У кожному будинку є вироби з нержавіючого металу – деталі побутової техніки, посуд, відра, дріт для технічних і садових потреб, і коли в них утворюються дефекти, то для їх усунення знадобиться зварювання нержавійки.
Неіржавіюча сталь застосовується як матеріал для зовнішніх водопровідних труб і частин водогрійної техніки.
Зварювання дефектів в нержавіючій сталі дозволить знизити витрату коштів на придбання і монтаж нових.
У цій статті ми розглянемо склад виробів з нержавіючого металу, види зварювання в промислових і домашніх умовах, продемонструємо навчальний відео.
Зміст:
- Властивості нержавійки
- Зварюваність нержавійки
- Зварювання нержавійки
- Холодне зварювання нержавійки
- Зварювання різнорідних металів і нержавійки
- Запобігаємо дефекти
Властивості нержавійки
По ГОСТ до складу нержавіючої сталі включені хром (від 11% до 20%), ніобій і молібден, які покращують стійкість до корозії.
Після контакту атомів хрому з киснем, що міститься в повітрі, на поверхні контакту виникає захисне покриття.
Товщина оксиду хрому мінімальна, але з-за однакового розміру атоми самого хрому та оксиду хрому знаходяться в скученном стані, чим і забезпечена стабільність шару.
Якщо захисне покриття піддається незначному механічному впливу, то воно руйнується, але після впливу кисню відбувається реакція окислення атомів хрому і покриття відновлюється.
Ці властивості сталі з високим вмістом хрому були виявлені в процесі роботи над поліпшенням якості збройових стовбурів, коли одним із завдань було створення сплаву з вмістом присадки, успішно протистоїть агресивному впливу навколишнього середовища.
Відео:
Ця задача була вирішена шляхом додавання хрому у сталь, після чого покриття стало дуже стійко до окислювальним процесам, що зробило нержавійки не тільки ідеальним металом військової промисловості того часу, але і актуальним матеріалом для побутових ємностей, труб та іншого використання в побуті.
Використовуються сплави з додаванням міді, азоту, латуні і титану. Застосування нержавіючого металу не обмежується кухнею, нержавійка активно застосовується в промисловості.
Зварюваність нержавійки
Найголовнішим показником процесу зварювання є особливість утворення шва.
Сплав, яким утворено місце з’єднання двох різнорідних металів або двох частин одного і того ж металу, після остигання повинен мати структуру, близьку за хімічним і фізичним властивостям до основи.
Саме це забезпечує якість шва і загальну зварюваність металів.
Технологія зварюваності нержавійки володіє наступними властивостями:
- Значна ливарна усадка. Це призводить до істотної зміни форми в місцях нагрівання. При зварюванні невеликих деталей (наприклад, тонкостінних труб) це компенсується шириною шва. При зварюванні великих по ширині заготовок (промислових ємностей, труб з товстими стінами) потрібно забезпечити пропорційний зазор для лінійного розширення при нагріванні. Його відсутність призведе до появи сколів і розломів. Витрата матеріалу проводиться з допуском на плавлення;
- Низька теплопровідність (в 1,8-2,1 рази нижче, ніж у сталі). Це заважає вільному поширенню надходить нагріву і концентрує температуру в зоні шва. Для запобігання зайвого плавлення зварної зони потрібно зменшити струм на 1/5-1/6 від нормальної подачі при зварюванні сталі;
- Схильність до корозії між кристалами. Ця якість притаманна матеріалу з високим вмістом хрому. При температурі 550 градусів за Цельсієм і вище вивільняються карбіди хрому та заліза. Для запобігання цього процесу після зварювання аргоном вдаються до швидкого охолодження будь-яким способом. Допускається заливка охолодженою рідиною.
Для зварюваності нержавійки застосовується лазерна та контактне точкове зварювання з застосуванням аргону.
Сформульовані вимоги до якісної зварюваності нержавійки – наявність зазору, низький струм, швидке охолодження і тільки після нього полірування.
Зварювання нержавійки
Для усунення отворів, що з’явилися під час експлуатації, а також для з’єднання двох поверхонь деталей між собою використовують зварювання.
Розглянемо, як відбувається зварювання нержавіючої сталі, технологія, її особливості і відео уроки.
Відео:
Якісне зварювання нержавійки вимагає створення умов з урахуванням високої електропровідності структури (в 5-7 разів більше, ніж у низьковуглецевої сталі), низьку точку плавлення (на 90-110 градусів менше) і високого коефіцієнта розширення при нагріванні.
Промислова зварювання нержавіючої сталі виконується за допомогою плавящихся електродів в інертному газі з домішками аргону.
Зварювання труб або листів незначної товщини, проводиться дуговим методом в аргоні.
У побутових умовах або на невеликому непрофільному виробництві виконується зварювання нержавійки інвертором без застосування аргону.
Дріт, що використовується для зварного шва, дозволяє не тільки знизити витрата електродів, але і забезпечити підвищену міцність з’єднання.
Для зварювання труб з нержавіючої сталі дріт застосовується по всьому контуру зварювання.
Розвиваючи традиційний аргонно-дугового метод зварювання, встановили, що аргон можна замінити азотом в якості газу для захисту шва.
Азот абсорбується хромом, подрібнює литу структуру і не погіршує властивості шва. Цей спосіб зварювання рекомендується для деталей з нержавіючої сталі, мають широкий край.
Спочатку азотна зварювання застосовувалася тільки для певних видів нержавіючої сталі, потім після вдосконалення її запропонували використовувати для зварювання нержавійки з сріблом і його сплавами, міддю та її сплавами, а також для ряду інших металів і сплавів.
Холодне зварювання нержавійки
Єдина з усіх видів зварювання, без використання спеціального обладнання та нагріву з’єднуються площин — це холодна зварювання.
На відміну від звичайної, вона являє собою двокомпонентний клей з присадками, який використовується для закладення протікання труб і виправлення інших дрібних дефектів.
Відео:
Холодна зварка випускається у вигляді трубочок і проста в застосуванні: наноситься після очищення деталі від нальоту, масляного шару, іржі або крихти на досить глибокі подряпини, для поліпшення зчеплення розчину з поверхнею їх треба знежирити.
Холодна зварка найчастіше використовується при ремонті ємностей або труб, її допустимо застосовувати як на поверхні порожніх ємностей, так і на заповнені рідиною судини.
Технологія застосування полягає в наступному: від трубочки відрізають шматочок, пропорційний тріщині, яку необхідно усунути, розігрівається і розминається в руках, наноситься на дірку або тріщину в достатній кількості (важливо розуміти, що холодна зварювання на тонкій основі марна – при висиханні вона викришених).
Після повного затвердіння (час вказано в інструкції), проводиться полірування.
Холодна зварка має деякі особливості:
- Тимчасове застосування. Холодна зварка застосовується як тимчасовий метод термінового усунення дефектів. Через деякий час буде відбуватися вимивання або викришування складу і тріщини проступлять знову;
- Не застосовується для різнорідних матеріалів;
- Не використовується для з’єднання двох частин металу. Навантаження на шов холодної зварювання навіть від ваги самого металевого предмета є критичною і руйнує його;
- Низька ціна, мала витрата і проста технологія роблять цей спосіб зручним. На відео показано, як правильно застосовувати цей метод.
Зварювання різнорідних металів і нержавійки
У промисловості використовуються деталі з різнорідних матеріалів.
При зварюванні різнорідних металів потрібно врахувати особливості кожного з них і підібрати відповідні електроди і режим.
Розігрівання різнорідних матеріалів призводить до того, що в зоні плавлення з’являється склад з двох металів.
Відео:
Хімічні і фізичні властивості різнорідних матеріалів передаються зварному шву, а у разі вигорання який-небудь із складових, властивості будуть передані нерівномірно.
Розглянемо варіанти зварювання поверхонь з латуні, міді і титану в домашніх умовах.
Особливість титану – це висока міцність, стійкість до агресивних середовищ, пластичність, жаростійкість при температурі 650-700 градусів за Цельсієм.
У зварному шві титану і різнорідних металів присутній водень, що позначається на схильності шва до розтріскування, особливо при включенні азоту.
Зварювання титану з будь-яким з різнорідних матеріалів проводиться за наступною технологією:
- По ГОСТ потрібен захист місця зварювання титану від насичення газом і зниження азоту до 0,05%;
- Застосовується крапкове контактне зварювання або дугове в інертних газах (сумішах з аргоном). У промисловості може бути застосована лазерне зварювання. Точкова і лазерне зварювання вимагають, щоб після остигання була проведена полірування;
- Як присадка використовується дріт для зварювання титану з будь-якого чорного металу. Дріт обживається у вакуумі;
- Зварювання титану поруч з різнорідних матеріалів і нержавійкою шляхом вибуху вимагає прокладок з міді. Дріт допустима до застосування;
- Зварювання труб з титану та нержавіючої сталі вимагає, щоб дріт розташовувалася по зварному шву.
При з’єднанні міді та нержавіючої сталі технічні складнощі з’являються з-за споріднення міді з киснем, низької температури плавлення міді і здібності міді до поглинання речовин у газоподібному стані.
Це серйозно ускладнює зварювання товстих поверхонь міді з застосуванням аргону звичайними електродами.
Самий вдалий спосіб – це дуга з аргоном з застосуванням вольфрамового електрода. Мідний дріт використовується при зварюванні міді та нержавіючої сталі як присадки, що поліпшує якість зварного шва.
В деяких випадках можна провести заміну аргону на азот. Але при цьому витрата вольфрамового електрода істотно збільшиться.
Оптимальний витрата буде при використанні графітового електрода в азоті, а вольфрамового – в суміші з аргоном.
Зварювання латуні та нержавійки вкрай утруднена. В латуні міститься значна кількість цинку, який знижує міцність з’єднання латуні з будь-яким з різнорідних металів.
Зварний шов латуні і різнорідних металів не проходить випробування на міцність. Правильніше говорити в цьому випадку про пайку латуні.
З’єднання поверхні з латуні з нержавіючим металом виробляють з допомогою легкоплавкого припою, витрата якого в цьому випадку значним.
Утворене з’єднання не приймає фізико-хімічних властивостей латуні, тому має достатню міцність.
Запобігаємо дефекти
Зварювання нержавіючого металу володіє певними властивостями.
Ігнорування їх призведе до появи небажаних вад, а через деякий час місце з’єднання прийде в непридатність через ножового руйнування.
Розломи від нагрівання відбуваються з причини аустенітного складу шва. Ламкість виникає через надмірно довгого нагрівання і стигматации.
Відео:
Дріт, як присадка, що дозволяє уникнути розломів від нагрівання і забезпечує твердий зварний шов. Необхідне включення фериту в присадок – не менше 2-3%.
Використання методу дугового зварювання з короткою дугою також запобігає гарячі тріщини.
Кратери зварювального шва не піднімайте на основну поверхню заготовки.
Зварювання автоматом повинна проводитися на невеликій швидкості.
У статті ми розглянули види і склади нержавійки, домашні та промислові способи її зварювання.
Незважаючи на те, що на відео немає складнощів зі зварюванням нержавійки, слід отримати і відточити початкові навички зварювання на більш простих металах.