La relazione tra velocità di saldatura e qualità della saldatura deve essere compresa in modo dialettico e nessuno dei due fattori deve essere trascurato. Essa si riflette principalmente nella fase di riscaldamento e nella fase di cristallizzazione.
1. Fase di riscaldamento
Nelle condizioni operative della saldatura ad alta frequenza di tubi a giunto diritto, il bordo del grezzo del tubo viene riscaldato dalla temperatura ambiente alla temperatura di saldatura. Durante questo periodo, il bordo del grezzo del tubo non è protetto in alcun modo ed è completamente esposto all'aria. Ciò provoca inevitabilmente intense reazioni con ossigeno, azoto e altre sostanze presenti nell'aria, aumentando significativamente la concentrazione di azoto e ossidi nel giunto di saldatura. È stato misurato che il contenuto di azoto nel giunto di saldatura aumenta da 20 a 45 volte. Il contenuto di ossigeno aumenta quindi da 7 a 35 volte. Allo stesso tempo, una grande quantità di elementi di lega come manganese e carbonio, benefici per il giunto di saldatura, vengono bruciati ed evaporati, con conseguente diminuzione delle proprietà meccaniche del giunto stesso. Da ciò si evince che, in questo senso, minore è la velocità di saldatura, peggiore è la qualità del giunto.
Non solo, più a lungo il bordo del tubo riscaldato è esposto all'aria, ovvero più lenta è la velocità di saldatura, maggiore sarà la quantità di ossidi non metallici prodotti a un livello più profondo. Questi ossidi non metallici profondi sono difficili da estrudere completamente dal cordone di saldatura durante il successivo processo di cristallizzazione per estrusione. Dopo la cristallizzazione, rimangono nel cordone di saldatura sotto forma di inclusioni non metalliche, formando un'interfaccia fragile e ben definita. Ciò compromette la coerenza della microstruttura della saldatura e ne riduce la resistenza. Una velocità di saldatura più elevata comporta un tempo di ossidazione più breve e una minore quantità di ossidi non metallici prodotti, che, essendo limitati allo strato superficiale, possono essere facilmente estrusi dal cordone di saldatura durante il successivo processo di estrusione. Inoltre, non vi saranno residui eccessivi di ossidi non metallici nel cordone di saldatura e la resistenza del cordone risulterà elevata.
2. Fase di cristallizzazione
Secondo i principi della metallografia, per ottenere saldature ad alta resistenza è necessario affinare il più possibile la microstruttura del cordone di saldatura. L'approccio fondamentale all'affinamento consiste nel formare un numero sufficiente di nuclei cristallini in un breve lasso di tempo, in modo che entrino in contatto tra loro prima di crescere significativamente e il processo di cristallizzazione si concluda. Ciò richiede un aumento della velocità di saldatura per far sì che il cordone di saldatura si allontani rapidamente dalla zona di riscaldamento, consentendo così una rapida cristallizzazione a un maggiore grado di sottoraffreddamento. All'aumentare del grado di sottoraffreddamento, la velocità di nucleazione può aumentare significativamente, mentre la velocità di crescita aumenta in misura minore, raggiungendo così l'obiettivo di affinare la grana del cordone di saldatura.
Pertanto, sia considerando la fase di riscaldamento del processo di saldatura, sia quella di raffreddamento successiva, a parità di condizioni di saldatura di base, maggiore è la velocità di saldatura, migliore sarà la qualità del cordone di saldatura.
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Data di pubblicazione: 8 maggio 2025
