Con il rapido sviluppo della tecnologia industriale, l’acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato come materiale resistente alla corrosione, ad alta resistenza ed esteticamente gradevole in una varietà di applicazioni come l’edilizia, l’automotive, l’aerospaziale e la lavorazione alimentare. Tuttavia, a causa delle sue proprietà fisiche e chimiche uniche, il processo di saldatura dell’acciaio inossidabile deve affrontare una serie di sfide. In questo articolo discuteremo in dettaglio le sfide della saldatura dell'acciaio inossidabile, i metodi di saldatura comuni e le migliori pratiche per aiutare gli operatori del settore a migliorare la qualità e l'efficienza della saldatura.

Sfide della saldatura dell'acciaio inossidabile

1. Ossidazione e scolorimento ad alta temperatura

Acciaio inossidabile nel processo di saldatura ad alta temperatura, la superficie è soggetta all'ossidazione, alla formazione di una pellicola di ossido, con conseguenti cambiamenti di colore nella zona di saldatura e interessata dal calore. Ciò non influisce solo sull'estetica, ma indebolisce anche la resistenza alla corrosione del materiale. Per evitare che ciò accada è solitamente necessario l'utilizzo di gas protettivo oppure di decapaggio e passivazione dopo la saldatura.

2. Sensibilità alle crepe termiche

Soprattutto l'acciaio inossidabile austenitico è suscettibile alla fessurazione termica durante il processo di raffreddamento della saldatura a causa del suo elevato coefficiente di dilatazione termica e della bassa conduttività termica. La fessurazione termica di solito si verifica nel metallo saldato o nella zona interessata dal calore, il che può portare al cedimento della struttura saldata nei casi più gravi. Per ridurre al minimo il rischio di fessurazione termica, è necessario controllare rigorosamente i parametri del processo di saldatura e selezionare materiali di saldatura adeguati.

3. Deformazione della saldatura

Poiché l'acciaio inossidabile ha un elevato coefficiente di dilatazione termica, il processo di saldatura produrrà grandi stress termici, con conseguente deformazione della saldatura. Ciò è particolarmente evidente per strutture di grandi dimensioni o parti a pareti sottili, che possono influire sulla precisione dimensionale e sulla qualità estetica del prodotto. È necessario utilizzare ragionevoli misure di serraggio e antideformazione per controllare la deformazione della saldatura.

4. Precipitazione di nitruri e carburi
Nel processo di saldatura ad alta temperatura, l'azoto e il carbonio nell'acciaio inossidabile possono reagire con il cromo per formare nitruri e carburi, questi precipitati ridurranno la resistenza alla corrosione e la tenacità del materiale. Il controllo dell’apporto termico di saldatura, la selezione dei materiali di saldatura idonei e il successivo trattamento termico sono la chiave per prevenire questo fenomeno.

5.Spruzzi di saldatura e contaminazione

Spruzzi e contaminanti generati durante il processo di saldatura possono aderire alla superficie della saldatura e al materiale di base, influenzando la qualità e l'aspetto della saldatura. Ciò richiede l'uso di processi di saldatura e misure protettive adeguati, come l'uso di corrente di saldatura a basso spruzzo e gas di protezione per saldatura.

Metodi di saldatura dell'acciaio inossidabile

1. Saldatura ad arco di argon e tungsteno (TIG)
Saldatura TIGè un metodo di saldatura che utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile e protezione da gas inerte (ad esempio argon) ed è particolarmente adatto per la saldatura di acciai inossidabili a pareti sottili. La saldatura TIG fornisce un cordone di saldatura liscio e di alta qualità ed è comunemente utilizzata in aree in cui è richiesta una saldatura ad alta precisione, come le apparecchiature aerospaziali e mediche. Per migliorare l’efficienza della saldatura, è possibile utilizzare la tecnologia di saldatura TIG pulsata per ridurre ulteriormente l’apporto di calore e la distorsione.

2. Saldatura MIG con elettrodo fuso
La saldatura MIG utilizza un elettrodo fuso e protezione di gas inerte, adatta alla saldatura di lamiere di acciaio inossidabile di medio spessore, con elevata produttività. Regolando la corrente, la tensione e la velocità di saldatura, è possibile controllare efficacemente gli spruzzi di saldatura e la forma del bagno di fusione. Per migliorare la qualità della saldatura è possibile utilizzare una protezione a gas misto, ad esempio una miscela di argon e anidride carbonica.

3. Saldatura ad arco plasma (PAW)
Saldatura ad arco plasma(PAW) è una tecnologia di saldatura ad alta precisione che utilizza un arco plasma come fonte di calore per fornire calore di saldatura concentrato e stabile. PAW è adatto per applicazioni di saldatura che richiedonoalta qualità e bassa distorsione, come la produzione di strumenti di precisione e apparecchiature di fascia alta. Rispetto alla saldatura TIG, PAW offre velocità di saldatura più elevate e una zona interessata dal calore più piccola.

4. Saldatura laser
Saldatura laserutilizza un raggio laser ad alta densità di energia come fonte di calore, che presenta i vantaggi di un'elevata velocità di saldatura, una bassa distorsione e una piccola zona interessata dal calore ed è particolarmente adatto per esigenze di saldatura ad alta precisione ed alta efficienza.Saldatura laserè adatto per la saldatura di parti strutturali complesse e a pareti sottili, come la produzione di componenti elettronici e di parti automobilistiche.

5. Saldatura a punti a resistenza
La saldatura a punti a resistenza utilizza il calore generato dalla corrente elettrica attraverso il punto di contatto per la saldatura, comunemente utilizzata nelle connessioni sottili in acciaio inossidabile, come nella produzione di carrozzerie di automobili e di gusci di elettrodomestici. Il metodo è veloce, presenta piccoli giunti saldati ed è adatto alla produzione di massa.

Migliori pratiche per la saldatura dell'acciaio inossidabile

Per garantire una saldatura dell'acciaio inossidabile di alta qualità, di seguito sono riportate alcune migliori pratiche ampiamente riconosciute nel settore:

1. Pulizia della superficie
Prima della saldatura, le superfici in acciaio inossidabile devono essere pulite accuratamente per rimuovere grasso, ossidi e altri contaminanti per prevenire difetti di saldatura. La pulizia può essere effettuata con detergenti chimici o strumenti di molatura meccanica.

2. Controllo dell'apporto termico
Controllare l'apporto di calore regolando la corrente di saldatura, la tensione e la velocità di saldatura per evitare un eccessivo apporto di calore che porta al surriscaldamento del metallo di saldatura, che a sua volta riduce il rischio di cricche termiche e distorsioni della saldatura.

3. Utilizzo del gas di protezione
Durante la saldatura è necessario utilizzare un gas di protezione adeguato (ad esempio argon o elio puro) per evitare che l'area di saldatura venga a contatto con l'aria e per evitare ossidazione e nitrurazione. Per i materiali a pareti spesse è possibile utilizzare un doppio strato di gas protettivo per migliorare l'effetto protettivo.

4. Preriscaldamento e trattamento post-termico
Per l'acciaio inossidabile a pareti spesse o l'acciaio inossidabile ad alto tenore di carbonio, il preriscaldamento prima della saldatura e il trattamento termico post-saldatura possono ridurre lo stress termico e le cricche. La temperatura di preriscaldamento e la temperatura di trattamento termico devono essere selezionate in base al tipo di materiale e al processo di saldatura.

5. Scelta del materiale di saldatura idoneo
Utilizzare materiali di saldatura che corrispondano al materiale di base per garantire che il metallo di saldatura e il materiale di base abbiano una composizione chimica e proprietà meccaniche simili per garantire la robustezza e la resistenza alla corrosione del giunto saldato.

6. Test di qualità della saldatura
Una volta completata la saldatura, è necessario eseguire l'ispezione della qualità della saldatura, come l'ispezione a raggi X, l'ispezione a ultrasuoni e l'ispezione della penetrazione del colorante, per garantire che i giunti saldati siano privi di difetti quali crepe, porosità e intrappolamento di scorie.

Prospettive future

Con il progresso della scienza e della tecnologia, la tecnologia di saldatura dell'acciaio inossidabile continuerà a svilupparsi nella direzione dell'alta efficienza, dell'intelligenza e dell'ecologia. In futuro, i robot di saldatura automatizzati e i sistemi di controllo della saldatura intelligenti miglioreranno ulteriormente l’efficienza e la qualità della saldatura. Allo stesso tempo, la ricerca e lo sviluppo di tecnologie di saldatura rispettose dell’ambiente diventeranno anche una direzione importante per ridurre le emissioni di gas nocivi e gli sprechi di materiale nel processo di saldatura.