Každý člověk se denně setkává s nerezovou ocelí – vyrábí se z ní mnoho věcí, od kuchyňského náčiní až po architektonické detaily budov, ploty, turnikety a složitá průmyslová a obchodní zařízení. Ale jen svářeči a inženýři vědí, jak obtížné je svařovat nerezovou ocel. Jedná se o jakousi „akrobacii“ v oblasti tavného svařování kovů.
Je to všechno o chemických vlastnostech nerezové oceli. Tento kov vznikl poměrně dávno – před více než 100 lety. Známé je i jméno jednoho z jeho tvůrců – Angličana Harryho Brearleyho. Při studiu kovů pro výrobu zbraní zjistil, že když se do běžné legované oceli přidá chrom v množství nad 11 %, slitina získává speciální vlastnosti – absolutně se nebojí koroze.
Faktem je, že chrom ve styku s kyslíkem vytváří velmi silný oxid, který pokrývá celý povrch kovu a zabraňuje vzniku jakýchkoli chemických reakcí jak při pokojové teplotě, tak při zahřívání a tavení. Moderní třídy nerezové oceli obsahují chróm od 11 do 30 % a ve vztahu ke svařování se chovají zcela odlišně – od docela dobře svařitelných až po téměř nesvařitelné.
To znamená, že je v zásadě možné spojovat díly, ale musíte vědět, jak vařit nerezovou ocel, jaké nástroje a metody použít v každém případě, jak připravit oblast švu a jak zpracovat šev po svařování. Tento článek bude vyprávět o metodách svařování nerezové oceli.
Druhy nerezové oceli
Průmyslové a domácí svařování plechů a profilů z nerezové oceli vyžaduje správnou volbu pracovní metody. Je určeno druhem kovu. Podle hlavních vlastností je nerezová ocel klasifikována do:
- austenitické;
- martenzitické;
- feritický.
Austenitický je pojmenován podle hlavní fáze. Jedná se o slitiny s vysokým obsahem chrómu a niklu. Příkladem je známá potravinářská ocel AISI 304 (08X18H10 podle GOST), která se aktivně používá při výrobě nádobí, různých architektonických detailů, komínů, lžic a vidliček. Obsahuje 18% chromu a 10% niklu. Austenitické oceli jsou nemagnetické, tažné, chemicky odolné a mechanicky pevné.
Martenzitické oceli se vyznačují specifičností vnitřní struktury, viditelnou pod mikroskopem. Mají nízký obsah uhlíku (setiny procenta) a chrómu do 12 %. Kovy jsou velmi tvrdé, ale křehké, používané k výrobě řezných nástrojů nebo domácích potřeb, turbín a spojovacího materiálu, které se používají v mírně agresivním prostředí. Široce se používá při výrobě alkoholických nápojů. Po tepelném zpracování se získá požadovaná rázová houževnatost a tepelná odolnost.
Příkladem je AISI 410 (12X13 podle GOST). Obsahuje 13% chromu a 0,10-0,12% uhlíku. Odolný vůči síře.
Feritické – oceli s průměrným obsahem chromu, nejsou kalené a jsou velmi odolné vůči agresivnímu prostředí (kyseliny, soli). Jsou méně tažné než austenitické a nejsou tak křehké jako feritické. Příkladem je AISI 430 (12X17 podle GOST). Chrom – 17%, uhlík – 0,10-0,12%. Patří do třídy obtížně svařitelných. Používá se ve strojírenství na výrobu pouzder, hřídelí, fitinků.
Jak svařovat nerezovou ocel
Široké používání tohoto typu kovu vedlo k aktivnímu rozvoji metod svařování. Svařování nerezové oceli se provádí téměř všemi nejběžnějšími metodami – ruční oblouk MMA, wolframová elektroda v argonové atmosféře TIG, poloautomatická inertní atmosféra – MIG/MAG, laser.
Ale na rozdíl od konvenční uhlíkové oceli se při svařování nerezové oceli používají speciální přístupy kvůli jejímu složitému chemickému složení a fyzikálním vlastnostem. Hlavní parametry, které znesnadňují svařování, jsou:
- bod tání je nižší než u uhlíkových ocelí;
- výrazná tepelná roztažnost;
- nízká tepelná vodivost.
Nerezová ocel se před svařováním zpravidla zahřívá. Nevyžadujte topné slitiny s obsahem uhlíku nižším než 0,20 %. Ale kovové díly o tloušťce větší než 30 mm by měly být zahřáté na teplotu asi 150 0C. Nízká tepelná vodivost vyžaduje snížení svařovacího proudu o 15-20% – kov špatně vede teplo a může vyhořet ve svařovací zóně.
MMA svařování
Ruční obloukové svařování MMA se provádí pomocí dvou typů elektrod. První – se základním povlakem (uhličitany vápenaté a hořečnaté) se používají pro stejnosměrné svařování s obrácenou polaritou (elektroda je připojena ke kladnému pólu zařízení).
Druhý typ elektrod, rutil, dokáže svařovat nerezovou ocel střídavým i stejnosměrným proudem s obrácenou polaritou. Při práci s nerezovou ocelí jsou tyto elektrody mnohem pohodlnější než ty hlavní – tavenina méně rozstřikuje a oblouk lépe drží. Oba typy elektrod se používají v libovolné prostorové poloze, ale rutilové nejlépe fungují ve spodní.
TIG svařování
Metoda argonového oblouku se používá pro svařování tenkých ocelových plechů. Vyrábí se v celoargonové nebo argon-heliové atmosféře. Ve většině případů se používá nerezový plnicí drát s ručním nebo automatickým posuvem.
Svařování MIG MAG
Svařovací práce v poloautomatickém režimu jsou prováděny v atmosféře směsi plynů 98% Ar / 2% CO2. Někdy se místo oxidu uhličitého používá kyslík ve stejném procentu. Zároveň jsou poněkud vylepšeny parametry švu. Poloautomaticky můžete vařit jak objemné díly, tak tenké nerezové. MIG/MAG se od ostatních metod liší vysokou rychlostí a přesností švu.
Při tomto typu svařování se používají různé techniky:
- krátký oblouk;
- s tryskovým přenosem;
- impuls.
Krátký oblouk se obvykle používá při práci s tenkými kovy, přenos sprejem – s většími prvky.
Nejsprávnější a nejpřístupnější jemné kontrole je impulsní metoda. Kov se nalévá do svarové lázně po kapkách, čímž se průměrný obloukový proud snižuje, a tím i tok tepelné energie do svařovací zóny. Tepelně ovlivněná zóna se zužuje, což je velmi důležité při nízké tepelné vodivosti kovu.
Pulzní svařování prakticky eliminuje rozstřik, což je velmi důležité, když je vyžadován přesný šev, například při výrobě nádob nebo dekorativních prvků.
Svařování nerezové oceli laserem
Průmyslové laserové svařování nerezové oceli vyžaduje speciální vybavení. V domácích podmínkách se prakticky nerealizuje. Hlavní výhodou této metody je absence jevu snížení pevnosti v popouštěcí zóně, pokud byla ocel tepelně kalena. Odstraňuje také výskyt jedné z nejčastějších vad při svařování nerezové oceli – tepelné trhliny.
Při laserovém svařování se švy ochlazují mnohem rychleji a zrnitost je jemnější. Laserové svařování nerezové oceli se provádí bodovou i švovou metodou. Rychlost a přesnost dopadu fokusovaného paprsku na kov neumožňuje vytvoření oxidového filmu na povrchu taveniny, spojení je extrémně pevné. Nerezová ocel je svařována laserem pouze end-to-end – tepelná pnutí, ke kterým může při překrývání dojít, výrazně zhorší celkovou pevnost konstrukce.
Příprava a dokončení
Kvalita svařování nerezové oceli, stejně jako jakéhokoli jiného kovu, závisí na přípravě svařovací zóny. Kov je nutné důkladně očistit od mastnoty, prachu a nečistot, omýt acetonem nebo vysokooktanovým benzínem a vysušit. Kovovým kartáčem je nutné vyčistit okraje dílů do charakteristického lesku.
Svařování nerezové oceli má své vlastní charakteristiky – vysoký koeficient tepelné roztažnosti může způsobit trhliny za studena, pokud se díly pohybují velmi těsně. Mezi nimi je nutné ponechat malou mezeru, jejíž šířka je určena referenční knihou nebo zkušenostmi svářeče.
Čištění nerezových svarů je povinnou fází dokončení práce. Vyrábí se mechanicky nebo chemicky. Hlavním cílem je odstranit saze a vodní kámen, vyčistit oblast svaru od různých nečistot, které narušují tvorbu plnohodnotného oxidového filmu.
Před čištěním svaru na nerezové oceli je nutné pečlivě zkontrolovat, zda nemá praskliny nebo jiné viditelné vady. Při svařování v domácnosti není potřeba používat zařízení pro detekci vad, ale při průmyslovém svařování je bezpodmínečně nutné.
Kyselé moření se provádí u všech jakostí oceli pomocí kyseliny chlorovodíkové a sírové. Po zpracování švu je nutné opláchnout pracovní plochu čistou vodou. Doma se leptání kyselinou provádí zřídka, mechanická metoda je běžnější.
Mechanické opracování se provádí čištěním kovovým kartáčem a opracováním jemnozrnným brusným papírem. Pokud možno pískujte. Po mechanickém zpracování by měl být na šev aplikován pasivační roztok.
Broušení a leštění oblasti švu a celého povrchu výrobku se provádí pomocí leštících a brusných kotoučů s různými typy povrchu. Z nástrojů se používá bruska nebo vibrační brusky.
Svářečské práce s nerezovou ocelí mají mnoho funkcí a jemností. Pokud máte praktické zkušenosti se svařováním nerezové oceli – sdílejte je na stránkách našeho webu. Čekáme na vaše dopisy a zprávy.
Svařovací stroj pro svařování nerezové oceli lze použít libovolného provedení – MMA, DC/AC TIG, MIG, ale musí mít širší rozsah nastavení.
Svařování nerezové oceli je poněkud obtížné kvůli jejímu chemickému složení. Nerezová ocel je v podstatě slitina železa a chrómu s přídavkem uhlíku, manganu, hořčíku, vanadu a dalších prvků v množství od několika setin do 1–2 %. Přitom obsah chromu se pohybuje v rozmezí 13-30%.
Svařovací stroj pro svařování nerezové oceli lze použít libovolného provedení – MMA, DC/AC TIG, MIG, ale musí mít širší rozsah nastavení než stroj pro svařování klasické nízkolegované a uhlíkové oceli. To je způsobeno speciálními vlastnostmi nerezové oceli:
- nízká tepelná vodivost;
- vysoká chemická aktivita v zóně taveniny;
- významný koeficient tepelné roztažnosti;
- nízký bod tání.
S přihlédnutím k těmto vlastnostem musí být transformátor nebo invertorový svařovací stroj pro nerezovou ocel schopen svařovat při sníženém proudu. V tomto případě se do oblasti svaru dostane mnohem méně tepla – kov nepropálí a jeho struktura se nepoškodí.
Také svařovací stroj na nerezovou ocel musí pracovat v přímé i obrácené polaritě, přepínat na střídavý proud a musí být schopen provádět svářečské práce v pulzním režimu. Ne mnoho modelů dokonce i profesionálních zařízení kombinuje všechny tyto schopnosti, takže výběr zařízení pro práci výhradně s nerezovou ocelí je poměrně obtížné.
Kromě svařování elektrickým obloukem se laserové svařování aktivně využívá i u nerezové oceli, ale hlavně v průmyslových podmínkách. Na úrovni domácností nebo v malých dílnách je poměrně obtížné najít laserový svařovací stroj na nerezovou ocel. Jedná se o velmi složité a drahé zařízení, ale existují řemeslníci, kteří staví plně funkční laserové instalace ve vlastních garážích.
Vlastnosti svařování MMA
Jak transformátorová, tak invertorová zařízení mohou pracovat s nerezovou ocelí. Tento způsob svařování je běžný zejména v domácnosti a v malých dílnách, kde je zavedena malosériová výroba nepříliš kritických výrobků z nerezových ocelí. Jak již bylo zmíněno, svařovací stroj pro svařování nerezové oceli může mít jakýkoli design, dokonce i amatérský. Při svařování MMA je důležitá správná volba elektrod.
Elektrody
Pro práci s nerezovou ocelí jsou vhodné dva typy elektrod – bazická (typ SEZ ZIO-8 d4,0) a rutilová (Lincoln Electric Omnia 46 D3,0). První jsou obalené elektrody s vnější vrstvou uhličitanu hořčíku nebo vápenatého. Jsou určeny pro stejnosměrný proud s obrácenou polaritou. To znamená, že „+“ zařízení je připojeno k elektrodě a „-“ ke svařované části. Průměr elektrody se volí podle tloušťky svařované oceli a její jakosti.
Rutilové elektrody chráněné oxidem titaničitým (TiO2). Můžete s nimi pracovat jak se stejnosměrným proudem se stejnou polaritou jako v prvním případě, tak se střídavým proudem. Perfektně drží oblouk a prakticky nevytváří kovový rozstřik, který je typický pro bazické elektrody.
Tabulka 1. Výběr elektrod pro nerezovou ocel při svařování MMA
Nejlepší je vybrat elektrody se znalostí jakosti svařované oceli podle GOST 10052, kde je pro každý kov z jakosti vysoce legovaných ocelí uvedena přesně vybraná elektroda.
Proč je výběr elektrod tak důležitý? Chrom, který je součástí oceli, velmi aktivně interaguje s kyslíkem v atmosféře a vytváří film o tloušťce několika atomů, který však brání spojení taveniny z různých částí spojovaných dílů. Když povlak elektrody hoří, vytváří ochrannou atmosféru, která zabraňuje přístupu kyslíku a dusíku do svarové lázně. Ale pro nerezovou ocel je třeba zvolit speciální složení ochranné atmosféry, takže ne všechny typy elektrod jsou vhodné.
Svařovací stroje na nerez
Výběr, který stroj svařovat nerezovou ocel, závisí na dovednostech a kvalifikaci svářeče. Podle naprosté většiny profesionálů jsou však invertorová zařízení nejvhodnější pro RDS jakosti vysoce legované oceli. Při nákupu věnujte pozornost následujícím základním parametrům, které výrazně ovlivňují výsledek práce s nerezovou ocelí:
- Rozsah provozních teplot. Některé měniče nejsou schopny pracovat při nízkých teplotách. U vysoce kvalitního měniče pro nerezovou ocel začíná rozsah od -10 0 C a níže.
- Svařovací proud je dostatečný v rozsahu 30-180A;
- Přítomnost Hot Start, Anti-Stick a Arc Force je nutností;
- Výkon zařízení musí zajistit možnost použití elektrod o průměru až 4 mm.
Pokud se zaměříme na konkrétní modely, tak pro svařování nerezu v domácích a poloprofesionálních podmínkách mají vynikající vlastnosti jednofázové stroje Svarog PRO ARC, PATON VDI-200P, Svarog TECH ARC. Nejsou nejlepší, ale jejich vlastnosti lze použít jako vodítko při výběru mezi modely jiných výrobců. WM Pico 162, Lincoln Electric, KEMPPI Minarc jsou docela vhodné pro profesionální práci.
V třífázové rodině by nejlepší volbou byl Svarog ARC 315 Lincoln Electric, EWM Pico, BRIMA ARC.
Argonové svařování AC/DC TIG
Neméně běžným zařízením pro svařování nerezových ocelí v poloprofesionálním a profesionálním segmentu jsou AC/DC TIG stroje pracující v argonové atmosféře. V tomto případě je elektrodou wolframová tyč, je nutné použít speciální třídy přídavného drátu, které přesahují úroveň legování svařovaného kovu, například ER 308.
Při svařování tenkého kovu můžete pod nerezovou ocel instalovat měděnou desku pro odvod tepla. Po ukončení svařování je nutné na pár sekund opustit přívod plynu, tzv. Post flow režim. To umožňuje kovu dostatečně vychladnout bez oxidace a zabraňuje spálení wolframové elektrody.
AC/DC TIG stroje jsou schopny pracovat s mnoha kovy, jako je hliník a jeho slitiny. Ty nejmodernější využívají technologii Soft Switch, která umožňuje dramaticky snížit úroveň tepelných ztrát, nastavení proudové rovnováhy, změnu frekvenční charakteristiky při svařování na střídavý proud a pulzní režim.
Zvláště zajímavý je režim MIX TIG, který se používá u poloprofesionálních a profesionálních strojů a je kombinací střídavého použití svařování stejnosměrným a střídavým proudem. V tomto případě variabilní rozbije oxidový film, aniž by došlo k přehřátí kovu, a konstantní způsobí tavení a svařování. Téměř všechny stroje mají režim Spot Arc – bodové svařování, který vám umožňuje lepit kov a přesně provádět obličejové švy.
Nejlepší svařovací stroje jsou TRITON ALUTIG, Aurora PRO INTER, Svarog PRO TIG, Aurora IRONMAN, Fubag INTIG. Jsou v různých cenových kategoriích, ale umožňují svařovat nerez na přibližně stejné úrovni kvality, liší se pouze dobou nepřetržitého provozu a omezením výkonu.
Svařování nerezové oceli MIG/MAG
Poloautomatické svařování nerezové oceli je dostupné i s nepříliš velkými odbornými dovednostmi a schopnostmi. V rukou profesionálních svářečů však MIG stroje dokážou skutečné zázraky, poradí si jak s nejtenčími plechy, tak s objemnými reliéfními díly.
Stroj MIG/MAG musí být konfigurovatelný pro krátký oblouk (pro tenké plechy), proudový přenos a pulzní režim. Plyn se používá společně s monolitickým nerezovým drátem, při svařování plněným drátem není plyn potřeba. Plněný drát však lze použít pouze pro nepříliš kritické práce – časem se může šev pokrýt vrstvou rzi. Ideální pouzdro je nerezový drát podle GOST 2246-70 v atmosféře argonu nebo argonu a helia.
Nejlepší přístroje jsou Svarog EASY MIG, FEB NORM, BRIMA, TRITON MIG 300, profesionální – EWM Picomig, KEMPPI Minarc MIG EVO 170, Lincoln Electric.
Zveme čtenáře, aby se podělili o své vlastní zkušenosti se svařováním nerezovou ocelí. Praktické dovednosti, vlastní poznatky, nestandardní přístupy k používání vybavení – o všem nám napište.
