Чем варить сталь aisi 304

Обновлено: 06.01.2025

С нержавеющей сталью каждый человек встречается каждый день — из нее сделано множество вещей, от кухонной посуды до архитектурных деталей зданий, оград, турникетов и сложного промышленного и торгового оборудования. Но только сварщики и инженеры знают, насколько сложна сварка нержавейки. Это своеобразный «высший пилотаж» в сфере сварки металлов плавлением.

Все дело в химических особенностях нержавеющей стали. Этот металл создан довольно давно — более 100 лет назад. Даже известно имя одного из его создателей — англичанин Гарри Бреарли. При исследовании металлов для оружейного производства, он обнаружил, что при добавлении в обычную легированную сталь хрома в количестве выше 11%, сплав получает особые свойства — абсолютно не боится коррозии.

Дело в том, что хром при контакте с кислородом образует очень прочный оксид, который покрывает всю поверхность металла и не допускает возникновения любых химических реакций как при комнатной температуре, так и при нагревании и плавлении. Современные марки нержавейки содержат хрома от 11 до 30% и совершенно по разному ведут себя по отношению к свариванию — от довольно хорошо свариваемых, до практически несвариваемых.

То есть соединять детали в принципе можно, но необходимо знать, как варить нержавейку, какие инструменты и способы применять в каждом конкретном случае, как подготовить зону шва и чем шов обрабатывать по окончании сварки. Именно о методах сварки нержавеющей стали расскажет эта статья.

Виды нержавеющей стали

Промышленная и бытовая сварка листовой и профильной нержавейки требует правильного выбора способа работы. Он определяется видом металла. По основным свойства нержавейка классифицируется на:

Аустенитную;
Мартенситную;
Ферритную.

Аустенитная названа так по основной фазе. Это сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Пример — всем известная пищевая сталь AISI 304 (08Х18Н10 по ГОСТ), активно использующаяся при изготовлении посуды, различных архитектурных деталей, дымоходов, ложек и вилок. Содержит 18% хрома и 10% никеля. Стали аустенитного типа немагнитные, пластичные, химически стойкие и прочные механически.

Мартенситные стали отличаются спецификой внутренней структуры, заметной под микроскопом. Отличаются низким содержанием углерода (сотые доли процента) и хрома до 12%. Металлы очень твердые, но хрупкие, применяются для изготовления режущих инструментов или бытовых вещей, турбин и крепежей, которые используются в слабоагрессивной среде. Широко распространена при производстве алкогольных напитков. После термообработки получают необходимую ударную вязкость и жаропрочность.

Пример — AISI 410 (12Х13 по ГОСТ). Содержит 13% хрома и 0,10-0,12% углерода. Устойчива к серным соединениям.

Ферритные — стали со средним содержанием хрома, не закаляются и очень устойчивы к агрессивной среде (кислотам, солям). Они менее пластичны, чем аустенитные и не такие хрупкие, как ферритные. Пример — AISI 430 (12Х17 по ГОСТ). Хрома — 17%, углерода — 0,10-0,12%. Относится к классу трудносвариваемых. Применяется в машиностроении для изготовления втулок, валов, штуцеров.

Как сваривать нержавеющую сталь

Широкое распространение этого вида металла привело к активной разработке методов сваривания. Сварка нержавеющей стали производится практически всеми наиболее распространенными способами — ручной дуговой MMA, вольфрамовым электродом в атмосфере аргона TIG, полуавтоматами в инертной атмосфере — MIG/MAG, лазером.

Но в отличие от обычной, углеродистой стали, при сварке нержавейки используются особые подходы, благодаря ее сложному химическому составу и физическим свойствам. Основными параметрами, затрудняющими сварку являются:

температура плавления ниже, чем у углеродистых сталей;
значительное тепловое расширение;
низкая теплопроводность.

Как правило, нержавеющая сталь перед сваркой прогревается. Не требуют нагрева сплавы с содержанием углерода менее 0,20%. Но детали из металла толщиной более 30 мм следует нагреть до температуры около 150 0С. Низкая теплопроводность требует снижения силы сварочного тока на 15-20% — металл плохо проводит тепло и может прогорать в зоне сварки.

ММА-сварка

Ручная дуговая сварка ММА производится с использованием двух типов электродов. Первые — с основным покрытием (карбонаты кальция и магния) применяются при сварке постоянным током на обратной полярности (электрод подключен к положительному полюсу аппарата).

Вторым типом электродов, рутиловыми, сварить нержавейку можно как при переменном, так и при постоянном токе обратной полярности. При работе с нержавейкой эти электроды намного удобнее, чем основные — меньше разбрызгивается расплав и лучше держится дуга. Оба вида электродов используются в любом пространственном положении, но рутиловые лучше всего работают в нижнем.

TIG-сварка

Аргонодуговой метод используется при сварке тонкой листовой стали. Производится в полностью аргоновой или аргоно-гелиевой атмосфере. В большинстве случаев используется нержавеющая присадочная проволока с ручной или автоматической подачей.

MIG MAG-сварка

Сварочные работы в полуавтоматическом режиме производятся в атмосфере смеси газов 98%Ar / 2%CO2. Иногда вместо углекислого газа используют кислород в том же процентном отношении. При этом несколько улучшаются параметры шва. Варить полуавтоматом можно как объемные детали, так и тонкую нержавейку. От остальных методов MIG/ MAG отличается высокой скоростью и точностью шва.

В этом виде сварки используются различные техники:

короткой дугой;
со струйным переносом;
импульсной.

Короткая дуга, как правило, используется при работе с тонкими металлами, струйный перенос — с более габаритными элементами.

Наиболее управляемый и поддающийся тонкому контролю — импульсный метод. Металл в сварочную ванну полается по каплям, благодаря чему происходит уменьшение среднего тока дуги, а, значит, и поступление тепловой энергии в зону сваривания. Зона термического влияния становится уже, что очень важно при низкой теплопроводности металла.

При импульсной сварке практически исключено появление брызг, что очень важно при необходимости получения точного шва, например, при изготовлении емкостей или декоративных элементов.

Сварка нержавейки при помощи лазера

Промышленная лазерная сварка нержавейки требует специального оборудования. В бытовых условиях она практически не реализуется. Основными преимуществами этого способа является отсутствие явления снижения прочности в зоне отпуска, если сталь была термически упрочнена. Также исключается появление одного из самых распространенных дефектов сварки нержавейки — термических трещин.

При лазерной сварке швы остывают намного быстрее, а размеры зерна получаются мельче. Сварка лазером нержавеющей стали производится как точечным, так и шовным методом. Быстрота и точность воздействия сфокусированного луча на металл не допускает возникновения оксидной пленки на поверхности расплава, соединение получается исключительно прочным. Сваривается нержавеющая сталь лазером только встык — термические напряжения, которые могут возникнуть при соединении внахлест, значительно ухудшают общую прочность конструкции.

Подготовка и финишная обработка

Качество сварки нержавейки, как и любых других металлов, зависит от подготовки зоны сваривания. Металл должен быть тщательно очищен от жира, пыли и грязи, промыт ацетоном или высокооктановым бензином и просушен. Металлической щеткой необходимо зачистить кромки деталей до характерного блеска.

Сварка нержавейки имеет свои особенности — высокий коэффициент термического расширения может вызвать появление холодных трещин, если детали сдвинуть очень плотно. Между ними необходимо оставить небольшой зазор, ширина которого определяется по справочнику или опытом сварщика.

Зачистка сварочных швов нержавеющей стали — обязательный этап завершения работ. Она производится механическим или химическим способом. Основная цель — удалить сажу и окалину, очистить зону шва от различных примесей, которые мешают образованию полноценной оксидной пленки.

Перед тем, как зачистить сварочный шов на нержавейке, необходимо тщательно осмотреть его на предмет появления трещин или иных видимых дефектов. При бытовой сварке нет необходимости в использовании дефектоскопической аппаратуры, но при промышленной — она должна применяться в обязательном порядке.

Травление кислотами производится на всех марках стали при помощи соляной и серной кислот. После обработки шва необходимо промыть зону работ чистой водой. В домашних условиях кислотное травление производится редко, более распространен механический способ.

Механическая обработка производится способом очистки металлической щеткой и обработкой мелкозернистой наждачной бумагой. Если есть возможность — обработать пескоструйным аппаратом. После механической обработки следует нанести на шов пассивирующий раствор.

Шлифовка и полировка зоны шва и поверхности изделия целиком производится при помощи полировальных и шлифовальных кругов с различными типами поверхности. Из инструментов при этом используется болгарка или вибрационные шлифмашинки.

Какой аппарат лучше всего сварит нержавейку

Сварочный аппарат для сварки нержавейки может применяться любой конструкции — ММА, DC/AC TIG, MIG, но он должен иметь более широкий диапазон регулировок.

Сварка нержавеющей стали отличается некоторой сложностью, которая вызвана особенностью химического состава. По сути, нержавеющая сталь — это сплав железа с хромом с добавлением углерода, марганца, магния, ванадия и прочих элементов в количестве от нескольких сотых до 1-2%. В то же время содержание хрома находится в диапазоне 13-30%.

Сварочный аппарат для сварки нержавейки может применяться любой конструкции — ММА, DC/AC TIG, MIG, но он должен иметь более широкий диапазон регулировок, чем установка для сваривания обычной низколегированной и углеродистой стали. Заслугой тому особые свойства нержавейки:

низкая теплопроводность;
высокая химическая активность в зоне расплава;
значительный коэффициент термического расширения;
низкая температура плавления.

Учитывая эти особенности, сварочный трансформаторный или инверторный аппарат для нержавеющей стали должен иметь возможность сварки при пониженном токе. В таком случае к зоне шва поступает намного меньше тепла — металл не прогорает и не нарушается его структура.

Также сварочный аппарат для нержавейки должен работать как в прямой, так и в обратной полярности, переключаться на переменный ток и обладать способностью вести сварочные работы в импульсном режиме. Не очень много моделей даже профессиональных аппаратов сочетают в себе все эти возможности, поэтому для работы исключительно с нержавейкой аппарат выбрать довольно сложно.

Кроме сварки электрической дугой, для нержавейки активно применяется и лазерная, но преимущественно в промышленных условиях. На бытовом уровне или в небольших мастерских встретить лазерный сварочный аппарат для нержавеющей стали довольно сложно. Это очень сложное и дорогое оборудование, но есть умельцы, которые в собственных гаражах строят вполне работоспособные установки для работы с лазером.

Особенности сварки ММА

Работать с нержавеющей сталью могут как трансформаторные, так и инверторные аппараты. Особенно такая сварка распространена на бытовом уровне и в небольших цехах, где налажено мелкосерийное производство не слишком ответственных изделий из нержавеющих сталей. Как уже упоминалось, сварочный аппарат для сварки нержавеющей стали может быть любой конструкции, даже любительский. В ММА-сварке важен правильный выбор электродов.

Электроды

Для работы с нержавеющей сталью подходят два вида электродов — основные ( типа СЭЗ ЗИО-8 d4,0) и рутиловые (Lincoln Electric Omnia 46 D3,0). Первые — это покрытые электроды с внешним слоем из карбоната магния или кальция. Они предназначены для постоянного тока обратной полярности. Это значит, что к электроду подключается «+» аппарата, а к свариваемой детали «—». Диаметр электрода выбирается по толщине свариваемой стали и ее марке.

Рутиловые электроды защищенные двуокисью титана (TiO₂). Работать с ними можно как при постоянном токе с такой же полярностью, как и в первом случае, так и с переменным током. Они отлично держат дугу и практически не создают брызг металла, что характерно для основных электродов.

Таблица 1. Выбор электродов для нержавейки при сварке ММА

Выбирать электроды, зная марку свариваемой стали, лучше всего по ГОСТ 10052, где для каждого металла из марочника высоколегированных сталей указан точно подобранный электрод.

Почему так важен подбор электродов? Хром, находящийся в составе стали, очень активно взаимодействует с кислородом атмосферы и образует пленку толщиной в несколько атомов, которая, тем не менее, препятствует соединению расплава из разных частей соединяемых деталей. Покрытие электрода, сгорая, создает защитную атмосферу, которая не допускает в сварочную ванну кислород и азот. Но для нержавейки следует подбирать специальный состав защитной атмосферы, поэтому не все виды электродов подходят.

Аппараты для сварки нержавейки

Выбор, каким аппаратом варить нержавейку, зависит от уподобаний и квалификации сварщика. Но, по мнению подавляющего большинства профессионалов, лучше всего для РДС высоколегированных марок сталей подходят инверторные аппараты. При покупке обращайте внимание на такие основные параметры, которые очень сильно влияют на результат работы с нержавейкой:

Рабочий диапазон температур. Некоторые инверторы не способны работать при отрицательных температурах. У качественного инвертора для нержавейки диапазон начинается от -10 0 С и ниже.
Сила сварочного тока достаточна в пределах 30-180А;
Наличие Hot Start, Anti-Stick и Arc Force — обязательно;
Мощность аппарата должна обеспечивать возможность применения электродов диаметром до 4 мм.

Если ориентироваться на конкретные модели, то для сваривания нержавейки в бытовых и полупрофессиональных условиях отличными характеристиками обладают однофазные аппараты Сварог PRO ARC, ПАТОН ВДИ-200P, Сварог TECH ARC. Они не являются самыми лучшими, но их характеристики можно использовать, как ориентиры при выборе среди моделей других производителей. Для профессиональной работы вполне подойдут WM Pico 162, Lincoln Electric, KEMPPI Minarc.

В семействе трехфазных лучшим выбором будут Сварог ARC 315 Lincoln Electric, EWM Pico, BRIMA ARC.

Аргоновая сварка AC/DC TIG

Не менее распространенным оборудованием для сварки нержавеющих сталей в полупрофессиональном и профессиональном сегменте являются аппараты AC/DC TIG, работающие в атмосфере аргона. Электродом в этом случае выступает вольфрамовый стержень, обязательно использование присадочной проволоки специальных марок, которые превосходят свариваемый металл по уровню легированности, например, ER 308.

При сварке тонкого металла, под нержавейку можно установить медную пластину для отвода тепла. После окончания сварки необходимо оставить подачу газа на несколько секунд, так называемый режим Post flow. Это позволяет металлу остыть в достаточной степени без окисления и предотвратить подгорание электрода из вольфрама.

Аппараты для AC/DC TIG способны работать со многими металлами, например, алюминием и его сплавами. В самых современных используется технология Soft Switch, позволяющая резко уменьшить уровень тепловых потерь, настройки баланса тока, изменение частотных характеристик при сварке на переменном токе, режим пульсации.

Особенно интересный режим MIX TIG, который используется в полупрофессиональных и профессиональных аппаратах и представляет собой комбинацию поочередного применения сварки при постоянном и переменном токах. При этом переменный разбивает оксидную пленку без перегрева металла, а постоянный производит расплав и сваривание. Практически все аппараты имеют режим Spot Arc — точечную сварку, позволяющую сделать прихватку металла, точно выполнять лицевые швы.

Лучшие сварочные аппараты — TRITON ALUTIG , Aurora PRO INTER, Сварог PRO TIG, Aurora IRONMAN, Fubag INTIG. Они находятся в разных ценовых категориях, но позволяют выполнять сварку нержавейки приблизительно на одном уровне качества, отличаясь только временем непрерывной работы и ограничениями по мощности.

Сварка нержавейки МИГ/МАГ

Полуавтоматическая сварка нержавейки доступна даже при не слишком больших профессиональных навыках и умениях. Но в руках профессиональных сварщиков аппараты MIG творят настоящие чудеса, справляясь как с тончайшими листами, так и с громоздкими рельефными деталями.

Аппарат МИГ/МАГ должен иметь возможность настроек для работы короткой дугой (для тонких листов), струйным переносом и в импульсном режиме. Газ используется вместе с монолитной нержавеющей проволокой, при сварке порошковой — газ не обязателен. Но порошковая проволока может применяться только при не слишком ответственных работах — со временем шов может покрываться налетом ржавчины. Идеальный случай — нержавеющая проволока по ГОСТ 2246-70 в атмосфере аргона или аргона и гелия.

Лучшие аппараты — Сварог EASY MIG, ФЕБ НОРМА, BRIMA, TRITON MIG 300, профессиональные — EWM Picomig, KEMPPI Minarc MIG EVO 170, Lincoln Electric.

Приглашаем читателей поделиться собственным опытом сварочных работ с нержавейкой. Практические навыки, собственные находки, нестандартные подходы к использованию оборудования — пишите нам обо всем.

Бытовые способы сварки нержавейки

В домашних условиях для сварки нержавейки чаще используется сварка покрытыми электродами. Необходимы только электроды с основным или рутиловым покрытием.

Сварка нержавеющей стали — занятие, требующее определенных навыков и знания теоретических основ. Если у вас нет опыта со сваркой обычной низколегированной стали, то за нержавейку браться не стоит, даже на полуавтомате. Особенности металла непременно дадут о себе знать. Но это совершенно не значит, что сварка нержавейки в домашних условиях невозможна.

Как и любой металл, нержавеющая сталь сваривается плавлением, причем некоторые марки поддаются сварке довольно беспроблемно. Для сварки применяются практически все известные способы — сварка покрытым электродом, в аргоновой атмосфере вольфрамом и полуавтоматом. Если на обычной стали эти методы освоены, то можно переходить к нержавейке.

Особенности сварки нержавейки

Нержавеющая сталь сложная для сваривания вследствие повышенного содержания хрома — в сплаве его от 13 до 30%. При соединении с кислородом, хром образует оксидную пленку, которая препятствует сплавлению металла в сварочной ванне. Низкая теплопроводность металла вызывает перегрев в зоне шва и частичное изменение структуры материала, что приводит к снижению прочности.

Но бороться с этими трудностями вполне возможно, просто необходимо помнить об особенностях металла и выбирать оптимальный режим работы.

Важен и второй вопрос — чем лучше всего варить нержавейку в домашних условиях? Однозначного ответа здесь нет. Все зависит от марки стали и опыта сварщика. Если есть выбор, то лучше всего выбрать инверторный аппарат, как самый удобный в использовании и обладающий широким диапазоном точных настроек.

В бытовых условиях чаще всего используется сварка покрытыми электродами, но подходят не все виды. Необходимо выбирать только электроды с основным или рутиловым покрытием. Если ориентироваться на марки, то покупать следует ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11 или их зарубежные аналоги. В каждом магазине, торгующим сварочным оборудованием, вам подскажут, какие электроды для какой стали подходят лучше всего.

Наиболее распространенными марками стали, с которыми приходится встречаться домашнему мастеру, являются AISI 304, 304L, 316L и 321. Аналогами по ГОСТ выступают 08Х18Н10, 03Х18Н11, 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т. Именно такие металлы используются для посуды, изготовления труб и листов, из которых делают ворота, ограды и другие декоративные архитектурные элементы.

Настраивается аппарат на обратную полярность (+ на электроде) и сила тока выставляется на процентов 20-25 ниже, чем для сварки обычной стали такой же толщины. Также следует учесть тот факт, что электрическое сопротивление нержавеющей стали ощутимо выше, чем обычной. Электроды с низколегированным стержнем могут перегреваться и разрушаться в процессе работы.

Если есть возможность, лучше найти специальные электроды для нержавейки, их очень легко отличить — они выпускаются длиной 350 мм. Если же варить будете обычными электродами, следует быть готовым к тому, что покрытие с них может попросту осыпаться.

Под свариваемые листы нержавейки необходимо установить медную подложку, чтобы она отводила тепло из зоны сваривания и не возникало перегрева и металл не изменял своей структуры. Также не следует стыковать кромки вплотную — тепловой коэффициент расширения нержавеющей стали достаточно высокий, поэтому при охлаждении шов может покрываться микротрещинами. Зазор не должен превышать 2 мм. Электрод ведут вдоль прямой линии, колебательная траектория при сварке нержавейки не применяется.

Перед тем, как варить нержавейку покрытым электродом в домашних условиях, позаботьтесь о наличии всего необходимого для подготовки металла к работе и финишной обработки шва. Подготовка заключается в тщательной очистке зоны шва от пыли, грязи и следов технических жидкостей. Если есть возможность — пройдитесь зачистным кругом болгарки или мелкой наждачной бумагой. Затем необходимо промыть поверхность ацетоном или чистым бензином для удаления остатков масел и жиров.

После сварки необходимо обработать шов специальной травильной пастой, если такой нет — соляной или серной кислотой и обработать металлической щеткой, а еще лучше — зачистить с помощью болгарки. На шве остается значительный процент окалины, которая может вызвать коррозию шва.

Аргоновая сварка

Часто для нержавеющей стали применяется сварка TIG вольфрамовым электродом в аргоновой среде.
В домашних условиях таким аппаратом варить удобнее, чем покрытым электродом, но не у каждого мастера есть аппарат, способный выполнить такую работу.

Метод сварки в аргоне используется для тонких листовых металлов и труб, которые будут эксплуатироваться под давлением. Работает аппарат на переменном токе или постоянном обратной полярности. Также для сварки понадобится присадочная проволока и баллон с газом. Как правило, если в гараже или домашней мастерской есть аппарат с возможностью TIG-сварки, то есть и все необходимые приспособления и аксессуары. По сравнению с ММА-сваркой, аргоновая дает более прогнозируемые результаты.

Полуавтоматическая сварка нержавейки

Если в распоряжении сварщика только полуавтоматический аппарат, который может работать с нержавеющей проволокой или порошковой ее разновидностью,
то работать можно и на нем. Проволока выбирается специальная, для сваривания нержавеющей стали. Алюминиевая не подойдет. Газовой средой обычно служит углекислота, но при сварке ответственных деталей нужен аргон или смесь из 70% аргона и 30% углекислого газа.

Возможность регулировки скорости подачи проволоки и открытой длины электрода позволяют выбирать самый оптимальный режим сварки. Также конструкция горелки позволяет работать в труднодоступных местах. Перед началом сварочных работ рабочую зону рекомендуется просушить путем нагревания до 100 0 С. Это удобно еще и тем, что нагретая нержавейка лучше сваривается.

При использовании порошковой проволоки, если в домашней мастерской нет специальной, необходимо помнить, что шов спустя некоторое время может начать ржаветь. Чтобы этого не случилось, его необходимо обработать специальной пастой.

Тема сварки нержавеющей стали в домашних условиях очень актуальна. Если вы обладаете собственным опытом таких работ — поделитесь с читателями. Пишите нам на сайт в раздел комментарии.

Сварка нержавейки

Внимание!
Информация собранна в разных источниках, в том числе из личного опыта сварщиков, монтажников и технологов.

В этой статье речь пойдёт только о популярных и ходовых марках стали. И без учёта требований ГОСТ так как по стандарту большую часть нержавеющих сплавов вообще нельзя варить. Например по ГОСТ 14771-76 варить нержавейку можно только дуговым способом в защитном газе.

Это отчасти верно и сталь AISI-304 сваривается лучше, чем AISI-430 (12Х17), но это не совсем так, 430 марку можно так же надёжно сваривать, как и любую другую при соблюдении определённой технологии и материалов.

AISI-430 относится к ферритным сплавам и не содержит никеля и при обычном способе сварки швы получаются хрупкими. Поэтому для устранения этого негативного факта её надо варить с высоколегированной присадочной проволокой и будет прочно, главное долго не перегревать, а также избегать резкого охлаждения металла и провести стабилизирующий отжиг.

Ферритные марки требующие соблюдение технологи сварки и сварочных материалов:
Хром в составе ухудшает качество шва.
AISI-409 (08Х13), содержание хрома 10,5-11,7%
AISI-430 (12Х17), содержание хрома 16,0-18,0%
AISI-439 (08Х17Т), содержание хрома 17,0-19,0%

Сварка аустенитных марок AISI-201/304/316/321

Свариваемость этих сплавов: легко сваривается разными видами сварки, гарантируя хорошее качество шва.
Электродами НИИ-48Г, ГС-1, ДС-12
Аргонно-дуговой сваркой на полуавтоматах проволокой 08Х20Н9Г7Т, 08Х21Н10Г6
Под флюсом АН-48 с использованием вышеуказанных сварочных материалов.
Испытания показали, что шов получается стойким к межкристаллической коррозии (МКК).

Для предупреждения образования в швах и околошовной зоне горячих трещин рекомендуется:
Следует применять режимы, уменьшающие долю основного металла в шве, и использовать припой и сварочные материалы с минимальным содержанием (серы, фосфора, свинца, олова, висмута). Применение для сварки постоянного тока обратной полярности. При ручной сварке покрытыми электродами следует поддерживать короткую дугу и сварку вести без поперечных колебаний. При сварке в защитных газах, предупреждая подсос воздуха, следует поддерживать коротким вылет электрода и выбирать оптимальными скорость сварки и расход защитных газов. Необходимо также принимать меры к удалению влаги из флюса и покрытия электродов, обеспечивая их необходимую прокалку.
Благоприятно и легирование швов повышенным количеством молибдена, марганца и вольфрама, подавляющих процесс образования горячих трещин.

Сварка ферритных марок AISI-409/430/439

В ферритных марках никель заменён на марганец это не способствует хорошей свариваемости.
При сварке хромистых ферритных сталей появляются определённые трудности. При нагревании до температуры 600…900° С хром, вступает в реакцию с углеродом, образовывая карбиды. Кристаллиты карбидов, находящиеся внутри металла, становятся причиной межкристаллитной коррозии, которая существенно ухудшает механические свойства стали.
Хром имеет свойство сильно окисляться. При окислении хрома образуются частые тугоплавкие окислы, которые, также, отрицательно влияют на свариваемость сталей этого типа.

Оптимально использовать дуговую сварку в инертных газах при соблюдении минимального энерговклада в свариваемый шов. Рекомендуется сварка «сверху» (то есть, когда свариваемая поверхность расположена ниже сварочного инструмента). В качестве присадочного материала можно использовать аустенитную проволоку 309Lsi( Cв-07Х25Н13, Св-08Х25Н13БТЮ) и т.п. Можно использовать электроды или присадочные проволоки на основе ферритной хромистой стали марки AISI 430.

Для того, чтобы гарантировать адекватную коррозионную стойкость необходимо убрать окалину и цвета побежалости травлением или механической обработкой щетками из нержавеющей стали и пропассивировать холодным 10-20% раствором азотной кислоты. Необходима последующая тщательная промывка холодной водой и сушка.

ферритные сплавы имеют достаточную свариваемость для многих «статических» применений. Однако шов может быть хрупким при газовой сварке (при нагревании происходит рост зерен в микроструктуре металла). Свойства усталости 430 AISI в сваренном состоянии низкие, и ее не рекомендует для применений, где используется растяжение, или другие воздействия.

Сварка стали AISI-304/430 видео

Технология сварки ферритных хромистых сталей

Сварку ферритных сталей выполняют с предварительным подогревом до температуры 300-400°C и последующим, после сварки, высоким отпуском (нагрев до температуры 650-750°C и последующее медленное охлаждение). Высокий отпуск необходим при сварке сталей этого класса для снятия внутренних напряжений и восстановления начальных механических свойств стали.

Для сварки ферритных, сталей, применяют электроды из сварочной проволоки следующих марок: Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9, Св-07Х25Н13 с покрытием, имеющем в своём составе плавиковый шпат и окись марганца. Применение этих электродов позволяет получить жидкий шлак, который хорошо растворяет окислы хрома. Рекомендуют следующие покрытия: ЦЛ-2, ЦТ, УОНИ-13/НЖ.

Для сварки ферритных, как и для большинства высоколегированных сталей, применяют постоянный ток обратной полярности, при малых сварочных токах. Величину тока определяют из следующей пропорции: 25-30 А на миллиметр диаметра электрода. И делается это из тех соображений, что большинство высоколегированных сталей при сварке легко перегреваются, т.к. обладают малой теплопроводностью.

Отожженная 430-я сталь является самой мягкой и податливой и может использоваться для холодной формовки. Диапазон температуры отжига 780°C сопровождается последующим охлаждением на воздухе.
Отпуск после сварки обычно не требуется, хотя 200-300°C — рекомендованный диапазон температуры отпуска.

Как обработать швы нержавейки после сварки

Способ травление
Эффективным методом обработки сварных швов является травление. Если правильно выполнить метод травления, то это позволит качественно устранить оксидный слой и зону с низким содержанием хрома. Обработка по этому методу выполнения путем покрытия, погружения или наружного нанесения пасты, все зависит от условий. В основном, при травлении используют смешанные кислоты (азотная кислота/плавиковая кислота) в пропорциях 8 – 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% плавиковой кислоты, с добавлением H2O (вода). Время травления зависит не только от концентрации кислот, но и от температуры, сорта проката и толщины окалины (кислотоупорный прокат по сравнению с нержавеющим прокатом требует продолжительной обработки). После метода травления конструкция становится стойкой к воздействию коррозии.

Способ шлифовка и полировка (для поворотов перил)
Для него из инструментов вам потребуются болгарка и шлифовальные круги для нее с разной степенью зернистости, так как вся обработка делается последовательно в несколько заходов.

Сначала убираются все наплавы наиболее жестким материалом. Если сильных наплавов нет, можно сразу переходить к более мелкозернистым материалам.
Часть, которая будет шлифоваться, ограничивается клейкой алюминиевой лентой. Она прикрепляется к поверхности в несколько слоев, чтобы граница была заметнее.
Не заклеенная поверхность обрабатывается аккуратно, давить на инструмент не нужно.
Лента снимается, ею заклеивается обработанная часть, чтобы ограничить уже другую, для зачистки следующей зоны.
После каждой шлифовки поверхность промывается водой и вытирается насухо. Так продолжается, пока все круги, вплоть до самого мелкозернистого, не будут использованы. Обычно хватает трех кругов, с зернистостью 180, потом 320 и 600. Все заканчивается войлочным кругом, потом начинается процедура полировки.

Сначала шов зачищают диском с вулканитом, его можно надеть прямо на дрель. Это мягкий материал, похожий на резину, поэтому он не оставит царапин, но сможет повлиять на соединение и запилить его до наиболее ровного состояния.

После на обработанную поверхность наносится паста для полировки. Чтобы она правильно распределилась, шов нужно обработать другим кругом, войлочным, который тоже надевается на дрель. Делайте продольные движения по всему шву, чтобы паста распределилась равномерно. Размер круга подбирается в зависимости от величины и вида изделия, так как без маленьких кругов углы не обработать.

Полировочная обработка швов ведется до того момента, пока нержавейке после сварки не вернется ее зеркальный вид, а матовые пятна не исчезнут.

Шлифовка полировка сварного шва видео

Подготовка к сварке

Перед тем, как приступить к выполнению сварочных работ нужно провести предварительную подготовку стали. Края детали необходимо защитить от блеска, а так же произвести обезжиривание свариваемой поверхности с помощью органического растворителя, например ацетона.
Существует несколько способов, которыми можно воспользоваться, для получения качественного результата:
Ручная дуговая сварка (MMA). Рекомендуется использовать, если не предъявляется завышенных требований к качеству стыка. Главной проблемой будет подбор нужного электрода к конкретной марке стали. Самыми популярными вариантами электродов выступают карбонатные или рутиловые. В первом случае сварка осуществляется постоянным током, во втором — переменным.
Сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами в инертной среде аргона (TIG). При данном виде сварки можно получить шов высокого качества, для этого будет нужно использовать высоколегированную проволоку.
Полуавтоматическая сварка в защитной среде инертных газов. Является преимущественным методом сварки, так как с помощью него можно работать с материалом различной толщины. В качестве среды чаще всего применяют смесь аргона и диоксида углерода. Процентное содержание последнего не советуется превышать более 2%, так как это может вызвать дефекты сварки.

Отдельные нюансы работы с нержавеющей сталью

Перед тем, как начать сварку, обратите внимание на следующие моменты:
Нержавеющая сталь обладает небольшим коэффициентом теплопроводности. Для того, чтобы избежать повышенное нагревание детали в районе шва, необходимо уменьшить сварочный ток на 25-30%.
При сварке осуществляется сильный нагрев электродов, такие условия их сильно изнашивают.
Если деталь достаточно толстая, зазор между швами нужно оставлять побольше, в противном случае возможно появление трещин.
Производить охлаждение швов желательно как можно быстрее, так как велика вероятности уменьшения антикоррозийных свойств металла.
При выборе метода сварки необходимо руководствоваться толщиной и маркой металла, а так же качеством ожидаемого результата.

FAQ сварка нержавейки

Какую нержавеющую сталь лучше выбрать для сварки?

Есть мнение, что разные сплавы нержавеющей стали имеют разную свариваемость и поэтому если планируются сварочные работы, то необходимо выбрать какую-то определённую марку нержавеющей стали, например AISI-304.
Это отчасти верно и сталь AISI-304 сваривается лучше, чем AISI-430, но это не совсем так, 430 марку можно так же надёжно сваривать, как и любую другую при соблюдении определённой технологии и материалов.

Чем лучше варить аустенитные марки?

Какие электроды лучше использовать для сварки ферритных сплавов?

Как обрабатывать швы нержавейки после сварки?

Есть два способа - химическое травление и механическая обработка.
При травлении используют смешанные кислоты (азотная кислота/плавиковая кислота) в пропорциях 8 – 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% плавиковой кислоты, с добавлением H2O (вода).
При механической обработке шов шлифуется болгаркой, после наносится специальная паста и шлифуется войлоком до зеркального вида.

Сварка AISI 304 в промышленных условиях

Сварка AISI 304 , как и любой другой нержавеющей стали, требует определенного подхода и соответствующего оборудования. Основной задачей процесса является получение соединения, которое по своим свойствам будет превосходить основной металл и иметь определенные геометрические параметры.

Характеристики материала

AISI 304 соответствует ГОСТовской марке 08Х18Н10. По своему классу это коррозионно-стойкая сталь жаропрочная. Высокое содержание легирующих веществ определяет устойчивость к химическому и температурному воздействию.

Это позволяет использовать AISI 304 при производстве теплообменников и коллекторов различных типов, оборудования для химического производства, труб и пр.

Содержание химических элементов:

Углерод: 0,08%.
Кремний: 0,8%.
Марганец: 0,2%. Он хорошо влияет на свариваемость, выступая в качестве раскислителя.
Никель: от 9,0 до 11,0%.
Хром: от 17,0 до 19,0%. Именно никель и хром определяют принадлежность к нержавеющему классу.
Титан: до 0,5%.
Сера и фосфор – в незначительных количествах. Их переизбыток ведет к, так называемой, горячей или холодной ломкости. Это значит, при сварке могут появиться трещины в процессе нагревания или остывания. Содержание этих элементов тщательно контролируется, и их переизбыток является основанием для признания материала некачественным.

Неограниченная свариваемость и подверженность другим видам обработки, делает востребованным AISI 304 в промышленности.

Процесс сварки

Наиболее применяемый стальной прокат: лист, труба, пруток, уголок. Подход к ним в сварочном производстве примерно одинаков. Качество готовой продукции зависит от следующих аспектов:

Использование оборудования, способное поддерживать стабильный процесс. Для любой нержавейки важно соблюдение замыкания, напряжения, подачи присадки и т.д. Оптимальны последние поколения сварочных полуавтоматов, использующие инвертеры.
Назначение правильных сварочных режимов.
Подготовка поверхности материала: обезжиривание и зачистка непосредственно перед сваркой.
Материалы. Учитывая хорошую теплопроводность и подверженность термической деформации, оптимальны защитные газовые смеси на основе аргона. Этот инертный газ обеспечивает локальный нагрев и глубокое проплавление при сравнительно небольшой площади. Выбор сварочной проволоки выбирается по ГОСТУ. Содержание легирующих элементов в месте соединения не должно быть ниже, так же, как и его физические свойства. Имеет значение, с чем соединяют AISI 304 – одно дело. Если это углеродистая сталь, а другое – если высоколегированная.
Заключительные операции. Желательно готовому изделию дать остыть в зафиксированном состоянии – это уменьшит масштаб деформаций.

Преимущества образования неразъемных соединений

Сварка дает высокую прочность и не теряет своих параметров даже после многих лет службы. дополнительными преимуществами являются:

Универсальность. AISI 304 можно варить с любыми другими сталями с неограниченной свариваемостью.
Высокая производительность.
Получение сложной конфигурации швов. Ограничением является лишь доступ горелки к месту сварки. От формы стыка ничего не зависит – важно лишь найти сварщика с соответствующей квалификацией.
Возможность автоматизации.
Аккуратный стык, который, к тому же, можно зачистить и сделать полностью незаметным.

Сварка AISI 304 широко применяется в машиностроении. Данный процесс можно наладить не только на большом заводе, но и в маленькой мастерской. Необходимые навыки достаточно легко получить, имея опыт в сварочных процессах.

Читайте также: