La saldatura dell'acciaio inossidabile richiede la selezione del gas di protezione per mantenere la sua composizione metallurgica e le proprietà fisiche e meccaniche associate. Gli elementi comuni del gas di protezione per l'acciaio inossidabile includono argon, elio, ossigeno, anidride carbonica, azoto e idrogeno (vedere la Figura 1). Questi gas sono combinati in rapporti diversi per soddisfare le esigenze di diverse modalità di erogazione, tipi di filo, leghe di base, profilo del cordone desiderato e velocità di spostamento.
A causa della scarsa conduttività termica dell'acciaio inossidabile e della natura relativamente "fredda" della saldatura ad arco metallico con gas di trasferimento in cortocircuito (GMAW), il processo richiede un gas "tri-mix" composto dall'85% al ​​90% di elio (He), fino al 10% di argon (Ar) e dal 2% al 5% di anidride carbonica (CO2). il potenziale dell'elio favorisce l'arco dopo un cortocircuito;insieme alla sua elevata conducibilità termica, l'uso di He aumenta la fluidità del bagno fuso. Il componente Ar di Trimix fornisce una schermatura generale del bagno di saldatura, mentre la CO2 agisce come componente reattivo per stabilizzare l'arco (vedere la Figura 2 per come i diversi gas di protezione influenzano il profilo del cordone di saldatura).
Alcune miscele ternarie possono utilizzare l'ossigeno come stabilizzante, mentre altre utilizzano una miscela He/CO2/N2 per ottenere lo stesso effetto. Alcuni distributori di gas hanno miscele di gas proprietarie che forniscono i benefici promessi. I rivenditori consigliano queste miscele anche per altre modalità di trasmissione con lo stesso effetto.
L'errore più grande che i produttori commettono è cercare di cortocircuitare l'acciaio inossidabile GMAW con la stessa miscela di gas (75 Ar/25 CO2) dell'acciaio dolce, di solito perché non vogliono gestire una bombola in più. Questa miscela contiene troppo carbonio. Infatti, qualsiasi gas di protezione utilizzato per il filo pieno dovrebbe contenere un massimo del 5% di anidride carbonica. il gas può formare carburi di cromo, che riducono la resistenza alla corrosione e le proprietà meccaniche. La fuliggine può anche apparire sulla superficie della saldatura.
Come nota a margine, quando si selezionano i metalli per accorciare il GMAW per le leghe di base della serie 300 (308, 309, 316, 347), i produttori dovrebbero selezionare il grado LSi. I riempitivi LSi hanno un basso contenuto di carbonio (0,02%) e sono quindi particolarmente consigliati quando esiste il rischio di corrosione intergranulare.
I produttori devono prestare attenzione quando si utilizzano processi di trasferimento in cortocircuito. La fusione incompleta può risultare a causa dell'estinzione dell'arco, rendendo il processo scadente per le applicazioni critiche.
Queste modalità ad alto trasferimento di calore non richiedono il gas di protezione He. Per la saldatura a trasferimento a spruzzo delle leghe della serie 300, una scelta comune è il 98% di Ar e il 2% di elementi reattivi come CO2 o O2.riduce anche la distorsione.
Per il trasferimento a spruzzo pulsato GMAW, 100% Ar può essere una scelta accettabile. Poiché la corrente pulsata stabilizza l'arco, il gas non richiede sempre elementi attivi.
Il bagno di fusione è più lento per gli acciai inossidabili ferritici e gli acciai inossidabili duplex (rapporto 50/50 tra ferrite e austenite). Per queste leghe, una miscela di gas come ~70% Ar/~30% He/2% CO2 favorirà una migliore bagnatura e aumenterà la velocità di avanzamento (vedere Figura 3). contenuti, quindi i produttori dovrebbero evitarli o essere pronti a dedicare molto tempo a essi).Abrasivo perché questi ossidi sono così duri che una spazzola metallica di solito non li rimuove).
I produttori utilizzano fili di acciaio inossidabile animati per la saldatura fuori situ perché il sistema di scorie in questi fili fornisce uno "scaffale" che supporta il bagno di saldatura mentre si solidifica. Poiché la composizione del flusso mitiga gli effetti della CO2, il filo di acciaio inossidabile animato è progettato per l'uso con miscele di gas 75% Ar/25% CO2 e/o 100% CO2. le velocità di saldatura in posizione e i tassi di deposizione possono ridurre i costi complessivi di saldatura. Inoltre, il filo animato utilizza un'uscita CC a tensione costante convenzionale, rendendo il sistema di saldatura di base meno costoso e meno complesso dei sistemi GMAW pulsati.
Per le leghe serie 300 e 400, il 100% di Ar rimane la scelta standard per la saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW). Durante il GTAW di alcune leghe di nichel, in particolare con processi meccanizzati, è possibile aggiungere piccole quantità di idrogeno (fino al 5%) per aumentare la velocità di avanzamento (si noti che, a differenza degli acciai al carbonio, le leghe di nichel non sono soggette a rotture da idrogeno).
Per la saldatura di acciai inossidabili superduplex e superduplex, rispettivamente 98% Ar/2% N2 e 98% Ar/3% N2 sono buone scelte. È inoltre possibile aggiungere elio per migliorare la bagnabilità di circa il 30%. Quando si saldano acciai inossidabili super duplex o super duplex, l'obiettivo è produrre un giunto con una microstruttura bilanciata di circa il 50% di ferrite e il 50% di austenite. rapidamente, la ferrite in eccesso rimane quando si utilizza il 100% di Ar. Quando si utilizza una miscela di gas contenente N2, l'N2 si agita nel bagno fuso e favorisce la formazione di austenite.
L'acciaio inossidabile deve proteggere entrambi i lati della giunzione per produrre una saldatura finita con la massima resistenza alla corrosione. La mancata protezione della parte posteriore può provocare la "saccarificazione" o un'estesa ossidazione che può portare al fallimento della saldatura.
Raccordi di testa stretti con una vestibilità costantemente eccellente o un contenimento stretto nella parte posteriore del raccordo potrebbero non richiedere gas di supporto. In questo caso, il problema principale è prevenire l'eccessivo scolorimento della zona interessata dal calore a causa dell'accumulo di ossido, che richiede quindi la rimozione meccanica. Tecnicamente, se la temperatura della parte posteriore supera i 500 gradi Fahrenheit, è necessario un gas di protezione. essere inferiore a 30 PPM O2. L'eccezione è se la parte posteriore della saldatura sarà scavata, rettificata e saldata per ottenere una saldatura a piena penetrazione.
I due gas di supporto preferiti sono N2 (più economico) e Ar (più costoso). Per piccoli assemblaggi o quando le fonti di Ar sono facilmente disponibili, potrebbe essere più conveniente utilizzare questo gas e non vale la pena risparmiare N2. È possibile aggiungere fino al 5% di idrogeno per ridurre l'ossidazione. Sono disponibili varie opzioni commerciali, ma sono comuni supporti fatti in casa e dighe di purificazione.
L'aggiunta del 10,5% o più di cromo è ciò che conferisce all'acciaio inossidabile le sue proprietà inossidabili. Il mantenimento di queste proprietà richiede una buona tecnica nella selezione del gas di protezione per saldatura corretto e nella protezione della parte posteriore del giunto. L'acciaio inossidabile è costoso e ci sono buone ragioni per usarlo. acciaio.
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