Esplorando la saldatura efficiente del mondo dei metalli: l'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile, grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione, resistenza al calore e tolleranza alle basse temperature, è ampiamente utilizzato nelle posate, negli elettrodomestici, nella produzione di macchinari, nella decorazione architettonica, nel carbone, nei prodotti petrolchimici e in altri campi. Dagli albori della Repubblica popolare cinese fino al periodo pre-riforma e di apertura, la domanda di acciaio inossidabile della Cina è stata principalmente destinata ad applicazioni industriali e di difesa. Al giorno d'oggi, la produzione cinese di acciaio inossidabile rappresenta oltre il 50% della produzione mondiale di acciaio inossidabile, stabilendo la sua posizione significativa nel mercato globale dell'acciaio inossidabile. Tuttavia, il processo di saldatura dell’acciaio inossidabile non è un compito facile, poiché richiede la padronanza di una serie di punti tecnici e il superamento di varie difficoltà tecniche.
I. Caratteristiche dell'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile, in breve, si riferisce all'acciaio con un contenuto di cromo (Cr) dell'elemento primario superiore al 12%. Questa composizione pone l'acciaio in uno stato passivato, conferendogli così le caratteristiche dell'acciaio inossidabile. In base alla sua struttura e composizione chimica, l'acciaio inossidabile può essere classificato in quattro categorie: acciaio inossidabile austenitico, acciaio inossidabile martensitico, acciaio inossidabile ferritico e acciaio inossidabile duplex.
L'acciaio inossidabile austenitico, con la sua superiore resistenza alla corrosione, resistenza al calore e proprietà non magnetiche, è ampiamente utilizzato negli elettrodomestici, nelle parti automobilistiche e negli strumenti medici.
L'acciaio inossidabile martensitico, noto per la sua buona lavorabilità, elevata durezza e proprietà magnetiche, viene spesso utilizzato per realizzare posate, lame, parti meccaniche, ecc.
L'acciaio inossidabile ferritico, ricco di titanio, è resistente alle alte temperature e alla corrosione, comunemente utilizzato nella produzione di tubi di scarico automobilistici, scambiatori di calore e altri componenti.
L'acciaio inossidabile duplex combina i vantaggi degli acciai inossidabili austenitici e ferritici, offrendo elevata robustezza ed eccellente resistenza alla corrosione.
Inoltre, l'acciaio inossidabile presenta anche le seguenti caratteristiche degne di nota:
Eccellente resistenza alla corrosione: l'elemento di cromo nell'acciaio inossidabile può formare una densa pellicola di ossido sulla sua superficie, resistendo efficacemente all'erosione di ossigeno, acqua e altri mezzi corrosivi.
Elevata resistenza e tenacità: l'acciaio inossidabile ha un'elevata resistenza e tenacità, in grado di sopportare notevoli sollecitazioni meccaniche.
Resistenza alle alte e alle basse temperature: L'acciaio inossidabile mantiene buone proprietà meccaniche alle alte e alle basse temperature.
Attrattiva estetica e facilità di lavorazione: l'acciaio inossidabile ha una lucentezza metallica brillante, è facile da lavorare e modellare, adatto alla fabbricazione di prodotti di varie forme e strutture complesse.
Tuttavia, l’acciaio inossidabile ha una conduttività termica relativamente scarsa e un elevato coefficiente di dilatazione termica, che porta a problemi come cricche a caldo e corrosione intergranulare durante la saldatura. Per garantire la qualità e le prestazioni dei giunti saldati, è necessario selezionare metodi di saldatura adeguati, controllare i parametri di saldatura e adottare misure protettive adeguate.
II. Principali metodi di saldatura dell'acciaio inossidabile
Saldatura a resistenza
Caratteristiche: La saldatura a resistenza utilizza il calore di resistenza generato dalla corrente che passa attraverso la superficie di contatto per fondere e collegare le superfici di contatto. La saldatura a resistenza presenta i vantaggi di un'elevata velocità di saldatura, di un'elevata efficienza produttiva e di una qualità di saldatura stabile.
Campo di applicazione: La saldatura a resistenza è adatta alla saldatura di lamiere e tubi in acciaio inossidabile con spessori relativamente sottili e forme regolari.
Punti operativi: prima della saldatura, assicurarsi che la superficie del pezzo sia pulita e piana; selezionare la corrente di saldatura e il tempo di saldatura appropriati; controllare la pressione di saldatura per garantire la qualità della saldatura.
Saldatura ad arco manuale
Caratteristiche: la saldatura ad arco manuale è un metodo di saldatura che utilizza manualmente una pistola per saldatura ad arco, offrendo forte flessibilità e applicabilità a varie forme e dimensioni di pezzi.
Ambito di applicazione: la saldatura ad arco manuale è adatta per la saldatura di pezzi in acciaio inossidabile con spessori relativamente sottili e forme complesse.
Punti operativi: durante la saldatura, controllare la lunghezza dell'arco e mantenere una velocità di saldatura stabile; selezionare gli elettrodi di saldatura e le correnti di saldatura adatti; prestare attenzione a parametri quali la portata del gas protettivo e la lunghezza dell'estensione dell'elettrodo di tungsteno.
Saldatura sotto gas (saldatura MIG/MAG e saldatura TIG)
Saldatura MIG/MAG: utilizza gas inerte o gas misto come strato protettivo, alimentando il filo di saldatura nel bagno fuso attraverso dispositivi di alimentazione del filo automatici o semiautomatici per la saldatura. Presenta i vantaggi di un'elevata velocità di saldatura, di una qualità stabile e di un basso costo. Adatto per aree di saldatura con distribuzione ad alta densità.
Saldatura TIG: utilizza il gas argon come gas protettivo, riscaldando l'elettrodo di saldatura in acciaio inossidabile allo stato fuso, quindi contattandolo con il pezzo in lavorazione per formare una saldatura. Offre vantaggi quali buona formazione della saldatura, elevata finitura superficiale e idoneità alla saldatura di piastre sottili e piastre di tubi da medie a pesanti. Tuttavia, il processo è complesso, la velocità di saldatura è lenta e i costi sono più elevati.
Saldatura Laser
Caratteristiche: la saldatura laser utilizza l'elevata densità di energia di un raggio laser per ottenere una saldatura caratterizzata da alta precisione, alta velocità e buona qualità di saldatura.
Ambito di applicazione: la saldatura laser è adatta per la saldatura di pezzi in acciaio inossidabile con requisiti di qualità di saldatura estremamente elevati e forme complesse.
Punti operativi: durante la saldatura, controllare la potenza e la posizione del punto focale del raggio laser; mantenere una velocità di saldatura stabile; prestare attenzione alla portata del gas protettivo e alla stabilità del raggio laser.
Altri metodi di saldatura
Saldatura ad arco sommerso : Adatto per la saldatura di lamiere di acciaio inossidabile di medio spessore e superiore, offrendo vantaggi come elevata produttività e buona qualità della saldatura. Tuttavia, può facilmente causare la segregazione degli elementi di lega e delle impurità.
Saldatura a elettroscoria : Utilizza il calore di resistenza generato dalla corrente che passa attraverso le scorie liquide per la saldatura, adatto per occasioni di produzione di massa. Tuttavia, presenta alcune restrizioni sul materiale e sulle dimensioni del pezzo.
III. Difficoltà tecniche e soluzioni nella saldatura dell'acciaio inossidabile
Fenomeno del cracking a caldo
Difficoltà tecnica: l'acciaio inossidabile austenitico, in particolare gli acciai contenenti più nichel, zolfo e altri elementi, è soggetto a cricche a caldo durante la saldatura, compromettendo la qualità della saldatura.
Soluzione: adottare il preriscaldamento e il trattamento post-termico per ridurre lo stress di saldatura; allo stesso tempo, sono cruciali anche la selezione dei materiali di apporto appropriati e l'ottimizzazione dei parametri di saldatura (come corrente, tensione, velocità).
Corrosione intergranulare
Difficoltà tecnica: la combinazione di carbonio e cromo nell'acciaio inossidabile austenitico forma carburo di cromo che precipita ai bordi dei grani, provocando un impoverimento del cromo ai bordi dei grani, innescando così la corrosione intergranulare.
Soluzione: utilizzare materiali in acciaio inossidabile a basse emissioni di carbonio oppure eliminare o ridurre la precipitazione del carburo di cromo attraverso il trattamento termico post-saldatura.
Deformazione della saldatura
Difficoltà tecnica: l'acciaio inossidabile ha un elevato coefficiente di dilatazione termica, che lo rende soggetto a deformazione durante i processi di riscaldamento e raffreddamento.
Soluzione: progettare in modo ragionevole la forma del giunto, adottare una sequenza di saldatura simmetrica e utilizzare in modo appropriato dispositivi di fissaggio per ridurre la deformazione della saldatura.
Porosità di saldatura
Difficoltà tecnica: una scarsa protezione durante la saldatura o la presenza di contaminanti sulla superficie del metallo di base possono portare alla formazione di pori di idrogeno o di altri pori di gas.
Soluzione: garantire un'accurata pulizia della superficie da saldare prima della saldatura e mantenere un buon ambiente di protezione dai gas durante la saldatura.
La saldatura dell'acciaio inossidabile è un processo tecnicamente impegnativo, che richiede una considerazione completa delle proprietà dei materiali, dei metodi di saldatura, delle specifiche operative e di altri fattori. Selezionando metodi di saldatura e parametri tecnici appropriati e adottando soluzioni efficaci, è possibile garantire la qualità e le prestazioni delle saldature in acciaio inossidabile. Per il futuro prevediamo l’emergere di tecnologie e attrezzature di saldatura più avanzate, aprendo spazi più ampi per l’applicazione dell’acciaio inossidabile Airone continuerà inoltre a esplorare in modo approfondito le innovazioni nella tecnologia di saldatura dell'acciaio inossidabile, contribuendo con la propria esperienza professionale al miglioramento della qualità e delle prestazioni della saldatura.