La saldatura di lamiere d'acciaio zincate presenta sfide uniche, come la formazione di crepe, la porosità e l'evaporazione dello zinco. Questi problemi sono dovuti all'interazione del rivestimento di zinco con il processo di saldatura, che porta a potenziali difetti. Questo articolo esplora le strategie efficaci per superare queste difficoltà, tra cui la corretta preparazione della saldatura, la selezione del materiale e le tecniche di saldatura. Comprendendo e affrontando questi fattori, i saldatori possono ottenere risultati di alta qualità quando lavorano con l'acciaio zincato. Continuate a leggere per conoscere i passaggi essenziali per una saldatura di successo delle lamiere di acciaio zincato e per garantire saldature robuste e durature.
La saldatura dell'acciaio zincato presenta sfide uniche a causa del rivestimento protettivo di zinco. Le principali difficoltà incontrate durante il processo di saldatura ad arco comprendono:
Aumento della suscettibilità ai difetti di saldatura:
Volatilizzazione del rivestimento di zinco:
Degradazione e contaminazione del rivestimento:
Tra queste sfide, le cricche di saldatura, la porosità e la formazione di scorie sono di primaria importanza, in quanto hanno un impatto diretto sull'integrità strutturale e sulle prestazioni del giunto saldato. Per ridurre questi problemi, i saldatori devono impiegare tecniche specializzate, come l'uso di metalli d'apporto al silicio-bronzo, l'aumento della ventilazione e l'ottimizzazione dei parametri di saldatura (ad esempio, minore apporto di calore, velocità di avanzamento più elevate) per ottenere saldature di alta qualità, preservando al contempo le proprietà di protezione dalla corrosione del rivestimento zincato.
Durante il processo di saldaturaLo zinco fuso può accumularsi sulla superficie del bagno fuso o alla base della saldatura. Il punto di fusione più basso dello zinco rispetto al ferro fa sì che il ferro nel bagno fuso si solidifichi per primo, consentendo allo zinco liquido di penetrare al suo interno lungo i confini dei grani dell'acciaio, con conseguente diminuzione della forza di legame intercristallina.
Inoltre, la formazione di composti metallici fragili, come Fe3Zn10 e FeZn10, tra zinco e ferro riduce ulteriormente la plasticità del metallo saldato. Ciò lo rende incline a cedere lungo i confini cristallini a causa delle sollecitazioni residue di saldatura.
1) Fattori che influenzano la sensibilità alle cricche
① Spessore del rivestimento di zinco: Lo spessore del rivestimento di zinco sull'acciaio zincato influisce sulla sensibilità alle cricche. Un rivestimento di zinco sottile determina una minore sensibilità alle cricche, mentre un rivestimento più spesso sull'acciaio zincato a caldo determina una maggiore sensibilità alle cricche.
Spessore del pezzo: Anche lo spessore del pezzo influisce sulla sensibilità alle cricche: i pezzi più spessi presentano sollecitazioni di saldatura più elevate e una maggiore sensibilità alle cricche.
③ Gioco della scanalatura: Un maggiore spazio tra le scanalature aumenta la sensibilità alle cricche.
④ Metodo di saldatura: Diverso metodi di saldatura può anche influire sulla sensibilità alle cricche. La saldatura manuale ad arco risulta meno sensibile alle cricche, mentre l'utilizzo di gas CO2 per la saldatura può causare una maggiore sensibilità alle cricche.
2) Metodi per prevenire le fessure
① Preparazione alla saldatura: Prima di procedere alla saldatura, è necessario creare una scanalatura a V, a Y o a X nel punto di saldatura, sul lamiera zincata. Il rivestimento di zinco può essere rimosso in prossimità della scanalatura mediante ossiacetilene o sabbiatura. È importante che il gioco non sia troppo ampio, con una raccomandazione generale di 1,5 mm.
② Selezione di Materiali per la saldatura: Per ridurre la probabilità di cricche, è importante scegliere materiali di saldatura con un basso contenuto di silicio. Per la saldatura a gas si deve utilizzare un filo di saldatura a basso contenuto di silicio. La saldatura manuale può essere eseguita con un titanio o un elettrodo di calcio al titanio.
Lo strato di zinco vicino alla scanalatura può subire un'ossidazione (ZnO) e una vaporizzazione a causa del calore generato durante la saldatura ad arco, con conseguente emissione di fumo bianco e vapore. Ciò può facilmente causare porosità nella saldatura. Più alta è la corrente di saldatura, più grave è l'evaporazione dello zinco e maggiore è la probabilità di porosità.
La saldatura con elettrodi di tipo titanio e calcio titanio tende a determinare una minore porosità nell'intervallo di corrente medio. D'altra parte, sia le correnti basse che quelle alte durante la saldatura con elettrodi di tipo cellulosico e a basso contenuto di idrogeno possono causare porosità.
È importante controllare l'angolo dell'elettrodo in modo che sia compreso nell'intervallo 30-70° per ridurre il rischio di porosità.
Lo strato di zinco vicino al bagno fuso durante la saldatura si ossida in ZnO e vaporizza a causa del calore dell'arco, creando una notevole quantità di polvere. Il componente principale di questa polvere è lo ZnO, che può avere effetti nocivi sul sistema respiratorio dei lavoratori.
È importante garantire una buona ventilazione durante la saldatura per ridurre il rischio per i lavoratori.
A parità di specifiche di saldatura, la saldatura con un elettrodo di ossido di titanio genera meno polvere rispetto all'utilizzo di un elettrodo a basso contenuto di idrogeno, che tende a produrre una quantità maggiore di polvere.
Quando si utilizza una corrente di saldatura bassa, lo ZnO formatosi durante il processo di riscaldamento può rimanere intrappolato e formare scorie di ZnO. Lo ZnO è stabile e ha un punto di fusione elevato, pari a 1800°C. La presenza di grandi blocchi di scorie di ZnO può avere un impatto negativo significativo sulla plasticità della saldatura.
Tuttavia, quando si utilizza un elettrodo di tipo ossido di titanio, la distribuzione dello ZnO è piccola e uniforme, con scarso effetto sulla plasticità e sulla resistenza alla trazione della saldatura. Quando invece si utilizza un elettrodo di cellulosa o di idrogeno, lo ZnO nel cordone di saldatura è più grande e abbondante, con conseguenti scarse prestazioni di saldatura.
L'acciaio zincato può essere saldato con diverse tecniche, tra cui la saldatura manuale ad arco elettrico, la saldatura con elettrodo di fusione schermato a gas, saldatura ad arco di argone la saldatura a resistenza.
1) Preparazione della saldatura
Per ridurre la quantità di polvere di saldatura e prevenire la formazione di cricche di saldatura e porosità, è necessario preparare la pendenza appropriata prima della saldatura e rimuovere lo strato di zinco vicino alla scanalatura. La rimozione può essere effettuata mediante fiamma o sabbiatura.
È importante controllare che il gioco della scanalatura sia compreso tra 1,5 e 2 mm; per i pezzi più spessi, il gioco può essere aumentato a 2,5-3 mm.
2) Selezione dell'elettrodo
Il principio di selezione di un bacchetta per saldatura è garantire che le proprietà meccaniche del metallo saldato siano il più possibile simili a quelle del materiale di partenza. Inoltre, è importante controllare la quantità di silicio nell'elettrodo di saldatura in modo che sia inferiore a 0,2%.
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I giunti prodotti con elettrodi di tipo ilmenite, ossido di titanio, cellulosa, titanio-calcio e a basso contenuto di idrogeno possono presentare una resistenza soddisfacente. Tuttavia, gli elettrodi a basso contenuto di idrogeno e di cellulosa tendono a produrre scorie e porosità nelle saldature, per cui non sono comunemente utilizzati.
Per le lamiere di acciaio dolce zincato, sono preferibili le bacchette di saldatura J421/J422 o J423. Per le lamiere di acciaio zincato con un livello di resistenza superiore a 500MPa, si devono utilizzare bacchette di saldatura E5001 o E5003. Per le lamiere di acciaio zincato con una resistenza superiore a 600MPa, le bacchette di saldatura consigliate sono E6013, E5503 o E5513.
Durante la saldatura, si raccomanda di utilizzare un arco corto e di evitare di oscillare l'arco per ridurre al minimo l'espansione della zona di fusione dello strato zincato, garantire la resistenza alla corrosione del pezzo e ridurre la quantità di fuliggine generata.
Saldatura schermata con gas, come il CO2 saldatura a gas schermata o una miscela di Ar+CO2 o Ar+O2, è consigliato per la saldatura dell'acciaio zincato. Il tipo di gas protettivo utilizzato può avere un impatto significativo sul contenuto di Zn nella saldatura. L'uso di CO2 pura o CO2+O2 determina un contenuto di Zn più elevato nel cordone di saldatura, mentre l'uso di Ar+CO2 o Ar+O2 determina un contenuto di Zn inferiore. La corrente di saldatura ha un effetto minimo sul contenuto di Zn nella saldatura, con una leggera diminuzione all'aumentare della corrente.
La saldatura a gas produce più polvere di saldatura rispetto alla saldatura ad arco manuale, quindi è importante prestare particolare attenzione allo scarico. Le dimensioni e la composizione della fuliggine sono influenzate principalmente dalla corrente e dal gas di protezione: una corrente maggiore o una maggiore quantità di CO2 o O2 nel gas producono più fuliggine. Anche il contenuto di ZnO nella fuliggine aumenta, con un contenuto massimo di circa 70%.
La profondità di fusione dell'acciaio zincato è maggiore di quella dell'acciaio non zincato a parità di specifiche di saldatura. I giunti a T, i giunti di giro e le saldature in basso sono più inclini alla porosità e la velocità di saldatura ha un impatto significativo, soprattutto per gli acciai zincati. acciaio legato. Nella saldatura multilinea, le successive linee di saldatura sono più sensibili alla porosità rispetto alle linee precedenti.
La composizione del gas di protezione ha un effetto minimo sulle proprietà meccaniche dei giunti e la CO2 pura viene comunemente utilizzata per la saldatura. I parametri di saldatura per i giunti di testa a I, i giunti a giro e i giunti a T di piastre di acciaio zincato con saldatura a CO2 sono elencati nelle tabelle 1-3.
Tabella 1 Parametri delle specifiche per la saldatura a CO2 della lamiera zincata a I lamiera d'acciaio giunto di testa
| Spessore/mm | Spazio/mm | Posizione di saldatura | Velocità di avanzamento del filo/mm*s-1 | Tensione d'arco/V | Corrente di saldatura/A | Velocità di saldatura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 0 | Saldatura in piano | 59.2～80.4 | 17～20 | 70～90 | 5.1～7.2 | Filo per saldatura ER705-3 Dia. 0,9 mm Estensione a secco 6,4 mm |
| Saldatura verticale verso il basso | 82.5 | 17 | 90 | 5.9 | |||
| Saldatura orizzontale | 50.8 | 18 | 100 | 8.5 | |||
| Saldatura in testa | 50.8～55 | 18～19 | 100～110 | - | |||
| 3.2 | 0.8～1.5 | Saldatura in piano | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 | |
| Saldatura verticale | 71.9 | 20 | 135 | 7.6 | |||
| Saldatura orizzontale | 71.9 | 20 | 135 | 6.8 | |||
| Saldatura in testa | 71.9 | 20 | 135 | 5.5 |
Tabella 2 Parametri di specifica per la saldatura a CO2 di un giunto a sovrapposizione di lamiere d'acciaio zincato
| Spessore/mm | Posizione di saldatura | Velocità di avanzamento del filo/mm*s-1 | Tensione d'arco/V | Corrente di saldatura/A | Velocità di saldatura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Saldatura in piano | 50.8 | 19 | 110 | 5.1～6.8 | Filo per saldaturaER705-3 Dia. 0,9 mm Estensione a secco6,4 mm |
| Saldatura orizzontale | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 5.5～6.8 | ||
| Saldatura in testa | 50.8 | 19～20 | 100～110 | 4.2～5.1 | ||
| Saldatura verticale | 50.8 | 18 | 100 | 5.5～6.8 | ||
| 3.2 | Saldatura in piano | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | |
| Saldatura orizzontale | 67.2 | 19 | 135 | 3.8～4.2 | ||
| Saldatura verticale verso il basso | 67.7 | 19 | 135 | 5.1 | ||
| Saldatura in testa | 59.2 | 19 | 135 | 3.4～3.8 |
Tabella 3 Parametri di specifica per la saldatura a CO2 di un giunto di testa a T in lamiera zincata (giunto angolare)
| Spessore/mm | Posizione di saldatura | Velocità di avanzamento del filo/mm*s-1 | Tensione d'arco/V | Corrente di saldatura/A | Velocità di saldatura/mm*s-1 | Nota |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | Saldatura in piano | 50.8～55 | 18 | 100～110 | - | Filo per saldaturaER705-3 Dia. 0,9 mm Estensione a secco6,4 mm |
| Saldatura verticale | 55～65.6 | 19 | 110～120 | - | ||
| Saldatura in testa | 55 | 19～20 | 110 | 5.9 | ||
| Saldatura orizzontale | 59.2 | 20 | 120 | 5.1 | ||
| 3.2 | Saldatura in piano | 71.9 | 20 | 135 | 4.7 | |
| Saldatura verticale | 71.9 | 20 | 135 | 5.9 | ||
| Saldatura orizzontale | 71.9 | 20 | 135 | 4.2 | ||
| Saldatura in testa | 71.9 | 20 | 135 | 5.1 |
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