Сварные тавровые и угловые соединения нержавейки

Процесс сваривания изделий из нержавеющей стали кропотливый и трудоемкий. Операция затруднена образованием на поверхности сварного шва пористого оксидного слоя, в котором содержится небольшое количество хрома. Элемент в значительной степени ослабляет стойкость соединения к коррозии. Также при температуре более 350 градусов происходит охрупчивание – снижение пластичности и разрушение нержавейки. Задача каждого сварщика – сделать качественный шов, гарантирующий надежное соединение. Для выполнения поставленной задачи профессионал может использовать разные методы сварки, технологические приемы и расходники.

Виды и особенности выполнения таврового соединения

Шов в разрезе изделия напоминает букву «Т». Метод используется для соединения торцевой части одной детали с плоскостью другой. Сварка проходит под прямым углом. Существует три основных подвида операции:

Без кромки. К плоской поверхности приваривается заготовка с перпендикулярным срезом. Закрепление происходит путем обваривания точки касания с обеих сторон. Сварочный катет получается массивным, поэтому возможна термическая деформация плоскости – шов при остывании «утягивает» металл.
С одной большой кромкой. При большой толщине нержавейки возникает необходимость формировать линию сварки. Заготовка обтачивается или фрезеруется под углом 45 градусов. Это дает возможность проварить всю зону соприкосновения деталей. Шов меньше выступает за пределы листов, эффект термической деформации сводится к минимуму.
С двумя маленькими скосами с обеих сторон заготовки. Если деталь имеет большую толщину, как пример, нержавеющая плита, целесообразно производить соединение, предварительно сделав 2 косые фаски на примыкающей к плоскости заготовке. Этим достигается необходимая глубина сварного шва.

Получаемые швы имеют свою особенность – они становятся прочнее основного материала. Во избежание неравномерной прочности изделия, разной сопротивляемости к нагреву и охлаждению, иных дефектов, перед сварочными работами необходимо сделать расчет по получаемому сопротивлению материалов. Чаще всего способ применяется для изготовления нержавеющих уголков, швеллеров для придания крепости изделиям из листового металла.

Тавровое сварное соединение, вне зависимости от плоскости расположения шва, выполняется по единому алгоритму:

Разделка кромок.
Очистка свариваемых деталей.
Сварка.
Очистка металлической щеткой от шлаков.

Существует несколько разновидностей таврового шва. Использование того или иного метода зависит от положения свариваемых деталей и условий дальнейшей эксплуатации готового изделия.

Вертикальный тавровый шов

При создании сложных конструкций необходимо производить сварку соединений, находящихся в вертикальной плоскости. У такого процесса имеется ряд сложностей. Сварочная ванна склонна стекать под действием притяжения. Поэтому приходится поддерживать режим, при котором момент текучести и момент застывания минимален. Для этого снижается ток, электрод или горелка приближается к сварочной ванне.

Если использовать электрод, будет правильным держать его вверх под углом 45 градусов. Это дает дополнительный эффект наброса за счет дуги.

Полуавтомат упрощает процесс благодаря непрерывному обдуву газами и, как следствие, охлаждением зоны сварки. У технологии есть еще один плюс – существенно снижается термическая деформация.

Горизонтальный тавровый шов

При создании технологической карты работы предпочтение отдается именно такому положению деталей. Гравитация помогает попаданию расплавленного металла в нужную зону шва. Это позволяет создавать сварное соединение с заранее оговоренными параметрами и не накладывает высоких требований к исполнителям. Работы производятся на максимально допустимых токах и подачах.

При произведении операции электродом применяется режим с током от 90 до 110 А. Значение зависит от толщины используемого электрода. На практике режим подбирается по характеристикам получающегося шва.

При работе полуавтоматическим автоматом, в зависимости от толщины обрабатываемой заготовки, диапазон токов и скорость подачи проволоки варьируется в очень широких границах – от 60 до 200 А.

Серийные изделия, длинные швы часто позволяют использование автоматического оборудования. Параметры работы подробно прописаны в техническом паспорте станка.

Требуется понимать, что разновидностей нержавеющей стали много и каждая из них подразумевает особый способ сварки.

Потолочный шов

Создание потолочного шва считается самым сложным. Против процесса работает гравитация. Направление движения расплавленного нержавеющего состава формируется только за счет дуги. При излишнем расплаве сварочной ванны металл стремится вытечь. Операция требует высокой квалификации исполнителя. Токи используются на 20-30% меньше, чем при горизонтальном шве. Требуется подборка той грани, когда металл становится жидким, но не успевает покинуть сварочную ванну, так как он застывает.

Преимущества и недостатки таврового соединения

Т-образная конструкция имеет ряд достоинств:

Конструкция приобретает прочность в двух измерениях.
Технология просто применяется для придания жесткости тонкому листу нержавейки. Для этого в нужных геометрических направлениях приваривается лента шириной в 10-15 раз больше толщины полотна.
При минимальном весе прочностные характеристики конструкции высоки.
Геометрическая форма значительно облегчает возможность создания сложных изделий с болтовыми и заклепочными соединениями.
Работу возможно осуществлять с самым разным листом и полосой от 0,3 до 50 мм.

Следует отметить, что процесс трудоемкий, требует специфичного оборудования, создания особой газовой среды. При несоблюдении технологий или при низкой квалификации специалиста возможны дефекты, резко снижающие эксплуатационные характеристики изделия:

Непровар. При неправильно выбранных токах и слишком быстром движении электрода может возникнуть эффект частичного разрыва элементов или недостаточной глубины провара.
Кипение. Попадание атмосферного кислорода вызывает окисление сплава и образование пузырьковых вкраплений.
Микротрещины. Образуются при экстремальных температурных перепадах. Это одна из самых распространенных ошибок сварщиков – шов делается при недостаточном разогреве ванны.

Особенности углового соединения

Сварка двух нержавеющих полос под углом 90 градусов (реже используются острые или тупые углы) имеет свои нюансы:

Необходимо выдержать заданный угол сопряжения. Это осложняется тем, что при остывании нержавейка «ведется». Устранить проблему можно двумя способами: задать больший угол для последующего стягивания нужного размера или попеременно сваривать с той или иной стороны контакта.
Трудно избежать деформации готовой детали в диагональном направлении. Из-за нагрева одной стороны полосы конструкция склонна изгибаться от линии сварки. Избежать этого можно жесткой фиксацией заготовки до полного ее остывания.
При работе с толстыми нержавеющими заготовками необходимо сформировать кромки для углубления сварочного шва.

Метод сварки и оборудование подбирается в зависимости от технологического процесса. Если массивные заготовки удобнее сваривать дуговым электродным или полуавтоматическим инструментом, то тонкие листы качественнее соединяются с помощью лазерного или плазменного аппарата. Общим условием в этих процессах является создание нейтральной среды в рабочей зоне. Это предотвращает окисление и выщелачивание хрома из соединения.

Область применения таврового соединения

Эта технология необходима в тех случаях, когда надо радикально упрочнить конструкцию:

Прием широко используется при возведении мостов.
Придание прочности стенкам конструкций из листового металла применяется при создании ребер жесткости изделий для химической и пищевой промышленности, в станкостроении.
Судостроение и самолетостроение.
Возведение промышленных зданий и ангаров.

Металлургическая промышленность выпускает широкий ассортимент готовых несварных тавровых или двутавровых балок, уголков. Из этих элементов собираются силовые конструкции с минимальным применением сварки.