Saldatura fai da te in acciaio inossidabile

Il metallurgista Harry Brearley dall’Inghilterra nel 1913, mentre lavorava a un progetto per migliorare le canne dei fucili, scoprì per caso che l’aggiunta di cromo all’acciaio a basso tenore di carbonio gli conferisce la capacità di resistere alla corrosione acida. L’aggiunta di almeno il 12% di cromo all’acciaio lo rende resistente alla corrosione e inossidabile, e un aumento del contenuto di cromo fino al 17% lo rende resistente agli ambienti aggressivi.

Contenuto:

Proprietà dell’acciaio inossidabile

Secondo la classificazione, gli acciai inossidabili sono generalmente classificati come acciai altolegati resistenti alla corrosione. Il cromo, che è contenuto nell’acciaio, quando interagisce con l’ossigeno forma uno strato invisibile e sottile di ossido di cromo, chiamato film di ossido..

Gli atomi di cromo e i loro ossidi hanno dimensioni simili, quindi sono strettamente adiacenti l’uno all’altro sulla superficie del metallo e formano uno strato stabile dello spessore di pochi atomi. Graffiare o tagliare la superficie dell’acciaio inossidabile degraderà il film di ossido. Tuttavia, insieme a questo, vengono creati nuovi ossidi, che ripristinano la superficie e la proteggono dalla corrosione ossidativa..

Grazie alle loro caratteristiche di resistenza e anticorrosione, gli acciai inossidabili vengono utilizzati attivamente nell’industria e nella vita di tutti i giorni. I prodotti in acciaio inossidabile si trovano ovunque, dalla cucina di ogni appartamento alle gigantesche officine chimiche..

L’attrezzatura per la saldatura dell’acciaio inossidabile nel mondo moderno consente di creare prodotti così complessi come una varietà di strutture in acciaio inossidabile ad alta resistenza, ringhiere per scale, tubi in acciaio inossidabile, fogli, reti, strisce, angoli, serbatoi in acciaio inossidabile per vari scopi, ganci in acciaio inossidabile.

L’acciaio inossidabile, insieme al vetro e ad alcuni materiali sintetici, è un materiale quasi indispensabile per creare attrezzature per la lavorazione e il trasporto di prodotti alimentari, realizzare strumenti chirurgici e varie strutture metalliche. Ciò è dovuto ad elevati requisiti igienici, tossicologici ed estetici..

L’igiene nell’industria alimentare è della massima importanza. Esistono requisiti specifici che riguardano la risciacquabilità dei metalli pesanti da tali apparecchiature che sono costantemente a contatto con gli alimenti. I gradi di acciaio inossidabile utilizzati nell’industria alimentare sono AISI 304 e 316.

Composizione in acciaio inossidabile

Nella composizione dell’acciaio inossidabile, il principale elemento di lega è il cromo con un contenuto del 12 – 20%. Se il contenuto di cromo è superiore al 17%, tali leghe sono resistenti alla corrosione in ambienti aggressivi e ossidanti..

Nella composizione dell’acciaio inossidabile sono presenti anche elementi che sono responsabili delle specifiche fisico-meccaniche e aumentano le proprietà anticorrosive dell’acciaio inossidabile: nichel, molibdeno, niobio, titanio e manganese. Niobio, molibdeno e cromo aumentano la resistenza alla corrosione, mentre il nichel riduce la conduttività termica ed elettrica dell’acciaio..

La composizione chimica dell’acciaio inossidabile è cromo, cromo-nichel e cromo-manganese-nichel. L’acciaio inossidabile al cromo ha trovato applicazione come materiale strutturale per la fabbricazione di valvole per presse idrauliche, raccordi per unità di cracking, pale di turbine, utensili da taglio, molle e altri articoli per la casa.

L’acciaio inossidabile al cromo-nichel è utilizzato in vari settori. Queste proprietà sono note per l’acciaio inossidabile di grado austenitico. Grazie alla sua struttura, la superficie dell’acciaio inossidabile è considerata di alta qualità e non necessita di ulteriori lavorazioni per l’utilizzo nell’industria alimentare.

L’acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel non è in grado di magnetizzarsi, il che rende facile distinguerlo da altre leghe, nonché utilizzare una proprietà simile nell’industria. L’acciaio 12X18H10T si distingue in particolare, che viene utilizzato per strutture saldate, elettrodomestici, nell’architettura e nella costruzione di edifici per vari scopi..

Varietà di acciaio inossidabile

Esistono tre tipi principali di acciaio inossidabile: acciaio inossidabile austenitico, ferritico e martensitico. Questi tipi sono determinati dalla microstruttura dell’acciaio inossidabile e dalla fase cristallina predominante..

Gli acciai austenitici hanno l’austenite come fase principale. Queste leghe contengono nichel e cromo, a volte azoto e manganese. L’acciaio inossidabile di grado austenitico più noto è il 304, a volte indicato come T304, con il 18-20% di cromo e l’8-10% di nichel. Questo contenuto di elementi rende l’acciaio inossidabile non magnetico e gli conferisce elevate proprietà di corrosione, duttilità e resistenza, grazie alle quali vengono utilizzati ovunque in vari campi dell’industria..

Gli acciai ferritici hanno la ferrite come fase principale. Questi acciai contengono cromo e ferro. Il tipo principale di tale acciaio inossidabile è l’acciaio 430, che contiene il 17% di cromo. Gli acciai ferritici sono meno duttili degli acciai austenitici. Gli acciai non sono temprati per trattamento termico e sono generalmente utilizzati in ambienti aggressivi.

Gli acciai martensitici hanno una microstruttura caratteristica che fu osservata per la prima volta dal microscopista tedesco Adolf Martens nel 1890. L’acciaio inossidabile martensitico è un acciaio a basso tenore di carbonio, il cui tipo principale è l’acciaio 410, che contiene il 12% di cromo e circa lo 0,12% di carbonio. La martensite è in grado di conferire elevata durezza all’acciaio, ma allo stesso tempo ne riduce la rigidità e lo rende fragile. Pertanto, questo tipo di acciaio viene utilizzato in ambienti leggermente aggressivi, ad esempio nella produzione di utensili da taglio e posate..

Tipi di acciaio inossidabile austenitico

I tipi di acciai del gruppo austenitico più popolare sono designati da un numero aggiuntivo che indica la composizione chimica:

• L’acciaio inossidabile A1 è generalmente utilizzato negli assemblaggi mobili e meccanici. A causa del suo alto contenuto di zolfo, tale acciaio ha una resistenza alla corrosione inferiore rispetto ad altri tipi di acciaio inossidabile..
• L’acciaio inossidabile A2 è l’acciaio più comune non tossico, non magnetico, non indurente e resistente alla corrosione, facile da saldare e quindi non fragile. A2 è magnetico dopo la lavorazione. Gli elementi di fissaggio e i prodotti in acciaio inossidabile A2 non sono adatti per l’uso in acidi e ambienti che contengono cloro, come l’acqua salata e le piscine. A2 adatto a temperature fino a meno 200 gradi Celsius.
• L’acciaio A3 ha proprietà simili all’acciaio inossidabile A2 ed è inoltre stabilizzato con titanio, tantalio e niobio. Ciò migliora la sua qualità di resistenza alla corrosione alle alte temperature..
• L’acciaio inossidabile A4 è simile all’acciaio inossidabile A2, ma contiene il 2-3% di molibdeno. Questo gli conferisce in larga misura la sua capacità di resistere agli acidi e alla corrosione. Il sartiame A4 e gli elementi di fissaggio sono utilizzati nella costruzione navale. L’acciaio inossidabile A4 è adatto per temperature fino a meno 60 gradi.
• L’acciaio inossidabile A5 ha proprietà simili all’acciaio A4 ed è inoltre stabilizzato con tantalio, niobio e titanio, ma con diversi additivi di lega per aumentarne la resistenza alle alte temperature.

Saldabilità dell’acciaio inossidabile

Prima di iniziare a saldare l’acciaio inossidabile con le tue mani, si consiglia di familiarizzare con le sue caratteristiche. La saldatura dell’acciaio inossidabile è un compito piuttosto difficile, che dipende da molti parametri. Il più importante tra questi è la saldabilità: la capacità di un metallo di formare un giunto saldato, il cui materiale di giunzione ha proprietà meccaniche simili o vicine al metallo di base..

La saldabilità dell’acciaio inossidabile è influenzata da una serie di caratteristiche che possiede:

• L’alto valore dell’indice di espansione lineare e il significativo ritiro della colata che ne deriva, l’elevata contrazione della colata contribuiscono alla crescita della deformazione del metallo durante e dopo la saldatura. Se non c’è uno spazio sufficiente tra le parti saldate con un grande spessore, possono formarsi enormi crepe..
• La conduttività termica, che è 1,5 – 2 volte ridotta rispetto agli acciai a basso tenore di carbonio, può causare una concentrazione di calore e migliorare la penetrazione dei metalli nella zona di saldatura. Quando si salda l’acciaio inossidabile, per questo motivo è necessario ridurre la forza del 15 – 20% della corrente rispetto alla corrente per l’acciaio ordinario.
• L’elevata resistenza elettrica provoca un riscaldamento molto forte degli elettrodi in acciaio altolegato. Per ridurre l’effetto negativo, gli elettrodi sono realizzati con barre di cromo-nichel, che hanno una lunghezza non superiore a 350 millimetri..
• Una proprietà importante dell’acciaio inossidabile è la tendenza dell’acciaio ad alto contenuto di cromo a perdere le proprie proprietà anticorrosive quando si utilizza un regime termico errato o un uso improprio della saldatrice per acciaio inossidabile. Questo fenomeno è chiamato corrosione intergranulare. La sua natura sta nel fatto che a temperature superiori a 500 gradi Celsius, si formano cromo e carburo di ferro ai bordi dei grani, che successivamente diventano centri di fessurazione da corrosione e corrosione stessa. Tale fenomeno viene combattuto con vari metodi, ad esempio raffreddando rapidamente il punto di saldatura con qualsiasi tecnica, fino all’irrorazione con acqua, per ridurre la perdita di resistenza alla corrosione.

Caratteristiche della saldatura dell’acciaio inossidabile

Quando si salda l’acciaio inossidabile, si consiglia di tenere conto di alcune differenze nelle sue proprietà fisiche rispetto alle caratteristiche dell’acciaio al carbonio. Ad esempio, vale la pena considerare che la resistenza elettrica data è circa 6 volte maggiore, il punto di fusione è inferiore di 100 gradi, la conducibilità termica raggiunge un terzo di quella dell’acciaio al carbonio. Fino al 50% in più di espansione termica in lunghezza.

La saldatura dell’acciaio inossidabile a casa viene eseguita con metodi diversi. La saldatura ad arco manuale di acciaio inossidabile con elettrodi di tungsteno in atmosfera inerte viene solitamente utilizzata quando lo spessore del materiale è superiore a 1,5 millimetri. Per la saldatura di tubi e lamiere sottili si utilizza la saldatura ad arco con elettrodi consumabili in gas inerte..

La saldatura ad arco di consumo di gas inerte pulsato è destinata a fogli con uno spessore di 0,8 millimetri. La saldatura con un arco corto con elettrodi di consumo in atmosfera inerte è prescritta per fogli con uno spessore di 0,8-3,0 millimetri e la saldatura con trasferimento di metallo a getto con elettrodi di consumo in un gas inerte – per fogli con uno spessore superiore a 3,0 millimetri.

La saldatura al plasma dell’acciaio inossidabile può essere utilizzata per un’ampia gamma di spessori ed è oggi ampiamente utilizzata. La saldatura ad arco sommerso dell’acciaio inossidabile è progettata per materiali con uno spessore superiore a 10 millimetri. Tuttavia, i metodi più popolari rimangono la tecnologia di saldatura dell’acciaio inossidabile con elettrodi rivestiti, elettrodi di tungsteno in argon e saldatura semiautomatica ad argon con filo inossidabile.

La preparazione dei bordi delle parti inossidabili praticamente non differisce dalla preparazione di prodotti in acciaio a basso tenore di carbonio, ad eccezione di un avvertimento: deve esserci uno spazio nel giunto saldato per garantire il libero restringimento delle cuciture.

È consuetudine pulire le superfici dei bordi prima della saldatura con una spazzola d’acciaio e risciacquare con un solvente, ad esempio benzina per aviazione o acetone per rimuovere il grasso, che provoca la comparsa di pori nella cucitura e una diminuzione della stabilità dell’arco.

Saldatura manuale di acciaio inossidabile con elettrodi rivestiti

La saldatura di acciaio inossidabile con elettrodi rivestiti può fornire una qualità di saldatura accettabile senza problemi. Pertanto, se non si hanno requisiti speciali per il giunto saldato, non c’è motivo di cercare un altro metodo di saldatura dell’acciaio inossidabile.

Gli elettrodi metallici rivestiti per la saldatura ad arco manuale dell’acciaio inossidabile includono elettrodi di una composizione speciale OZL-8, NIAT-1, TsL-11. Si consiglia di scegliere elettrodi che forniscano le principali caratteristiche operative del giunto saldato: elevate proprietà meccaniche, significativa resistenza alla corrosione e resistenza al calore.

È consuetudine saldare con una corrente continua di polarità inversa. Tentando di ottenere una minore penetrazione del cordone, la tecnica di saldatura dell’acciaio inossidabile prevede l’utilizzo di elettrodi di piccolo diametro, con un’energia termica minima. Quando si salda l’acciaio inossidabile, l’amperaggio dovrebbe essere inferiore di circa il 15-20% rispetto all’acciaio ordinario.

L’uso di una grande corrente a causa della bassa conducibilità termica e dell’elevata resistenza elettrica degli elettrodi può provocare il surriscaldamento del loro rivestimento e persino la caduta dei singoli pezzi. Per questo motivo gli elettrodi per saldatura hanno un’elevata velocità di fusione rispetto ai tradizionali elettrodi in acciaio. Quando inizi a saldare l’acciaio inossidabile per la prima volta, devi essere pronto per questo.

Per preservare le caratteristiche corrosive del giunto è necessario assicurarne il raffreddamento accelerato utilizzando distanziali in rame o soffiando aria. Se l’acciaio è classificato come acciaio austenitico al cromo-nichel, è possibile utilizzare l’acqua per il raffreddamento.

Saldatura con elettrodi di tungsteno argon

La saldatura dell’acciaio inossidabile con questo metodo viene utilizzata in situazioni in cui il metallo da saldare è molto sottile o sono imposti requisiti di alta qualità al giunto saldato. I tubi in acciaio inossidabile, utilizzati per spostare liquidi o gas sotto pressione, sono meglio saldati con elettrodi di tungsteno in atmosfera inerte.

La saldatura viene eseguita in un’atmosfera di argon con corrente continua o alternata di polarità diretta. È desiderabile utilizzare come filo d’apporto un filo che abbia un livello di lega più elevato rispetto al metallo di base. Eseguono lavori con elettrodi senza movimenti oscillatori, altrimenti si può violare la protezione della zona di saldatura, che provoca l’ossidazione del metallo di giuntura e aumenta il costo della saldatura dell’acciaio inossidabile.

Il retro della cucitura è protetto dall’aria soffiando argon, tuttavia, l’acciaio inossidabile non è così importante per proteggere il lato posteriore come il titanio. Impedire al tungsteno di entrare nel bagno di saldatura. Pertanto, è consigliabile utilizzare l’accensione dell’arco senza contatto o condurre l’accensione dell’arco su una piastra di grafite o carbonio, trasferendola al metallo di base.

Al termine della procedura, per ridurre il consumo dell’elettrodo di tungsteno, non spegnere immediatamente il gas di protezione. Questo dovrebbe essere fatto dopo un certo tempo – 10-15 secondi. Ciò contribuirà ad eliminare l’intensa ossidazione degli elettrodi riscaldati e ad estenderne la durata..

Metodi meccanici di lavorazione dell’acciaio inossidabile

Ricorda che è consentito utilizzare solo accessori da lavoro destinati alla lavorazione dell’acciaio inossidabile e che hai visto nel video sulla saldatura dell’acciaio inossidabile: nastri e ruote abrasivi speciali, spazzole in acciaio inossidabile, perline in acciaio inossidabile.

Il decapaggio è considerato la tecnica più efficace per l’ulteriore elaborazione delle cuciture saldate. Se inciso correttamente, è possibile eliminare l’area di cromo basso e il dannoso strato di ossido. L’incisione viene eseguita mediante immersione in acido, rivestimento in pasta o rivestimento finale, a seconda delle condizioni.

Quando si incide, l’acido misto viene spesso utilizzato: acido nitrico e fluoridrico in tali proporzioni – dall’8 al 20% di acido nitrico e dallo 0,5 al 5% di acido fluoridrico, l’acqua agisce come il resto del componente. Le persone usano una forte infusione di tè per questo scopo..

Il tempo di decapaggio dei prodotti laminati austenitici inossidabili dipende dalla concentrazione di acido, dalla temperatura, dai prodotti laminati e dallo spessore della scaglia. Ricorda che l’acciaio resistente agli acidi richiede un tempo di lavorazione più lungo rispetto all’acciaio inossidabile. L’adeguamento della rugosità dei cordoni di saldatura a quella della lamiera principale mediante lucidatura o molatura dopo la procedura di decapaggio aumenta ulteriormente la resistenza alla corrosione della struttura.

Prevenzione dei difetti dopo la saldatura

Il processo dell’acciaio inossidabile ha alcune peculiarità. Se non si prendono in considerazione le peculiarità della saldatura dell’acciaio inossidabile, di conseguenza, si presenteranno alcuni difetti nelle cuciture saldate ed effetti indesiderati. Ad esempio, dopo un certo tempo dopo la procedura, si può formare la cosiddetta corrosione “a coltello” nell’area delle cuciture saldate..

Il risultato dell’esposizione alle alte temperature sono cricche calde, che si verificano a causa della struttura austenitica delle saldature. La ragione della fragilità delle cuciture risiede nell’esposizione prolungata alle alte temperature, così come lo stigma.

Per evitare che si verifichino cricche a caldo, è comune utilizzare materiali di riempimento che consentono la formazione di saldature forti. Il contenuto di ferrite è almeno del 2%. Si consiglia inoltre di eseguire la saldatura ad arco con una lunghezza dell’arco breve per questi scopi. I crateri non dovrebbero essere portati fuori al metallo di base.

È consuetudine eseguire la saldatura automatica a velocità ridotte. È meglio fare meno approcci. L’aumento della velocità e l’uso di un arco corto riducono notevolmente i rischi di deformazioni della saldatura e il costo della saldatura dell’acciaio inossidabile. Influisce favorevolmente sulla resistenza alla corrosione della saldatura dell’acciaio inossidabile alla massima velocità.

Pertanto, l’acciaio inossidabile è di diversi tipi e diverse composizioni. La presenza di cromo nel metallo determina le principali proprietà per le quali l’acciaio inossidabile è apprezzato in vari settori. A seconda del risultato finale, ci sono molti modi per saldarlo. Uno di questi ti andrà sicuramente bene.!