Možete li zavarivati ​​nehrđajući na meki čelik?

Jedno pitanje koje dobivam od kupaca je je li moguće zajedno zavarivati ​​nehrđajući i meki čelik…

Da kratko odgovorim, da, možete zavarivati ​​nehrđajući čelik na meki čelik koristeći kompatibilan materijal za punjenje kao što je šipka za punjenje od nehrđajućeg čelika 309L. Pravilna priprema površine i kontrola topline ključni su čimbenici uspješnog zavarivanja.

Ovi metali dijele dovoljno svojstava da je moguće međusobno zavarivanje.

Međutim, morate odvagnuti isplati li se to za vaš projekt, budući da postoje mnogi čimbenici i potencijalni problemi koje morate razumjeti prije spajanja ovih metala.

Ključne razlike između nehrđajućeg čelika i mekog čelika

Nehrđajući i meki čelik mogu biti slični metali, ali imaju razlike koje trebate znati. Nemojte doći u iskušenje da preskočite ove informacije.

Razumijevanje onoga što razdvaja ove materijale prvi je korak za njihovo spajanje.

Sastav

Obje vrste čelika su na bazi željeza. Nehrđajući čelik može sadržavati do 80% ili čak 50% željeza, ali meki čelik obično ima oko 99%.

Čelik je nehrđajući čelik ako ima najmanje 10,5% kroma što mu daje otpornost na koroziju.

Blagi čelik ima malo ili nimalo kroma, ali ima do 0,3% ugljika, dok nehrđajući čelik ima malo ili nimalo ugljika.

Dodatak drugih legirajućih elemenata daje čeliku specifična svojstva.

Otpornost na koroziju

Velika količina kroma u nehrđajućem čeliku je snaga koja ga štiti od hrđanja. Krom reagira s kisikom u zraku i stvara krom oksid u procesu poznatom kao pasivizacija.

Kako nehrđajući čelik popravlja svoj oksidni sloj otporan na koroziju
© weldguru.com – Prava korištenja slike

Ovaj sloj krom oksida je nevidljiv i sam se popravlja kada se površina izgrebe ili ošteti. Neki stupnjevi, kao što je 316, imaju više kroma, povećavajući otpornost na koroziju.

Blagi čelik nema legirajućih elemenata koji sprječavaju interakciju kisika u zraku sa željezom.

Dakle, kada željezo dođe u dodir s kisikom, ono stvara željezni oksid, također poznat kao hrđa. S vremenom će meki čelik oksidirati sve dok željezo ne nestane.

Snaga i tvrdoća

Budući da obje vrste čelika imaju mnogo različitih razreda i legura, trebali biste usporediti čvrstoću pojedinih razreda, a ne kao cjelinu.

Općenito, nehrđajući čelik je jači, ovisno o kvaliteti. Na primjer, nehrđajući čelik 304 ima vlačnu čvrstoću između 500 i 600 MPa, dok je meki čelik između 300 i 400 MPa.

Jedan aspekt koji se često zanemaruje je da je nehrđajući čelik visoke čvrstoće i ima veću gustoću od mekog čelika. Dakle, nehrđajući čelik ima veći omjer čvrstoće i težine od mekog čelika.

Nehrđajući čelik sadrži krom i nikal, što povećava njegovu tvrdoću u odnosu na meki čelik. Ipak, to također ima učinak smanjenja njegove savitljivosti u usporedbi s mekim čelikom.

Rezultat je da je nehrđajući čelik tvrđi i otporniji na udarce, ali ga je teže oblikovati.

Blagi čelik je lakše savijati i oblikovati jer je mnogo mekši, pa je podložan oštećenjima od udaraca i trošenja.

Metalurška kompatibilnost nehrđajućeg čelika i mekog čelika

Iako se nehrđajući čelik i meki čelik čine kao različiti metali, većina postupaka zavarivanja može ih spojiti. Dakle, prije nego što zaronimo u to kako zavariti ove metale zajedno, razgovarajmo o tome što je unutar njih i kako se to odnosi na njihovu zavarljivost.

Kao što sam spomenuo u prethodnom odjeljku, meki čelik i nehrđajući čelik imaju visok postotak željeza. Razlika će biti količina tog željeza i ostalih dodanih elemenata.

Budući da nehrđajući čelik ima veći postotak legirajućih elemenata, sadržaj željeza će u njemu biti puno niži. Na primjer, nehrđajući čelik 304 ima oko 18% kroma i 8% nikla, ostavljajući ne više od 74% sadržaja željeza.

Dodani elementi u mekom čeliku čine mali postotak sastava, često manje od 1%. To znači da će meki čelik imati udio željeza od oko 99%.

Dok zagrijavate nehrđajući čelik na visoke temperature, krom se voli vezati s bilo kojim ugljikom koji pluta okolo.

Rezultat je stvaranje kromovih karbida i manje slobodnog kroma kako bi se formirao zaštitni sloj krom oksida.

To može uzrokovati problem kada ti karbidi uzrokuju koroziju na granicama zrna zavara.

Potrošnja kroma također može uzrokovati koroziju oko zone zahvaćene toplinom zavara nehrđajućeg čelika. Čak i kod zavarivanja nehrđajućeg na nehrđajući!

Dodavanje nikla nehrđajućem čeliku pomaže ojačati metal zavara, smanjiti pukotine od skrućivanja i poboljšati otpornost na koroziju.

Budući da je nikal ključan za održavanje dobrog zavara, važno je da metal za zavarivanje ima dovoljno nikla.

Izazovi u zavarivanju nehrđajućeg čelika u meki čelik

Sada kada znate da možete zajedno zavarivati ​​nehrđajući i meki čelik, morate znati koji vas izazovi očekuju.

Mogući problemi s korozijom

Blagi čelik je sklon hrđanju, dok nehrđajući čelik ne hrđa tako lako. Dakle, nakon što ste ih odlučili zavariti zajedno, morate razmotriti kakvu će ulogu korozija imati u gotovom proizvodu.

Budući da je strana zavarenog spoja od mekog čelika sklona hrđi i drugim problemima s korozijom, morat ćete je zaštititi od oksidacije. Najjeftiniji i najjednostavniji način da to učinite je nanošenje jednog ili dva sloja boje dobre kvalitete na meki čelik.

Ipak, tu ne biste trebali stati.

Strana od nehrđajućeg čelika također može zahrđati nakon korištenja previše topline tijekom zavarivanja. Kada zavarite nehrđajući čelik prevruće, krom će se vezati s ugljikom. Kada se to dogodi, nema dovoljno slobodnog kroma za stvaranje zaštitnog oksidnog sloja.

Dobra praksa je obojiti zavareni spoj do ruba zone utjecaja topline na strani spoja od nehrđajućeg čelika. Time ćete pomoći u sprječavanju problema s korozijom koji bi se mogli pojaviti.

Kad god sam morao zavarivati ​​nehrđajući čelik na meki čelik, obojio bih stranu mekog čelika, rub zavara i zonu pod utjecajem topline na nehrđajućem čeliku.

Poteškoće u kontroli topline

Blagi čelik i nehrđajući čelik različito reagiraju na toplinu, stoga je upravljanje toplinom ključno. Osim toga, kada ove zavare predugo držite na visokim temperaturama, može doći do savijanja, pucanja, korozije ili lomljivosti.

Kada austenitni nehrđajući čelik izložite visokoj toplini, stvorit će se taloženje karbida, što smanjuje njegovu otpornost na koroziju. Također, visoka temperatura povećava izglede za pucanje, udubljenja ili druge greške u zavarivanju.

Najbolji način za kontrolu ovih problema je ograničiti toplinu i vrijeme izlaganja metala toj toplini. Volim zavarivati ​​na najnižoj mogućoj amperaži, što mi daje dobar zavar s dobrim taljenjem.

Kad moram zavariti nehrđajući čelik na meki čelik, volim zavariti nekoliko perli na otpadnom metalu iste debljine, vrste i konfiguracije spojeva. Zatim, nakon zavarivanja, pregledavam zavareni spoj za nedostatke ili druge probleme, ponekad prerežući zavareni spoj na pola kako bih provjerio je li zavareno pravilno zatopljeno.

Za stvarno zavarivanje postoji nekoliko strategija koje pomažu u kontroli unosa topline:

• Pozadinski ili ubodni zavari
• Prethodni toplinski tretmani
• Izolacija zavara nakon zavarivanja radi sporijeg hlađenja

Najvažniji savjet koji vam mogu dati je da uvježbate varove na komadima otpada prije nego što uopće postavite spoj. Nikada nemojte koristiti komad na kojem radite za eksperimentiranje s postavkama.

Problemi s izobličenjem materijala

Toplinsko širenje i vodljivost razlikuju se dovoljno među čelicima da uzrokuju probleme prilikom zavarivanja ovih metala. Prije pokretanja luka, morat ćete ovo razmotriti i isplanirati kako ovi čimbenici utječu na gotov proizvod.

Nehrđajući čelik ima manju toplinsku vodljivost i veće toplinsko širenje od mekog čelika. To znači da se nehrđajući čelik više izobličuje kada se zagrijava i zadržava toplinu mnogo dulje od mekog čelika.

Kada se dvije strane zavarenog spoja šire i zagrijavaju različito, širenje i skupljanje mogu biti dovoljno jaki da uzrokuju pucanje zavarenog spoja. Čak i ako zavareni spoj ostane netaknut, zavar može popucati pod opterećenjem.

Iskrivljenje nehrđajuće strane zavarenog spoja bit će vjerojatniji problem s kojim ćete se susresti.

Postoji nekoliko načina za borbu protiv distorzije:

• Kontrolirajte unos topline.
• Koristite tehnike kao što su backstepping ili zavarivanje
• Nemojte koristiti čvrste zavarene spojeve u svojoj izradi. Ostavite malo prostora za toplinsko širenje.
• Upotrijebite rashladne šipke, jake naslone ili podupirače na nehrđajućoj strani zgloba kako biste smanjili izobličenje.
• Koristite tretmane prije i/ili nakon topline.

Najbolje oružje u borbi protiv izobličenja pri zavarivanju mekog čelika i nehrđajućeg čelika je znati što se može dogoditi.

Nakon što saznate što bi se moglo dogoditi, možete planirati kako to spriječiti.

Različite metode zavarivanja nehrđajućeg u meki čelik

Sada kada znate probleme s kojima ćete se susresti tijekom zavarivanja, vrijeme je da razgovaramo o samom zavarivanju. Prije obrade pojedinačnih procesa, morate znati što koristiti kao dodatni metal.

Većina vas koji ovo čitate će zavarivati ​​austenitni nehrđajući čelik na meki čelik.

U ovom slučaju ćete htjeti koristiti 309L za svoje punilo.

Ovo je najbolji svestrani dodatni metal koji se koristi za spajanje ovih metala. Srećom, dostupan je i za većinu uobičajenih postupaka zavarivanja.

MIG zavarivanje nehrđajućeg na meki čelik

MIG zavarivanje je najjednostavniji postupak zavarivanja za početnike. Kada zavarivate nehrđajući čelik na meki čelik, to će biti najlakše za korištenje i najlakše ga je svladati.

Htjet ćete koristiti žicu ER309L, zaštitni plin s visokim sadržajem argona ili trimix plin za MIG zavarivanje nehrđajućeg do mekog čelika.

Odabir zaštitnog plina svodit će se na ono što želite učiniti s ovim zavarivanjem i vrstu prijenosa koju ćete koristiti.

Na primjer, neki trostruki plinovi najbolji su za prijenos u kratkom spoju, a plinovi s helijem prenijet će više topline na zavareni spoj i osnovni metal.

Često koristim plin od 98% argona/2% ugljičnog dioksida za MIG zavarivanje nehrđajućeg čelika na nehrđajući čelik i meki čelik.

Kada koristim MIG za zavarivanje mekog čelika na nehrđajući, volim koristiti istu tehniku ​​kada zavarivam nehrđajući na nehrđajući ili meki čelik na meki čelik. Trebate samo pripaziti na toplinu koju koristite.

Pros

• Jednostavan za korištenje
• Može obraditi tanke i debele dijelove

Protiv

• Obično zahtijeva tri-mix zaštitni plin koji može biti skup

Dodatno pročitajte: MIG zavarivanje nehrđajućeg čelika

TIG zavarivanje

TIG zavarivanje teško je naučiti zavarivače početnike i zahtijeva skupu opremu.

Izazov TIG zavarivanja je da morate istovremeno kontrolirati amperažu, dodatni metal, duljinu luka, brzinu kretanja i kut gorionika! Za svladavanje je potrebna mirna ruka, strpljenje i praksa.

Ali TIG zavarivanje najbolja je opcija za tanje metale jer omogućuje najveću kontrolu. Većina aparata za TIG zavarivanje nema potrebnu amperažu za zavarivanje debelih materijala, što ih stavlja u nepovoljniji položaj u odnosu na ostale tri opcije.

Količina kontrole koju imate nad postupkom zavarivanja značajna je prednost jer mnoge čimbenike možete prilagoditi u hodu. Problem dolazi s naprednom vještinom koju TIG zahtijeva od zavarivača.

Koristit ćete šipku za punjenje 309L i zaštitni plin od 100% argona.

Pros

• Dobro za tanke materijale
• Omogućuje najveću kontrolu
• Proizvodi zavare najboljeg izgleda

Protiv

• Teško za savladati
• Najsporiji proces
• Oprema je skupa

Dodatno pročitajte: TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika

Zavarivanje topljenom žicom

Kad god moram zavariti nehrđajući čelik u debljinama od 1/4” ili više, uvijek se okrenem jezgri s praškom. Ovaj postupak je fantastičan za zavarivanje nehrđajućeg čelika, kao i za zavarivanje nehrđajućeg na meki čelik. Jezgra topitelja je posebno izvrsna za međusobno zavarivanje debelih dijelova.

Preporučio bih korištenje zaštitnog plina s jezgrom fluksa (zavarivanje jezgre flux shield s dvostrukom zaštitom), jer pruža bolju razinu zaštite od kontaminacije za nehrđajući čelik.

Trebat ćete upotrijebiti žicu 309L i 100% ugljični dioksid ili 75% argon/25% ugljični dioksid mješavinu za zaštitni plin. Volim koristiti 75%/25% plin jer zavari izgledaju ljepše, a metal za zavar bolje teče, dajući mi zavar s dobrim taljenjem.

Flux-core nije pogodan za zavarivanje tanjih materijala jer su promjeri žice i amperaže preveliki za lim.

Kao i kod MIG zavarivanja, koristim istu tehniku ​​za zavarivanje mekog čelika na nehrđajući čelik kao i da je nehrđajući na nehrđajući.

Jedna mana koju sam otkrio kada koristim flux-core je da proizvodi puno dima koji može biti otrovan.

Pros

• Dobro za debele materijale
• Jednostavan za korištenje
• Daje lijep zavar

Protiv

• Nije dobro za tanke metale
• Stvara puno dima

Štapno zavarivanje

Moguće je zavarivati ​​nehrđajući čelik na meki čelik pomoću zavarivanja štapom, ali to nikad ne bih preporučio.

Štapno zavarivanje ne koristi zaštitni plin, već se oslanja na izgaranje premaza topitelja oko elektrode kako bi se osigurala zaštita od kisika.

Ovaj fluks voli apsorbirati vlagu iz zraka, što može dovesti do lijepljenja elektrode, nestabilnog luka i poroznosti.

Jedina prednost koju zavarivanje štapom ima u odnosu na sve druge ovdje spomenute procese je ta što ne zahtijeva skupu opremu i izvrsno je za zavarivanje na terenu.

Kao i kod drugih procesa, koristit ćete elektrodu za zavarivanje 309L.

Poput flux-core, štapno zavarivanje ovih metala najbolje je koristiti na debljim materijalima (više od ¼”).

Pros

• Oprema je jeftina
• Najbolje za korištenje na terenu
• Ne treba zaštitni plin

Protiv

• Elektrode mogu apsorbirati vlagu
• Nije prikladno za tanke materijale
• Elektroda se voli zalijepiti za osnovni metal kada pali luk
• Nemate najbolju kontrolu nad zavarom

Zamotavanje

Zavarivanje nehrđajućeg čelika pomoću štapića, MIG-a, flux-core-a ili TIG-a moguće je i unutar razine vještine zavarivača početnika.

Međutim, trebali biste razmotriti je li potrebno jer rizik od korozije i dodatni trošak plina možda neće biti isplativi za vaše potrebe.

Sve dok odvojite vrijeme da razmotrite sve uključene čimbenike i vodite računa o svim problemima s kojima se možete susresti, malo je razloga da ne biste bili uspješni.