Как сварить нержавейку с черным металлом: особенности технологии

Как сварить нержавейку с черным металлом: особенности технологии

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.

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.

Источник:
http://met-all.org/obrabotka/svarka/svarka-nerzhavejki-chernym-metallom-elektrody.html

Сварка разнородных сталей: основные типы сталей и применяемые технологии сварочных процессов

В настоящее время в различных отраслях промышленности нередко встречается сварка разнородных сталей. Такое действие необходимо чаще всего в тех случаях, когда возникает необходимость создать соединения из сталей, различающихся по своим свойствам: например, соединить в одном изделии деталь из высоколегированной стали, которая будет подвергаться агрессивному воздействию в процессе эксплуатации, и деталь из низколегированной стали, на которую нагрузка в процессе эксплуатации будет значительно меньше.

Понятие разнородных сталей и особенности их сварки

Разнородные стали – это стали, которые различаются по своему химическому составу, степени легирования, классам, типам, степени теплопроводности и подверженности сваривания между собой.

При осуществлении сварки разнородных сталей следует учитывать ключевую особенность, которая присуща подавляющему большинству создаваемых сварных соединений: в процессе сварки могут образовываться интерметаллидные структуры, то есть соединения двух и более металлов, обладающих более высокой температурой плавления, нежели те исходные стали, что были использованы для создания изделия. Однако такие структуры могут быть очень хрупкими, и это может привести к разрушению сварного шва при несоблюдении технологии сварки.

Для того чтобы полученный шов был максимально плотным и качественным, края свариваемых деталей необходимо предварительно подогревать с помощью газовой горелки или паяльной лампы. Это не только позволит выпарить лишнюю влагу на подготовительном этапе, но также и подготовить деталь к сварке в соответствии с ее физико-химическими параметрами.

Типы разнородных сталей по признакам разнородности структур

По содержанию углерода в составе сталей происходит их деление на следующие виды:

  • углеродистые стали. Они являются наиболее распространенными, так как создаются на основе сплава железа и углерода. В зависимости от количества углерода в составе сплава делятся на низкоуглеродистые, среднеуглеродистые, теплоустойчивые, хладостойкие;
  • легированные стали. В зависимости от включенных в состав стали химических элементов выделяют низколегированные, высоколегированные стали.

В зависимости от наличия в химическом составе сталей серы и фосфора выделяют:

  • красноломкие стали (в химическом составе которых находится сера);
  • хладноломкие стали (в химическом составе таких сталей присутствует фосфор);
  • тепло- и холодоустойчивые стали (из которых методом раскисления удалены примеси серы и фосфора, либо введены химические элементы, которые нейтрализуют их действие).

Способы и технологии сварки в зависимости от разнородности сталей

Выбор способа сварки тех или иных разнородных сталей зависит, в первую очередь, от их физико-химических свойств. В настоящее время чаще всего встречаются следующие виды соединений разнородных сталей:

  • стали низкоуглеродистые, низколегированные, инструментальные и стали неизвестного состава. Для оценки свариваемости разнородных сталей следует обратить внимание на эквивалент углерода Се. Когда свариваются стали с различным Се, параметры сварки подбираются по стали с большим Се, а присадочный материал – по стали с меньшим Се. При правильно выбранных режимах и присадочном материале твёрдость и механические свойства наплавленного металла будут находиться в диапазоне между свариваемыми сталями. В противном случае высока вероятность образования трещин. Выбор температуры подогрева перед сваркой также зависит от эквивалента углерода и подбирается по стали с большим Се. При сварке сталей со значительной разницей в значениях Се рекомендуется произвести отпуск для снятия напряжений. Контролируемое остывание свариваемых деталей или снижение скорости их остывания уменьшают риск образования трещин;
  • нержавеющие стали с низкоуглеродистыми сталями. Сварка таких сталей приводит к одновременному образованию в сварочном шве твёрдых и хрупких структур, что может быть вызвано нарушением технологий сварки. При этом при сварке нержавеющей стали с низкоуглеродистой или низколегированной сталью сварочные швы получаются высокого качества при условии тщательного соблюдения всех технологических требований к процессу. Однако следует обратить внимание на то, что многообразие комбинаций этих сталей не позволяет сформулировать общих рекомендаций по их сварке, которые для всех случаев гарантировали бы хороший результат. Для сварки высоколегированной и низколегированной сталей обычно используют присадочный материал повышенного легирования или на основе никеля. Также предварительно перед сваркой можно наплавить на кромку из низкоуглеродистой или низколегированной стали переходной слой из нержавеющей стали. Затем сварка ведётся с присадкой, аналогичной нержавеющему металлу;
  • чугун со сталью. Чугун обладает ограниченной свариваемостью, это является основным критерием выбора сварочных материалов и параметров сварки. Если к сварочному шву не предъявляются особые требования, то сварка ведётся с применением присадочных материалов на основе никеля. Нежелательно применять сварочные процессы, связанные с высоким тепловложением или образованием большой сварочной ванны. Белый чугун и некоторые другие виды чугуна с высоким содержанием углерода являются несвариваемыми из-за их склонности к образованию трещин. В некоторых случаях целесообразно на чугунные кромки наплавить переходной слой с присадочным материалом на основе никеля. Небольшие детали перед сваркой подвергают общему нагреву, большие заготовки подогреваются вокруг зоны сварки. Немаловажным является тот факт, что чугун обладает низкой пластинчатостью и низким коэффициентом линейного расширения. Для решения этой проблемы необходимо снизить усадочные напряжения. Лучшим способом достижения этого является проковка сварного шва сразу после сварки ударным инструментом со скруглённым бойком. Также во время сварки рекомендуется применять электроды меньшего диаметра. Для наплавки переходного слоя на чугунную кромку применяют ручную дуговую сварку и дуговую сварку порошковой проволокой. Для сварки со стальной кромкой применяют ручную дуговую сварку и сварку плавящейся электродной проволокой сплошного сечения или металлопорошковой проволокой в инертном или активном защитных газах;
  • низколегированные стали с низкоуглеродистыми сталями. Ограниченная миграция легирующих элементов при сварке из низколегированной стали обычно не приводит к повышению склонности наплавленного металла к закалке для всех основных видов сварки. Сварочные материалы подбирают под низкоуглеродистую сталь, а режимы сварки – под низколегированную. Рекомендуемые способы сварки: ручная дуговая сварка, дуговая сварка под флюсом, плавящейся электродной проволокой сплошного сечения или металлопорошковой проволокой в инертном или активном защитных газах;
  • различные низкоуглеродистые стали друг с другом. Если обе свариваемые кромки относятся к одному типу легирования, но при этом имеют различные эквиваленты углерода Се, то сварка ведётся с использованием сварочных материалов идентичного типа легирования. Для сварки сталей с высокой склонностью к закалке рекомендуется применять ручную дуговую сварку. Во избежание образования холодных трещин в зоне термического влияния желательно уменьшить удельное тепловложение при сварке и избегать медленной скорости сварки. Высокопрочные стали, обладающие очень высокой склонностью к закалке, требуют предварительного подогрева до достаточно высоких температур, а также послесварочную обработку. Альтернативой может быть применение специальных аустенитных присадочных материалов с минимальным предварительным подогревом. Рекомендуемые способы сварки: ручная дуговая сварка, дуговая сварка порошковой проволокой, дуговая сварка под флюсом, сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного защитного газа, сварка плавящейся электродной проволокой сплошного сечения или металлопорошковой проволокой в инертном или активном защитных газах;
  • инструментальные, пружинные стали с углеродистыми и низколегированными сталями. По причине полиморфных фазовых превращений, происходящих при нагреве и охлаждении, эти стали являются тяжело свариваемыми. Сварка таких сталей требует применения специальных приёмов. При сварке изделий небольшой толщины сварку можно осуществлять без предварительного подогрева. В остальных случаях требуется подогрев до температуры около 300 градусов, которую необходимо поддерживать во время всего сварочного процесса. Необходимо минимальное тепловложение в сварочную ванну. Рекомендуемые способы сварки: ручная электродуговая покрытыми электродами, дуговая сварка порошковой проволокой, сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного защитного газа, сварка плавящейся электродной проволокой сплошного сечения или металлопорошковой проволокой в инертном или активном защитных газах;
  • высоколегированные нержавеющие стали с инструментальными и пружинными сталями. Основное требование при сварке таких сталей – применение сварочных материалов, которые дают аустенитную нержавеющую сталь или сплав на основе никеля. Рекомендуемые способы сварки: ручная электродуговая покрытыми электродами, дуговая сварка порошковой проволокой, сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного защитного газа, сварка плавящейся электродной проволокой сплошного сечения или металлопорошковой проволокой в инертном или активном защитных газах;
  • разнородные высоколегированные нержавеющие стали друг с другом. При сварке таких сталей сварочные швы получаются высокого качества. Однако когда свариваются карбидостабилизированные нержавеющие высоколегированные стали с нестабилизированными нержавеющими сталями, следует применять карбидостабилизированные сварочные материалы или сварочные материалы с пониженным содержанием углерода. Также необходимо ограничить тепловложение в сварочную ванну. Рекомендуемые способы сварки: ручная дуговая сварка, дуговая сварка порошковой проволокой, сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного защитного газа, сварка плавящейся электродной проволокой сплошного сечения или металлопорошковой проволокой в инертном или активном защитных газах;
  • стали неизвестного или вызывающего сомнения состава с другими сталями. При ремонте стальных конструкций не всегда представляется возможным проанализировать химический состав сталей. Выполняя сварочные работы со сталями неизвестного химического состава, следует подбирать сварочные материалы и режимы как для тяжелосвариваемых сталей. Предпочтительным способом сварки является ручная дуговая сварка штучным покрытым электродом. Высокое качество сварных соединений при сварке разнородных сталей обеспечивается соблюдением технологии сварки, применяемыми сварочными материалами, способами и режимами сварки. Даже незначительные отклонения от требований, предъявляемых к сварке таких соединений, приводит к образованию дефектов и трещин.
Читайте также  Подскажите начинающему самоделкину: Холодное оружие

Оборудование для сварки

Вне зависимости от того, о каких свариваемых разнородных сталях идет речь, оборудование для выполнения сварочных работ делится на две группы:

  1. Рабочее оборудование, которое включает в себя: источник сварочного тока, силовые кабели питания источника от электрической сети или генераторов; кабели для подведения сварочного тока к свариваемым изделиям и создания сварочной цепи, в случае использования технологий с защитным газом – баллоны с газом или специальные устройства-генераторы, сварочные молотки, щетки по металлу, электроинструмент (болгарки и угловые шлифовальные машинки) для итоговой обработки сварных соединений. Кроме того, в качестве оборудования для сварки следует рассматривать присадочные материалы (сварочная проволока, электроды), а также механизмы для их направления в сварочную зону (машинки для подачи проволоки, электродержатели для электродов).
  2. Защитное оборудование. Данный вид оборудования является чаще всего индивидуальным и включает в себя: защитную одежду, прошедшую пропитку с целью огнезащиты, сварочную маску с темным стеклом или самозатемняющуюся маску, краги или перчатки, защитную обувь.

В качестве дополнительного оборудования сварочного поста рассматривается сварочный стол, а также инструменты для закрепления свариваемых деталей в необходимых пространственных положениях.

Источник:
http://elsvarkin.ru/texnologiya/svarka-raznorodnyh-stalej/

Сварка нержавейки с черным металлом

Электродуговая сварка является, пожалуй, одним из самых распространённых методов соединения металлических деталей. Технологически процесс сваривания металла выглядит таким образом: под действием электрической дуги, металл в зоне варки плавится и, смешиваясь, соединяет детали. Фактически получается одна целая деталь, поэтому сварочное соединение по характеристикам равно цельнометаллической детали.

Разные сплавы имеют разную температуру плавления и текучесть, поэтому иногда появляются сложности, когда требуется сварить два разных вида металла. Например, нержавейку и чёрный металл.

Можно ли сварить чёрный металл с нержавейкой

Ещё на заре зарождения электродуговой сварки, изобретатель Николай Гаврилович Славянов представил публике небезызвестный «Стакан Славянова». Этот стакан примечателен тем, что он состоит из семи металлов, которые нельзя сплавить естественными методами. Несмотря на различные характеристики чёрного металла и нержавейки, сварить их, тем не менее можно. О том, как происходит сварка нержавейки с простым чёрным металлом, основных трудностях процесса и способах их решения будет рассказано ниже.

Схема сварки нержавейки с черным металлом

Трудности в сварке разнородных сталей

Как говорилось выше, при варке сплавов разных сортов, а также во время сваривания сталей разных марок, могут возникнуть некоторые сложности. Основные трудности, которые могут возникнуть:

  • Разная теплопроводность. Может служить причиной прожога деталей во время сварочного процесса. Чем хуже металл отводит тепло от сварочной ванны, тем выше её температура. Уменьшение сварочного тока снижает температуру, но может привести к непровару в соединении.
  • Разное линейное расширение. При нагреве все тела увеличиваются в размерах, при остывании, соответственно принимают прежние размеры. Таким образом, изменение размера в процессе остывания могут послужить причиной разрыва сварочного шва или образованием в нём трещин.
  • Разница в электрическом сопротивлении. Влияет на перегрев электрода во время сварочного процесса. Это также сказывается на прочности шва.

Разнородные слои при сварке

Перегрев некоторых видов металлов ведёт к печальным последствиям. Нержавейка, например, при температуре свыше 500 градусов теряет свои свойства. То есть из нержавейки она превращается в обычный чёрный металл. Сварка приводит к перегреву стали в месте шва, поэтому на месте сварочного шва часто выступает ржавчина. Несмотря на кажущиеся трудности, сварка нержавейки и чёрного металла возможна при соблюдении ряда определённых правил.

Технологии сварки нержавейки и чёрного металла

Перед тем как ответить на вопрос «как сварить нержавейку с обычным чёрным металлом», следует рассмотреть существующие способы получения сварного соединения. Наиболее распространены следующие способы:

  • MMA. Ручная электродуговая сварка при помощи электрода в специальной обмазке.
  • MIG. Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа с применением специальной проволоки.
  • TIG. Сварка в среде инертного газа неплавящимся вольфрамовым электродом.

Практически все виды металлов, в том числе и нержавейку с чёрным можно сваривать электродом, однако, потребуется подобрать электрод, обладающий определёнными характеристиками. В принципе, при этом получается неплохое соединение, однако, в промышленных условиях сварка разнородных сталей нержавеющей обычной производится в среде защитного газа. Это обусловлено тем, что сварной шов, при контакте с воздухом, насыщается азотом и становится довольно хрупким. Что является недопустимым при создании ответственных или несущих конструкций, поэтому, например, способы сварки швеллеров между собой предусматривают исключение попадания воздуха к остывающему сварному шву. При сварке большинства изделий, изготовленных из нержавейки, в качестве защитного газа используется аргон. Он обладает большой инертностью и не вступает в реакцию с расплавленным металлом в зоне шва. Также аргон имеет молекулярную массу выше, чем у воздуха, поэтому полностью вытесняет его из зоны сварки.

Технология сварки нержавейки с черным металлом

В процессе сваривания, плавится больше нержавеющая сталь, а чёрный только-только становится вязким. Для равномерного распределения расплавленного металла и получения прочного и красивого шва, свариваемые детали необходимо расположить строго горизонтально. В принципе, этого требуют все методы сварки нержавейки.

Дополнительно стоит упомянуть, что во время процесса сваривания, электрод должен находиться строго перпендикулярно свариваемой поверхности.

Сварку всегда ведут только при постоянном токе, переменка при варке нержавейки и чёрной стали – недопустима. Всё это позволит достичь высокого качества и прочности сварных швов. Помимо техники, немаловажным фактором, играющим большую роль в получении прочного шва, является правильный выбор присадочной проволоки или электрода.

Применяемые электроды

Разобравшись с технологией сварки, можно переходить к вопросу какими электродами и присадочной проволокой следует воспользоваться для сварки чёрного металла и нержавейки. Проволока, применяемая в процессе сваривания двух различных сталей должна содержать не менее 30% основного материала. Степень его легирования должна быть такой же или выше, как у свариваемых металлов. В случае с нержавейкой и чёрным – основным материалом является нержавеющая сталь (как имеющая наиболее высокую степень легирования). Остальную долю в присадочном материале занимает никель и марганец.

Электроды для сварки

В принципе, хорошее сварное соединение для не сильно ответственных конструкций, можно получить и без применения специальных расходных материалов. Чаще всего применяются для соединения нержавеющей и обычной стали нержавеющий электрод или нержавеющая присадочная проволока. Такие электроды содержат повышенное количество легирующих компонентов, позволяющих компенсировать их выгорание в процессе нагрева.

Если необходимо сварить какую-либо ответственную конструкцию, следует обратить внимание на специальные переходные электроды для варки разнородных или трудно свариваемых сталей. При их использовании наплавляется специальный промежуточный (или буферный) слой, который и позволяет соединить детали. Наиболее часто используются электроды ОЗЛ-312 (в случае, когда химический состав сталей вообще неизвестен) и НИИ-48Г.

Как проконтролировать качество соединения

Проверку полученного шва проводят после полного его остывания. В первую очередь производят визуальный осмотр поверхности на наличие трещин или прожига деталей. Если требуется герметичность соединения, то проверку продолжают с применением керосина или аммиака. С помощью керосина проверяются микротрещины, которые могли возникнуть в процессе сваривания. Для этого с одной стороны проверяемого шва наносят меловой раствор, а с другой стороны — керосин, подкрашенный красителем. Если меловой раствор изменил цвет – герметичность шва отсутствует. В том месте, где произошло окрашивание и отсутствует герметичность. Эффект окрашивания основан на капиллярном проникновении керосина по микротрещинам. Именно керосин также выбран неслучайно, эта жидкость имеет очень большую текучесть. Проверка аммиаком не отличается от проверки с помощью керосина, только в этом случае меловой раствор заменяют специальными индикаторами, меняющими цвет.

Читайте также  Сравнение AISI 430 и AISI 304 перед приобретением, Глобус Сталь

Качество соединения шва

Ответственные замкнутые конструкции можно также проверить и на герметичность, и на прочность одновременно. Для этого используется искусственно создаваемое гидравлическое давление.

Важно помнить, что если есть подозрение в заведомо слабом сварном шве, то применять этот способ категорически запрещено.

Проверка качества шва позволит быть уверенным, что удалось качественно сварить детали.

Правила безопасности

При проведении любых сварочных работ всегда необходимо соблюдать правила техники безопасности. Особенно это касается процесса сваривания нержавейки и чёрной стали.

Нержавейка очень текуча в расплавленном состоянии и может сильно разбрызгиваться, поэтому всегда необходимо надевать защитный костюм сварщика и рукавицы.

Сварочную маску также желательно выбирать закрытого типа.

Источник:
http://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-nerzhavejjki-s-chernym-metallom.html

Как приварить нержавейку к чермету

Процесс сварки нержавейки с черным металлом вызывает затруднения даже у опытных мастеров. Это объясняется физическими и химическими свойствами материалов.

Для создания прочного сварного шва требуется правильный выбор параметров функционирования аппарата, марки электродов, присадочной проволоки.

Общие проблемы свариваемости нержавайки в домашних условиях

При сварке нержавеющих сталей могут возникать сложности:

  1. Низкая теплопроводность материала. По сравнению с черным металлом у нержавейки этот параметр в 2 раза меньше. При нагревании детали не отдают тепло в окружающую среду, а накапливают в себе. Резкое повышение температуры обрабатываемого участка способствует появлению сквозных дефектов. Снижение силы подаваемого тока решает эту проблему.
  2. Увеличенное линейное расширение. При остывании сварочного шва наблюдается усадка, способная разорвать соединение и привести к появлению трещин. Устранить этот недостаток помогает увеличение расстояния между заготовками.
  3. Электрическое сопротивление. Этот параметр у нержавеющей стали также высок. Сопротивление воздействует на электрод, способствуя его перегреву. Длину расходного материала уменьшают до 35 см.
  4. Изменение физических характеристик при высокотемпературном воздействии. При перегреве нержавейка утрачивает антикоррозионные свойства, превращаясь в простую сталь. Решить проблему можно разными способами, например, ведя сварочный процесс в газовой среде или охлаждая соединяемые элементы водой.

Особенности сварки разнородных сталей

Черный металл и нержавейка обладают разными химическими составами, физическими свойствами. Процесс сварки деталей из разнородных материалов сопряжен со следующими трудностями:

  1. Сварной шов является самым слабым местом металлоконструкции. Это объясняется разницей в коэффициентах линейного расширения. После затвердевания расплава сохраняется внутреннее напряжение, снижающее устойчивость соединения к нагрузкам.
  2. Стык проплавляется неравномерно, что связано с разницей в показателях теплопроводности. Это отрицательно отражается на прочности сварного шва.
  3. Атомы углерода мигрируют, ухудшая антикоррозионные свойства металла. Шов быстро покрывается ржавчиной и разрушается.

Технология и правила работы

Правильный выбор метода сварки черного металла с нержавейкой помогает получить прочное долговечное соединение.

Подходящие режимы

Для соединения деталей из разнородных материалов чаще всего применяют следующие технологии:

  • электродуговую сварку с плавкими электродами;
  • работу в аргоновой среде с неплавкими вольфрамовыми стержнями и присадочной проволокой или без таковой.

Для получения качественного шва электродуговым способом применяют электроды для сварки нержавейки.

Электроды для сварки нержавейки и их классификация

От правильности выбора стержней зависит стабильность сварочной дуги, качество получаемого шва. Для работы с черметом и нержавейкой применяют переходные электроды следующих марок:

  • ОЗЛ-25Б, используемые для сварки деталей из жаропрочных сталей;
  • НИАТ-5, применяемые для работы с аустенитными материалами;
  • ЦТ-28, предназначенные для сварки содержащих никель сплавов;
  • Э50Ф, применяемые для работы с термостойкими металлами.

При силе тока до 60 А используют стержни толщиной 2 мм. Если значение достигает 80 А, диаметр электрода должен составлять 3 мм.

Методы сварки чермета и нержавеющей стали

Для соединения деталей из разных металлов применяют ручные и полуавтоматические аппараты. Процесс ведется как с подачей защитного газа, так и без таковой.

Полуавтоматический автомат

При использовании такой технологии соединяемые элементы требуют подготовки. Перед сваркой выполняют следующие действия:

  • примыкающие к будущему шву участки зачищают железной щеткой до металлического блеска;
  • с кромок толстых заготовок снимают фаски;
  • обезжиривают поверхности ацетоном, спиртом или бензином;
  • просушивают кромки, прогревая их горелкой;
  • для устранения внутреннего напряжения детали нагревают до 200 °С.

Для ведения сварки в домашних условиях достаточно полуавтоматического аппарата мощностью до 10 кВт. Такие приборы предназначены для соединения заготовок толщиной до 3 мм. При настройке агрегата выставляют напряжение в 19-25 В. Рекомендованная скорость подачи расходного материала — 300-400 м/ч. Силу тока подбирают в зависимости от толщины металла. Увеличением или уменьшением этого параметра регулируют степень провара, длину электрической дуги, форму шва.

При работе соблюдают следующие правила:

  1. Процесс ведут с током обратной полярности.
  2. Горелку устанавливают под наклоном, обеспечивающим нужную глубину проплавления и ширину сварочной ванны. Проволока должна выступать не более, чем на 12 мм.
  3. Расход газа должен составлять 6-12 м³/час. Для устранения лишней влаги вещество пропускают через осушитель.
  4. Электрод перед применением прокаливают при +200 °С.
  5. Для защиты прилегающих участков от брызг расплава их обрабатывают водным раствором мела.
  6. Сварку начинают, отступая 5 мм от кромок деталей. Это препятствует появлению холодных трещин.
  7. Электрод ведут вдоль соединения плавно. Совершение поперечных движений недопустимо. Расплав не должен покидать пределы защитной среды.

Как варить электродом

Для соединения заготовок из нержавеющей стали и черного металла в бытовых условиях используют инверторы. Аппараты питают от сети 220 В, компактные размеры позволяют легко перемещать их. Процесс сварки ведут так:

  1. Очищают обрабатываемые поверхности от ржавчины, жира, пыли. Зачищают металл до блеска.
  2. Кромки толстых заготовок разделывают болгаркой или напильником. Это обеспечивает высокую степень проплавления, заполнение сварочной ванны.
  3. Тонкостенные детали сопоставляют, приваривают их в нескольких местах. Изделия толщиной более 5 мм прогревают до 150 °С. В бытовых условиях для этого используют паяльную лампу.
  4. Возбуждают электрическую дугу. Для этого подводят электрод к поверхности, несколько раз касаются ее. Сварку ведут с короткой дугой.
  5. Завершают сварку, формируя замок, исключающий появление трещин и прожогов.
  6. Дожидаются естественного остывания шва. Принудительные методы применять нельзя.
  7. Очищают соединение от шлака, используя молоток. Полируют и шлифуют шов.

В газовой среде

Процесс ведется с использованием неплавких электродов из вольфрама. Из-за высокой стоимости работ метод редко применяется в домашних мастерских. Однако он помогает получить наиболее качественное, в сравнении с другими технологиями, сварное соединение. Аргонный метод применяют для устранения повреждений в газо- и водопроводах. Сварка черного металла с нержавейкой ведется с постоянным током.

Газ начинают подавать за 5-10 секунд до появления электрической дуги. Попадание воздуха в сварочную ванну приводит к окислению, ухудшению антикоррозионных свойств стали. При работе недопустимы зигзагообразные движения электрода. Они способны нарушать газовое пространство.

Для защиты изнаночной стороны шва используют поддув. После завершения сварки газ продолжают подавать в течение 15 секунд. Это повышает прочность шва.

Какую технологию сварки лучше выбрать

Решая, как приварить нержавейку к черному металлу в домашней мастерской, сварщики отдают предпочтение дешевым методам. Однако наиболее прочный шов получается при использовании дорогостоящей аргонодуговой технологии. Такое оборудование редко присутствует в домашней мастерской. Покупка аппарата нецелесообразна.

Инверторы отличаются более низкой стоимостью. Стабильность работы и высокая прочность образующегося шва делают это оборудование предпочтительным для домашнего мастера.

Ручная дуговая технология подходит только для формирования горизонтальных соединений. При высокотемпературном воздействии сталь плавится, сварочная ванна смещается.

Необходимые меры предосторожности

При выборе любой технологии сварки соблюдают следующие правила безопасности:

  1. Нельзя применять неисправные аппараты. Основные блоки оборудования проверяют перед началом работы. Провода не должны иметь повреждений. При необходимости кабели заменяют.
  2. Для работы подходят только новые электроды с неповрежденным покрытием. Использование треснутых стержней недопустимо.
  3. Рабочее место обустраивают заранее. Из зоны сварки убирают легковоспламеняющиеся жидкости и материалы, посторонние предметы, способные затруднять процесс.
  4. При работе применяют сварочную маску, специальный костюм, перчатки, кирзовые сапоги. Возле оборудования стелют диэлектрический коврик, исключающий вероятность поражения человека током.
  5. Помещение снабжают мощной вентиляционной системой.
  6. Работу ведут на специальном столе. Не рекомендуется держать детали на весу.
  7. При использовании инертного газа или кислорода на сварочном столе не должно быть следов масел.

Популярные производители электродов и выбор прочего оборудования

Многие компании предлагают сварщикам широкий ассортимент электродов, применяемых при сварке разнородных металлов. Ведущими производителями стержней считаются:

  • ESAB;
  • «Лосиноостровский завод электродов»;
  • «Кировская электродная фабрика»;
  • Quattro Elementi;
  • «Спецэлектрод»;
  • Lincoln Electric.

Особенности работы с тонкой нержавейкой

При сварке тонкостенных материалов требуется наличие соответствующих навыков. Рекомендуется выбирать один из 2 способов:

  1. Сварка со специальными электродами. Сила тока должна быть меньше, чем при работе с обычной сталью. Преимущество метода — отсутствие необходимости использования газовых баллонов, приобретения вспомогательных инструментов. Недостаток — низкое качество получаемого шва.
  2. Сварка в среде аргона. Метод считают более безопасным и эффективным. Газ защищает обрабатываемые участки от кислорода, что исключает образование сквозных дефектов, делает шов равномерным.

Сварка трубопровода

Для соединения труб из разных материалов используют электроды с рутиловым или основным покрытием. С плавким расходным материалом работу ведут с током обратной полярности. Сварка труб с постоянными параметрами имеет следующие преимущества:

  • возможность применения при работе с тонкостенными трубами;
  • высокое качество шва;
  • простота в исполнении;
  • минимальное количество образующихся в процессе работы брызг.

При использовании неплавких вольфрамовых электродов устанавливают прямую полярность. Такой способ сварки труб отличается следующими положительными характеристиками:

  • надежной защитой сварочной ванны кислорода;
  • стабильностью электрической дуги;
  • коррозионной устойчивостью шва.

Контроль за сварными соединениями

Для оценки прочности соединения между железом и нержавеющей сталью применяют следующие способы:

  1. Обработка шва керосином. Если жидкость проступает с обратной стороны, соединение является некачественным.
  2. Использование ацетона. Его наносят также, как керосин. Появляющиеся на изнаночной стороне капли свидетельствуют о наличии сквозных дефектов.
  3. Гидравлический метод. Применяется в промышленных условиях. После подачи воды под давлением осматривают соединение.
  4. Ультразвуковые методы. Применяются при предъявлении высоких требований к качеству металлоконструкций.
Читайте также  Как выполняется шлифовка нержавейки после сварки?

Полезные рекомендации

Опытные сварщики дают начинающим мастерам следующие советы:

  1. При сварке разнородных металлов желательно применять расходники, содержащие никель. Перед началом работы стержни прокаливают в течение часа.
  2. Сварочный аппарат должен выдавать постоянный ток.
  3. Нельзя пропускать этап предварительной обработки деталей. При наличии грязи или ржавчины шов становится хрупким.
  4. При газовой сварке нельзя использовать принудительные методы охлаждения. Деталь должна остывать естественным путем.
  5. Нанесение флюса способствует повышению прочности соединения.
  6. Наконечники неплавких электродов нужно регулярно затачивать.
  7. При сварке стараются захватывать как можно больше черного металла. Это помогает установить прочную молекулярную связь.
  8. Электрод нужно вести медленно и аккуратно.

Соблюдение рекомендаций помогает быстро освоить методы сварки деталей из разнородных металлов.

Источник:
http://svarkaved.ru/tekhnologii/svarka-nerzhavejki/kak-privarit-nerzhavejku-k-chermetu

Технология сварки разнородных сталей

Разнородными принято считать стали, которые отличаются атомно-кристаллическим строением, т.е. имеют ГЦК-, ОЦК- решетку или принадлежат к разным структурным классам (перлитные, ферритные, аустенитные), а также стали с однотипной решеткой, относящиеся к различным группам по типу и степени легирования (низколегированные, легированные, высоколегированные). Они содержат в сумме до 5, 10 или свыше 10 % хрома и других легирующих элементов соответственно.

В табл. 1 приведены основные группы сталей, применяемых в машиностроении. Из них формируют различные сочетания для изготовления сварных конструкций.

Табл. 1 Классификация сталей, применяемых в сварных соединениях разнородных сталей

Класс сталей и сварочных материалов

Перлитные и бейнитные

09Г2С, 10ХСНД, 20ХГСА

30ХГСА, 40Х, 40ХН2МА, 38ХВ

Теплоустойчивые (Cr-Мо и Cr-Mo-V)

12МХ, 12Х1МФ, 20Х1М1Ф169

Мартенситные, ферритные, ферритно-мартенситные, аустенитно-мартенситные, ферритно-аустенитные

12 %-ные хромистые, жаростойкие

08X17Т, 15Х25Т, 20X17Н2

12 %-ные хромистые, жаропрочные

Аустенитные стали и сплавы на никелевой основе

Аустенитные коррозионно-стойкие и криогенные

Жаропрочные никелевые сплавы

Конструкции, сваренные из разнородных сталей, называют комбинированными. Они применяются в тех случаях, когда условия работы отдельных частей конструкции отличаются температурой, агрессивностью среды, особыми механическими воздействиями (износ, знакопеременное нагрузка и т.п.).

Особенности технологии сварки комбинированных конструкций из сталей различных структурных классов

Одна из причин пониженной свариваемости перлитной и аустенитной сталей — образование хрупкого мартенситного слоя или карбидной гряды в объеме переходной кристаллизационной прослойки, у которой уровень легирования металла снижается, приближаясь к перлитной стали. Образование этой прослойки объясняется ухудшением перемешивания жидкого металла в пристеночных слоях. При небольшом запасе аустенитности металла шва толщина этой прослойки может достигнуть критической величины, при которой происходит хрупкое разрушение сварного соединения.

Поэтому при выборе способов и режимов сварки отдают предпочтение технологии, при которой толщина кристаллизационной прослойки минимальна. Этого достигают следующими методами:

— Применением высококонцентрированных источников тепла (электронный луч, лазер, плазма);

— Разделкой кромок или их наплавкой (рис. 1), уменьшающей долю участия сталей;

— Выбором режимов сварки с минимальной глубиной проплавления;

— Переходом к дуговой сварке в защитных газах, обеспечивающей интенсивное перемешивание металла ванны.

Преимущества сварки комбинированных конструкций в защитных газах связаны с увеличением температуры расплавленного металла, снижением поверхностного натяжения и, соответственно, увеличением интенсивности его перемешивания, что вызвано ростом приэлектродного падения напряжения сварочной дуги и увеличением кинетической энергии переноса капель электродного металла и плазменного потока в дуге.

Добавление в аргон кислорода, азота, углекислого газа усиливает отмеченные преимущества. Добавки кислорода повышают температуру ванны также тем, что вызывают экзотермические окислительно-восстановительные реакции. В результате отмеченных явлений снижается уровень структурной и механической неоднородности в зоне сплавления перлитной стали с аустенитным швом.

При ручной дуговой сварке положительные результаты получают в противоположном варианте, т.е. при снижении температуры сварочной ванны, что зависит от температуры плавления электрода. Снижения температуры плавления электрода достигают увеличением содержания никеля и марганца. Применение таких электродов является наиболее радикальным мероприятием и при сварке под флюсом, одновременно уменьшающем ширину кристаллизационных и диффузионных прослоек (рис. 2).

При сварке под флюсом перемешивание ванны также может быть усилено увеличением силы тока, напряжения или скорости сварки. Однако рост этих параметров приводит к неблагоприятному изменению схемы кристаллизации (увеличению угла срастания кристаллитов), что увеличивает риск образования горячих трещин. Скорость сварки, как правило, не должна превышать 25 м/ч. Интенсивному электромагнитному перемешиванию ванны препятствует наличие шунтирования магнитного поля перлитной сталью, а также нарушение шлаковой защиты. В этом процессе весьма эффективен ввод внутренних стоков тепла в виде охлаждающей присадки (рис. 3), также снижающей температуру ванны.

Табл. 2 Выбор композиции наплавленного металла и термообработки для сварки перлитных и бейнитных сталей с аустенитными сталями и сплавами

Группа свариваемых сталей (см. табл. 1)

Источник:
http://www.shtorm-its.ru/info/articles/tekhnologiya-svarki-raznorodnykh-staley/

МОЖНО ЛИ ПРИВАРИТЬ НЕРЖАВЕЙКУ К ЧЕРНОМУ МЕТАЛЛУ

В процессе обработки металлов и изготовления деталей из них, неизбежно присутствует ряд нюансов, которые следует учитывать. В противном случае существует значительный риск выбраковки изделий и появления множества технологических трудностей.

Можно ли приварить нержавейку к черному металлу и как приварить нержавейку к черному металлу — одни из наиболее часто возникающих вопросов, когда речь заходит о процессе обработки металлов. В нашей статье мы постараемся ответить на них.

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

  • Возможно ли вообще приварить нержавейку к черному металлу
  • Что такое нержавеющая сталь
  • Виды нержавейки
  • Что собой представляют черные металлы
  • Основные свойства черных металлов
  • Какие трудности могут возникнуть в процессе сварки
  • Оборудование и инструменты для сварки нержавейки с черным металлом
  • Что нужно учитывать при сварке
  • Критерии выбора инвентора
  • Как приварить нержавейку к черному металлу: способы и порядок действий
  • Рекомендации по сварке
  • Проверка качества сварки
  • Рекомендуемые меры безопасности
  • Видео: как приварить нержавейку к черному металлу
  • Итог: что нужно учитывать при сварке нержавейки и черного металла

ВОЗМОЖНО ЛИ ВООБЩЕ ПРИВАРИТЬ НЕРЖАВЕЙКУ К ЧЕРНОМУ МЕТАЛЛУ

Рассматривая возможность сварки нержавеющей стали и черного металла, основная сложность возникает в том, что несмотря на то, что данные материалы принадлежат к сталям, они являются совершенно разнородными, а следовательно, они различаются из-за определенных технических свойств и характеристик. Однако, приварить нержавейку к черному металлу все же возможно, но надо учитывать множество нюансов, к примеру, корректный выбор электродов, силу тока, различные физические коэффициенты и т.д.

ЧТО ТАКОЕ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

По своей сути, нержавейка является сталью, усовершенствованной путем добавления примесей, делающих образование коррозии невозможным. Перечень таких добавок достаточно широк: медь, никель, хром, марганец, титан, сера, молибден, кремний и некоторые другие. В связи с объединением, сталь значительно меняет свои изначальные свойства и внешний вид.

Преимущества нержавейки очевидны:

  • Высокая прочность;
  • Хорошая устойчивость к высоким температурам;
  • Высокая устойчивость к коррозии и воздействиям окружающей среды;
  • Эстетически привлекательный внешний вид.

ВИДЫ НЕРЖАВЕЙКИ

Аустенитные стали. Они содержат не менее 20% хрома и 4,5% никеля.

Дуплексные стали. В них содержание хрома достигает 25%, 1,5%никеля и незначительной примеси азота.

Ферритные стали. В их составе допускается до 29% хрома.

Мартенситные стали. В них содержание хрома незначительное, не более 13%, а никеля максимум 4%.

Многокомпонентные стали. Минимальное количество хрома и никеля и включают широкий спектр прочих примесей-усилителей.

В данном случае хром является усиливающим компонентом, благодаря которому в значительной степени возрастают: прочность, устойчивость к коррозии. Упрощается холодная деформация и улучшаются сварочные возможности, внешний вид и устойчивость к изнашиванию.

Маркировка нержавеющей стали:

  • Число указывающее на процентное содержание углерода;
  • Буквенные обозначения, дающие представление о том, какая именно примесь содержится в данном сплаве:Х-хром, Н-никель и т.д. После них идут цифровые обозначения процентного содержания примеси.

ЧТО СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ

По праву считаются самыми востребованными. На долю их приходится более 90% от всех металлов используемых в производстве. По сути это железо и его разнообразные сплавы, обогащенные углеродом. Именно от процентного содержания углерода, зависит конечный вариант приобретенных свойств: чугуна, или сталей. Чугун содержит 1,7% и более углерода, в сталях содержание углерода варьирует от 0,2 до 1,7 процента. Для качественного совершенствования, принято использовать легирующие(от латинского»связывать»)добавки, которыми являются другие сплавы, металлы и химические элементы. Самыми распространенными легиратами являются:хром, кремний, медь и никель.

Соответственно названию, черные металлы имеют темно-серый, практически черный цвет. К основным свойствам относят: достаточно высокие температуры плавления, высокую прочность и твердость.

  • Железные металлы: железо, кобальт, никель, марганец;
  • Тугоплавкие металлы с температурным режимом плавления от 1539 градусов.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

  • Прочность;
  • Твердость (способность металла к сопротивлению в отношении более твердого внедряемого образца);
  • Упругость (возможность обратного принятия изначального вида);
  • Вязкость (поглощение ударного воздействия);
  • Пластичность (способность видоизменяться, не разрушаясь).

Рассмотрев основные характеристики нержавеющей стали и черных металлов, можно перейти к рассмотрению вопроса: можно ли сварить нержавейку с черным металлом. Основная сложность кроется в чужеродности этих сталей. Для того, чтобы сварить нержавейку с черным металлом, потребуется тщательно подобранный режим сварки, хорошее техническое оснащение и профессионализм специалиста производящего процесс.

КАКИЕ ТРУДНОСТИ МОГУТ ВОЗНИКНУТЬ В СВАРКЕ НЕРЖАВЕЙКИ С ЧЕРНЫМ МЕТАЛЛОМ

В процессе сварки черного металла с нержавеющей сталью могут возникнуть некоторые проблемы из-за разницы в технических свойствах и химическом составе свариваемых материалов. Перечислим данные проблемы:

  • После сварки могут остаться некоторые внутренние напряжения в местах стыков, связанные с тем, что у нержавейки и черного металла разные коэффициенты линейного расширения.
  • Разница в проплавке получается в результате различия в показателях теплопроводности, что ухудшает прочность швов.
  • Сварные швы могут быстро покрыться ржавчиной из-за «перемещения» углерода возможно снижение антикоррозийных свойств итоговой продукции.

ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СВАРКИ НЕРЖАВЕЙКИ С ЧЕРНЫМ МЕТАЛЛОМ

Как сварить нержавейку с черным металлом? Прежде всего для этого необходим комплект оборудования:

Сварочный инверторный аппарат

Конечно же, для сварки нержавейки и черного металла необходим сварочный инверторный аппарат, работающий от постоянного тока. Режимы сварки выбираются в зависимости от толщины детали.

Источник:
http://metalik-msk.ru/privarit-nerzhavejku-k-chernomu-metallu.html