Come funziona il Processo di saldatura?

Ogni tipo di saldatura avviene mediante procedimenti differenti e macchinari specifici. Si può comunque descrivere un procedimento generico che accomuna i diversi processi di saldatura.

Per realizzare una saldatura di due parti è necessario anzitutto preparare i due lembi del giunto mediante quella che viene definita cianfrinatura. Quindi il giunto viene scaldato a diverse temperature a seconda del processo impiegato.

La saldatura può avvenire per fusione (passaggio di stato solido/liquido) oppure allo stato solido. Nel primo caso è necessario arrivare alla temperatura di fusione dei materiali base utilizzati; nel secondo caso è necessario arrivare a temperature inferiori a quelle di fusione ed esercitare una pressione tra i lembi da unire.

• Il calore necessario all’attuazione del processo viene ottenuto con diversi sistemi:
• Una fiamma prodotta per combustione di un gas con aria o ossigeno.
• Un arco elettrico che viene formato tra due elettrodi (uno di essi può essere il pezzo stesso).
• Resistenza elettrica ottenuta per effetto Joule al passaggio di una corrente attraverso i pezzi da saldare.
• Laser a elevata potenza o altri sistemi di apporto di energia non da fiamma.
• Frizione i componenti si riscaldano per attrito.

Per ottenere una saldatura resistente, tecnicamente buona ed esente da imperfezioni, la zona di fusione deve essere protetta da fenomeni di ossidazione e il metallo fuso deve essere depurato da scorie. Per evitare l’ossidazione la saldatura deve avvenire quindi in atmosfera il più possibile priva di ossigeno (inerte): a tale scopo nella zona in prossimità della saldatura devono essere aggiunte sostanze come gas, borace, silicati e carbonati, che creino una “nube protettiva” nei pressi del bagno di fusione e che permettano l’espulsione delle scorie. Nella saldatura ossiacetilenica si produce un’atmosfera riducente, mentre la saldatura ad arco viene effettuata nell’atmosfera prodotta dalla combustione del rivestimento dell’elettrodo o sotto flusso di gas.

Il metallo di apporto può essere in forma di barrette o di filo continuo, che vengono avvicinate alla zona di fusione (saldatura a fiamma e saldatura TIG, in inglese tungsten inert gas) o costituire il vero e proprio elettrodo che si fonde a causa dell’arco elettrico che esso stesso provoca

Quali sono i processi di saldatura?

Saldatura ad elettrodo rivestito

La saldatura ad arco con elettrodi rivestiti è un procedimento manuale in cui la sorgente termica è costituita dall’arco elettrico che, scoccando fra elettrodo rivestito (supportato dalla pinza porta elettrodo) ed il pezzo da saldare (materiale base), sviluppa il calore che provoca una rapida fusione sia del materiale base che dell’elettrodo (materiale d’apporto).

Detta anche saldatura SMAW (secondo codifica Americana) o 111 (secondo codifica europea) è generalmente utilizzata nelle fasi di riempimento (filling) e talvolta, a seconda delle dimensione del pezzo da giuntare in termini di diametri e spessori, nelle fasi di finitura (cap) del giunto saldato.

In determinate situazioni questo processo viene utilizzato anche per le passate diradice (root pass and/or hot pass), sfruttando la grande capacità di penetrazione dell’elettrodo a rivestimento cellulosico,

Saldatura ad TIG

La saldatura ad arco in gas inerte con elettrodo infusibile di tungsteno (Tungsten Inert Gas) è un procedimento in cui il calore necessario per l’elettrodo usato per condurre la corrente è un elettrodo di tungsteno o di lega di tungsteno.

La zona di saldatura, il metallo fuso e l’elettrodo non consumabile sono protetti dall’influenza degli agenti atmosferici grazie al gas inerte alimentato attraverso la torcia porta elettrodo.

La saldatura con procedimento TIG può avvenire con l’apporto di altro materiale (bacchetta di materiale d’apporto) oppure mediante fusione del materiale base per effetto del calore prodotto dall’arco elettrico.

L’esecuzione della saldatura è fornita da un arco elettrico mantenuto tra un elettrodo non consumabile ed il pezzo in lavorazione.

Detta anche saldatura GTAW (secondo codifica Americana) o 141 (secondo codifica europea) è generalmente utilizzata nelle prime passate di un giunto saldato (root & hot), per la sua caratteristica di essere un procedimento che garantisce un’elevata penetrazione.

Saldatura ad Arco Sommerso

La Saldatura ad arco sommerso (SAW – Submerged Arc Welding nella terminologia AWS) o procedimento 121 (secondo standard europeo) è un procedimento di saldatura ad arco a filo continuo sotto protezione di scoria. La morfologia generale della zona di saldatura (cioè, il fatto che l’arco scocchi sotto la scoria) permette di generare una grande quantità di calore che, essendo schermato dalla scoria, cattiva conduttrice termica, resta localizzato nel bagno di saldatura.

Quindi la saldatura ad arco sommerso permette di operare con elevate velocità di saldatura e di deposito, quindi per effettuare riempimenti (filling) di alto spessore o di saldature con grande diametro e/o lunghezza, oltre che le finiture (cap).

La saldatura ad arco sommerso è un processo che può essere reso completamente automatico e può effettuare sia saldature longitudinali in posizione piana che saldature circonferenziali su posizionatori

Saldatura a filo continuo con protezione di gas (G.M.A.W.)  senza protezione di gas (FLUX or SELF SHIELDED WIRE)

La saldatura MIG (Metal-arc Inert Gas) o MAG (Metal-arc Active Gas) (l’unica differenza fra le due è il gas che viene usato per la protezione del bagno di saldatura), indicate entrambe nella terminologia AWS come GMAW (Gas Metal Arc Welding – Saldatura ad arco con metallo sotto protezione di gas), è un procedimento di saldatura sviluppato dopo la Seconda guerra mondiale che ha assunto un peso, in termini di prodotto saldato per anno, sempre crescente. Uno dei principali motivi che hanno permesso questo sviluppo è stata la riduzione dei costi dei prodotti di elettronica, per cui sono state sviluppate macchine per saldatura semiautomatiche a costi accessibili anche per ditte di dimensioni medio-piccole

La saldatura a filo animato (FCAW o FCA) è un processo di saldatura ad arco semiautomatico o automatico. FCAW richiede un elettrodo tubolare consumabile ad alimentazione continua contenente un flusso e un’alimentazione di saldatura a tensione costante o, meno comunemente, a corrente costante. A volte viene utilizzato un gas di protezione fornito dall’esterno, ma spesso si fa affidamento sul flusso stesso per generare la necessaria protezione dall’atmosfera, producendo sia protezione gassosa che scorie liquide a protezione della saldatura.

Quali sono i difetti di saldatura più comuni?

Nel processo di saldatura, possono verificarsi diversi difetti che influenzano la qualità e l’integrità strutturale della saldatura stessa. Ecco alcuni dei difetti di saldatura più comuni:

1. Porosità: La presenza di piccole bolle o pori nella zona saldata a causa dell’ingresso di gas durante il processo di fusione. Le cause possono essere l’Inadeguata protezione del gas, contaminazione del materiale d’apporto, regolazione inadeguata del flusso del gas di protezione. Per prevenire al meglio questo difetto è necessario Utilizzare gas di protezione adeguati, effettuare una pulizia accurata delle superfici e controllo del flusso del gas.
2. Inclusioni di Scoria o Inclusioni di Materiale Estraneo: Presenza di materiale estraneo o scoria nella zona saldata. Le principali cause possono essere la Scarsa pulizia delle superfici di lavoro, inadeguata rimozione della scoria tra i passaggi di saldatura.
3. Cricche: Fessure o fratture nella zona saldata. Le cause possono essere il Raffreddamento troppo rapido, tensioni residue, uso di parametri di saldatura non appropriati.
4. Distorsioni: Deformazioni o cambiamenti di forma indesiderati nei materiali saldati. Causato da Raffreddamento ineguale, tensioni residue, saldatura in posizioni difficili. Con un adeguato Controllo delle temperature di raffreddamento, gestione delle tensioni residue, si possono evitare questi difetti.
5. Manche di Penetrazione: La saldatura non penetra completamente attraverso il materiale di base. Le principali cause sono i Parametri di saldatura non corretti e la velocità di avanzamento troppo elevata.
6. Saldatura Fredda: La temperatura durante la saldatura non è sufficiente per fondere completamente i materiali. Le principali cause sono: Potenza insufficiente, velocità di avanzamento troppo veloce. Per prevenire questo difetto si può aumentare la potenza e regolare la velocità di avanzamento.
7. Sovrapposizione: Sovrapposizione di passaggi di saldatura in eccesso, creando sporgenze eccessive. La causa di questo difetto dipende da un’Eccessiva sovrapposizione dei passaggi di saldatura.