Види зварювання нержавіючої сталі: інформація по кожному способу

Розвиток хімічної, харчової, будівельної та інших видів промисловості змушують вирішувати завдання по створенню надійних конструкцій зі сплавів, несхильних до пошкоджень корозії. Досвід інженерних рішень минулого і півтора десятиліття ХХ століття визначив зварювання металевих елементів найнадійнішим і гнучким способом для конструювання механізмів і конструкцій з нержавіючих сплавів.

Відмінною рисою нержавіючих сплавів є наявність хрому в складі більше 11%. Саме цей елемент, стикаючись з киснем, утворює плівку на поверхні, що перешкоджає утворенню корозії. Легування нержавіючих сталей іншими елементами змінює її фізико-механічні властивості. Таке легування дозволяє розширити спектр застосування нержавіючих сплавів. При проектуванні зварювальних швів необхідно враховувати різнорідність властивостей нержавіючих сталей в залежності від марки, легуючих елементів і інших нюансів.

Технологія зварювання нержавіючої сталі з чорними і кольоровими металами ще більш вимоглива і відповідальна, розробляється для кожної групи окремо, відчуваючи надійність шва на зразках, перш ніж застосувати його в звареної конструкції.

до змісту ^

Методи зварювання нержавіючої сталі

На відміну від зварювання звичайної чорних сплавів зварювання нержавійки пов’язане з рядом особливостей, обумовлених її фізико-хімічними властивостями:

  • Температура плавлення для сплавів з високими корозійними властивостями знаходиться в дуже широкому діапазоні, залежить від кількості вуглецевого еквівалента (з підвищенням вмісту вуглецю температура плавлення знижується), інших складових сплаву (вміст в складі титану і підвищення його процентного вмісту підвищує температуру плавлення). Технологи прагнуть виключати для зварювання марки, що знаходяться на різних полюсах температурного критерію.
  • Коефіцієнт теплопровідності, характерний для антикорозійних сталей, відводить тепло від місця накладення шва більш повільно, саме з цим пов’язано технологічне примусове охолодження відразу по завершенні накладення шва. Якщо цього не зробити, то метал шва може відпуститися і тим самим знизити механічну міцність і змінити ряд інших характеристик.
  • Коефіцієнт теплового розширення у нержавійки набагато вище, ніж у вуглецевої сталі. Укупі з низькою теплопровідністю це призводить до появи внутрішніх термічних напруг, здатних змінити геометричні розміри деталі, руйнування шва, погіршення властивостей. З метою усунути або зменшити вплив негативних впливів на метал його попередньо розігрівають пальником. Ця технологія може бути застосована для нержавіючих сталей товщиною понад 30мм і вмістом вуглецю понад 0,2 масових відсотка. Температура попереднього нагріву коливається в залежності від марки, до 170 градусів, є довідковою величиною.

Основні способи зварювання нержавіючої сталі пов’язані зі створенням захисної середовища в місці контакту зварюваних металів для регулювання і попередження виникнення оксидів, шлакообразующих небажаних компонентів зварного шва. Міжнародна класифікація зварювання допомагає визначити і застосовувати певний спосіб залежно від марки в будь-якій точці світу. Ключовими способами зварювання є:

  • Ручна дугова (MMA)
  • Аргонодугового зварювання вольфрамовим електродом (TIG)
  • Напівавтоматична (MIG / MAG)
  • Контактна
  • лазерна

до змісту ^

MMA – Manual Metal Arc / РДС – Ручна Дуговая Сварка

Суть методу полягає в створенні дуги між зварюються деталями і електродом з металу, який наближений за хімічним складом до самого сплаву, в спеціальній обмазці. Струм, незалежно від його характеру (змінний або постійний), створивши дугу, нагріває основу і електрод. Метал, розплавилися, краплями стікає в ванну разом зі шлаком. У ванні метал електрода перемішується з металом основи. Шлак, маючи меншу щільність, спливає на поверхню.

Для MMA методу існує два основних види електродів. Перший тип електродів призначений для роботи з постійним струмом і зворотною полярністю (плюс приєднаний до електрода). Характерна обмазка для таких електродів, це карбонати Ca і Mg. Другий тип електродів застосуємо для постійного і змінного струму з покриттям з TiO2, що забезпечує стійкість дуги і рівномірність горіння електрода. Це призводить до зменшення розбризкування металу, а відповідно до підвищення якості накладеного шва.

Попередня підготовка поверхонь, що зварюються зводиться до створення невеликої фаски на стику (місце формування ванни, виняток розтікання металу шва по поверхні), нанесення флюсуючих паст, які сприяють рівномірності накладення шва і перешкоджають налипання шлакових включень до поверхні під шаром розплавленого металу.

до змісту ^

TIG (WIG) – Tungsten Insert Gas (Wolfram Insert Gas) / АДС – Аргонно-Дуговая Сварка

Основою даного способу є вольфрамовий електрод. Вольфрам тугоплавкий елемент здатний тривалий час витримувати електричну дугу, залишаючись цілим протягом тривалого часу. Приміщення електрода, дуги, що зварюється дозволяють домогтися рівномірності накладення шва, виключити виникнення оксидів і шлаків, що негативно впливають на якість зварювання. В якості інертного газу при зварюванні нержавіючих сталей застосовують аргон. На відміну від алюмінію нержавейка зварюється постійним струмом. Запалювання дуги, як правило, відбувається без фізичного контакту поверхні і електрода. Це відбувається завдяки джерелу високої напруги. Відповіддю на питання чому варять нержавіючу сталь, швидше за все можна почути варіант про аргонно-дугове зварювання.

Зверніть увагу. Для продовження терміну служби дорогого вольфрамового електрода не вимикайте продування аргоном після завершення накладення шва 15-25 секунд. Це дозволить охолонути в середовищі інертного газу і уникнути виникнення дефектів на його поверхні, які можуть привести до руйнування і виходу з ладу, нерівномірності і неоднорідності накладається шва, таким електродом.

Застосування зварювальним дротом при TIG методі можливо в автоматичному і ручному режимі. Дріт зазвичай вводиться перед дугою, в ванну зварювального шва, при переміщенні обов’язково витримувати відстань від центру ванни до місця контакту. Для формування шва без ефекту кольори мінливості при зварюванні нержавіючих сталей використовують не тільки аргон, а й інші гази, суміші газів. Наприклад, гелій має теплопровідність в дев’ять разів вище, ніж аргон, але економічна доцільність його застосування обмежена зварюванням тугоплавких нержавіючих сталей в особливо відповідальних конструкціях. Хороші результати зварювання нержавіючих сплавів в середовищі водню. Застосування водню обмежена небезпекою його використання, при змішуванні з киснем.

до змісту ^

MIG / MAG – Metal Insert Gas / Metal Active Gas Welding – зварювання плавиться дротом в середовищі захисного газу

Принцип зварювання методом MIG / MAG полягає в плавленні нескінченної дроту в середовищі захисного газу, швидкість подачі якої встановлюється до початку моменту зварювання і проводиться автоматично. За допомогою цього методу можна домогтися найкращої зварюваності нержавіючих сталей.

 В якості захисного газу найчастіше використовують двоокис вуглецю – доступний і не дорогий газ. Розподіл на підвиди зварювання MIG / MAG проводиться саме по газовому середовищі. На схематичному малюнку нижче видно принцип роботи даного методу. Механізм подачі дроту 8 переміщує зварювальний дріт 7, із заданою швидкістю, в підключеному до джерела 9 тримачі 6. Сам власник розміщений всередині патрубка 4, через який проходить газ, концентрично потрапляючи в зону дії дуги 2. Зварювані пластини 1 підключені до іншого виходу джерела живлення . Саме цим пояснюється виникнення і підтримання дуги. Переміщення вздовж лінії з’єднання утворює металевий шов 3

Створення порошкового зварювального дроту для нержавіючої сталі розширило сферу застосування напівавтомата для зварювання відповідальних вузлів, що працюють в несприятливих умовах.

Пайка MIG є низькотемпературної варіацією зварювання напівавтоматом. При такому вигляді з’єднання пластини не піддаються плавлення, а з’єднується за допомогою розплавленого електрода і флюсуючих компонентів, що містяться в дроті. Це дозволяє знизити температуру зварювання на 400-600 градусів Цельсія. Застосування виправдане при необхідності захистити сполучаються поверхні від температурних перетворень і псування декоративного виду.

до змісту ^

Контактна зварювання

Процес зварювання двох листів металу стали за допомогою проходить через обидва листи електричного струму і механічний вплив на пляму цього контакту носить назву контактне зварювання нержавіючої сталі.

Розглянемо на прикладі зварювання плоскої пластини і сигма образного профілю з нержавіючої сталі, зображеного на малюнку. Зварювані поверхні 3 встановлені і зафіксовані на діелектричній поверхні 1. Електроди контактного зварювання 5, підключені до джерела струму 4. У момент старту зварювання відбувається механічне притиснення плитою елементів до електродів. Проходить в цей час ток розігріває метал в місці контакту, утворюючи всередині стику ванну розплавленої фази двох елементів. Крім естетичності такого з’єднання, слід зазначити той факт, що процес відбувається всередині металу і не контактує з навколишнім середовищем. Відсутність впливу оксидів підвищує характеристики міцності такого шва.

Залежно від форми і характеру наданої пластичної деформації розрізняють точкову, рельєфну, шовний, стикового. Особливий варіант зварювання, який використовує частотну модуляцію струму і проходження подвійного імпульсу, носить назву імпульсної зварюванням.

до змісту ^

лазерне зварювання

Труднощів, характерних для зварювальних режимів нержавіючих сталей, можна уникнути, вдавшись до лазерної зварюванні. Миттєве вплив, високі температури і точкові зміни тиску здатні створювати в місці впливу лазером шов, який не потребує в подальшому обробки. Відсутність внутрішньої напруги призводить до поліпшення механічних властивостей.

Різке охолодження в місці зварювального контакту призводить до утворення плівок розміром близько кілька мікрометрів. Так відомо отримання діелектричного зварного шва двох листів нержавіючої сталі за допомогою лазера. Проблема широкого впровадження зварювання лазером полягає у високій початковій вартості обладнання і його впровадження в виробничий процес, персонал повинен мати високу кваліфікацію з глибоким рівнем знань принципу роботи випромінювача і властивостей матеріалів. Лазерне зварювання нержавіючої сталі застосовується для створення високоточних герметичних швів об’єктів реактивної авіації, космічних і глибоководних об’єктів.

Ссылка на основную публикацию