Sudarea oțelurilor diferite: adaos și diluție
Îmbinarea a două oțeluri diferite nu este un compromis între două proceduri. Metalul cusăturii este un al treilea aliaj, făcut din ambele metale de bază plus adaosul, iar adaosul se alege astfel încât amestecul acela să cadă undeva sigur.
Diluția este toată problema
O cusătură topește metal de bază din ambele părți și îl amestecă cu adaosul. Proporția care vine din metalele de bază — diluția — este de regulă între 20 și 40 %, în funcție de procedeu și de îmbinare: mai mare la procedeele cu pătrundere adâncă, mai mică la cele cu curent scăzut.
La o îmbinare între materiale identice asta abia contează. La una disimilară decide totul: 30 % oțel carbon amestecat într-o depunere de inox dă o compoziție pe care nici adaosul, nici metalul de bază nu au fost proiectate să o aibă, iar compoziția aceea poate fi martensitică și fragilă.
Diagrama Schaeffler în practică
Diagrama Schaeffler reprezintă cromul echivalent față de nichelul echivalent și delimitează zonele: austenită, ferită, martensită și amestecurile. Folosirea ei practică este simplă. Marchează cele două metale de bază, trage linia dintre ele, marchează adaosul, iar compoziția cusăturii stă pe linia dintre adaos și amestecul metalelor de bază, la fracțiunea de diluție.
Ce vrei este ca punctul acela să cadă în zona austenită plus ferită, cu câteva procente de ferită: destule cât să reziste la fisurarea la cald, nu atât de multe cât să fragilizeze îmbinarea. Ce trebuie evitat este zona martensitică.
Perechile obișnuite
| Îmbinare | Adaos | Observații |
|---|---|---|
| Inox austenitic cu oțel carbon | 309L / 309LMo | Răspunsul standard. Supraaliat ca să reziste diluției. |
| Inox cu oțel slab aliat Cr-Mo | 309L sau aliaj de nichel | Adaos de nichel când îmbinarea lucrează la cald. |
| Oțel carbon cu oțel slab aliat | Cel al metalului cu rezistență mai mică | Preîncălzire după cel mai călibil dintre cele două. |
| Duplex cu oțel carbon | 309LMo sau 2209 | Atenție la temperatura între treceri: duplexul este sensibil. |
| Inox cu aluminiu | — | Nesudabil prin topire. Inserție de tranziție. |
Tamponarea prealabilă
Când diluția nu poate fi ținută destul de mică, una dintre fețe se „tamponează”: se depune un strat de adaos pe partea de oțel carbon, se polizează plan, iar apoi se sudează îmbinarea propriu-zisă între stratul depus și inox. Diluția se produce atunci de două ori, și de fiecare dată față de o diferență de compoziție mai mică.
Costă o operație în plus și este răspunsul standard la grosimi mari și la tot ce va lucra la temperatură sau cu sarcină ciclică.
Reguli practice
- Ține diluția mică. Curent mic, cusături drepte în loc de pendulare, și arcul îndreptat spre baia de adaos și nu spre metalul de bază.
- Preîncălzește după metalul cel mai călibil. Calculează-i echivalentul de carbon cu calculatorul CE și folosește temperatura mai mare dintre cele două.
- Ține cont de temperatura de exploatare. Peste circa 300 °C carbonul migrează în timp din oțelul carbon spre inox și lasă o bandă decarburată moale. Este o chestiune de proiectare și este motivul pentru care la îmbinările calde se prescriu adaosuri pe bază de nichel.
- Așteaptă-te la dilatări diferite. Inoxul austenitic se dilată cu circa 50 % mai mult decât oțelul carbon, deci o îmbinare disimilară supusă la cicluri termice lucrează în tensiune la fiecare ciclu, fie că a fost bine sudată, fie că nu.
Întrebări frecvente
De ce 309L pentru inox cu oțel carbon?
Pentru că este supraaliat. Când 309L este diluat cu oțel carbon dintr-o parte, amestecul rezultat cade tot în zona austenită plus ferită a diagramei Schaeffler, în loc să devină martensită fragilă. Un 308L identic cu inoxul ar fi diluat sub compoziția sigură și ar putea fisura.
Ce este diluția și de ce contează?
Proporția de metal de bază topită în cusătură. La o diluție de 30 %, aproape o treime din cusătură este metal de bază, deci compoziția depunerii nu este cea de pe eticheta materialului de adaos. La îmbinări disimilare, acea deplasare decide dacă cusătura este tenace sau fragilă.
Se poate suda inox cu aluminiu?
Prin topire, nu. Cele două formează compuși intermetalici fragili, iar îmbinarea nu are practic rezistență. Se rezolvă cu inserții de tranziție sudate prin explozie, cu sudare prin frecare sau cu îmbinări mecanice, dar nu cu arc.
Actualizat: