У легованої сталі чотири основні види та безліч марок. При цьому кожна галузь використовує прокат з такими специфічними характеристиками, що їх взаємозамінність неможлива. Кількість електродів, які застосовуються для з’єднання металевих деталей, також чимало.
Наше завдання: підібрати пару «нержавіюча сталь – електрод» так, щоб зробити зварювальний шов довговічним, герметичним і охайним зовні. Для цього потрібно розібратися в їх технічних параметрах та хімічному складі.
На що здатна нержавіюча сталь
Серед фізичних властивостей цього металу зупинимося на тих, які є важливими для зварювання.
- Корозійна стійкість
Протистояти впливу повітря, води, розчинів солей, окремих кислот та інших агресивних середовищ нержавійці допомагає хром, що покриває поверхню сплаву спеціальною оксидною плівкою. Його вміст може сягати 30%, а, якщо до них додати від 4% нікелю і 0,8% титану, рівень захисту стане ще вищим.
Рішення. Заздалегідь з’ясувати, при якому режимі варять нержавіючу сталь різних марок і вибрати оптимально невисоку температуру. Боротися із перегрівом. Ідеально – з’єднувати метал шаховим уривчастим швом, при якому відрізки зварювання на одній грані та інтервали на іншій знаходяться один проти одного. В авральному порядку швидко охолодити робочу зону.
“Водночас максимальні частки легуючих добавок не вигідні, оскільки призводять до протилежного результату. При підвищених температурах по краях зварювального шва хром трансформується в легкорозчинний карбід. Виникає міжкристалітна корозія: міцність стикування порушується, осередки іржі, що з’явилися, можуть дати текти.”
- Низька теплопровідність
Рішення 1. Відрегулювати струм інвертора на двадцять-двадцять п’ять відсотків нижче, ніж при роботі з вуглецевими сталями. Інверторам, якими користуються для побутового ремонту, достатньо шістдесят сто шістдесят ампер. Вироби малої товщини встановити на пластину з міді. Завдяки високій теплопровідності даного металу, частина теплової енергії йде по пластині, а нержавіюча сталь на зварюваній ділянці виявляється в сприятливому температурному діапазоні.
При запаленій дузі відведення тепла з місця зчеплення металевих деталей утруднений, що може пропалювати наскрізь матеріалом.
- Підвищений коефіцієнт лінійного теплового розширення
При нагріванні леговані сплави розширюються, при зниженні температури дуги – стискаються до початкових розмірів. Процес ускладнюється тим, що під час зварювання розширення виробів йде стрибкоподібно, у міру остигання вони можуть покоробитися, а стики втратити герметичність.
Рішення. Присадка та метал повинні відповідати за коефіцієнтом термічного розширення. Деформацію нержавіючої сталі зупинить зазор між частинами зварювання. Його роблять тим ширше, чим товстіша сталь.
- Схильність до окислення
Рішення. Від впливу довкілля розплавлену нержавіючу сталь захистять електроди, обмазані спеціальним складом. Згоряючи, він створює навколо області зварювання захисну газову хмару.
Якщо в зварювальну ванну проникне кисень, негайно почне виділятися вуглець і шов, що формується, покриється великими порами.
Електроди з нержавіючої сталі: розшифровка маркування
Згідно з золотим правилом вибору електродів, його покриття має бути виготовлене з того ж (або близького за хімічними та технічними властивостями) матеріалу, який ви збираєтеся варити. Тоді стикування металу та стрижня буде міцним.
Саме через недотримання цієї норми дуже складно зварювати нержавіючу сталь простим електродом, адже перша відноситься до легованих високовуглецевих матеріалів, а другий відноситься до низьковуглецевого нелегованого типу.
Виникаюча внутрішня напруга робить зварювальний шов тендітним і схильним дати текти. Тому використовувати прості провідники варто обмежено. Переважно варити вироби з нержавіючої сталіштучними (покритими) електродамиз легуючими добавками. Вони різняться у вигляді покриття.
З рутиловим покриттям.
- в основі лежить природний концентрат рутила (двоокису титану);
- серед переваг: стабільна дуга на обох видах струму, висока вологостійкість, відсутність шкідливих випарів;
- основний недолік – мало марок, придатних до роботи з высоколегированной сталлю. Це, скажімо, АНВ-29 та ESAB OK 67.60.
З основним покриттям.
- склад базується на карбонатах кальцію та магнію;
- з’єднують вироби з високолегованих сталей, які зазнають серйозних навантажень і високих температур, а також товсті метали;
- мінусами є підвищена сприйнятливість до вологи та схильність до залипання;
- головний плюс: шви із високою корозійною міцністю.
Розглянемо характеристики найпоширеніших марок цього виду, зокрема важливі параметри міцності: ударну в’язкість та відносне подовження.
| Марка електрода | Що зварюють | Особливості | Діапазон діаметра, мм | Метал шва
|
|
| Ударна в’язкість Дж/см² (кг/см²) | Відносне подовження, % | ||||
| CL-11 | Хромонікелеві сталі | – Утворюють шви, стійкі до впливу азотної та фосфорної кислоти. Це дозволяє, наприклад, використовувати стрижні при варінні деталей для котлів.
– Гарна ізоляція зварювальної ванни перекриває доступ повітря. |
2,0-5,0 | 80 (8) | 22 |
| NJ-13 | Стали з високим відсотком хрому, нікелю та молібдену. Деталі з харчової нержавіючої сталі | — Електроди оброблені розчином від окислення: їх використовують, коли зварювальну ділянку не вдається захистити від викидів кисню.
— Шлак відшаровується сам собою з остиглого шва. |
2,0-5,0 | 70 (7) | 22 |
| ОЗЛ-8 | Хромонікелеві сталі | — Виконують роботу у чотирьох положеннях.
— Не потрібні особливі заходи для боротьби з міжкристалітною корозією. |
2,0-5,0 | 160 (16) | 41 |
| ОЗЛ-6 | Жаростійкі та хромисті сталі. Нержавіюча сталь з вуглецевими сталями | – Мінімальне розбризкування металу.
– Не підходить для створення вертикальних швів. |
3,0-5,0 | 100 (10) | 33 |
Поряд з назвою електрода виробники ставлять рядок з літер та цифр – маркування. Вона включає вид провідника, його діаметр, призначення, коефіцієнт товщини покриває шару, індекс за ГОСТом, тип струму, можливі положення для роботи і характеристику покриття.
Наприклад, у маркуванні ЦЛ-11 – Е-08Х20Н9Г2Б літера Е означає проведення дугового зварювання електродом; 2 – діаметр; 0 – роботу на постійному струмі зі зворотною полярністю; Н – нанесення поверхневих шарів наплавленням; Г – максимальну товщину покриття; 2 – варіння у трьох позиціях із чотирьох. Виняток – вертикаль зверху – вниз; Б – основний вид покриття. Щоб полегшити вибір провідника, також наводимо таблицю їхньої сумісності з типами нержавіючої сталі.
| Марка електрода | Марка металу (і подібні до них) |
| CL-11 | 12H18N10T, 08H18N12B, 08H18N12T, 12H18N9T |
| NJ-13 | 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13МЗТ, 08Х21Н6М2Т |
| ОЗЛ-8 | 08H18N10, 12H18N9, 08H18N10T |
| ОЗЛ-6 | 08Х18Н10, 03Х18Н11, AISI 304, 20Х23Н18, 20Х23Н13 |
Знайомство з інвертором
У ході роботи зварювального інвертора струм і напруга проходять багатоступінчасті перетворення, завдяки чому матеріал присадки глибше закріплюється в нержавіючій сталі та шви виходять гладкими та непроникними. Агрегат оснащений низкою корисних функцій:
- при включенні т.зв. форсаж електричної дуги сила струму автоматично збільшується і електрод миттєво запалюється;
- при короткому замиканні струм самостійно знижується до мінімальних значень. Це не дає провіднику залипати при контакті з нержавійкою;
- кожна модель має термін безперервної роботи (ПВ). Так, за 50% ПВ ви можете варити приблизно п’ять хвилин із десяти.
Налаштування параметрів апарата та розмір електрода задає діаметр легованої сталі. Чим він більший, тим більше використовують провідник.
| Товщина металу, мм | Діаметр електрода, мм | “Напруга,”В | Сила струму,А |
| 1,5 | 2 | 13 | 40-60 |
| 3 | 3 | 15 | 75-85 |
| 4 | 3 | 16 | 90-100 |
| 6 | 4 | 18 | 140-150 |
Варіння електродами
Вигоди та недоліки. За допомогою електродів у домашніх майстернях та на дрібних виробництвах стикують зроблені з нержавіючої сталі невеликі металоконструкції, труби, різні ємності, садовий інвентар та автомобільні запчастини, а також наплавляють пошкоджені вироби. Зварювальники миряться з тим, що:
- швидкість зварювання уповільнена;
- готовий шов слід очищати від шлаку.
Але вигод все ж таки більше:
- інвертори портативні, прості в обслуговуванні, недорогі;
- невеликі габарити окремих моделей дають можливість варити у важкодоступних місцях;
- з електродами певних марок можна поєднувати різні види легованих сталей;
До, у процесі, після
- Металевою щіткою очищаємо місце майбутнього зварювання від слідів фарби та забруднень. Краї стику знежирюємо розчинником. На стик наносимо засіб від налипання бризок.
- Попереднє поверхневе прожарювання електродів полегшить зварювання і посприяє міцності шва.
- Встановлюємо зворотну полярність. Електродугу запалюємо трохи збоку від зони стику та, утримуючи на максимально короткій відстані, плавно підводимо до нього. Коротка дуга не дає шву перегрівати матеріал.
- Стрижень водять під кутом сорок-шістдесят градусів до металевої поверхні. Нахил роблять або вздовж переміщення розхідника, або у зворотний бік.
- При з’єднанні деталей з нержавіючої сталі діаметром один — два міліметри зазор не роблять. Навпаки, їх краї тісно притискають один до одного.
- Стикування товстих сталей (від чотирьох міліметрів і вище) починають з оброблення кінців під нахилом сорок п’ять градусів, а потім формують зазор кілька міліметрів, щоб розплавлений метал прямував прямо до основи шва.
- Готовий зварювальний шов остудити прокладками з міді.
- Щоб уникнути вм’ятин від ударів на ще м’якій нержавійці вичікуємо близько п’яти хвилин і відбиваємо шлак.
- Удосконалюємо зовнішній вигляд шва, зачищаючи його жорсткими сталевими щітками, піскоструминним апаратом, а також шліфуючи і поліруючи.
Крім того, застосуйте пасивацію – покрийте сталеву площину речовиною, яка утворює шар з оксиду хрому. І травлення – розчиніть у кислоті окалину, здатну викликати іржу. Цим ви підтримаєте та зміцните антикорозійні властивості зварених деталей із нержавіючої сталі.