Сварка нержавеющей стали в домашних условиях с помощью инверторного источника сварочного тока

Нержавейка, или нержавеющая сталь – металл, который обладает низкой теплопроводностью, а также имеет высокую активность, с химической точки зрения, в зоне расплавления металла. Кроме того, для нержавейки характерны также очень высокие значения коэффициента расширения под воздействием высоких температур (термическое расширение), а также низкая по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями температура плавления. Все это накладывает особенности на выбор инверторного источника сварочного тока.

Какой инвертор лучше выбрать

Ключевыми особенностями, на которые следует обратить внимание при выборе инвертора для сварочных работ с нержавеющей сталью, являются:

• возможность работы с пониженным сварочным током (чтобы избежать прогорания металла и нарушения его структуры);
• возможность работы в прямой и обратной полярности;
• возможность переключения на переменный ток и ведения работ в импульсном режиме (перечисленные выше параметры также позволяют избежать прогорания металла и его разрушения в сварочном шве).

Чаще всего такие параметры встречаются в профессиональных инверторных источниках тока, однако, число доступных для приобретения моделей невелико, что говорит о сложности подбора наиболее оптимального аппарата для сварки именно нержавеющей стали.

Подбор электродов

Электроды, использующиеся для сварки нержавеющей стали, имеют достаточно большое количество марок в зависимости от тех классов металла, который предстоит варить с их использованием:

• если речь идет о сварке металла, из которого изготовлены предметы и оборудование, используемое в пищевой промышленности, то использовать следует электроды марок ОЗЛ-8 и ЦЛ-11;
• для жаропрочных сплавов, которые должны отвечать задачам длительного и качественного использования, необходимо подбирать электроды марки ОЗЛ-6;
• для нержавейки, которая используется для изготовления различных инструментов, подойдут электроды марок КТИ-7А, ЦТ-28;
• если вести речь о сталях, относимых к нержавеющим, для которых характерны повышенные коррозионноустойчивые параметры, то для их сварки потребуются электроды марок ЭА400/10У, НЖ-13, ЦТ-15;
• в случае бытовой сварки нержавеющей стали можно использовать также электроды марок АНЖР-1, АНЖР-2, а также электроды марки ЭА395/9;
• в зависимости от того, какой вид и класс нержавеющей стали подлежит свариванию, можно подобрать также электроды и из иностранных аналогов, которые не уступают по качеству отечественным.

Особенности технологии

В связи с физико-химическими особенностями нержавеющей стали как металла, подвергающегося сварке, наиболее оптимальным способом является сварка с использованием неплавящегося электрода в среде защитного газа (в качестве такого газа может использоваться аргон либо его смесь). На производстве для достижения более высокого качества сварных соединений используются комбинированные способы сварки, при которых корневой слой шва выполняется посредством использования аргонодуговой сварки, а последующие слои – ручной дуговой.

Подбор параметров работы сварочного инвертора (силы сварочного тока и параметров сварочного напряжения) происходит на основании следующих данных:

• толщина свариваемых деталей;
• тип и класс стали;
• данные о режиме эксплуатации изделия или соединения;
• очень высокий коэффициент теплового расширения деталей из нержавеющей стали – при нагревании происходит существенное «растягивание» деталей, а при остывании – сжатие, что может вызвать образование микротрещин в сварном шве, а также в самом изделии в той его части, которая относится к сварочной зоне и подвергается нагреву;
• сварка должна проводиться с минимальным повышением температуры металла, чтобы избежать перегрева околошовной зоны. Если произойдет перегрев выше 500 градусов по Цельсию, внутри металла начнется процесс межкристаллической коррозии, что вызовет разрушение сварного шва и всей детали в целом, самым негативным образом сказавшись на качестве шва.

В каждом конкретном случае подбирать режимы необходимо индивидуально, проводя обязательную пробу на деталях, аналогичных свариваемым. Главным условием сварки деталей из нержавеющей стали является уменьшение сварочного тока по сравнению с другими видами стали не менее, чем на 20%.

К особенностям технологии сварки следует также отнести и обязательный подбор всех инструментов таким образом, чтобы они соответствовали правилам работы с нержавеющей сталью: круги для болгарки, щетки, используемые для зачистки металла должны соответствовать работе именно с нержавеющей сталью, так как в случае использования обычных инструментов могут образоваться металлические включения в шве, что негативным образом влияет на его качество.

Необходимое оборудование

Для качественного осуществления процесса сварки нержавеющей стали следует подготовить оборудование, в перечень которого включаются:

• инверторный источник сварочного тока, соответствующий требованиям, предъявляемым к аппаратам, с помощью которых происходит сварка нержавеющей стали;
• сварочные кабели для подачи сварочного тока в зону сварки (кабель электродержателя и кабель «массы») достаточной длины, чтобы избежать перекручиваний и перекрещиваний с целью исключения нарушения изоляции кабеля;
• кабель подключения инвертора в электрическую сеть в зависимости от используемого напряжения;
• присадочные материалы (электроды той марки, которые соответствуют сварке конкретного класса нержавеющей стали, при необходимости баллон с защитным газом и шланги для подачи газа в сварочную зону, а также газовая горелка);
• болгарка и круги к ней для работы именно с нержавеющей сталью;
• щетка по металлу, также предназначенная для работы с нержавеющей сталью;
• приспособления для соединения деталей при осуществлении сварки и качественного их закрепления;
• сварочный стол.

Кроме того, требуется также и защитное оборудование, к которому относятся:

• защитный костюм либо иная одежда, которая сможет защитить сварщика от воздействия высоких температур и попадания на кожу расплавленных капелек металла;
• краги или перчатки, защищающие руки от воздействия высоких температур на кожные покровы и снижающие риск поражения электрическим током;
• маска с темным стеклом или самозатемняющаяся маска для защиты органов зрения от получения электротравмы.

Сварочный процесс

Сварочный процесс при осуществлении изготовления изделий из нержавейки, как и в случаях со сваркой других металлов, делятся на три этапа – подготовительный, этап собственно сварки и завершающий.

Этап подготовки

На подготовительном этапе следует разметить детали, которые планируется сваривать, зачистить их, обезжирить с помощью специального химического состава. В случае если это продиктовано толщиной соединяемых деталей, потребуется также разделать кромки для лучшего формирования сварочного шва.

Основные работы

Основной этап сварки состоит из следующих шагов:

• подключение инвертора путем создания обратной полярности (кабель с электродержателем электрода подключается на разъем «+», а кабель массы – на разъем «-»). Такое подключение позволит обеспечить большее плавление электрода по сравнению с подключением в прямом режиме, а также избежать прожога материала за счет снижения проплавления деталей;
• после того как детали закреплены в тех положениях, в которых они будут свариваться, следует выполнить первичные прихваточные швы. Длина таких швов и их расположение по контуру планируемого сварного шва определяется в зависимости от того, каков размер шва, а также в зависимости от толщины свариваемых деталей;
• в том случае, если речь идет о создании сварочного шва большой протяженности, следует выполнять ступенчатый способ, в ходе которого сварка осуществляется с противоположных сторон короткими швами;
• если необходимо выполнить несколько слоев в одном шве, то после каждого нового слоя следует подождать некоторое время, чтобы предыдущий слой успел остыть перед наложением нового;
• в случае большого шва (протяженного по расстоянию) либо если у него сложная конфигурация, потребуется сделать большее количество прихваток по сравнению с простыми или короткими швами, каждая из которых будет отличаться небольшой длиной, расположенными вдоль кромок шва. Данное действие позволит сократить риск деформации деталей возле шва.

Завершающий этап

После того как сварочные работы завершены, следует переходить к завершающему этапу. На этом этапе происходит зачистка шва от образовавшегося шлака с целью определения визуальным способом его качества. Кроме того, на этом этапе происходит определение мест, где есть непровары. Если такие места обнаружены, следует выполнить ремонт или полностью вырезать стык и выполнить сварку, повторив весь алгоритм.