Sembra troppo bello per essere vero, quindi qual è il problema? La saldatura è solitamente necessaria per realizzare quasi qualsiasi oggetto con uno degli oltre 150 tipi di acciaio inossidabile. Saldare l'acciaio inossidabile è un'operazione complessa. Alcuni dei problemi includono la presenza di ossido di cromo, come controllare l'apporto di calore, quale processo di saldatura utilizzare, come gestire il cromo esavalente e come eseguire la saldatura correttamente.
Nonostante le difficoltà di saldatura e finitura, l'acciaio inossidabile rimane un materiale molto diffuso e talvolta l'unica opzione per molti settori. Saperlo utilizzare in sicurezza e quando applicare ciascun processo di saldatura è fondamentale per una saldatura di successo. Questa competenza può essere la chiave per una carriera di successo.
Perché la saldatura dell'acciaio inossidabile è un'operazione così difficile? La risposta risiede nel suo processo di produzione. L'acciaio dolce, noto anche come acciaio a bassa durezza, viene miscelato con almeno il 10,5% di cromo per produrre l'acciaio inossidabile. Il cromo aggiunto forma uno strato di ossido di cromo sulla superficie dell'acciaio, che previene la maggior parte dei tipi di corrosione e ruggine. I produttori aggiungono quantità variabili di cromo e altri elementi all'acciaio per modificarne la qualità del prodotto finale, utilizzando poi un sistema a tre cifre per differenziare i vari gradi.
Tra gli acciai inossidabili più comunemente utilizzati figurano il 304 e il 316. Il più economico è il 304, che contiene il 18% di cromo e l'8% di nichel ed è impiegato in una vasta gamma di applicazioni, dalle finiture delle auto agli elettrodomestici. L'acciaio inossidabile 316 contiene meno cromo (16%) e più nichel (10%), ma anche il 2% di molibdeno. Questa composizione conferisce all'acciaio inossidabile 316 una maggiore resistenza ai cloruri e alle soluzioni di cloro, rendendolo la scelta ideale per gli ambienti marini e per le industrie chimiche e farmaceutiche.
Uno strato di ossido di cromo può garantire la qualità dell'acciaio inossidabile, ma è proprio questo che preoccupa i saldatori. Questa utile barriera aumenta la tensione superficiale del metallo, rallentando la formazione di un bagno di fusione liquido. Un errore comune è quello di aumentare l'apporto termico, poiché un calore maggiore aumenta la fluidità del bagno di fusione. Tuttavia, ciò può danneggiare l'acciaio inossidabile. Un calore eccessivo può causare ulteriore ossidazione, deformazione o bruciatura del metallo di base. In combinazione con la lamiera utilizzata in grandi industrie come quella degli scarichi automobilistici, questo diventa un aspetto di primaria importanza.
Il calore distrugge completamente la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile. Un calore eccessivo si verifica quando la saldatura o la zona termicamente alterata (ZTA) circostante assumono una colorazione iridescente. L'acciaio inossidabile ossidato produce colori sorprendenti che vanno dall'oro pallido al blu scuro e al viola. Questi colori sono un'ottima illustrazione, ma potrebbero indicare saldature che non soddisfano alcuni requisiti di saldatura. Le specifiche più rigorose non tollerano la colorazione delle saldature.
È opinione diffusa che la saldatura ad arco con elettrodo di tungsteno protetto da gas (GTAW) sia la più adatta per l'acciaio inossidabile. Storicamente, ciò è stato vero in linea generale. Lo è ancora quando si cerca di ottenere colori vivaci in lavorazioni artistiche per soddisfare i più elevati standard qualitativi in ​​settori come quello nucleare e aerospaziale. Tuttavia, la moderna tecnologia di saldatura a inverter ha reso la saldatura ad arco con filo fusibile sotto protezione di gas (GMAW) lo standard per la produzione di acciaio inossidabile, non solo i sistemi automatizzati o robotizzati.
Poiché la saldatura GMAW è un processo di alimentazione del filo semiautomatico, offre un'elevata velocità di deposizione, che contribuisce a ridurre l'apporto di calore. Alcuni professionisti affermano che sia più facile da usare rispetto alla saldatura GTAW perché si basa meno sull'abilità del saldatore e più su quella della saldatrice. Questo è un punto controverso, ma la maggior parte delle moderne saldatrici GMAW utilizza linee di sinergia pre-programmate. Questi programmi sono progettati per impostare parametri come corrente e tensione, a seconda del materiale d'apporto inserito dall'utente, dello spessore del materiale, del tipo di gas e del diametro del filo.
Alcuni inverter sono in grado di regolare l'arco durante l'intero processo di saldatura per produrre un arco preciso e costante, gestire gli spazi tra i pezzi e mantenere elevate velocità di avanzamento per soddisfare gli standard di produzione e qualità. Ciò è particolarmente vero per la saldatura automatizzata o robotizzata, ma si applica anche alla saldatura manuale. Alcuni alimentatori presenti sul mercato offrono un'interfaccia touchscreen e controlli della torcia per una facile configurazione.
La saldatura dell'acciaio inossidabile è un'operazione complessa. Alcune delle problematiche da affrontare includono la presenza di ossido di cromo, il controllo dell'apporto termico, la scelta del processo di saldatura più adatto, la gestione del cromo esavalente e la corretta esecuzione del processo.
La scelta del gas più adatto per la saldatura GTAW dipende solitamente dall'esperienza o dall'applicazione specifica del test di saldatura. La saldatura GTAW, nota anche come saldatura TIG (Tungsten Inert Gas), nella maggior parte dei casi utilizza solo un gas inerte, generalmente argon, elio o una miscela di entrambi. Un'iniezione impropria di gas di protezione o di calore può causare la formazione di una cupola o di un cordone di saldatura eccessivamente pronunciati, impedendo la corretta miscelazione con il metallo circostante e dando luogo a una saldatura antiestetica o inadeguata. Determinare la miscela ottimale per ogni saldatura può richiedere numerosi tentativi ed errori. Le linee di produzione GMAW condivise contribuiscono a ridurre i tempi di inattività nelle nuove applicazioni, ma quando è richiesta la massima qualità, il metodo di saldatura GTAW rimane la scelta preferibile.
La saldatura dell'acciaio inossidabile rappresenta un rischio per la salute di chi utilizza la torcia. Il pericolo maggiore è costituito dai fumi rilasciati durante il processo di saldatura. Il cromo riscaldato produce un composto chiamato cromo esavalente, noto per danneggiare l'apparato respiratorio, i reni, il fegato, la pelle e gli occhi e per essere cancerogeno. I saldatori devono sempre indossare dispositivi di protezione individuale, tra cui una maschera respiratoria, e assicurarsi che l'ambiente sia ben ventilato prima di iniziare la saldatura.
I problemi con l'acciaio inossidabile non finiscono con la saldatura. L'acciaio inossidabile richiede particolare attenzione anche nella fase di finitura. L'utilizzo di una spazzola o di un tampone lucidante contaminati da acciaio al carbonio può danneggiare lo strato protettivo di ossido di cromo. Anche se il danno non è visibile, questi contaminanti possono rendere il prodotto finito suscettibile alla ruggine o ad altri tipi di corrosione.
Terrence Norris è Senior Applications Engineer presso Fronius USA LLC, 6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, 219-734-5500, www.fronius.us.
Rhonda Zatezalo è una scrittrice freelance per Crearies Marketing Design LLC, 248-783-6085, www.crearies.com.
La moderna tecnologia di saldatura a inverter ha reso la saldatura GMAW a gas lo standard per la produzione di acciaio inossidabile, non più solo i sistemi automatici o robotizzati.
WELDER, precedentemente nota come Practical Welding Today, rappresenta le persone comuni che realizzano i prodotti che utilizziamo e con cui lavoriamo ogni giorno. Questa rivista è al servizio della comunità dei saldatori in Nord America da oltre 20 anni.
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