характеристик. Существует несколько надежных способов:

  1. Керосином. С помощью нефтепродуктов проверяют герметичность соединения. Его наносят непосредственно на шов. При неоднородной структуре соединения следы керосина появятся с обратной стороны шва.
  2. Ацетон. Цель та же – проверка герметичности. Для визуального контроля над жидкостью рекомендуем добавить в нее какой-нибудь яркий краситель.
  3. Гидравлический метод. Применяется на промышленных предприятиях для проверки сосудов и емкостей, работающих под давлением. Наиболее надежный способ проверки качества шва.

Помимо вышеперечисленных метод не стоит забывать про визуальный осмотр. Опытный сварщик может определить наличие или отсутствие дефектов с одного взгляда.

Меры безопасности

В процессе горячего соединения металла работник сталкивается со многими факторами, которые могут нести угрозу жизни. Не стоит пренебрегать средствами индивидуальной защиты, к которым относятся:

Перед выполнением работ необходимо изучить инструкцию по эксплуатации применяемого сварочного оборудования.

Заключение

Сварка разнородных металлов в домашних условиях – непростая задача даже для опытного сварщика. В качестве расходного материала при ручной дуговой сварки рекомендуем использовать переходные электроды для сварки нержавейки и черных металлов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector