ステンレス鋼の溶接は他の材料の溶接とは根本的に異なります。 違いはステンレス鋼の独特な化学組成から始まります。
少し前に、のエンジニアリングチームは、 イージーホーム お客様から、ステンレス鋼のナットを炭素鋼のワイヤーに溶接できるかどうかとの質問がありました。 簡単に言うと、「はい、できますが、おそらくそうしたくないでしょう。」です。 ほとんどの場合、耐食性のある形状のワイヤーが必要な場合は、金属を混合して適合させるのではなく、完全にステンレス鋼ワイヤーを使用するのが最善です。
ステンレス鋼とは何ですか?
の溶接 ステンレス鋼 他の素材とは根本的に異なります。 違いはステンレス鋼の独特な化学組成から始まります。 他の鋼と同様、ステンレス鋼は鉄と炭素の合金です。 ただし、ステンレス鋼は、合金の耐食性を高める元素であるクロムを少なくとも 10.5 パーセント含んでいるという点で異なります。 ステンレス鋼板、ステンレス鋼板、ステンレス鋼管、ステンレス棒などの各種ステンレス鋼。
ステンレス鋼には XNUMX 種類ありますが、製造工場で通常使用されるのは、オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系の XNUMX 種類だけです。 最も一般的なのはオーステナイトです。 マルテンサイト系ステンレス鋼は硬質表面用途に使用されます。 フェライト鋼は最も安価な選択肢であり、消費者向け製品に最も多く使用されています。 これらの種類の鋼はそれぞれ、延性と強度に影響を与える微細構造に応じて分類されます。
鋼の微細構造はその化学組成に依存します。 たとえば、オーステナイト鋼には 16 ～ 26% のクロム (Cr) と 8 ～ 22% のニッケル (Ni) が含まれています。 マルテンサイト鋼の Cr 含有量は 11 ～ 28% の範囲です。 フェライト鋼には 12 ～ 18% の Cr が含まれています。 したがって、各鋼に溶接される材料は、その鋼の組成と一致する必要があります。
ステンレス鋼の溶接 VS.炭素鋼の溶接
ステンレス鋼の溶接は炭素鋼の溶接よりも複雑です。 まず、ステンレス鋼は熱を効果的に保持するため、溶接によって発生する高温にさらされると反りが生じます。 ステンレス鋼は、溶接機で加熱された後の冷却中に反ったり、亀裂が入ったりすることがあります。 溶接が不十分な場合でもステンレス鋼に亀裂や変形が生じなかったとしても、ほとんどの場合、傷や傷がつきます。 各ステンレス鋼は、溶接工に特有の課題をもたらします。 オーステナイト鋼は、高熱を加えたり、凹溶接や平溶接を行うと割れが発生することがあります。 マルテンサイト鋼は適切に予熱しないと亀裂が発生します。 最上層間の温度が 300℃ という低い温度では、低入熱で加熱しないとフェライト鋼は強度を失います。
ステンレス鋼の溶接を成功させる鍵は、適切な充填材料を入手することです。 良好な溶接結果を得るには、充填材料のグレードが母材のグレードと一致する必要があります。 したがって、ステンレス鋼を他の金属に溶接する場合は、抵抗溶接以外の他の種類の溶接を考慮する必要があります。 たとえば、MIG 溶接および TIG 溶接は、ステンレス鋼を炭素鋼と溶接する場合に適したタイプです。 ステンレス鋼を炭素鋼に溶接するなど、異なる金属を組み合わせる場合、XNUMX つの金属を組み合わせるために溶加材が必要です。 MIG 溶接では、電極ワイヤを連続的に供給することで溶接部に溶け込み、融点まで加熱することなく XNUMX つの異なる金属を接合することができます。 MIG プロセスを使用してステンレス鋼を溶接する場合は、XNUMX つの異なる金属の融点が大きく異なる可能性があるため、フィラーを使用する必要があります。
たとえば、一方の金属がもう一方の金属の融点まで過熱すると、応力亀裂や微小亀裂が発生する可能性があります。 XNUMX つの異なる金属を溶接することは可能ですが、これは非常に困難なプロセスであり、多くの複雑さが伴います。
ステンレス溶接用の材料と装置
ステンレス鋼は、ロッド溶接、シールドメタルアーク溶接 (MIG) またはタングステンガスシールド溶接 (TIG) で溶接できます。 各プロセスで異なる結果が生成されるため、最適な選択は、何を達成しようとしているかによって異なります。 棒を使ってステンレス鋼を溶接することはできますが、おそらくそうすべきではありません。
他にもっと良いオプションがあります。 MIG 溶接機は、ステンレス鋼を使用して最も強力で信頼性の高い溶接を形成します。 これは、より厚いものを溶接する場合に特に良いオプションです。 TIG 溶接機は、より薄い材料や美観と精度が必要な溶接に最適な選択肢となります。 それにもかかわらず、TIG溶接は、適切に行うための経験と時間がない限り、依然として難しい溶接です。 経験の浅い TIG 溶接者は、ステンレス鋼に残念な跡や傷を残す可能性があります。
結果として生じる溶接はそれほど微細ではありませんが、MIG マシンは通常、ステンレス鋼の溶接に最適です。 トーチとサンプル ワイヤーを備えた機械を選択してください。 ほとんどのマシンにはガンが付属していますが、より正確な溶接を行うものをお探しの場合は、ガンをアップグレードできます。
また、磨耗した場合に交換できるように、トーチ ヘッドの一部を拾う必要もあります。 トーチを保護するために、ライナーを購入すると、異なるタイプのワイヤーを素早く効率的に切り替えることができます。
ワイヤ自体には、適切なステンレス鋼ワイヤを使用する必要があります。通常、直径は 0.030 インチですが、より厚いワークピースには 0.035 インチから 0.045 インチのワイヤが適している場合があります。 ステンレス鋼を溶接する際は、性能上の問題を避けるために温度をチェックする必要があるため、温度追跡装置を用意する必要があります。
従来のスティックを使用することもできますが、範囲が限られていることに注意してください。 その他のオプションには、電子赤外線温度計や電子表面温度プローブなどがあります。 保護ガスも必要で、7.5 パーセントのアルゴン、90 パーセントのヘリウム、2.5 パーセントの二酸化炭素の混合物が必要になる場合があります。
次に、金属の削り取りとクリーニング用のブラシを追加する必要があります。これは、作業スペースを準備し、最終的にはより耐久性のある溶接を実現するのに役立つツールです。
最後に溶接の準備が整いました。金属ブラシを使用して、ステーションからほこり、汚れ、油、グリース、水をすべて取り除きます。 また、溶接部の後ろに真鍮や銅を挟んで反りや亀裂を防ぐこともできます。 このトリックは熱を吸収し、ステンレス鋼を十分に暖かく保つのに役立ちます。 ステンレス鋼の溶接ツールは別途用意してください。
工具が炭素鋼と接触すると、炭素残留物が付着する可能性があります。 この残留物は溶接プロセス中にステンレス鋼に転写され、最終的に製品が錆びる原因となります。
溶接時に最良の結果を確実に得るために、次のヒントをまとめました。
1. 溶接中の熱による怪我を避けるために、必要な安全装備をすべて装備する必要があります。
2. 鋳造前に金属がきれいであることを確認してください。 汚れた金属ベースを使用すると、関節が弱くなります。
3. 金属部分は丈夫なテーブルの上に置く必要があります。 これは、テーブルが薄く、粗い金属を配置して溶接するときに大きな圧力がかかると、テーブルが移動してしまうためです。
4 鋳造が終了するまでは、空手でトーチや金属を持たないでください。 また、懐中電灯を平らな場所に置く前に、暖かい場所に吊るしてください。
5. 溶接時はステンレスが熱くなりすぎると変形しますので低温で行ってください。 したがって、この問題を回避するには、アンペア数または熱出力を必ず低く設定してください。
6. 粗い充填ワイヤーやロッドは多量の熱を必要とするため、使用を避けてください。ステンレス鋼の溶接には必要ありません。
7. 適切な量の充填材を使用し、隙間を埋めることがないよう、正しく組み立ててください。 時間をかけて職場の設定を微調整して、見た目の悪さや歪みを防ぎます。
8. 金属内で過度の熱が発生するため、ゆっくりと動かしすぎないでください。 したがって、溶接の際には移動速度を速くする必要があります。
9. 作業エリアを清潔、安全に保ち、十分に換気してください。
10. ステンレス鋼の溶接は他の溶接より少し複雑ですが、実行できます。 ステンレス鋼を軟鋼に溶接することもできます。 適切な機器を使用し、温度を制御し、適切な溶加材を入手することで、強力で耐久性のある溶接を実現できます。
MIG/TIG の手順
ステンレス鋼を軟鋼に溶接するための MIG 4 ステップ
1. MIG マシンのリールをワイヤーに通し、トーチの先端を使用してワイヤーを取り外します。 ワイヤーをトーチの外側に約 XNUMX 分の XNUMX インチ伸ばします。 ワイヤーをセットアップしたら、ガスを開始して溶接を開始します。
2. 溶接するときは、いずれかの接合端から始めてください。 懐中電灯は関節の端から 30 度の角度で持つ必要があります。 炎の先端の金属に当たるようにトーチを鋭く保ちます。 熱が高くなったら一時停止し、ビーズが再び扱いやすくなるまで待ちます。
3. トーチが一定の角度になるように、トーチをゆっくりと動かして接合部を埋めます。 トーチを外すと、炎がビードを接合部に向かって動かし、周囲の金属を溶かします。
4. 鋳物を冷まします。 金属とトーチからの熱を冷ましてください。 冷却する前に金属を振らないようにしてください。 そうしないと、ジョイントが開いてしまいます。
ステンレス鋼と軟鋼を6ステップでTIG溶接
金属が薄い場合は、TIG溶接が最適です。 このアプローチは小規模なプロジェクトにも機能します。 TIG 溶接機にはさまざまな設定があるため、プロジェクトに適切な設定を使用する必要があります。 もう XNUMX つ注意すべき点は、TIG 溶接は溶接プロセスに時間がかかる傾向があるということです。 いずれの場合も、次の手順に従ってください。
1. 鋭利なタングステン棒を懐中電灯に差し込みます。 ワイヤーの直径は約 1/16 インチで、金属シリンダーの中央に配置する必要があります。 電極をトーチのノズルから約 XNUMX/XNUMX インチ外に移動します。
2. タングステン棒を挿入した後、溶接機の直流電流をオンにします。 TIG 溶接機には、マイナス電極とプラス電極の XNUMX つの設定があります。 マイナス設定の場合、マシンには「DCEN」というラベルが付いている必要があります。 適切に溶接するための正しい設定が行われていることを確認してください。
3. TIG 溶接機は、正しい設定でトーチを開始する準備ができています。 懐中電灯の電源を入れ、先端を金属接合部から約 75 インチ上に持ちます。 ジョイントのどちらかの端から始めて、溶接中は必ずトーチを XNUMX 度の角度で保持してください。
4.TIG溶接機にはフットペダルが装備されており、トーチを加熱するには強く押す必要があります。 トーチを持ち、金属が溶けるまで接合部を充填します。 パネルにアンペア数を入力し、金属を溶かすときにエネルギーを使いすぎないように注意してください。
5. 継ぎ目を充填するときは、充填ロッドを液体金属に叩き込みます。 ロッドを懐中電灯に当てて、金属接合部に沿って液体鋼球を動かします。 パッキンが熱で溶けないように、切断トーチは確実に固定してください。
6. 冷却してから切断トーチを取り外し、金属を溶接します。 接合部がしっかり固定されるまで金属を動かさないでください。
結論
ステンレス鋼は、MIG または TIG 溶接法を使用して軟鋼に溶接できます。 MIG 溶接は、厚い金属を溶接する場合、または大規模なプロジェクトがある場合に使用できます。 一方、薄い金属片や小さなプロジェクトがある場合は、TIG 溶接を使用できます。 ステンレス鋼と軟鋼の溶接は、溶接を容易にする同様の特性を備えているため、難しくありません。
TIG 溶接の場合、高品質の溶接を行うには、正しい設定を使用する方法を知る必要があります。 溶接の際は、怪我を防ぐために必要な設備と安全装置がすべて揃っていることを確認してください。 良好な溶接結果を得るには、亀裂を避けるために E309L-16 配線ストリップを使用してください。 また、溶接時の腐食防止と割れ防止のため、必ず溶加材 309 を使用してください。
