Spawanie stali nierdzewnej metodą MIG oraz TIG

Stal nierdzewna to materiał, który znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie istotna jest odporność na korozję. Wykorzystuje się ją więc m.in. w budownictwie, architekturze i wielu różnych gałęziach przemysłu. W jaki sposób spawa się stal nierdzewną i jak powinno wyglądać przygotowanie do pracy? W tym artykule znajdziesz wszystkie niezbędne informacje dotyczące nie tylko samego spawania, ale też wyróżniających cech poszczególnych gatunków wspomnianego materiału.

Co to jest stal nierdzewna?

Stal nierdzewna to określenie na te gatunki stali jakościowych, które są odporne na zniszczenia w wyniku elektrochemicznych lub chemicznych reakcji z otaczającym środowiskiem (a więc na korozję). Jest to możliwe za sprawą chromu, który stanowi przynajmniej 11% całości materiału. Pierwiastek ten wchodzi w reakcję ze znajdującym się w powietrzu tlenem i w ten sposób na powierzchni stali tworzy się warstwa tlenku chromowego. Nawet jeśli powłoka zostanie uszkodzona, przy ponownym kontakcie z tlenem sama się odbuduje. Im wyższa jest zawartość chromu, tym bardziej stal jest odporna na korozję. Podatność na powstawanie rdzy może też zmniejszać dodatek molibdenu, natomiast nikiel umożliwia spawanie materiału i jego obróbkę plastyczną na zimno.

Wyróżnia się kilka gatunków stali nierdzewnej:
•    austenityczne – zawierają minimum 16% chromu i 6% niklu. Najpopularniejsze są odmiany zawierające 18% chromu i 10% niklu (oznaczane symbolem 18/10). Główne cechy wyróżniające to rozciągliwość i odporność na gorące pękanie.
•    ferrytyczne – zawierają minimum 10% chromu, w skład stopu wchodzą też inne pierwiastki: molibden, tytan i aluminium. Gatunki te mają niską udarność i rozciągliwość;
•    martenzytyczne – zawartość chromu wynosi od 11,5% do 17,5%. Wyróżniającą cechą tego gatunku jest stosunkowo wysoka zawartość węgla, która wynosi od 0,08% do 0,5%. To stal podatna na pękanie na zimno, wyróżniająca się dobrą udarnością;
•    duplex – to mieszanka chromu, azotu, molibdenu i wolframu. Materiał jest odporny na rozciąganie.

Na popularność stali nierdzewnej wpływają jej właściwości. Poza odpornością na korozję należy także wspomnieć o możliwości stosowania materiału w agresywnym środowisku. Co więcej, ten rodzaj stali wykazuje odporność na działanie wysokich temperatur.

Zastosowanie stali nierdzewnej w przemyśle

Zastosowanie stali nierdzewnej jest bardzo szerokie. To materiał wykorzystywany zarówno w ciężkim przemyśle i przy produkcji elektroniki, jak i w budownictwie, architekturze czy przemyśle chemicznym. Stal nierdzewna uznawana jest za wyjątkowo trwałą, elegancką i praktyczną. Mogą z niej powstawać balustrady, kabiny wind, rury, blachy i liny. To jednak nie wszystko. AGD, bez którego nie moglibyśmy funkcjonować, także w dużej mierze powstaje ze stali nierdzewnej. To samo można powiedzieć choćby o rurach katalizatorowych i wydechowych samochodów czy zbiornikach do produktów spożywczych.

Spawalne gatunki stali nierdzewnej znajdują zastosowanie przy produkcji rurociągów, sond hydrostatycznych, wkładów kominowych, wykorzystuje się je ponadto do konstrukcji okrętowych i lotniczych. Lista gałęzi przemysłu, gdzie wykorzystuje się stal nierdzewną, jest bardzo długa i obejmuje m.in.:
•    przemysł celulozowo-papierniczy,
•    przemysł stoczniowy,
•    przemysł włókienniczy,
•    przemysł lakierniczy,
•    przemysł samochodowy,
•    przemysł spożywczy,
•    przemysł farmaceutyczny.

Spawanie stali nierdzewnej, jak się odbywa?

Istnieje kilka metod spawania stali nierdzewnej, a dobór tej właściwej nie zawsze jest prosty. Musimy znać rodzaj stopu, gdyż bez tej wiedzy możemy przyczynić się do naruszenia struktury materiału, w efekcie czego straci swoje właściwości. Do najpopularniejszych metod spawania konstrukcji wykonanych ze stali nierdzewnej zalicza się MIG i TIG.

Spawarki MIG w sklepie spawalniczym allweld.pl

Przy metodzie MIG, określanej też mianem GMAW (spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu), ciepło wytwarzane jest przez łuk zajarzony między spawanym elementem a podawanym w sposób ciągły metalowym drutem elektrodowym. W tym przypadku elektroda się zużywa. Jedną z największych zalet metody spawania MIG jest duża gęstość prądu spawania, co zapewnia głęboki przetop metalu. Należy także wspomnieć o szybkim topieniu się elektrodowego drutu – umożliwia to uzyskanie dużej wydajności spawania. Stal nierdzewna zawsze jest spawana prądem stałym (przy dodatniej biegunowości). W metodzie MIG uchwyt spawalniczy zazwyczaj trzymany jest w ręku (metoda półautomatyczna), może być też zamocowany do wózka dla uzyskania wysokiej mocy spawania (metoda automatyczna).

Podstawowe parametry, które charakteryzują spawanie stali nierdzewnej metodą MIG, to:
•    rodzaj oraz natężenie prądu,
•    napięcie łuku,
•    rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego,
•    prędkość spawania,
•    długość wolnego wylotu drutu elektrodowego,
•    średnica drutu elektrodowego,
•    prędkość podawania drutu elektrodowego.

Metoda TIG (GTAW/TIG), czyli spawanie łukowe w osłonie gazu obojętnego z zastosowaniem wolframowej elektrody nietopliwej, pozwala na spawanie elementów, których grubość wynosi od części dziesiętnych milimetra do nawet kilkuset milimetrów. Przeważnie spawanie przeprowadza się ręcznie, metoda ta znajduje zastosowanie m.in. w pracach montażowych oraz warsztatowych. Do spawania metodą TIG stali nierdzewnej wykorzystuje się prąd stały o biegunowości ujemnej. Jej podstawowymi zaletami są: stabilny łuk i niewielkie jeziorko spawalnicze, brak rozprysków, estetyczne i ładne lico spoiny oraz powstanie wąskiej strefy topnienia (ze względu na skoncentrowane źródło ciepła).

Parametrami charakteryzującymi spawanie metodą TIG są:
•    rodzaj i natężenie prądu,
•    prędkość spawania,
•    napięcie łuku,
•    rodzaj materiału i średnica elektrody nietopliwej,
•    rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego
•    średnica materiału dodatkowego.

Spawanie stali nierdzewnej prądem pulsującym

Podobnie jak przy spawaniu aluminium, w przypadku stali nierdzewnej możliwe jest wykorzystanie prądu pulsującego. W czasie pracy źródło zasilania impulsuje energię w taki sposób, żeby spoiwo wpływało do jeziorka. Wysokie natężenie impulsu powoduje przepływ ciekłego metalu do spoiny spawalniczej, a niski prąd podstawowy podtrzymuje spoinę i końcówkę drutu spawalniczego w stopionym stanie. Spawanie prądem pulsacyjnym także ma swoje zalety. Uzyskana spoina jest pozbawiona odprysków i ma prawidłowy przekrój. Wykorzystanie pulsacji ogranicza strefę przegrzania materiału, co daje bardzo dobre wtopienie. Spawacz uzyskuje lepszą kontrolę nad przebiegiem pracy, a sama spoina jest ładniejsza i węższa.

Spawarka TIG w sklepie spawalniczym allweld.pl

Jak już wspomnieliśmy, w metodzie MIG łuk jarzy się w osłonie gazu ochronnego między topliwym drutem spawalniczym a spawanym elementem. Do spawania stali nierdzewnej najczęściej wykorzystuje się mieszaniny gazów. Może to być argon z dodatkiem tlenu (2%) lub dwutlenku węgla, czyli CO2 (3%), co daje stabilny łuk. Czasami możliwe jest zwiększenie głębokości wtopienia i prędkości spawania poprzez zastosowanie helu i wodoru do wspomnianych wcześniej mieszanek. Do spawania stali nierdzewnej nie są natomiast zalecane gazy o większej zawartości dwutlenku węgla, ponieważ przyczyniają się do dużego nawęglenia jeziorka spawalniczego i utleniania chromu.

Gazy ochronne stosowane do spawania metodą TIG to gazy obojętne, takie jak hel, argon lub ich mieszaniny (czasem z domieszką wodoru). Zdarza się, że do wybranego gazu obojętnego dodaje się azot, który odpowiada za podwyższenie temperatury łuku i pozwala na uzyskanie dużej prędkości spawania. W metodzie TIG gaz ochronny nie tylko osłania obszar spawania i nietopliwą elektrodę przed dostępem atmosfery, ale też wpływa na kształt spoiny i napięcie łuku.

Polecane sprzęty do spawania stali nierdzewnej

Dobór odpowiedniej metody spawania i właściwego urządzenia umożliwia skrócenie czasu trwania pracy i uzyskanie estetycznie wyglądającej, wytrzymałej spoiny. Doświadczeni spawacze polecają w szczególności spawarki takich marek jak PATON czy MAGNUM. Poniżej znajduje się krótki opis popularnych sprzętów.

Spawarka MIG/MAG MMA/TIG PATON PSI 250P DC PRO

Urządzenie MIG/MAG MMA/TIG PATON PSI 250P DC PRO to cyfrowy półautomat inwertorowy, który nadaje się zarówno do spawania łukowego metodą TIG, jak i ręcznego spawania łukowego metodą MMA oraz półautomatycznego spawania MIG/MAG prądem stałym w osłonie gazów. Sprzęt jest przystosowany do użytku przemysłowego. To, co wyróżnia ten model, to uszczelniony metalowy podajnik drutu.

Spawarka ma wbudowany moduł, który zabezpiecza przed zbyt niskim i za wysokim napięciem. Podstawowe funkcje, w jakie zostało wyposażone urządzenie, to: Arc-Force (siła łuku elektrycznego), Hot-Start (gorący rozruch), a także Anti-Stick (anty-przywieranie). Sprzęt pozwala na spawanie prądem pulsacyjnym i jest dostosowany do standardowej sieci elektroenergetycznej. Maksymalne natężenie prądu spawania modelu to 335 A, a efektywność energetyczna – 90%. W zestawie znajduje się uchwyt spawalniczy MIG/MAG Abicor Binzel MB25 o długości 3 m, mechanizm podajnika drutu i kabel spawalniczy z zaciskiem masy. Dodatkowo do urządzenia można dobrać inne akcesoria MIG, czyli butlę z gazem, drut, a także wkład teflonowy.

Spawarka inwertorowa MAGNUM THF 208 TIG DC

Sprzęt MAGNUM THF 208 TIG DC PULSE to profesjonalna spawarka inwertorowa, która jest przeznaczona do ręcznego, elektrycznego spawania metodą TIG i MMA, z zastosowaniem topliwych elektrod otulonych. Urządzenie wyposażono w takie funkcje jak: Puls, Smart Puls automatycznie dobierająca parametry prądu pulsującego, Punkt (spawanie punktowe z określeniem czasu spawania w punkcie), BiLevel (wszystkie dla metody TIG), Hot-Start, Arc-Force, VRD (wszystkie dla metody MMA).

Spawarka ma czytelny, cyfrowy panel sterowania pozwalający na szybkie ustawienie wszystkich funkcji i parametrów pracy. Sprzęt umożliwia spawanie z natężeniem 200 A, przy sprawności 60%. Model wyróżnia duża wydajność i niskie zużycie energii. Do zestawu dołączono: uchwyt spawalniczy TIG SR-26 o długości 4 m oraz 2 m uchwyt elektrodowy i masowy.

Przy spawaniu stali nierdzewnej mogą przydać się także dodatkowe akcesoria, jak np. Zestaw osprzętu spawalniczego TIG DC. Znajdziemy w nim:
•    tulejkę zaciskową TIG SR 26,
•    soczewkę gazową z korpusem tulejki zaciskowej, pasującą do uchwytów TIG typu SR 17/18/26 oraz ich odpowiedników,
•    ceramiczną dyszę gazową,
•    korek średni uchwytu TIG,
•    izolator teflonowy do soczewki do palników TIG uchwytów SR 17/1826,
•    elektrodę TIG czerwoną,
•    drut TIG ROD 1,6 mm do stali czarnej SG3,
•    drut spawalniczy TIG 308 LSi 1,6 mm,
•    drut spawalniczy 316 Lsi 1,6 mm TIG.

Wskazówki jak spawać stal nierdzewną

Zebraliśmy wskazówki, które ułatwiają spawanie stali nierdzewnej. Oto one:
1.    Dobór odpowiedniej metody – wybór właściwej metody spawania i użycie odpowiedniego sprzętu to sposób na uzyskanie dobrej jakości spoiny. Kluczowe jest dopasowanie do podstawowych właściwości bazowego metalu, dlatego musimy dowiedzieć się, z jakim rodzajem stali nierdzewnej będziemy pracować.
2.    Wybór odpowiedniego gazu osłonowego – to, jaki gaz wybierzemy do spawania, ma wpływ na skuteczność ochrony, odporność na korozję, stabilizację łuku, wygląd powierzchni oraz geometrię spoiny. Gazy osłonowe dobieramy zgodnie z wybraną metodą spawania.
3.    Stosowanie soczewki gazowej – zaleca się, aby przy spawaniu metodą TIG stosować soczewkę gazową. Dzięki niej możliwe jest formowanie gazu osłonowego w taki sposób, żeby można było uzyskać nawet dwukrotne wysunięcie wolframowej elektrody. To ułatwia nam dotarcie do niedostępnego wcześniej obszaru.
4.    Oczyszczenie materiału przed spawaniem – zanim rozpoczniemy spawanie, należy dokładnie oczyścić stal, np. przy użyciu chemicznego rozpuszczalnika (przy niewielkich elementach) lub przez odtłuszczanie parowe (w przypadku większych części).
5.    Zapewnienie odporności na korozję – wytwarzana podczas spawania wysoka temperatura powoduje utlenianie (powstawanie warstw tlenków, inaczej barw nalotowych) na powierzchni stali. Przebarwione miejsca zmniejszają odporność na korozję, dlatego konieczne jest ich oczyszczenie poprzez szczotkowanie, szlifowanie i polerowanie, trawienie lub czyszczenie elektrochemiczne.

6.    Zapewnienie równomiernego podawania drutu – może nam w tym pomóc zastosowanie wkładów teflonowych. Teflon stosuje się po to, aby zachować czystość metalurgiczną przy spawaniu stali nierdzewnych. W czasie podawania drutu ze spirali stalowej do spoiny może przedostać się węgiel, a to nie jest pożądane.
7.    Spawanie łukiem impulsowym – jest korzystne szczególnie przy cienkich blachach, możemy wtedy zastosować drut spawalniczy o większej średnicy.
8.    Właściwe ustawienie palnika – palnik powinien być ustawiony pod kątem ostrym, od 10 st. do 15 st.

 

Zobacz inne ciekawe artykuły z naszego bloga:

- Spawanie ocynku - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania ocynku

- Spawanie Mosiądzu - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie aluminium - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie żeliwa - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie elektrodą - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania elektrodą MMA

- Spawarki inwertorowe - Wszystko o spawarkach inwertorowych

- Prostownik do akumulatorów - Zobacz polecane prostowniki do ładowania akumulatorów

- Oznaczenia spoin spawalniczych - Zobacz jakie są rodzaje spoin spawalniczych

 

Poradnik zakupowy: 

- Spawarka dla amatora i początkującego majsterkowicza

- Spawarka inwertorowa do 500 zł

- Spawarka inwertorowa do 1000 zł

- Spawarka inwertorowa od 1000 do 2000 zł

- Jak wybrać odpowiednią spawarkę do swoich potrzeb