Нюансы сварки нержавейки

Какие можно выделить особенности сварки нержавеющей стали? Этот материал относится к числу хорошо свариваемых, однако существует своя специфика. Нержавеющая сталь состоит из железа и дополнительного элемента в количестве 10-30% (чаще всего хрома, также используют никель, титан, молибден). К числу ее физических свойств относятся низкая теплопроводность (примерно 1/3 от стандартного углеродистого проката) и высокий коэффициент линейного расширения. Специфика сварки связана как раз с наличием в составе легирующего элемента, придающего нержавеющей стали ее свойства. Высокие температуры приводят к образованию соединения карбида хрома, которое негативным образом влияет на свойства стали и приводит к ее хрупкости. Чтобы это предотвратить, технология сварки постоянно совершенствуется. Выбор оптимального способа сварки во многом зависит от толщины листа, легирующего элемента и характера использования готового изделия (снаружи или внутри помещения, с перепадом температур или без него, будут ли большие физические воздействия). На сегодняшний день наиболее популярным и распространенным методом является аргонодуговая сварка (TIG). Он сочетает в себе особенности электрической (дуга) и газовой (использование инертного газа аргона) сварки. Среди несомненных достоинств аргонодуговой сварки – отличное качество швов, возможность плавного регулирования параметров тока, сварка в разных плоскостях.

При аргонодуговой сварке применяют электрод из вольфрама (температура плавления 3600^о С). Через керамическое сопло горелки поступает инертный газ аргон и, таким образом, в процессе сварки электрическая дуга горит между электродом и свариваемым изделием. Использование аргона в данном случае позволяет оградить место сварки от попадания кислорода, которое приводит к потере металлом своих полезных свойств.

Аргонодуговую сварку разделяют на ручную и автоматическую. В первом случае горелка и присадочная проволока (имеющая тот же состав, что и свариваемый материал) находятся в руках сварщика; если толщина металла не превышает 2 мм, то величина тока должна составлять порядка 60-80 А, при толщине в 3-4 мм значение силы тока составляет 120-130 А. При большой толщине металла к аргону добавляется 2% CO₂ или примесь кислорода, что позволяет избежать образования пористой прослойки. Кислород способствует выгоранию вредных примесей или образованию стойких соединений, которые легко отфильтровываются в процессе сварки.

Для возникновения дуги применяют либо источник питания с повышенным напряжением холостого хода, либо сторонний источник высокого напряжения – осциллятор. Это связано с тем, что аргон имеет высокий потенциал ионизации и возбуждения.

При автоматической аргонодуговой сварке все процессы (возбуждение и поддержка горения дуги, подача аргона, присадочной проволоки, перемещение дуги вдоль направления сварки) производятся специальным аппаратом, оператор которого лишь задает команды. Автоматическая сварка позволяет получать качественные непрерывные швы на нержавеющей стали толщиной 0,5 мм и более.

Аргонодуговая сварка требует всего одного движения электродом – вдоль оси шва. Движение вдоль электрода минуется благодаря тому, что сам электрод при сварке не плавится, движение же поперек шва крайне нежелательно, чтобы не подвергать расплавленный металл воздействию, которое может привести к нарушению защиты. Отказ от поперечного движения электродом позволяет делать сварной шов существенно тоньше, чем при обычной электрической сварке. Сварка аргоном чаще всего осуществляется на постоянном токе прямой полярности. Это позволяет в максимальной степени проплавлять изделие, не перегревая при этом вольфрамовый электрод.

Еще одним нюансом, который необходимо учитывать при аргонодуговой сварке нержавейки, является необходимость содержать в процессе сварки конец присадочной проволоки и электрод в защитной аргоновой среде. Это позволит избежать насыщения шовного материала азотом и кислородом. Когда специалист приступает к формированию корневого шва, он должен полностью осуществлять проплавку кромок. Контролировать качество проплавки кромок можно следующим образом. При качественном проплавлении материал шва формой совпадает с направлением сварки и как бы вытянут вдоль, если же материал круглой формы – это свидетельствует о недостаточной проплавке.

При сварке присадочная проволока и электрод должны составлять приблизительно прямой угол по отношению друг к другу. Сварка производится плавно, необходим постоянный контроль подачи  присадочного материала. После окончания процесса надо произвести финальную обработку сварного соединения. Это позволит увеличить антикоррозийные свойства изделия, так как будет удален пористый оксидный слой, содержащий меньшее количество хрома.

Как уже было отмечено выше, технологии сварки постоянно совершенствуются. Одним из последних методов предусмотрен подогрев присадочной проволоки до температуры 1000 и более градусов. Это позволяет увеличить производительность в полтора-два раза и повысить стабильность процесса.

Таким образом, если все технологии аргонодуговой сварки были соблюдены, и ее проводил опытный специалист, то на финише получается шов, сопоставимый по своим прочностно-физическим характеристикам с самим материалом. Он выдерживает любые воздействия и перепады температур, сохраняет герметичность. Кроме того, аргонодуговая сварка практически не приводит к порче окружающих поверхностей из-за отсутствия искр, поэтому проводить ее можно даже в помещениях с чистовой отделкой.