Технология сварки черных металлов

Обновлено: 07.01.2025

Аргонодуговая сварка применяется для создания неразъёмных соединений деталей из нержавеющей стали, алюминиевых и магниевых сплавов, меди и сплавов, в общем, всех свариваемых металлов за исключением цинка и свинца.

Особенности и проблемы сварки аргоном сталей и черных металлов

Особенность метода в том, что предпочтительно работать с листами толщиной от 0,5 до 3 мм, которые и являются наиболее сложными из-за малой толщины.

При работе с тонким листом трудно избежать сквозного прожига, но аргонодуговая сварка позволяет надёжно сваривать тонкие детали. При этом шов получится не только качественным, но и ровным.

Ещё одна особенность метода: на качество не влияет, в какой плоскости производится сварка – горизонтальной, вертикальной или горизонтальной снизу.

Подготовка изделий к сварочным работам

Состоит из подготовки деталей и присадочного материала. Подготовительные операции по изделиям:

От марки металла и назначения конструкции подготовительные операции могут иметь различия. Низкоуглеродистые и легированные стали перед процессом обрабатывают следующим образом:

торцы листов и труб обрезают;
места соединения шлифуют вручную или машинками;
кромки зачищают от грязи, ржавчины и масла;
обезжиривают ацетоном или спиртом.

Никель: место сварки шлифуют до блеска и обезжиривают.

Алюминий и сплавы:

Медь и титан зачищают и обезжиривают.

Технология сварки стали аргоном

Сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов (один из видов аргонодугового метода) происходит, благодаря дуге, возникающей между упомянутым электродом и соединяемыми поверхностями. Сварочная ванна находится в инертном газе, каковым является аргон, который подаётся через сопло горелки. Он выполняет защитную функцию: в зону сварочной ванны не попадает кислород, из-за которого соединение получится с трещинами, а шов – непрочным.

Примерная стоимость на аппараты для аргонодуговой сварки на Яндекс.маркет

В зависимости от металла и необходимых свойств сварного шва используют присадочный материал в виде прутка, который подаётся к дуге вручную. Там, где требуется процесс на неизменной скорости, например, при сварке труб, прибегают к автоматизированной технологии.

Сварка нержавейки полуавтоматическим оборудованием

Важно правильно подобрать присадочную проволоку, которая и формирует шов: степень легирования должна превышать аналогичный показатель металла детали. Полуавтоматическая технология включает в себя три метода:

Короткой дуги – для тонких изделий.
Струйного переноса – используется для соединения деталей большей толщины.
Импульсный – наиболее производительная технология для промышленных масштабов.

Для того чтобы визуально контролировать качество шва, горелку располагают под углом, противоположным ходу процесса. Сопло горелки располагают на расстоянии 12 мм от места соединения.

Расплавленную проволоку подают в шов небольшими каплями.

Особенности соединения стальных труб с помощью аргона

При ручной сварке шов ведут справа налево. Горелку держат под углом 70-80 ̊ C. Присадочный пруток подают под углом 90 ̊ C относительно сопла. Диаметр прутка обычно в два раза меньше толщины стенки трубы. Для качественного соединения достаточно одного прохода. Для соединения изделий из высоколегированных сталей поддерживают минимальный токовый режим и короткую сварочную дугу.

Особенности сварки тонких листов и изделий из нержавеющей стали

Ровный шов и отсутствие трещин при сварке аргоном нержавейки требуют специального подхода к технологии. Чтобы избежать сквозного провара, при работе используют малый ток, процентов на 20 меньший, чем для других сталей.

Большее расширение при плавлении и последующая усадка остывающего металла требуют меньший, чем для других сталей, зазор между соединяемыми деталями.

У нержавеющей стали повышенное электрическое сопротивление. Из-за этого электрод нагревается быстрее, что влияет на качество работы. Поэтому применяют укороченные электроды длиной не более 350 мм.

При нагревании нержавейки выше 500 ̊ C на кромках шва образуются карбиды хрома и железа, что в дальнейшем вызовет коррозию металла. Чтобы избежать этого, применяют меры к быстрому охлаждению шва, например, водой.

TIG-сварка черных металлов: выбор присадочного материала, режимы сварки, технология процесса

Дуговая сварка неплавящимся электродом в среде защитного газа получила название TIG и нашла широкое применение как средство соединения цветных металлов, склонных к оксидированию на открытом воздухе. Тем не менее этот метод может эффективно использоваться и для сварки черных металлов.

Преимущества и недостатки TIG-сварки черных металлов

По сравнению с обычной электродуговой сваркой метод обладает такими достоинствами:

возможность качественного сваривания разнородных материалов (например, углеродистой стали с нержавеющей);
малая зона прогрева и, как следствие, снижение вероятности прожига тонкого металла и отсутствие термических деформаций;
возможность выполнения длинных непрерывных швов при постоянной подаче присадочной проволоки;
предотвращение попадания воздуха и загрязнений в сварочную ванну;
низкие требования к качеству присадочного материала;
отсутствие необходимости в обработке готового шва;
высокая скорость сваривания;
аккуратность шва;
простота обучения работе.

Недостатков у сварки неплавящимся электродом в защитной среде не так уж и много. Прежде всего, это необходимость тщательной обработки стыка перед проведением работ, иначе велик риск образования полостей в шве, чем особенно грешат высокоуглеродистые стали. Также нужно учитывать, что конструкция горелки делает неудобным ведение электрода под острым углом, а после розжига дуги вне стыка остается след, который необходимо удалять механически.

Кроме того, может быть затруднена работа на открытом воздухе – ветер будет выдувать защитный газ, а это приведет к его перерасходу.

Технология TIG-сварки

Сварка проводится вольфрамовым или вольфрамсодержащим электродом, который закрепляется в контактной трубке сварочной головки. Помимо электрического контакта со сварочным трансформатором, головка соединяется гибким шлангом с газонагнетательной системой, содержащей инертный газ. Процесс сваривания начинается с подачи газа, за которой следует поджиг дуги и поступление присадочной проволоки в сварочную ванну.

Перед тем как приступать к выбору расходных материалов и расчету параметров сварки, нужно понять, какой металл вы собираетесь варить. Наиболее распространены четыре варианта:

Среднеуглеродистые стали (0,25-0,45%) – трудно свариваемые. Требуют обязательного прогрева до 150-400℃ (зависит от конкретной марки стали), а также последующей термообработки в виде отжига или отпуска.
Легированные и высокоуглеродистые стали (более 0,45%) – ограниченно свариваемые. Эти металлы относятся к конструкционным, а потому не рекомендуются к сварке. Допускается соединение заготовок, не несущих существенных нагрузок, при условии их защиты от резких перепадов температуры. (более 2,41%) – требуют особого режима сварки с предварительным прогревом, предпочтительна работа плавящимся, а не вольфрамовым электродом. Соединения, выполненные методом TIG, не должны испытывать значительных механических нагрузок.

Для снижения температурного воздействия на околошовные зоны используются охладительные радиаторы из меди или других теплопроводных металлов.

Выбор и подготовка вольфрамовых электродов

Использование вольфрама в качестве основного материала электродов для TIG-сварки оправдано крайне высокой температурой его плавления (около 3380℃). Содержание этого металла в электроде обычно составляет 97,0-99,5%, остальное приходится на долю легирующих материалов. Они же задают классификацию изделий:

Оксид тория – электроды переменного тока, стойкие к перегрузкам. Важно учитывать, что пыль таких изделий (выделяется при заточке, а иногда и при использовании) опасна для здоровья.
Оксид церия – электроды переменного тока для сварки тонких и хрупких заготовок, позволяют легко и быстро поджигать дугу.
Оксид лантана – электроды способны работать как с постоянным, так и с переменным током. Рекомендуются для кратковременных циклов и относительного малого ампеража, очень долговечны.
Оксид циркония – электроды переменного тока со стабильной дугой, способствуют самоочистке сварочной ванны.
Оксид иттрия – электроды постоянного тока, крайне долговечны, рекомендуются для ответственных соединений.

Диаметр электрода выбирается в соответствии с толщиной свариваемых заготовок. Условно эту зависимость можно представить в таком виде:

Толщина заготовки, мм	Диаметр электрода, мм
0,5	1,0
1,0	1,6
2,0	2,0
3,0	3,0
4,0	3,0-4,0
5,0	3,0-5,0
более 5	3,0-6,0

Длина заточки электрода зависит от требуемых величин глубины и ширины шва, обычно она составляет 50-200% диаметра. «Острие» притупляется до 5-10% диаметра – это обеспечивает стабильное горение дуги.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Как выбрать присадочный материал

Для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом используют присадочные прутки и проволоки без флюсовых оболочек, так как роль защиты сварочной ванны играет инертный газ. При этом материал может включать щелочные, щелочноземельные и цветные металлы для снижения пористости шва, сдерживания разбрызгивания, защиты прутков от коррозии и др. Широкое распространение получили такие модели присадок:

Св.-08Г2С – стальной пруток с содержанием кремния и марганца, используется для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей, в том числе для конструкций, работающих под нагрузкой;
ER 70S-6 – импортный омедненный пруток для сталей с любым содержанием углерода, не требует зачистки перед подачей в сварочную ванну;
ER-308 (и его отечественные аналоги: СВ-06Х19Н9Т, СВ-01Х19Н9, СВ-04Х19Н9) – стойкий к химическим средам пруток для сварки нержавеющих сталей, предотвращает развитие межкристалльной коррозии, включает кремний и марганец;
ER-316 и Св-04Х19Н11М3 – прутки для сварки хром-никель-молибденовых сталей с высоким пределом текучести и низким показателем относительного удлинения.

Толщина присадочного материала зависит от толщины свариваемых заготовок, способа обработки их кромок и выбранной силы тока.

Примерная стоимость проволоки для сварки ER 70S-6 на Яндекс.маркет

Для сваривания листовой стали толщиной менее 1 мм используются 1,0-миллиметровые прутки, заготовкам толщиной 1,0-2,5 мм соответствуют прутки диаметром 1,6 мм, скорость их подачи составляет 0,3 м/мин. Толстолистовые заготовки сваривают с использованием прутков диаметром 2,0-4,0 мм.

Режимы аргонодуговой сварки листовой стали неплавящимся электродом

При сварке методом TIG крайне важно правильно выбрать значение силы тока. Если она будет недостаточной, дуга начнет блуждать, а от чрезмерно высоких значений начнет плавиться электрод. В большинстве случаев верной будет такая зависимость силы сварочного тока от диаметра электрода:

Диаметр электрода, мм	Сила постоянного тока, А	Сила переменного тока, А
1,0	10-70	10-15
1,6	40-130	30-90
2,0	65-160	50-100
3,0	140-180	100-160
4,0	250-340	140-220
5,0	300-400	200-280
6,0	350-450	250-300

Напряжение дуги зависит от ее длины. Для получения наиболее равномерных и аккуратных швов необходима низковольтная дуга, то есть стабильная и как можно более короткая. Оптимальная длина – 1,5-3,0 мм, что соответствует напряжению в 11-14 В.

Поджиг дуги может производиться как классическим контактным, так и бесконтактным способом. Последний предполагает генерирование высокочастотного импульса сварочным аппаратом и необходим в том случае, когда короткое замыкание вольфрамового электрода на поверхность заготовки может нарушить ее свойства, например, при сварке коррозионностойких и легированных сталей.

Как происходит процесс сварки

Перед тем как приступать к TIG-сварке листового черного металла, поверхности стыка защищают механическим инструментом и обезжиривают. В случае необходимости проводится разделывание кромок, а также прогрев заготовок до температуры около 200℃. Дальнейший алгоритм включает такие операции:

Обеспечение подачи защитного газа в зону стыка.
Поджиг дуги в начале шва контактным или бесконтактным методом.
Ведение электрода под прямым углом к оси заготовок или лучше с уклоном в 10-15° назад с одновременной подачей присадочного прутка под углом 45° к электроду.
Одно- или многопроходная проварка шва стабильной непрерывной дугой длиной 1,5-3,0 мм.
Обрыв дуги и прекращение подачи защитного газа через 15-30 секунд.

В случае необходимости проводится защита шва от быстрого остывания или последующая термообработка сваренных заготовок. С поверхности шва механически удаляются шлаки и другие загрязнения.

Сваривание нержавеющей стали с черными металлами. Технология и способы сваривания

Основная сложность процесса сварки черных металлов (Ст3, Ст20) и нержавеющей стали (12Х18Н9, 12Х18Н10) заключается в том, что эти материалы хоть и являются разновидностью стали, но при этом абсолютно разные по техническим свойствам. Чтобы получить высококачественное соединение в процессе сваривания, в первую очередь, надо ответственно подойти к выбору электродов.

Особенности и сложности сварки нержавейки с черным металлом

Среди свойств, которые влияют на процесс сварки, следует выделить:

Сопротивление. Для того чтобы электрод не перегревался вследствие высокого сопротивления нержавейки к подающемуся току, сердцевина электрода изготавливается из сплава хрома и никеля.
Теплопроводность. Нержавейка имеет маленькую теплопроводность, что позволяет улучшить проплавление материала в зоне формирования шва. Вследствие этого перед процессом сваривания нужно правильно рассчитать силу сварочного тока.
Повышенная подверженность коррозии. Нержавеющая сталь, подвергаясь температурам свыше 500°С, полностью меняет свои свойства, по сути, превращаясь в черный металл. По этой причине в зоне сварочного шва часто проявляется коррозия.
Линейное расширение. Во время сварки металл подвергается сильным деформациям из-за высокого коэффициента линейного расширения свариваемых материалов. По завершении процесса во время остывания также возможны существенные деформации. Во избежание этого следует оставлять более широкие зазоры меду свариваемыми металлами.

Одной из основных проблем, с которой сталкиваются специалисты при данном виде сваривания, является высокая вероятность возникновения трещин шва, которые проявляются по завершении процесса. Это происходит по причине неоднородной структуры шва и избежать трещин можно при правильном выборе электродов и использовании нержавеющей присадки с содержанием марганца и никеля. Также для хорошего соединения в шве должно присутствовать не более 40% основного металла.

Кроме того, причиной плохой свариваемости нержавейки с черным металлом является образование хрупкой прослойки, возникающей в процессе сварки, вследствие чего уровень легирования нержавеющей стали снижается и становится приближенным к черным металлам. Если прослойка достигает критической величины, то соединение подвергается разрушению.

Способы сварки черного металла и нержавейки: технология и оборудование

Электродуговая сварка является наиболее простым способом сваривания нержавейки с черным металлом. Часто ее выбирают по причине высокой скорости процесса и простоте подготовки материалов к свариванию. Однако стоит упомянуть, что при использовании этого способа будет очень сложно достигнуть хорошего качества шва. Упростить задачу можно, подобрав качественные электроды из нержавейки с правильным покрытием. При сваривании электродом результат достигается за счет снижения температуры сварочной ванны, которое достигается добавлением в состав электрода марганца и никеля. При использовании таких электродов существенно уменьшается ширина хрупких прослоек.

Оборудование для электродуговой сварки включает в себя:

источник сварочного тока;
сварочный кабель с держателем для электрода;
обратный кабель для соединения источника со свариваемым изделием.

Если решили варить полуавтоматом, то лучше варить в среде защитного газа. Это позволит добиться наиболее качественного шва. Для данного метода используется сварочный полуавтомат, включающий в себя:

При аргнодуговой сварке неплавящимся электродом стоит обратить внимание на то, что в зоне формирования шва идет крайне интенсивный нагрев металла, что при остывании изделия может привести к образованию трещин. Поэтому этот метод сварки самый нежелательный, его рекомендуется применять только для сварки тонкого метала.

Сварка черных металлов

Как и любой другой вид, сварка черных металлов имеет свои особенности. Несмотря на то, что эти материалы (железо, сталь, чугун и прочие сплавы) имеют достаточно малую температуру плавления, их характеристики не позволяют назвать данный метод сварки простым.

К примеру, при сварочных работах с углеродистыми видами сталей нужно учитывать, что из-за повышенного содержания углерода при нагревании они становятся хрупкими, поэтому требуют предварительного накаливания до определенной температуры.

Для сварки черных металлов применяется несколько техник (tig-сварка, аргоновая и пр.). Об особенностях выбора и применения каждого метода вам расскажет наша статья.

Правила сварки черных металлов и сплавов

Прежде чем приступать к сварке черных металлов, выбирать расходники и рассчитывать параметры для проведения дальнейшей работы, важно понять, с каким металлом предстоит иметь дело.

В большинстве случаев приходится сваривать такие металлы:

Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,25 % считаются хорошо свариваемыми. Чтобы избежать хрупкости шва, стоит предварительно прогревать металлические детали в печи до +150…+200 °C.
Среднеуглеродистые стали с долей углерода 0,25–0,45 % являются трудносвариваемыми. Обязательным условием работы с ними является прогрев до +150…+400 °C, причем температура подбирается под марку стали. После завершения сварки осуществляется такая термообработка, как отжиг (или отпуск).
Легированные и высокоуглеродистые стали с содержанием углерода выше 0,45 % считаются ограниченно свариваемыми. Это конструкционные металлы, поэтому их лучше не варить либо скреплять только элементы, которые в процессе эксплуатации не будут испытывать на себе значительные нагрузки. Также все сварные швы должны быть защищены от перепадов температуры.
Чугуны имеют долю углерода выше 2,41 % и предполагают использование особого режима сварки: необходим предварительный прогрев, использование плавящегося, а не вольфрамового электрода. При TIG -сварке подобных черных металлов стоит учитывать, что получившиеся швы не справятся с серьезными механическими нагрузками.

Черные металлы легко вступают в реакцию с кислородом, из-за чего на поверхности изделия формируется оксидная пленка, негативно отражающаяся на свариваемости деталей.

Под действием повышенной температуры ускоряется взаимодействие с кислородом и образование пленки, что отрицательно сказывается на качестве шва. Также всегда существует вероятность оплавления краев.

Чтобы добиться хорошего результата при сварке черных металлов, нужно ограничить контакт с кислородом. В противном случае высока вероятность появления трещин на шве и поломки всей конструкции.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Кроме того, причина трещин может скрываться в повышенных значениях линейного расширения и усадки, поскольку в зоне сварки появляется внутреннее напряжение, деформация. Недостаточный уровень прочности всегда становится причиной для хрупкости конструкции.

Упростить работу с черными металлами и сократить долю негативных факторов позволяют специальные технологии, которые создавались с учетом особенностей подобных материалов.

Необходимые условия обработки материалов перед сваркой

Прежде чем приступать к сварке черных металлов, поверхность зачищают металлической щеткой. Такая подготовка позволяет снять оксидную пленку, упростив дальнейший ход работы.
Детали полностью обезжиривают бензином, не допуская пропуска отдельных участков.
Заготовки располагают горизонтально, так как обрабатываемые материалы имеют высокую текучесть. Элементы конструкции фиксируют таким образом, чтобы они находились на расстоянии друг от друга, но ширина шва не превышала двух миллиметров. Во время вертикальной сварки есть вероятность получения шва низкого качества и появления наплывов.
Для создания сварочных ванн применяют инертные газы, не допускающие контакта металла с воздухом. Не стоит забывать, что металлические элементы легко вступают в реакцию с кислородом.
Сварку черных металлов ведут в помещении с хорошей вентиляцией, так как образующиеся пары являются токсичными и опасными для человека.

Указанные правила позволяют создавать швы высокого качества.

Чтобы сократить температурное воздействие на прилежащие к соединению области, стоит использовать охладительные радиаторы из меди и других металлов, которые обладают высокой теплопроводностью.

Особенности выбора метода сварки черных металлов

Подбирая определенный метод, учитывают химический состав и толщину металла:

Стальные заготовки поддаются сварке практически любыми способами. Например, возможна ручная дуговая, электрошлаковая, аргоновая сварка черных металлов, с использованием покрытых электродов.

Чугун отличается высоким содержанием углерода, что делает его достаточно хрупким. Поэтому, чтобы на сварочном шве не появлялись трещины, а само соединение не утратило прочность, подбирают методы горячей и холодной сварки. В первом случае применяют механизированную и ручную дуговую, газовую сварку и порошковой проволокой.

При холодном методе задействуют электрическую дугу и особые электроды, благодаря которым достигается необходимая степень пластичности шва. Если говорить точнее, в составе таких расходников должны быть элементы цветных металлов и значительная доля графита.

Наилучшим образом себя зарекомендовали медно-никелевые электроды, которые не связываются с углеродом во время проведения работы.

Выбирая, например, метод сварки черных металлов нержавеющей проволокой, помните, что в шве может быть до 15 % металла электрода, иначе не удастся обеспечить должную прочность и большой срок службы изделия.

TIG-сварка черных металлов

За аббревиатурой TIG скрывается аргонодуговая сварка черных и цветных металлов неплавящимся электродом в среде защитного газа. Наиболее активно данный метод используется при обработке цветных металлов, которые на открытом воздухе подвержены активному окислению.

Однако он успел зарекомендовать себя и как способ сварки черных металлов.

На фоне обычной электродуговой сварки этот подход выделяется такими особенностями:

позволяет формировать качественное соединение между разными материалами, такими как углеродистая и нержавеющая сталь;
предполагает малую зону прогрева, благодаря чему снижается возможность прожига тонкого металла и термических деформаций;
позволяет формировать непрерывные швы большой длины с постоянной подачей присадочной проволоки за счет сварки черных металлов полуавтоматом в среде аргона;
обеспечивает защиту сварочной ванны от воздуха и загрязнений;
имеет низкие требования к качеству присадочного материала;
дает возможность отказаться от дополнительной обработки готового шва;
обеспечивает высокую скорость работы;
позволяет сформировать аккуратное соединение.

Однако этот подход к сварке черных металлов имеет и минусы:

Опасен, так как предполагает использование газовых баллонов.
Есть вероятность кипения сварочной ванны, что приводит к разбрызгиванию горячего металла. А это влечет за собой травмирование участков тела сварщика, лишенных необходимой защиты. Кроме того, кипение приводит к повышенному расходу материалов и негативно отражается на качестве швов.
Расходники для сварки аргоном черных металлов достаточно сложно приобрести в обычных магазинах.

Однако с перечисленными недостатками можно столкнуться только при нарушении инструкции или сварке черных металлов не в соответствии с ГОСТ. Если все выполняется правильно, эти минусы сводятся к минимуму и остаются незаметны на фоне отличного результата работы.

Во время сварки используется вольфрамовый либо вольфрамсодержащий электрод. Его фиксируют в контактной трубке сварочной головки. Последняя обеспечивает электрический контакт со сварочным трансформатором и соединяется гибким шлангом с газонагнетательной системой, в которой содержится инертный газ.

Первым этапом сварки является подача газа, после чего загорается дуга, а присадка начинает поступать в сварочную ванну.

Электрошлаковая сварка черных металлов

Электрошлаковая сварка, также известная как ЭШС, предполагает соединение металлических элементов при помощи тепла, образуемого в расплавленном шлаке. Для этого электрод погружают в шлак и пропускают электрический ток, обеспечивающий нагревание. Подобная сварка черных металлов осуществляется без дуги и нередко задействуется для формирования швов снизу вверх на вертикально расположенных заготовках.

С точки зрения разновидностей присадок и способов их подачи выделяю такие виды ЭШС:

С проволокой

Электродная проволока медленно и ровно поступает в сварочную шлаковую ванну по ходу расплавления. Таким образом достигается равномерное нагревание кромок свариваемых деталей на всю толщину. Правда, нужно учитывать, что данный метод очень сложен для неопытных сварщиков.

С пластинами

Здесь применяются электроды значительного диаметра или в форме пластин, что позволяет перекрыть все расстояние между свариваемыми элементами. Пластины фиксируются и поступают в ванну через короткие отрезки времени – данный показатель зависит от того, достаточно ли в ванне жидкого металла, чтобы заполнить имеющийся зазор.

По своей конструкции оборудование, используемое для электрошлаковой сварки черных металлов пластинами или электродами большого диаметра, проще, чем для первого описанного способа.

Применяемые в рамках данного подхода электроды могут иметь различную форму: у них бывает прямоугольное либо круглое сечение. Последнее используется, когда необходима обработка цилиндрических деталей. Также расходники могут быть полыми и заполненными металлической крупкой.

С плавящимся мундштуком

Данный метод сочетает в себе особенности указанных выше подходов и предполагает фиксацию пластины в зазоре, куда посредством направляющих трубок подается проволока. Во время проведения сварочных работ пластины остаются неподвижными, так как необходимый объем металла в ванне обеспечивается проволокой.

Этот способ сварки черных металлов подходит для соединения кромок любой толщины, причем шов может иметь длину более трех метров и криволинейную форму.

В конструкции оборудования для ЭШС с мундштуком предусмотрен специальный переносной механизм, отвечающий за подачу проволоки. Описание всех элементов аппарата содержится в ГОСТ 15164.

При проведении работы с металлическими деталями, края которых имеют значительную толщину, необходимо, чтобы электроды совершали специальные колебательные движения – так обеспечивается их постепенный прогрев. Либо используется электроды с пластинами или большого диаметра. В идеале стоит комбинировать данные подходы.

Влияние повышенной влажности на качество сварки черных металлов

Сварка черных металлов нержавейкой и иными способами не может проводиться в условиях повышенной влажности.

Дело в том, что при высокой температуре влага испаряется, попадает в поры горячего металла и негативно сказывается на структуре соединения. Это наиболее заметно во время обработки холодного металла, поскольку процесс сопровождается формированием конденсата.

А значит, во время сварки черных металлов нужно соблюдать такие правила:

Обрабатываемые заготовки рекомендуется прогреть, чтобы дальнейший нагрев не приводил к конденсации влаги.
Работа в закрытом помещении позволяет добиться более высокого качества швов, так как окружающий воздух является более сухим.
Нержавеющую сталь и цветные металлы варят без предварительного нагрева.

Зная особенности сварки черных металлов, верно подобрав метод, расходные материалы и основное оборудование, можно без труда качественно выполнить обработку любых изделий из металлов этой группы.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Технология сварки стали

Технологии сварки различных видов стали предполагают применение разного оборудования, условий и расходных материалов. От правильного выбора этих составляющих зависит, насколько качественно будет произведена сварка.

К примеру, технология сварки стали с низким содержанием углерода предполагает использование инвертора и специальных электродов, в то время как для легированной стали используется газ. Но обо всем по порядку.

Технология сварки стали с низким содержанием углерода

В составе инструментальной стали присутствует до 1 % углерода, что определяет ее твердость и прочность. В то же время износостойкость металла достаточно низкая, поэтому из него изготавливают только инструменты. А невысокая закупочная цена обеспечивает прибыльность производства.

Технология сварки стали этого типа предполагает использование инвертора и специально предназначенного электрода. Для обработки подходят стержни УОНИ-13/НЖ/20Х13 и сварочный инвертор.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Технология сварки разных типов конструкционной стали

Более востребованной является конструкционная сталь, она используется для производства как мелких металлических деталей, так и габаритных станков. В эту категорию входят стали таких марок, как 40х, 30хгса, 35хгса и др.

В составе конструкционной стали присутствуют различные примеси, включая серу и фосфор. Большее количество этих компонентов уменьшает надежность материала.

Конструкционные типы стали делят на несколько групп:

обыкновенная;
качественная;
высококачественная;
особо высококачественная.

В последней группе присутствует минимальное количество примесей, поэтому сталь является наиболее прочной и качественной. Обычная конструкционная сталь, напротив, содержит высокий процент примесей, поэтому долговечностью не отличается. В названных группах существует деление на подгруппы в зависимости от присутствия в составе дополнительных химических элементов.

Поскольку конструкционная сталь зачастую отличается хрупкостью, ее используют для производства изделий, не подверженных в процессе работы существенному механическому воздействию.

Для придания металлу пластичности и снятия излишнего напряжения заготовки прокаливают в печи. Технология сварки стали этого типа предполагает использование инвертора и электродов с покрытием, например, марки УОНИ 13/55. Они подходят для работы не только с мелкими деталями, но и со стальными трубопроводами.

Технология сварки разных видов легированной стали

Самыми востребованными являются различные виды легированной стали. Спрос на них обусловлен составом, в который включены различные легирующие компоненты, придающие металлу нужные характеристики и свойства.

Добавки придают металлу повышенную прочность, долговечность, улучшают его характеристики. Физико-химические свойства материала меняются путем добавления в состав легирующих компонентов.

К достоинствам разных типов легированной стали также относятся:

высокая жаропрочность;
устойчивость к коррозии (сравнивать их с нержавеющей сталью, конечно, нельзя, однако они обладают повышенной стойкостью).

Технология сварки стали этого типа предполагает использование дугового метода обработки и электродов с фтором и кальцием. Оптимальным вариантом является применение газовой сварки, качество соединения деталей в этом случае получается более высоким.

Разница в технологии сварки стали газом и полуавтоматом или инвертором заключается в образовании тепла за счет пламени газовой горелки, а не электрической дуги. Пламя возникает при смешивании горючего газа с кислородом. Для использования технологии газовой сварки углеродистых сталей необходимы опыт и сноровка.

Технология сварки различных типов низколегированной стали

В составе разных типов низколегированной стали (чаще всего они же являются низкоуглеродистыми) присутствует небольшой процент легирующих компонентов (в основном, в пределах 2-3 %). В составе этих металлов есть железо, небольшой процент углерода и различные примеси.

Низколегированная сталь, устойчивая к высокотемпературному воздействию (до +200 °С), используется для производства хирургических, ювелирных, гравировальных инструментов, бритв и лезвий. Добавление небольшого количества хрома в состав позволяет получить металл, отличающийся высокой прочностью и долговечностью.

Низколегированная сталь входит в класс черных металлов, используется для производства габаритных сварных металлических конструкций. Хотя содержание легирующих компонентов в ее составе невелико, материал обладает высокой прочностью. Такие характеристики достигаются за счет присутствия в составе хрома, никеля и молибдена, улучшающих свойства низколегированной стали. Благодаря хрому и никелю повышается устойчивость металла к коррозионному воздействию.

Соблюдение технологии сварки стали этого типа позволяет достичь хороших результатов. Однако при работе с низколегированными металлами необходимо учитывать многочисленные особенности материала. Большую роль играет опыт сварщика.

Чаще всего мастера сталкиваются с перегревом сварной области. Такая проблема возникает при работе с различными марками низколегированных сталей. Из-за быстрого охлаждения сварного шва и заготовки в целом на месте соединения образуется мертенсит. Так называют твердую углеродистую структуру, возникающую на сварном шве из-за резкого охлаждения.

Технология сварки стали с низким содержанием углерода предполагает использование электродов с кальцием и фтором. Наиболее подходящими являются стержни, имеющие основное покрытие, такие как Э42А или Э50А. Лучшими считаются электроды марок УОНИ 13/45, МР-3, АНО-8, СМ-11. Впрочем, подойдут и другие, обладающие похожими характеристиками.

Технология сварки стали с низким содержанием углерода позволяет пользоваться полуавтоматической или автоматической сваркой под флюсом с полуавтоматом и присадочной проволокой. Флюс может быть заменен углекислым газом или смесью углекислого газа и аргона. Это позволяет повысить качество шва по сравнению с работой с электродами.

Технология сварки стали различных структурных классов

Перлитную и аустенитную стали сваривать сложнее, поскольку на сварном шве образуются мартенситный налет или карбидная гряда, причем их объем снижает степень легирования материала, приближая его к характеристикам перлитной стали. Прослойка образуется в связи с худшим перемешиванием жидкого металла в пристеночных слоях. Если запас аустенитности металла в районе шва невелик, то прослойка может достигнуть критического уровня, приводя к разрушению соединения.

Соответственно, выбирая технологию сварки стали, необходимо отдавать предпочтение той, которая позволят добиться минимальной толщины кристаллизационного слоя. Для этого:

используют высококонцентрированные источники тепла, например, электронный луч, лазер, плазму;
разделывают или наплавляют кромки, снижая содержание участвующих в процессе сталей;
выбирают режимы обработки, при которых толщина плавления минимальна;
используют дуговую сварку в защитной газовой среде, способной обеспечить интенсивное смешивание металла сварной ванны.

Для сварки комбинированной стали наиболее подходящей является обработка в защитной газовой среде, поскольку при использовании этой технологии повышается температура расплавленного металла, снижается поверхностное напряжение, а значит, повышается интенсивность его смешивания. Это обусловлено увеличением приэлектродного падения напряжения сварочной дуги и кинетической энергии переноса капель металла электрода и плазменного потока в сварочной дуге.

Усилению эффекта способствует добавление в аргон кислорода, азота, углекислого газа. При добавке кислорода увеличивается температура в сварной ванне, а также возникают экзотермические окислительно-восстановительные реакции. За счет этого уменьшается степень структурной и механической неоднородности в области соединения перлитного металла с аустенитным швом.

Ручная дуговая технология сварки стали позволяет добиться лучших результатов в случае уменьшения температуры плавления электродов и, как следствие, температуры сварной ванны. Чтобы уменьшить температуру плавления электродов, используют стержни, в составе которых присутствуют никель и марганец. При применении этих электродов в процессе сварки под флюсом уменьшаются также кристаллизационные и диффузионные прослойки.

Если планируется использовать сварные соединения в условиях высокой температуры, следует пользоваться электродами типа ХН60М15 с высоким содержанием никеля. Применение таких электродов приводит к хорошему функционированию швов, поскольку коэффициент линейного расширения равен значениям перлитной стали. Электродами пользуются для исправления дефектов, возникающих при литье сталей групп IV и V. Дальнейшая термообработка не требуется.

Технологии сварки разнородных типов стали одного структурного класса

Сварка разных типов перлитной стали, разница в которых заключается в степени легирования, выполняется с помощью электродов, используемых для металлов с меньшей степенью легирования, при отсутствии дополнительных требований к прочности соединений, жаропрочности, коррозионной устойчивости, которые свойственны более легированным сталям. При этом технология предполагает выбор режимов и температуры сварки, применяемых при работе с более легированными металлами.

Если подогрев невозможен, то выполняется наплавка кромок с использованием более легированного материала, подогреваемого электродами типа Э42А. При этом наплавленный слой должен иметь такую толщину, которая не позволит более легированному металлу нагреться до температур Ac1, т. е. не допустить создания условий для закалки.

Работая с различными сочетаниями высокохромистых мартенситных (12 % Cr), ферритных (28 % Cr) и ферритно-аустенитных металлов типа Х21Н5, необходимо выбирать такую технологию сварки сталей, при которой не будут образовываться холодные трещины и хрупкие участков в сварном шве. Режим подогрева выбирают для самого закаливающегося металла с недопущением полного охлаждения заготовок. Это возможно при использовании сварочных материалов ферритно-аустенитного класса, сварки с минимальной погонной энергией, поскольку металлы с высоким содержанием хрома подвержены росту зерна, являющегося причиной образования хрупкости места шва.

После того как термообработка завершена, заготовку необходимо быстро охладить, чтобы избежать хрупкости, возникающей при +475 °С. Можно также использовать для работы аустенитные электроды. Но в таком случае при термообработке нельзя полностью исключить сварочные напряжения, вызванные разницей в коэффициентах линейного расширения шва и основного металла.

Технология сварки двухслойных (плакированных) видов стали

За счет двухслойной стали снижается использование высоколегированных материалов, при этом работоспособность конструкций не снижается. Из таких металлов изготавливают оборудование, эксплуатируемое в коррозионной среде.

Облицовочный слой толщиной до 12 мм, устойчивый к коррозии и контактирующий с агрессивной средой, выполняется из следующих металлов:

высоколегированных хромоникелевых аустенитных (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 08Х18Н12Б и др.);
хромистых ферритных;
мартенситно-ферритных (08X13, 12X13 и др.).

Основной слой, толщина которого достигает 150 мм, более устойчив к силовым нагрузкам. Для его изготовления используются углеродистые низколегированные металлы (Ст3, 20К, 15ХМ и др.). Сварные соединения при этом должны иметь:

Однородность облицовочного слоя с высокой коррозионной стойкостью сварного шва.
Отсутствие комплексных сплавов с низкими механическими характеристиками в месте соединения облицовочного и основного слоев. Для этого необходимо использовать подходящие материалы и технологию сварки сталей, разделывать кромки и последовательно проводить работы.

Читайте также: