Angolo dei materiali di consumo: Previene le crepe durante la saldatura in alto

D: Produciamo un meccanismo del tipo ad aratro realizzato in acciaio A514 (T1), con cerniere realizzate in acciaio a resistenza inferiore come A572 o A36. Su una macchina particolare, il progetto prevede che l'aratro sia realizzato in AR400 da 3/4 pollici di spessore e le cerniere siano realizzate in A514 di 3/4 pollici di spessore. Utilizziamo GMAW con un gas di protezione composto al 90% di argon/10% di anidride carbonica e un metallo d'apporto ER120. Abbiamo riscontrato molte crepe, sia nel metallo saldato che nel materiale di base. Qualche suggerimento su come possiamo risolvere questo problema?

R: Diamo un'occhiata ai materiali che hai citato e rivediamo le specifiche di ciascuno, nonché le strategie per saldarli.

A514 e AR400 sono acciai ad alta resistenza e basso legati (HSLA) che ottengono le loro proprietà dal processo di tempra e rinvenimento (Q&T). Questi tipi di materiali ad alta resistenza hanno quantità molto basse di leghe, come nichel, cromo e molibdeno, che migliorano le proprietà meccaniche. La differenza fondamentale tra questi due è che l'A514 è altamente versatile e può essere utilizzato in molte applicazioni, mentre l'AR400 è resistente all'abrasione e agli urti e non deve essere utilizzato in applicazioni portanti strutturali.

A514 ha un intervallo di resistenza alla trazione compreso tra 110 e 130 KSI e un intervallo di numero di durezza Brinell (BHN) compreso tra 235 e 293, a seconda del grado utilizzato. AR400 ha una resistenza alla trazione compresa tra 170 e 190 KSI e un minimo di BHN di 400, da cui il nome.

L'utilizzo di un metallo d'apporto ER120 e di un gas di protezione al 90% di argon/10% di CO2 con il processo GMAW è perfettamente accettabile. In realtà è vantaggioso a causa delle caratteristiche di basso contenuto di idrogeno di questo processo e del tipo di filo.

Nella maggior parte delle situazioni si abbina il metallo d'apporto al materiale di base con la resistenza più bassa da unire, che in questo caso è l'A514. Tuttavia, l'AR400 non è pensato per applicazioni portanti, quindi tecnicamente è l'anello più debole. Inoltre, hai affermato che si tratta di un meccanismo di aratura, quindi i materiali sono più che probabilmente scelti per la loro resistenza agli urti e all'abrasione e non per la loro resistenza complessiva.

Se puoi verificarlo con il progettista e il fornitore del materiale, potresti essere in grado di saldarlo con un metallo d'apporto a resistenza inferiore come una classificazione ER70 o ER80. Queste leghe hanno un basso contenuto di lega e il metallo saldato sarà meno suscettibile alla formazione di fasi metallurgiche sensibili alle cricche (ovvero martensite). Dal punto di vista tecnico, utilizzare cordoni di saldatura e, se necessario, una leggera pallinatura del cordone di saldatura per ridurre le tensioni residue della saldatura.

Sono necessarie due informazioni per identificare la causa dei problemi di cracking. Innanzitutto, che tipi di crepe stai riscontrando? In secondo luogo, stai preriscaldando i giunti prima della saldatura? Se sì, a quale temperatura?

Le crepe sotto il tallone e le crepe che corrono trasversalmente alla direzione di saldatura sono generalmente causate dall'intrappolamento di idrogeno. Affinché ciò accada, la microstruttura deve essere suscettibile all’infragilimento da idrogeno e deve essere presente una fonte di idrogeno. Il mancato preriscaldamento e raffreddamento lento delle parti saldate in modo corretto può causare la formazione di martensite nella zona di saldatura o interessata dal calore (ZTA) del materiale di base.

La martensite è una microstruttura fragile che è altamente suscettibile all'intrappolamento dell'idrogeno. Poiché l’idrogeno è il più piccolo di tutti gli elementi, può muoversi liberamente attraverso la microstruttura dove si accumula vicino ai bordi dei grani e ciò crea un’estrema pressione intergranulare. Questa pressione interna, insieme a una microstruttura a bassa duttilità, può portare a fessurazioni indotte dall’idrogeno e a guasti potenzialmente catastrofici.

Il preriscaldamento e il raffreddamento lento sono le fasi più importanti per il successo di questa applicazione di saldatura. Poiché entrambi i materiali di base sono Q&T, prestare molta attenzione al preriscaldamento e alla temperatura massima di interpass. Per gli spessori indicati, l'AR400 dovrebbe avere un preriscaldamento minimo di 250 gradi F e l'A514 un minimo di 125 gradi F. La temperatura massima di interpass per entrambi i materiali è 400 gradi F. Se si superano questi valori, molto probabilmente si verificherà una ricottura. verificarsi, il che si traduce in proprietà di resistenza inferiori. Infine, mantenere l'apporto termico di saldatura inferiore a 55 kilojoule per pollice.