Difetti di saldatura: tipi comuni, cause e soluzioni

Un piccolo difetto di saldatura può influire sulla durata a fatica e sulla tenuta stagna. Difetti "minori" possono comportare costose rilavorazioni o guasti sul campo. In produzione, i difetti spesso si presentano come segni visivi. Possono essere scanalature, fori o un profilo scadente. Ma il vero rischio è ciò che non si vede. Questo include una mancanza di fusione sulla parete laterale o inclusioni intrappolate. Include anche la penetrazione della radice che non si è mai completamente formata. Presso Yonglihao Machinery, osserviamo uno schema comune. I difetti sono raramente casuali. La maggior parte può essere ricondotta a fattori che è possibile controllare. Questi includono la preparazione del giunto, l'apporto termico, la schermatura e l'adattamento. Questa guida è pratica. Ti aiuta a individuare rapidamente il difetto. Puoi collegarlo alle cause principali più probabili. Quindi, puoi scegliere l'ispezione e le azioni corrette per prevenire difetti ripetuti.

Cosa sono i difetti di saldatura?

Un difetto di saldatura è un difetto che va oltre i limiti stabiliti. Questi limiti sono previsti per un determinato standard o utilizzo. Il difetto può ridurre l'idoneità del componente all'uso. Una discontinuità è diversa. È qualsiasi interruzione nelle condizioni di saldatura "ideali". Può comunque essere accettabile se rimane entro i limiti consentiti.

I termini ISO vengono spesso utilizzati in questo modo:

In pratica, la scelta tra "difetto" e "discontinuità" è legata ad altri fattori, tra cui la classe di accettazione, le condizioni di servizio e la posizione del difetto. Non è solo questione di nome. Un piccolo poro superficiale su una staffa estetica potrebbe andare bene. Lo stesso poro vicino a una punta fortemente sollecitata può essere considerato uno scarto. Un buon controllo qualità inizia con due domande. Innanzitutto, dov'è l'indicazione? Si trova alla radice, alla punta, nella zona termicamente alterata o all'interno? In secondo luogo, a cosa sarà esposto il componente in servizio? Potrebbe trattarsi di un carico statico, ciclico, di pressione o di vibrazioni. Una volta chiariti questi aspetti, standard e piani possono essere applicati in modo coerente.

Perché si verificano difetti di saldatura?

La maggior parte dei difetti di saldatura deriva da una discrepanza. Questa discrepanza riguarda l'apporto termico, la schermatura, la pulizia e l'accoppiamento del giunto. Quando uno di questi fattori è instabile, si ottiene una firma ripetibile. Ad esempio, un arco lungo tende a causare sottosquadri e spruzzi. Una schermatura insufficiente porta alla porosità. Un accoppiamento inadeguato provoca una penetrazione incompleta o una sovrapposizione. Una pulizia inadeguata tra le passate si manifesta con inclusioni di scoria.

Le cause profonde del processo rientrano solitamente in cinque gruppi:

• Stabilità delle apparecchiature e della potenza: Corrente o tensione variabili, punte di contatto usurate, percorso di ritorno scadente o alimentazione del filo non uniforme.
• Parametri e apporto termico: Velocità di avanzamento, lunghezza dell'arco, avanzamento del filo e impostazioni di pulsazione possono causare sottosquadri, mancanza di fusione o bruciature.
• Materiale e condizioni della superficie: Ruggine, scaglie di laminazione, olio, rivestimenti, umidità e strati di ossido: questi fattori determinano porosità e inclusioni.
• Progettazione e montaggio del giunto: Interstizi tra le radici, smussi, bordi e disallineamenti. Un serraggio inadeguato può anche causare penetrazione incompleta, crepe o distorsioni.
• Tecnica e accesso: Angolazione della torcia, stickout, wedging, pulizia interpass e controllo della sequenza. Questi sono fondamentali nelle lavorazioni multi-pass.

In officina, trattiamo le attrezzature e l'adattamento come un "parametro silenzioso". Se i pezzi non si accoppiano bene, gli operatori si adattano. Modificano l'angolo, la velocità e il tempo di permanenza. Questo fa sì che la variazione aumenti. Prima di regolare la corrente o la tensione, bloccate altri elementi. Assicurate il serraggio, la distanza, l'allineamento e l'accesso. Quindi, registrate la velocità di spostamento effettiva e lo stickout utilizzato. È spesso qui che si trova la causa principale.

Principali tipi di difetti di saldatura

crepe di saldatura

Una cricca di saldatura è una frattura netta. Può verificarsi nel metallo di saldatura, nella zona termicamente alterata o nel metallo base. Crea un punto di elevata sollecitazione e può diffondersi rapidamente. La criccatura a caldo è legata al modo in cui il metallo si solidifica e si raffredda sotto sforzo. La criccatura a freddo è spesso legata all'idrogeno, a microstrutture dure e allo stress.

Utilizzare la disciplina del controllo delle crepe. Questa è necessaria quando il giunto è vincolato, spesso o ad alta resistenza. È necessaria anche per le parti critiche per la manutenzione. Le piccole crepe raramente "restano piccole". Le crepe devono essere rimosse fino al metallo sano. È necessario verificare i controlli di preriscaldamento e interpass ove necessario. Utilizzare materiali di consumo puliti e un raffreddamento controllato per prevenire la formazione di nuove crepe. Se le crepe si ripetono nella stessa area, trattarle come un problema di sistema. Questo indica un vincolo del giunto, il controllo dell'idrogeno o l'apporto di calore, non solo un difetto estetico.

Sottosquadro

Il sottosquadro è una scanalatura sul bordo della saldatura. Riduce la sezione trasversale effettiva della saldatura. Aumenta anche la sensibilità alla fatica. Si verifica spesso quando la velocità di avanzamento è elevata o la lunghezza dell'arco è eccessiva. Un angolo di inclinazione della torcia non ottimale può anche allontanare il metallo dal bordo.

Prevenire il sottosquadro è solitamente una "soluzione di stabilità". Non si tratta di una riprogettazione. Ridurre la lunghezza dell'arco e ridurre l'alta tensione. Rallentare leggermente e mantenere un angolo di inclinazione della torcia stabile. Questo aiuta la punta a ricevere abbastanza metallo d'apporto. Se il sottosquadro si presenta principalmente su un lato, controllare l'accesso e l'installazione. Gli operatori spesso si allontanano dalla punta quando lo spazio è ridotto.

Sovrapposizione

La sovrapposizione si verifica quando il metallo saldato rotola sul metallo base. Ciò avviene senza una corretta fusione in corrispondenza del piede. Questo è spesso causato da una lenta corsa o da una bassa energia di fusione in corrispondenza del piede. Può verificarsi anche quando la pozzanghera si allaga oltre il piede.

La sovrapposizione è più probabile su raccordi e saldature fuori posizione. In questo caso, il controllo del bagno di saldatura è più difficile. Migliorare la bagnatura aumentando il calore in punta, entro certi limiti. Mantenere un arco più stretto e corto. Utilizzare una dimensione del cordone più controllata. Mantenere un angolo che diriga l'energia verso la punta, non verso l'esterno.

Porosità

La porosità è gas intrappolato nel metallo di saldatura in fase di solidificazione. Può presentarsi in superficie o all'interno. Forellini sparsi spesso indicano problemi di schermatura o correnti d'aria. I pori che si raggruppano all'inizio e alla fine suggeriscono problemi di stabilità dell'arco o umidità. Le "tracce di verme" possono indicare contaminazione superficiale o collasso dell'involucro di schermatura.

Il controllo della porosità è innanzitutto un problema di pulizia e schermatura. In secondo luogo, è un problema di parametri. Inizia con questi passaggi. Pulisci il metallo fino a renderlo lucido dove necessario. Mantieni asciutti i materiali di consumo e i giunti. Verifica il tipo di gas e assicurati che il flusso sia privo di perdite. Proteggere l'area dal flusso d'aria. Mantieni una sporgenza costante in modo che la coppa del gas protegga il bagno di fusione. Una volta che questi parametri sono stabili, puoi regolare con precisione la velocità di avanzamento e l'apporto di calore. Questo aiuta la fuoriuscita del gas prima che il metallo si solidifichi.

Inclusione di scorie

L'inclusione di scoria è materiale non metallico intrappolato nella saldatura. È comune nei processi basati su flusso o tra strati multi-passata. La causa più comune è una scarsa pulizia tra le passate. Può anche essere dovuta a un posizionamento inadeguato del cordone o a una temperatura insufficiente che non consente l'espulsione della scoria.

Se tra una passata e l'altra si formano delle scorie, considerare la pulizia come un passaggio obbligatorio. Non pulire solo "quando il tempo lo consente". Migliorare l'accesso al giunto. Garantire un apporto termico sufficiente a far fuoriuscire le scorie. Posizionare delle perle per evitare la creazione di sacche che intrappolano le scorie. Quando le inclusioni si ripetono sulla parete laterale, controllare la geometria e l'angolazione del giunto. Le scorie spesso si nascondono negli angoli acuti.

Fusione incompleta

La fusione incompleta significa che il metallo di saldatura non si è fuso con il metallo base. Questo può accadere sulla parete laterale o tra una passata e l'altra. Spesso si nasconde dietro un "cordone di bell'aspetto". La superficie può essere riempita mentre la parete laterale non si è mai fusa completamente.

Le cause tipiche sono il basso calore sulla linea di fusione. Questo può essere dovuto a una velocità di avanzamento eccessiva, a un'angolazione errata della torcia o a un'eccessiva sporgenza. Anche la contaminazione o il posizionamento del cordone che fa sì che il bagno di fusione superi l'arco sono cause. L'aggiunta di materiale di riempimento non risolverà un problema di fusione a meno che l'interfaccia non sia fusa. Dirigere l'energia verso la parete laterale o la radice. Correggere la geometria del giunto e l'accesso. Verificare con la corretta ispezione quando il giunto è critico.

Penetrazione incompleta

La penetrazione incompleta si verifica quando la saldatura non attraversa completamente il giunto alla radice. Spesso è causata da una geometria della radice troppo stretta o da un disallineamento. Anche uno spazio insufficiente alla radice o un calore insufficiente alla radice possono esserne la causa.

Se la penetrazione è costantemente breve, la soluzione risiede solitamente nella geometria del giunto e nella posizione della torcia. Non si tratta di aggiungere "ulteriori passate di copertura". Verificare l'apertura della radice, la smussatura e l'allineamento. Assicurarsi che l'elettrodo sia orientato verso la radice. Questo garantisce che la superficie della radice si fonda e si leghi.

Brucia-attraverso

Il burn-through è un foro che si crea quando la saldatura fonde completamente il metallo base. Si verifica su sezioni sottili o con ampi spazi vuoti. È più comune in caso di eccessivo apporto di calore, corsa lenta o accoppiamento non corretto.

Il controllo del burn-through inizia con l'adattamento e il contenimento. Chiudere gli spazi vuoti, serrare correttamente e utilizzare il supporto quando necessario. Quindi, regolare i parametri. Ridurre l'apporto di calore e accorciare il tempo di permanenza. Mantenere una velocità di avanzamento costante per evitare il surriscaldamento di un punto. Per lamiere sottili, un controllo costante degli spazi vuoti spesso è più importante di piccole modifiche dei parametri.

Come individuare i difetti di saldatura?

I difetti di saldatura si rilevano adattando il metodo di ispezione alla posizione del difetto. Può essere superficiale, vicino alla superficie o interno. Un buon piano di ispezione inizia con una domanda: quale modalità di guasto stiamo prevenendo? Perdite e limiti di pressione richiedono un'elevata sensibilità a pori e inclusioni. I giunti sottoposti a fatica richiedono la verifica di cricche alla base, sottosquadri e mancanza di fusione. Le saldature spesse e multi-passata richiedono la verifica di difetti interni. Iniziare con il controllo visivo (VT) per individuare problemi esterni comuni. Quindi, utilizzare i controlli non distruttivi (NDT) quando il rischio richiede maggiore certezza.

VT (Test visivo): Questo metodo rileva crepe, sottosquadri, sovrapposizioni, schizzi e bruciature. Utilizzare illuminazione e ingrandimento adeguati, se necessario. Misurare i risultati in base ai criteri. Le dimensioni e la posizione sono più importanti della semplice presenza.

Una regola pratica è questa: se il risultato di un guasto è elevato, non affidatevi solo alla VT. Utilizzate il metodo che può "vedere" il difetto previsto nella geometria del giunto.

Nozioni di base sulla riparazione: quando rettificare, risaldare o scartare

Una buona riparazione di un difetto è un ciclo chiuso. Innanzitutto, rimuovere completamente l'indicazione. In secondo luogo, risaldare in condizioni controllate. In terzo luogo, riesaminare per confermare che sia accettabile. La maggior parte dei fallimenti nelle riparazioni si verifica per due motivi. Primo, il difetto è stato solo attenuato e non completamente rimosso. Secondo, la causa principale non è stata risolta prima della risaldatura. Saltare qualsiasi passaggio è il modo in cui le riparazioni diventano difetti ricorrenti.

Logica di riparazione tipica:

• Rimuovere per suonare il metallo: Levigare o sgrossare crepe, scorie o zone di mancata fusione. Evitare di limitarsi a smussare la superficie.
• Risaldatura con controllo: Ripristinare la stabilità della schermatura, delle condizioni dei giunti e dei parametri. Evitare di accumulare calore senza un piano.
• Ispezionare nuovamente: Utilizzare almeno la VT. Utilizzare altri metodi NDT quando richiesto dai criteri o dal livello di rischio.

Quando dovresti scartare un componente invece di ripararlo? Fallo se la rimozione viola lo spessore minimo. O se distorce la geometria critica. Inoltre, scartalo se riparazioni ripetute mostrano un processo instabile. Una riparazione pulita è sufficiente. Ripetute patch segnalano un problema di processo.

Lista di controllo per la prevenzione

La prevenzione funziona meglio quando si standardizzano gli input che causano difetti. Questi includono pulizia, adattamento, parametri e sequenza. Ci concentriamo innanzitutto sulla riduzione delle variazioni. Le variazioni creano "difetti casuali" difficili da controllare. Se due operatori utilizzano stickout, velocità di avanzamento e angoli della torcia diversi, le stesse impostazioni non produrranno la stessa saldatura.

Lista di controllo per la preparazione della saldatura (veloce ma di grande impatto):

• Superficie: Rimuovere olio, vernice, ruggine o ossido nei punti in cui l'arco deve funzionare. Mantenere asciutti i materiali di consumo.
• Montaggio: Verificare lo spazio tra le radici, la smussatura e l'allineamento. Bloccare per controllare il movimento.
• Schermatura: Verificare il tipo di gas, il flusso costante e le connessioni senza perdite. Proteggere dalle correnti d'aria.
• Parametri: Mantenere un intervallo stabile per corrente, tensione, velocità di avanzamento del filo e velocità di avanzamento. Evitare di "inseguire" a tentoni.
• Tecnica: Utilizzare un angolo di torcia, una sporgenza e una lunghezza dell'arco costanti. Pulire tra le passate per lavori multi-passata.
• Calore e sequenza: Controllare la temperatura di interpass quando necessario. Utilizzare una sequenza che riduca distorsioni e crepe.

Se un tipo di difetto è comune, come la porosità, risolvete prima il problema principale. Questo potrebbe essere la pulizia o la schermatura. Fatelo prima di regolare le impostazioni. Le modifiche ai parametri non possono risolvere un metallo di base contaminato o una perdita di schermatura.

Conclusione

Se vuoi meno difetti di saldatura, non iniziare con "più ispezioni". Che tu gestisca la fabbricazione generale o offra servizi di saldatura specializzati, inizia con un adattamento stabile, superfici pulite e input controllati. A Yonglihao Machinery, i risultati più rapidi derivano da una sequenza semplice. Innanzitutto, blocca la preparazione del giunto e il serraggio. In secondo luogo, verifica l'integrità della schermatura. In terzo luogo, documenta una finestra di parametri stabile. In quarto luogo, applica principi di base come la pulizia interpass. Infine, utilizza VT e il corretto NDT per confermare, non per supporre. Quando tratti i difetti come segnali di input instabili, la qualità della saldatura diventa prevedibile.

Domande frequenti

Quali sono i difetti di saldatura più comuni in produzione?

Crepe, porosità, sottosquadri, sovrapposizioni, inclusioni di scorie e mancata fusione sono i più comuni. Si ripetono perché sono legati a input controllabili. Questi input sono l'adattamento, la pulizia, la schermatura e l'apporto di calore. Stabilizzare questi input prima di modificare le procedure.

Come posso distinguere rapidamente un "difetto" da una "discontinuità" in officina?

Non è possibile decidere senza criteri di accettazione. Un "difetto" è una discontinuità che supera i limiti di utilizzo del componente. Identificare il tipo e la dimensione dell'indicazione. Quindi, confrontarla con la classe di accettazione. La posizione e il carico di servizio possono modificare la decisione finale.

Cosa causa solitamente la porosità anche quando il gas è acceso?

La maggior parte della porosità deriva da contaminazione o da una perdita di copertura schermante. Non è solo una questione di "troppo poco gas". Controllare la presenza di olio, umidità o vernice. Verificare la presenza di correnti d'aria, perdite e stickout non corretti. Anche condizioni di arco instabili possono compromettere la schermatura.

Qual è il modo più veloce per ridurre il sottosquadro?

Ridurre la lunghezza dell'arco. Ridurre la tensione eccessiva. Mantenere un angolo di inclinazione della torcia stabile in modo che la punta sia supportata dal metallo d'apporto. Se il problema si ripete in una posizione, migliorare il gioco o il fissaggio. I problemi di accesso spesso forzano angoli che causano sottosquadri.

Quando dovrei scegliere UT o RT per i difetti interni?

Scegliete la tecnica UT quando sospettate difetti planari come la mancanza di fusione. Scegliete la tecnica RT quando il problema principale sono difetti volumetrici come porosità o scorie. Anche la geometria del giunto, l'accesso e l'orientamento del difetto sono importanti. Il metodo "migliore" è quello che individua in modo affidabile il difetto previsto.