La saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio è soggetta a fessurazioni. Quali attrezzature possono risolvere questo problema?

Nei settori della produzione meccanica, della lavorazione degli stampi e dei macchinari per l'ingegneria, l'acciaio ad alto tenore di carbonio (con un contenuto di carbonio compreso tra 0,6% e 1,7%) viene spesso utilizzato per realizzare componenti chiave come utensili da taglio, ingranaggi e alberi grazie alla sua elevata resistenza e durezza. Tuttavia, la saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio è sempre stata una sfida per il settore, poiché è estremamente soggetto a fessurazioni dopo la saldatura, che non solo influiscono sulla durata del pezzo ma possono anche causare incidenti di sicurezza. Questo articolo analizzerà le ragioni principali delle fessurazioni nella saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio, consiglierà apparecchiature di saldatura adeguate e fornirà suggerimenti sulla selezione delle attrezzature per aiutare i professionisti a superare i colli di bottiglia tecnici nella saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio.

I. Scegliere l'attrezzatura giusta è fondamentale e tre tipi di saldatrici sono adatti per la saldatura di acciaio ad alto tenore di carbonio

1. Saldatrice TIG pulsata: adatta per la saldatura di precisione di acciaio ad alto tenore di carbonio a parete sottile
• La saldatrice TIG pulsata raggiunge il 'controllo preciso dell'apporto di calore' attraverso l'emissione di corrente a impulsi periodici. La corrente di picco dell'impulso viene utilizzata per fondere il metallo e formare un bagno di fusione, mentre la corrente di base mantiene la stabilità dell'arco e riduce l'apporto di calore, riducendo di fatto le dimensioni della zona termicamente influenzata e la probabilità di formazione di martensite. Il suo vantaggio risiede nella bella formazione del cordone di saldatura e nell'assenza di spruzzi. È adatto per parti in acciaio ad alto tenore di carbonio a parete sottile con uno spessore inferiore a 3 mm (come inserti per stampi di precisione e piccoli utensili da taglio). Inoltre, la protezione del gas argon può ridurre l’ingresso di idrogeno e ridurre il rischio di fessurazioni indotte dall’idrogeno.
• Tuttavia, l’efficienza di saldatura delle saldatrici TIG pulsate è relativamente bassa. Richiedono l'alimentazione manuale del filo e presentano elevati requisiti tecnici per gli operatori, il che li rende inadatti alla saldatura di lamiere spesse in grandi quantità.
2. Saldatrice ad arco manuale a basso contenuto di idrogeno (con funzione di preriscaldamento): adatta alla saldatura convenzionale di lamiere di medio spessore
• La saldatrice ad arco manuale a basso contenuto di idrogeno, utilizzata insieme ad elettrodi a basso contenuto di idrogeno, può isolare efficacemente l'aria con il rivestimento dell'elettrodo, riducendo l'incorporazione di idrogeno e diminuendo così il rischio di fessurazioni indotte dall'idrogeno alla fonte. Alcuni modelli di fascia alta sono dotati di una funzione di preriscaldamento che può preriscaldare il pezzo a 150-300°C, rallentando la velocità di raffreddamento, sopprimendo la formazione di martensite e rilasciando parte dello stress termico. Questo tipo di saldatrice ha una soglia operativa bassa ed è adatta per parti in acciaio ad alto tenore di carbonio di medio spessore con uno spessore di 5-20 mm (come ingranaggi e parti di alberi). Inoltre, il costo dell’attrezzatura è moderato e offre un buon rapporto qualità-prezzo.
3. Saldatrice ad arco metallico a gas (MIG/MAG, con funzione a doppio impulso): adatta per la saldatura di lamiere spesse di grandi quantità
• La saldatrice MIG/MAG con funzione a doppio impulso controlla il trasferimento delle goccioline tramite impulsi ad alta frequenza, ottenendo un 'basso apporto di calore e un'elevata efficienza di deposizione'. Può sia ridurre la larghezza della zona interessata dal calore per evitare strutture temprate eccessive, sia aumentare la velocità di saldatura per soddisfare le esigenze di produzione di grandi lotti. Durante la saldatura viene utilizzata una miscela di gas ricca di argon, che offre una protezione migliore rispetto all'argon puro e può ridurre ulteriormente l'ingresso di idrogeno. Alcuni modelli dispongono anche di una modalità di 'distensione' che aiuta a rilasciare lo stress di saldatura regolando la forma d'onda della corrente.
• Questo tipo di saldatrice è adatta per parti spesse in acciaio ad alto tenore di carbonio con uno spessore superiore a 8 mm (come strutture portanti di macchinari di ingegneria e grandi alloggiamenti di ingranaggi). Tuttavia, il costo dell'attrezzatura è relativamente elevato e deve essere utilizzata insieme a fili di saldatura specializzati a basso contenuto di idrogeno.

II. La selezione delle apparecchiature dovrebbe essere basata sullo scenario e i processi dovrebbero essere combinati per prevenire ulteriormente le fessurazioni

• Per pezzi di precisione a parete sottile in piccole serie, la saldatrice TIG pulsata è la prima scelta. Dovrebbe essere utilizzato con protezione dal gas argon e rinvenimento a bassa temperatura post-saldatura per eliminare ulteriormente lo stress.
• Per pezzi di medio spessore di lotti medi e piccoli, la saldatrice ad arco manuale a basso contenuto di idrogeno offre un migliore rapporto qualità-prezzo. Deve essere combinato con processi come l'essiccazione degli elettrodi, il preriscaldamento del pezzo (per lamiere spesse) e il raffreddamento lento post-saldatura (copertura con tessuto di amianto).
• Per le parti in lamiera spessa di grandi dimensioni, la saldatrice MIG/MAG a doppio impulso è più adatta. Può essere utilizzato con alimentazione automatica del filo e trattamento di deidrogenazione post saldatura per migliorare efficienza e qualità.

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