Che cos'è la saldatura a sovrapposizione? Cause, prevenzione e riparazione

La saldatura a sovrapposizione è una discontinuità di saldatura che può apparire come poco più che un eccesso di metallo sul bordo del cordone. Il vero problema si trova al di sotto: il metallo di saldatura si è esteso oltre il punto di saldatura o la radice previsti, senza una corretta fusione con il materiale sottostante.

Questo rende la sovrapposizione delle saldature più di un semplice problema estetico. Una fusione inadeguata e un profilo di saldatura irregolare possono compromettere le prestazioni in termini di ispezione e resistenza alla fatica. Un buon controllo del bagno di fusione è quindi fondamentale, sia che il lavoro venga eseguito con la saldatura ad arco convenzionale, sia con un processo controllato come quello offerto dai sistemi di saldatura laser portatili Dynalasers.

Che cos'è la sovrapposizione nella saldatura?

Che cos'è la sovrapposizione nella saldatura? Nella saldatura a fusione, la sovrapposizione descrive il metallo di saldatura che sporge oltre il cordone di saldatura o la radice del cordone. Sul bordo di sovrapposizione, il metallo depositato si trova sulla superficie adiacente anziché formare la transizione di fusione prevista.

Un errore comune è confondere la sovrapposizione nella saldatura con un giunto a sovrapposizione. Sono due cose diverse. Un giunto a sovrapposizione descrive due pezzi posizionati in modo che uno si sovrapponga all'altro. Un difetto di saldatura per sovrapposizione descrive una condizione di saldatura indesiderata.

La sovrapposizione viene spesso illustrata lungo il lato del cordone di saldatura, ma non è l'unico punto in cui può verificarsi. L'interpretazione delle norme AWS, discussa nelle linee guida del settore, ha esteso la definizione di sovrapposizione anche agli inizi e alle terminazioni delle saldature. Questo è importante durante l'ispezione perché un inizio o una fine dall'aspetto freddo non devono essere automaticamente ignorati solo perché si trovano alla fine del cordone.

Che aspetto ha una sovrapposizione di saldatura?

Una saldatura a sovrapposizione presenta spesso un bordo rialzato o arrotondato nel punto in cui il metallo depositato si estende sul materiale di base adiacente. In una saldatura d'angolo, è solitamente più facile notarlo in corrispondenza del cordone di saldatura. Può anche formarsi all'inizio o alla fine di una saldatura, qualora il bagno di fusione non sia stato controllato in modo preciso.

Tuttavia, la sola forma della perlina non è sufficiente per prendere una decisione.

Una saldatura molto convessa o sovradimensionata non è automaticamente considerata una sovrapposizione. Durante l'ispezione visiva, la questione fondamentale è se il metallo di saldatura si estenda effettivamente oltre il cordone o la radice senza la fusione richiesta. Un cordone di saldatura ampio ma correttamente fuso può presentare un profilo scadente o un rinforzo eccessivo senza costituire un vero e proprio difetto di saldatura.

Questa distinzione è importante perché altrimenti un ispettore potrebbe classificare una saldatura antiestetica come una sovrapposizione quando il problema reale è un altro.

Quali sono le cause della sovrapposizione nella saldatura?

Non esiste un'unica impostazione della macchina che spieghi cosa causa la sovrapposizione nella saldatura . Normalmente si verifica quando l'apporto di calore, la velocità di deposizione, la velocità di avanzamento, la posizione della torcia e le condizioni della superficie non consentono al bordo del bagno di saldatura di fondersi correttamente.

Impostazione errata dell'apporto di calore e della macchina.

La sovrapposizione viene talvolta attribuita semplicemente a "troppa corrente" o "troppa poca corrente". Questa è una semplificazione eccessiva.

Il problema reale risiede nel rapporto tra l'apporto termico e la quantità di metallo depositato. Se il calore effettivo sul bordo della saldatura non è sufficiente a fondere e unire la superficie adiacente, il metallo depositato può invece fluire su di essa. Un deposito eccessivo può creare un risultato visibile simile quando il bagno di fusione diventa troppo grande per essere controllato.

Nella saldatura MIG , quindi, tensione, avanzamento del filo, corrente, velocità di avanzamento e posizione dell'arco devono agire in sinergia, anziché essere regolati indipendentemente.

La velocità di viaggio è troppo bassa

La lentezza negli spostamenti è una delle cause più frequentemente citate di sovrapposizione nelle operazioni di saldatura.

Quando la torcia rimane troppo a lungo in una determinata area, il metallo di saldatura continua ad accumularsi. Il bagno di fusione, di dimensioni eccessive, può fuoriuscire oltre il punto di saldatura previsto, anziché mantenere una transizione controllata verso il materiale di base.

Questo è anche il motivo per cui ridurre semplicemente la velocità di avanzamento per "ottenere una maggiore penetrazione" non è sempre una buona soluzione. Un tempo maggiore nella giunzione non garantisce una migliore fusione se il bagno di saldatura diventa difficile da controllare.

Angolo della torcia o dell'elettrodo errato

L'angolo della torcia modifica la direzione in cui vengono diretti il ​​calore e il materiale d'apporto.

Se l'arco è troppo sbilanciato verso un lato del giunto, il bordo opposto potrebbe non ricevere calore sufficiente per una corretta fusione. La forza di gravità può accentuare questo effetto nelle posizioni di saldatura orizzontale e verticale, dove il bagno di fusione tende naturalmente a colare da un lato.

Anche le dimensioni dell'elettrodo o del filo sono importanti. Depositare più materiale di riempimento di quanto la giunzione e l'apporto di calore possano sopportare rende più difficile il controllo della piscina.

Scarsa preparazione della superficie

Scaglie di laminazione, ruggine, ossido, olio, vernice e altri contaminanti possono interferire con l'interazione tra il bagno di saldatura e il metallo base.

Ciò non significa che ogni saldatura contaminata presenterà sovrapposizioni, ma una preparazione inadeguata aggiunge un ulteriore ostacolo quando il bordo della saldatura presenta già un calore insufficiente o un posizionamento errato della torcia. La pulizia del giunto prima della saldatura è quindi parte integrante della prevenzione delle sovrapposizioni, non solo un aspetto estetico.

Perché la sovrapposizione delle saldature rappresenta un problema?

La quantità di metallo visibile in una saldatura non indica quanta parte di esso sia effettivamente fusa. Per questo motivo, un'ampia sovrapposizione di saldatura non deve essere interpretata come un rinforzo maggiore o una maggiore resistenza.

Le principali problematiche riguardano la fusione e la geometria . Il metallo che si sovrappone al materiale di base senza un'adeguata fusione non contribuisce allo stesso modo di un metallo di saldatura di buona qualità. Allo stesso tempo, un cordone di saldatura arrotondato o brusco crea una transizione geometrica inadeguata che può concentrare le sollecitazioni.

Ciò diventa particolarmente importante nei componenti esposti a vibrazioni o carichi ciclici. Le cricche da fatica tendono a favorire le concentrazioni di stress locali, quindi la qualità della transizione saldatura-metallo base può essere rilevante anche quando la saldatura appare robusta.

Come prevenire la sovrapposizione nella saldatura

Saper come prevenire la sovrapposizione nella saldatura significa principalmente mantenere il bagno di fusione sufficientemente piccolo da poterlo controllare, fornendo al contempo energia sufficiente ai bordi del giunto. Correggere un parametro senza considerare gli altri può semplicemente sostituire un difetto di saldatura con un altro.

Per le lavorazioni ripetitive di lamiere sottili, un processo con erogazione di energia stabile può facilitare il mantenimento di questo equilibrio. Le saldatrici laser a fibra portatili Dynalasers combinano un'emissione laser controllata con l'alimentazione integrata del filo nei sistemi compatibili. Ciò consente agli operatori di coordinare calore, movimento e erogazione del materiale d'apporto, mantenendo al contempo l'area termicamente alterata relativamente piccola.

Ciò non elimina la necessità di una corretta preparazione del giunto o di una tecnica adeguata, ma un migliore controllo del processo riduce il numero di variabili che un operatore deve gestire nel bagno di saldatura.

Come risolvere le sovrapposizioni nella saldatura

Il modo in cui risolvere la sovrapposizione nelle saldature dipende dalla sua entità e dai requisiti di accettazione del lavoro. Il principio fondamentale è che il problema di fondo deve essere eliminato, non nascosto.

Per una riparazione, la sequenza tipica è:

1. Ispeziona l'area interessata e determina fino a che punto si estende la sovrapposizione.
2. Rimuovere, se necessario, il materiale sovrapposto in modo inaccettabile o non ben fuso.
3. Preparare e pulire l'area da riparare.
4. Correggere la causa originale, come la velocità di avanzamento, l'apporto di calore, l'angolo o l'erogazione del materiale di riempimento.
5. Risaldare dove necessario.
6. Ispezionare l'area riparata confrontandola con i criteri di accettazione applicabili.

Limitarsi a depositare un altro cordone di saldatura sopra il difetto di sovrapposizione è una strategia di riparazione inadeguata. Un nuovo strato può nascondere l'interfaccia originale senza risolvere il problema di fusione sottostante.

La riparazione dovrebbe ripristinare sia una fusione solida che un profilo di saldatura accettabile, non limitarsi a rendere la superficie più liscia.

Sovrapposizione vs. sottosquadro nella saldatura

Sia la sovrapposizione che il sottosquadro compaiono attorno al cordone di saldatura, quindi a volte vengono confusi durante l'ispezione visiva. La distinzione più semplice consiste nell'osservare cosa è successo al materiale.

In presenza di difetti di saldatura con sottosquadro e sovrapposizione , la correzione può quindi essere molto diversa. L'aggiunta di materiale d'apporto può essere appropriata in alcune riparazioni di sottosquadro, mentre la semplice aggiunta di metallo sopra una sovrapposizione esistente può lasciare il problema originale al di sotto.

Come vengono ispezionate e accettate le sovrapposizioni di saldatura?

L'ispezione visiva è solitamente il primo metodo per identificare le sovrapposizioni. Gli ispettori dovrebbero esaminare attentamente il cordone di saldatura e la radice, laddove accessibili, così come i punti di inizio e fine, anziché valutare solo la parte centrale del cordone.

Qualora richiesto dalla procedura o dalle specifiche applicabili, i metodi di controllo non distruttivo della superficie, come i controlli con liquidi penetranti o particelle magnetiche, possono fornire ulteriori informazioni su eventuali anomalie superficiali riscontrate nell'area.

L'accettazione è un processo più complesso del semplice affermare che ogni irregolarità visibile debba essere automaticamente rifiutata. Il codice applicabile, il disegno, le specifiche di acquisto, i requisiti del cliente e gli standard interni di lavorazione determinano i criteri che effettivamente regolano il lavoro.

Un ispettore non dovrebbe applicare arbitrariamente i requisiti di accettazione di un codice di saldatura non correlato solo perché sono più rigorosi. Se un progetto richiede uno standard particolare per l'aspetto della saldatura o un'ispezione aggiuntiva, tali requisiti devono essere chiaramente stabiliti nella documentazione di riferimento.

Ciò è particolarmente importante quando si decide se un apparente difetto di sovrapposizione nella saldatura sia un difetto non accettabile, richieda una riparazione o necessiti di ulteriori esami.

DOMANDE FREQUENTI

La sovrapposizione della saldatura e l'allineamento della saldatura sono sinonimi?

No. La sovrapposizione della saldatura è una condizione di saldatura indesiderata in cui il metallo depositato si estende oltre la punta o la radice previste senza la fusione richiesta.

La saldatura a riporto è un processo intenzionale. Uno strato di metallo di saldatura viene depositato su una superficie per scopi quali resistenza alla corrosione, resistenza all'usura, ripristino dimensionale o modifica della superficie. La terminologia simile non rende i due processi equivalenti.

I cordoni di saldatura sovrapposti sono sempre indice di un difetto di saldatura?

No. La sovrapposizione di saldature o cordoni di saldatura può essere intenzionale nelle operazioni di saldatura multipass, rivestimento, placcatura e accumulo. I passaggi adiacenti possono coprirsi parzialmente a vicenda per creare uno strato depositato continuo.

Il difetto descritto in questo articolo è diverso. Si verifica quando il metallo di saldatura sporge oltre il confine di saldatura previsto, senza formare la transizione fusa richiesta.

Una maggiore lunghezza della saldatura rende accettabile la sovrapposizione?

Non automaticamente. Il fatto che una saldatura sia più lunga della lunghezza minima indicata in un disegno non implica di per sé che una discontinuità al di fuori della lunghezza effettiva richiesta possa essere ignorata.

L'accettazione deve comunque essere determinata in base al codice, al disegno, alle specifiche di progetto, ai requisiti di ispezione e agli altri documenti che regolano il lavoro. Se è consentita una lunghezza di saldatura maggiore, ciò non significa necessariamente che qualsiasi condizione all'interno di tale lunghezza aggiuntiva sia accettabile.

Conclusione

La saldatura a sovrapposizione va compresa come un problema di fusione e di profilo del cordone di saldatura, non semplicemente come "eccesso di materiale d'apporto". Una corretta identificazione implica l'osservazione del cordone o della radice della saldatura, la comprensione di come si è fusa la lamiera e la distinzione tra una sovrapposizione reale e un cordone semplicemente convesso o sovradimensionato.

Una buona preparazione, parametri bilanciati, un'erogazione controllata del materiale d'apporto e una tecnica costante rimangono i metodi principali per prevenirlo. Per le lavorazioni in cui un basso apporto termico e un controllo ripetibile sono prioritari, i sistemi di saldatura laser portatili Dynalasers offrono un'ulteriore opzione per realizzare saldature controllate, riducendo al contempo il calore superfluo e semplificando la saldatura a filo continuo in applicazioni idonee.