Зварка нержавеючай сталі патрабуе выбару ахоўнага газу для падтрымання яе металургічнага складу і звязаных з ім фізічных і механічных уласцівасцей. Звычайныя элементы ахоўнага газу для нержавеючай сталі ўключаюць аргон, гелій, кісларод, вуглякіслы газ, азот і вадарод (гл. малюнак 1). Гэтыя газы спалучаюцца ў розных суадносінах, каб задаволіць патрэбы розных рэжымаў падачы, тыпаў дроту, асноўных сплаваў, патрэбнага профілю шва і хуткасці зваркі.
З-за нізкай цеплаправоднасці нержавеючай сталі і адносна «халоднага» характару каротказамыкальнай дугавой зваркі з пераносам газу (GMAW), працэс патрабуе «трохсумесі» газу, якая складаецца з 85%-90% гелія (He), да 10% аргону (Ar) і 2%-5% вуглякіслага газу (CO2). Звычайная трохсумесная сумесь утрымлівае 90% He, 7-1/2% Ar і 2-1/2% CO2. Высокі патэнцыял іанізацыі гелія спрыяе ўзнікненню дугі пасля кароткага замыкання; у спалучэнні з яго высокай цеплаправоднасцю выкарыстанне He павялічвае цякучасць расплаўленай ванны. Кампанент Ar у Trimix забяспечвае агульную абарону зварачнай ванны, у той час як CO2 дзейнічае як рэактыўны кампанент для стабілізацыі дугі (гл. Малюнак 2, каб даведацца, як розныя ахоўныя газы ўплываюць на профіль зварнога шва).
У некаторых трайных сумесях у якасці стабілізатара можа выкарыстоўвацца кісларод, у той час як у іншых для дасягнення таго ж эфекту выкарыстоўваецца сумесь He/CO2/N2. Некаторыя дыстрыб'ютары газу маюць запатэнтаваныя газавыя сумесі, якія забяспечваюць абяцаныя перавагі. Дылеры таксама рэкамендуюць гэтыя сумесі для іншых рэжымаў трансмісіі з такім жа эфектам.
Найбольшая памылка вытворцаў — гэта спроба зварваць нержавеючую сталь, звараную метадам GMAW, той жа газавай сумессю (75 Ar/25 CO2), што і мяккую сталь. Звычайна гэта адбываецца таму, што яны не жадаюць выкарыстоўваць дадатковы балон. Гэтая сумесь утрымлівае занадта шмат вугляроду. Фактычна, любы ахоўны газ, які выкарыстоўваецца для цвёрдага дроту, павінен утрымліваць максімум 5% вуглякіслага газу. Выкарыстанне большай колькасці вугляроду прыводзіць да атрымання металургічнага сплаву, які больш не лічыцца сплавам маркі L (марка L мае ўтрыманне вугляроду ніжэй за 0,03%). Лішак вугляроду ў ахоўным газе можа ўтвараць карбіды хрому, якія зніжаюць каразійную стойкасць і механічныя ўласцівасці. На паверхні зваркі таксама можа з'яўляцца сажа.
Дарэчы, пры выбары металаў для кароткага зварвання ў рэжыме GMAW для асноўных сплаваў серыі 300 (308, 309, 316, 347) вытворцам варта выбіраць марку LSi. Напаўняльнікі LSi маюць нізкае ўтрыманне вугляроду (0,02%) і таму асабліва рэкамендуюцца, калі існуе рызыка міжкрышталітнай карозіі. Больш высокае ўтрыманне крэмнію паляпшае ўласцівасці зваркі, такія як змочванне, дапамагаючы выраўнаваць верх шва і спрыяючы сплаўленню ў назе.
Вытворцам варта быць асцярожнымі пры выкарыстанні працэсаў каротказамыкання з пераносам. Няпоўнае сплаўленне можа адбыцца з-за згасання дугі, што робіць працэс неналежным для крытычна важных ужыванняў. У сітуацыях з вялікімі аб'ёмамі, калі матэрыял можа вытрымаць падвод цяпла (≥ 1/16 цалі - гэта прыблізна самы тонкі матэрыял, звараны ў рэжыме імпульснага распылення), імпульсны распыляльны перанос будзе лепшым выбарам. Там, дзе таўшчыня матэрыялу і месца зваркі дазваляюць гэта зрабіць, пераважнейшым з'яўляецца распыляльны перанос GMAW, бо ён забяспечвае больш паслядоўнае сплаўленне.
Гэтыя рэжымы высокай цеплаперадачы не патрабуюць ахоўнага газу He. Для распыляльнай зваркі сплаваў серыі 300 звычайна выкарыстоўваецца 98% Ar і 2% рэактыўных элементаў, такіх як CO2 або O2. Некаторыя газавыя сумесі могуць таксама ўтрымліваць невялікую колькасць N2. N2 мае больш высокі патэнцыял іянізацыі і цеплаправоднасць, што спрыяе змочванню і дазваляе хутчэй перамяшчацца або паляпшаць пранікальнасць; гэта таксама памяншае дэфармацыю.
Для імпульснага распылення ў GMAW прымальным выбарам можа быць 100% аргон. Паколькі імпульсны ток стабілізуе дугу, газ не заўсёды патрабуе актыўных элементаў.
Расплаўленая ванна павольнейшая для ферытных нержавеючых сталей і дуплексных нержавеючых сталей (суадносіны ферыту да аўстэніту 50/50). Для гэтых сплаваў газавая сумесь, такая як ~70% Ar/~30% He/2% CO2, будзе спрыяць лепшаму змочванню і павялічыць хуткасць зваркі (гл. малюнак 3). Падобныя сумесі можна выкарыстоўваць для зваркі нікелевых сплаваў, але яны прывядуць да ўтварэння аксідаў нікеля на паверхні зваркі (напрыклад, дадання 2% CO2 або O2 дастаткова для павелічэння ўтрымання аксідаў, таму вытворцам варта пазбягаць іх або быць гатовымі выдаткаваць на іх шмат часу). Абразіўныя, таму што гэтыя аксіды настолькі цвёрдыя, што драцяная шчотка звычайна не выдаляе іх).
Вытворцы выкарыстоўваюць парашковыя дрот з нержавеючай сталі для зваркі па-за месцам зваркі, таму што шлакавая сістэма ў гэтых дротах стварае «палку», якая падтрымлівае зварачную ванну падчас яе зацвярдзення. Паколькі склад флюсу змякчае ўздзеянне CO2, парашковы дрот з нержавеючай сталі прызначаны для выкарыстання з газавымі сумесямі 75% Ar/25% CO2 і/або 100% CO2. Хоць парашковы дрот можа каштаваць даражэй за фунт, варта адзначыць, што больш высокія хуткасці зваркі ва ўсіх пазіцыях і хуткасці наплаўлення могуць знізіць агульныя выдаткі на зварку. Акрамя таго, парашковы дрот выкарыстоўвае звычайны пастаянны выхад пастаяннага напружання, што робіць базавую сістэму зваркі менш дарагой і менш складанай, чым імпульсныя сістэмы GMAW.
Для сплаваў серый 300 і 400 стандартным выбарам для газавай дуговой зваркі вальфрамавым электродам (GTAW) застаецца 100% Ar. Падчас GTAW некаторых нікелевых сплаваў, асабліва пры механізаваных працэсах, можна дадаваць невялікую колькасць вадароду (да 5%) для павелічэння хуткасці зваркі (звярніце ўвагу, што ў адрозненне ад вугляродзістых сталей, нікелевыя сплавы не схільныя да вадароднага расколу).
Для зваркі супердуплексных і супердуплексных нержавеючых сталей добрым выбарам з'яўляюцца 98% Ar/2% N2 і 98% Ar/3% N2 адпаведна. Для паляпшэння змочвальнасці прыкладна на 30% можна дадаваць гелій. Пры зварцы супердуплексных або супердуплексных нержавеючых сталей мэтай з'яўляецца атрыманне злучэння са збалансаванай мікраструктурай прыблізна з 50% ферыту і 50% аўстэніту. Паколькі фарміраванне мікраструктуры залежыць ад хуткасці астуджэння, і паколькі зварачная ванна TIG хутка астывае, пры выкарыстанні 100% Ar застаецца лішак ферыту. Пры выкарыстанні газавай сумесі, якая змяшчае N2, N2 перамешваецца з расплаўленай ваннай і спрыяе ўтварэнню аўстэніту.
Нержавеючая сталь павінна абараняць абодва бакі злучэння, каб атрымаць гатовы зварны шво з максімальнай устойлівасцю да карозіі. Неабарона адваротнага боку можа прывесці да «зацукравання» або значнага акіслення, якое можа прывесці да разбурэння прыпою.
Шчыльныя стыкавыя фітынгі з пастаянна выдатным прыляганнем або шчыльным утрыманнем у задняй частцы фітынга могуць не патрабаваць падачы дапаможнага газу. Тут галоўная праблема заключаецца ў прадухіленні празмернага змянення колеру зоны цеплавога ўздзеяння з-за назапашвання аксіду, які затым патрабуе механічнага выдалення. Тэхнічна, калі тэмпература задняга боку перавышае 500 градусаў па Фарэнгейце, патрабуецца ахоўны газ. Аднак больш кансерватыўны падыход заключаецца ў выкарыстанні 300 градусаў па Фарэнгейце ў якасці парога. У ідэале падкладка павінна мець канцэнтрацыю O2 ніжэй за 30 ppm. Выключэннем з'яўляецца выпадак, калі задні шво будзе разразаны, адшліфаваны і звараны для дасягнення поўнага праварвання.
Два найбольш прыдатныя дапаможныя газы — гэта N2 (найтаннейшы) і Ar (даражэйшы). Для невялікіх зборак або калі крыніцы Ar лёгкадаступныя, можа быць зручней выкарыстоўваць гэты газ, і гэта не варта эканоміі на N2. Для памяншэння акіслення можна дадаць да 5% вадароду. Даступны шэраг камерцыйных варыянтаў, але распаўсюджаныя самаробныя апоры і ачышчальныя плаціны.
Даданне 10,5% або больш хрому надае нержавеючай сталі яе ўласцівасці. Падтрыманне гэтых уласцівасцей патрабуе добрай тэхнікі выбару правільнага ахоўнага газу для зваркі і абароны адваротнага боку злучэння. Нержавеючая сталь дарагая, і ёсць важкія прычыны для яе выкарыстання. Няма сэнсу спрабаваць эканоміць на ахоўным газе або выбары прысадных металаў для гэтай мэты. Таму пры выбары газу і прысаднага металу для зваркі нержавеючай сталі заўсёды мае сэнс працаваць з дасведчаным дыстрыб'ютарам газу і спецыялістам па прысадных металах.
Будзьце ў курсе апошніх навін, падзей і тэхналогій па ўсіх металах з дапамогай нашых двух штомесячных інфармацыйных бюлетэняў, напісаных выключна для канадскіх вытворцаў!
Цяпер з поўным доступам да лічбавага выдання Canadian Metalworking, лёгкі доступ да каштоўных галіновых рэсурсаў.
Цяпер з поўным доступам да лічбавага выдання часопісаў «Зроблена ў Канадзе» і «Зварка» вы атрымліваеце лёгкі доступ да каштоўных галіновых рэсурсаў.