Filo di saldatura animato al carburo di boro 80#

1. Cosa significa questa descrizione?

• Carburo di boro (B₄C): questo è l’ingrediente chiave. Il carburo di boro è uno dei materiali più duri conosciuti, secondo solo al diamante e al nitruro di boro cubico. La sua durezza Mohs è compresa tra 9 e 10. Questa durezza estrema è ciò che conferisce al deposito di saldatura la sua proprietà principale:  un’eccezionale resistenza all’abrasione .
• 80#: indica la granulometria delle particelle abrasive di carburo di boro  prima che vengano incorporate nel filo. “#” si riferisce allo standard statunitense per la dimensione delle maglie. Una grana 80 Mesh corrisponde a una granulometria media di circa 180 micron (0,007 pollici). Si tratta di una grana relativamente grossa, adatta per una forte resistenza all’abrasione piuttosto che per una finitura liscia.
• Filo animato per saldatura (FCAW): questo è il sistema di erogazione. Si tratta di un tubo metallico (la “guaina”) riempito con una polvere (“anima di flusso”). In questo caso, l’anima di polvere è costituita da particelle di carburo di boro miscelate con altri agenti fondenti.

2. Scopo e applicazione

• Estrema resistenza all’abrasione: questa è la funzione principale. Lo strato di saldatura diventa un materiale composito in cui particelle di B₄C incredibilmente dure sono incorporate in una matrice metallica resistente (solitamente a base di ferro).
• Buona lubrificazione: il carburo di boro ha proprietà autolubrificanti in determinate condizioni.
• Assorbimento di neutroni: il B₄C è un forte assorbitore di neutroni, ma questo è raramente il motivo per cui viene utilizzato nei riporti duri; la resistenza all’abrasione è il fattore principale.

• Estrazione mineraria e lavorazione dei minerali: punte da trapano, rulli frantoi, martelli polverizzatori, giranti di pompe per fanghi e coclee trasportatrici per la movimentazione di minerali altamente abrasivi.
• Costruzione: denti di escavatori, bordi di lame di bulldozer, teste di taglio per macchine perforatrici di gallerie.
• Agricoltura: Vomeri, attrezzi agricoli che lavorano su terreni sabbiosi o rocciosi.

3. Come funziona: il processo di saldatura

1. Saldatura: il filo animato viene alimentato in modo continuo all’arco di saldatura (un processo come FCAW o SAW – saldatura ad arco sommerso).
2. Fusione: la guaina metallica esterna si fonde, formando la matrice del bagno di saldatura. Il nucleo di flusso genera uno schermo di gas protettivo e scorie per proteggere il metallo fuso dall’aria.
3. Incorporazione delle particelle: le particelle di carburo di boro presenti nel nucleo vengono rilasciate nel bagno di saldatura. Grazie al loro punto di fusione estremamente elevato (oltre 2400 °C),  non fondono , ma rimangono allo stato solido.
4. Solidificazione: il bagno di saldatura si solidifica, intrappolando le particelle dure di B₄C all’interno della matrice metallica più resistente e duttile. Il risultato è uno strato composito a matrice metallica (MMC) sulla superficie del componente.

4. Considerazioni e sfide cruciali

• Estrema difficoltà di saldatura: il carburo di boro reagisce con il ferro. Alle temperature dell’arco, può dissolversi e formare boruri di ferro, estremamente duri ma anche molto fragili. Questo può portare a:
  • Elevata sensibilità alle cricche: il deposito di saldatura è soggetto a cricche a causa delle elevate tensioni residue e della fragilità. Il preriscaldamento e il rigoroso controllo della temperatura di interpass sono  assolutamente essenziali .
  • Richiede competenza: questo filo non è adatto a saldatori alle prime armi. Richiede operatori altamente qualificati che conoscano le procedure per il riporto duro di materiali fragili.
• Disponibilità limitata: i fili standard per riporti duri utilizzano carburi di cromo o carburi di tungsteno. I fili in carburo di boro sono un prodotto di nicchia e specializzato. Probabilmente dovrete contattare produttori specializzati di fili per riporti duri, non fornitori generici di prodotti per saldatura.
• Costo: il carburo di boro è un materiale costoso. Questo filo sarebbe significativamente più costoso delle leghe standard per riporti duri.
• Lavorabilità: il deposito finale della saldatura  non è lavorabile con utensili convenzionali. Può essere rifinito solo mediante rettifica con mole diamantate o al nitruro di boro cubico (CBN).

5. Confronto con fili di riporto alternativi

Conclusione

1. L’usura è sufficientemente grave da giustificarne il costo e la complessità? Per il 90% dei lavori di riporto duro, un filo di carburo di cromo o di tungsteno sarà sufficiente e molto più facile da applicare.
2. Ho saldatori qualificati e controlli rigorosi delle procedure (in particolare il preriscaldamento) per prevenire le crepe? In caso contrario, è probabile che l’applicazione non vada a buon fine.