Сварка нержавейки: подходы и способы для домашнего исполнения

Время от времени хозяевам (и мне в том числе) приходится сталкиваться с дефектом в трубе или емкости, изготовленной из нержавеющей стали. Если в доме имеется инвертор, проблему несложно устранить собственными силами. Однако сварка нержавейки, как легированного металла, обладает некоторыми особенностями. Тому, кто еще не варил нержавейку, будет полезно узнать, какие методы подходят для выполнения такой работы, какова технология процесса и особенности металла.

Особенности нержавейки, о которых нужно знать

Нержавейка представляет собой сплав с легирующими (улучшающими свойства) добавками. Одним из основных добавочных компонентов (12% и более) служит хром, также сплав может содержать включения никеля, молибдена, вольфрама, марганца, титана. Если изучить промышленный опыт, то можно увидеть, что там не практикуют соединение деталей из легированного металла с помощью ручной электродной сварки.

Легирующие добавки повышают коррозийную стойкость стали, но одновременно создают трудности при соединении деталей сваркой, влияют на прочность создаваемого шва. Такие изменения критичны для промышленных условий с их высокими нагрузками на конструкции, но в домашнем хозяйстве устранение дефектов при помощи электросварки допустимо.

Тем не менее, важно понимать, что при сварке нержавейки электродом в домашних условиях инвертором проявляются сложности, связанные со следующими особенностями высоколегированных сплавов:

• Низкая теплопроводность. По сравнению с низкоуглеродистыми сплавами она ниже в 1,5-2 раза. Это означает, что расплав образуется при более низких температурах. В процессе сварки это обязательно учитывают, для чего снижают силу тока на 15-20%. 
  
• Высокий коэффициент расширения. В момент соединения электросваркой нержавейка расширяется, а после охлаждения сжимается. Детали с толстыми стенками будут деформироваться, появятся внутренние напряжения, пройдут трещины, если при варке применяли стандартную (для углеродистой стали) присадку. 
  
• Высокая вероятность перегрева электрода. Легированные металлы сочетают низкую теплопроводность с высоким электрическим сопротивлением. Поэтому во время работы хромоникелевый стержень начинает перегреваться, что негативно влияет на качество сварки.
  

• Выгорание легирующих добавок. Когда сталь перегревается выше 500°C, легирующие металлы в зоне плавления выгорают, сталь теряет антикоррозийное качество. Перегрева избегают разными способами, например, проводят шов в шахматном порядке.
  

Инвертор: плюсы и минусы работы с аппаратом

Если у вас маловато опыта, оптимальным решением вопроса, чем заварить нержавейку, станет использование инвертора. Инверторный сварочный аппарат выдает постоянный ток, что повышает качество шва. По сравнению с полуавтоматом у него имеется немало достоинств, облегчающих работу новичкам, например:

• Компактные размеры и небольшой вес (для перевозки подойдет сумка). Ценник зависит от возможностей аппарата и производителя. 
  
• Инвертор более производителен, поскольку он продуцирует более высокое напряжение сварочного тока. Для подключения подходят стандартные источники питания (220 В). 
  
• Ручная дуговая сварка позволяет соединять не только детали из нержавейки, но и из сплавов, черных и цветных металлов. Толщина деталей не должна превышать 20 мм.
  

• Сваривание можно производить в труднодоступных местах, без использования среды инертного газа или флюса. 
  
• Для инвертора выбирают электроды, обычные или предназначенные для нержавейки. Величина постоянного тока определяется толщиной заготовок и находится в диапазоне 40-150 А.
  

Недостатком считается образование шлака, для избавления от которого необходимо освоить некоторые приемы. Также инверторный сварочный аппарат выполняет сварку медленнее, если сравнивать с другими методами.

Третьим значительным минусом считается возможность перегрева электрода. Это связано с высоким электрическим сопротивлением легированных сплавов и контролируется ограничением сварочного тока.

Способы домашней сварки

Важно понимать, что задача, как варить нержавейку инвертором в домашних условиях, вполне выполнима, но все-таки у нее есть некоторые ограничения. Ее применяют во всех пространственных положениях, затруднение может возникнуть с получением качественного вертикального шва.

Наиболее рациональным подходом будет применение ручной дуговой сварки с использованием покрытых электродов для получения коротких швов. В домашнем хозяйстве сварочные работы инвертором проводят тремя способами:

• Ручная дуговая сварка (MMA). Простой старт для новичков, соединение образуется благодаря расплавлению электрода (стык заполняется его материалом). Нержавеющие стали свариваются только на постоянном (DC) токе, с помощью инвертора, тогда как углеродистые – на переменном (AC) токе. 
  
• Аргонодуговой метод (TIG). Дуговая сварка выполняется в среде инертного газа аргона, в работе используют присадочную проволоку. Аргон повышает качество сварного шва, электрод бывает плавящимся или неплавящимся (вольфрамовым). 
  
• Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG). Дуговая сварка выполняется неплавящимся электродом; присадочная проволока подается автоматически, за счет чего возрастает производительность. Сварка MIG выполняется с инертным газом в качестве изолирующей среды (аргон, гелий). MAG – используют активный газ, азот или углекислоту.
  

Выбор инвертора и его настройки

Если вы выбрали сварку нержавейки электродом инвертором, остается подобрать сварочный аппарат и правильно его настроить. Подходит инвертор любой марки, в том числе самодельный аппарат; главное, чтобы его характеристики соответствовали заводским аналогам. Начинающему сварщику подойдет простая модель со следующими опциями для сварки легированных сплавов:

• Аппарат с режимом ручной сварки (ММА) с помощью электродов с покрытием; регулировка тока лежит в диапазоне 20-200 А. 
  
• Важно наличие режима «Форсаж». Опция позволяет понижать напряжение дуги на короткое время и одновременно увеличивать силу тока. Также важно, чтобы сваривание могло вестись при низких температурах. 
  
• Продолжительность включения (то есть, непрерывного функционирования). ПВ рассчитывают, исходя из 10-минутного рабочего цикла. В инструкции должно стоять значение не менее 40%. 
  
• Устройство должно сохранять работоспособность во время скачков напряжения. 
  
• Ограничение длины кабелей шестью метрами. Более длинные кабели начнут перегреваться из-за потери мощности.
  

Перед свариванием на передней панели инвертора выставляют настройки. Их выбирают в зависимости от параметров соединяемых деталей. Существуют таблицы, связывающие основные величины: толщину металла в мм, диаметр электрода в мм, а также величину тока (А) и напряжение (В).

Если выбрана полуавтоматическая или аргонодуговая сварка, оптимальной настройкой для расхода газа будет 6-12 л/мин. Для контроля скорости подачи проволоки пользуются переключателем режимов.

Как выбрать подходящий электрод

На практике используется несколько типов электродов для сварки нержавейки инвертором, в числе которых:

• Стержни с основным покрытием (маркируется буквой «Б»), которое изготавливается из карбонатов кальция и магния (ОЗЛ-8 и ЦЛ-11). Позволяют получить приличное качество шва (с антикоррозийными свойствами), но плохо держат дугу, а в неумелых руках прилипают к металлу. 
  
• Электроды с рутиловым покрытием. Покрытие содержит двуокись титана (например, шведские ОК 67.60). Шов высокого качества получится даже у новичка, благодаря стабильной дуге и незначительному разбрызгиванию.
  

Как выполняется сварка нержавейки

Для получения качественного результата выполняют следующие действия:

• Предварительно готовят поверхности: очищают их от грязи, зачищают щеткой или наждачкой, обезжиривают. 
  
• Свариваемые детали укладывают (или закрепляют) так, чтобы между ними сохранялся зазор 1-2 мм; это компенсирует температурное расширение. Если толщина метала меньше 1 мм, зазор не нужен. 
  
• Рабочая зона сварки должна лежать на медной или алюминиевой пластине, выполняющей роль теплоотвода. 
  
• Электроды заранее прокаливают в печи или хотя бы прогревают газовой горелкой. 
  
• На первом этапе сваривания шов прихватывают в нескольких местах, при этом электрод держат под углом 45-60°. 
  
• Затем шов варят с использованием короткой дуги, продвигаясь небольшими стежками.
  

О сварке нержавеющей стали инвертером в следующем видео:

Коротко о главном

Сваривание деталей, изготовленных из легированных сплавов, выполняется тремя методами: ручной дуговой или полуавтоматической сваркой, или аргонодуговым методом. Сложности процесса связаны с составом стали, содержащей добавки хрома, никеля, титана и других металлов. Вы можете рассчитывать на качественное соединение, если правильно подберете электроды и установите настройки, соответствующие толщине заготовок.