Saldatura appunti da manuale: definizione: procedimentoche permette di ottenere l'unione permanente dei pezzi metallici processati. Sottol'azione del calore, con o senza apporto di materiale metallico , in modo da realizzare nei tratti di collegamento, la continuità fra i pezzi stessi. Per saldatura si intende anche il giunto di saldaturae la zona interessata a tale collegamento. Si dice metallobase il materiale metallico che costituisce i pezzi da saldare ,metallo d'apporto o riporto quello che può essere aggiunto al metallo base per ottenere il giunto saldato. Si possono classificare in base all'energia impiegata per il riscaldamento ed il procedimento di utilizzazione di tale energia. SALDATURA AD ARCO ELETTRICO Saldatura per fusione ,in cui il calore necessario al processo , è prodotto dallo spostamento di elettroni,attraverso un mezzo gassoso ionizzato, sotto forma di arco voltaico, che si fa scoccare e si stabilisce fra due elettrodi. POLARITA' Diretta o "Normale", Polarità inversa se invertiti i poli. L'elettrodo è collegato al polo negativo (catodo) il pezzo a quello positivo anodo, in corrente continua. L'intensità di corrente di saldatura o di regime,la corrente che attraversa l'elettrodo al pezzo, all'orchè l'arco è innescato. ESSA è minore della corrente di adescamento (o innesco arco elettrico) e di corto circuito . La " penetrazione" : per un determinato diametro dell'anima dell'elettrodo,aumentando Is aumenta la velocità di fusione, e di conseguenza , la quantità di metallo depositato per unità di lunghezza. Ilbagno di fusione è portato ad una temperatura più elevata ,ed è quindi la fusione è più profonda ( penetrazione) . Perchè sia possibile adescare o innescare l'arco elettrico, la tensione fra elettrodo ed il pezzo( tensione di adescamento) o di accensione Va , deve raggiungere un certo valore che varia secondo ildiametro dell'elettrodo, 50\ 90 volt , è maggiore per gli elettrodi con diametro minore. LA TENSIONE di arco o di saldatura ad arco innescato Vs è piu bassa dai 20 A 44 volt * alluminio preriscaldo del pezzo + 100° \350° a seconda dello spessore da saldare e la sezione dei pezzi Accurata pulizia del giunto , si usa corrente continua con polarità inversa , corrente alternata con scintilla pilota , meglio saldatura ad arco sommerso in atmosfera inerte ( ARGON) T.I.G. M.I.G. Per saldare l'alluminio occorre corrente continua per sabbiatura ionica e rottura superficiale dell'ossido di alluminio. La saldatura manuale si puo tirare o spingere.Il bagno di fusione deve essere sempre dietro la torcia o l'elettrodo SALDATURA AD ARCO IN ATMOSFERA GASSOSA DI PROTEZIONE Questi metodi, ad arco visibile, sono caratterizzati da una ATMOSFERA gassosa , di opportuna composizione , destinata a proteggere il bagno di fusione ed il metallo fuso. Le principali tecniche sono: con elettrodo non fusibile in atmosfera inerte( T.I.G. ossia tungsten inert gas welding) con elettrodo fusibile in atmosferainerte ( M.I.G. cioè metal inert gas ) con elettrodo fusibile in atmosfera attiva ( M.A.G. metal active gas Possono essere eseguite manualmente da un operatore qualificato ( SALDATORE) o automaticamente da posizionatori. La saldatura con elettrodo non fusibile in atmosfera inerte ( T.I.G.) sono caratterizzate dalla " TORCIA" di saldatura, che portal'elettrodo di tungsteno infusibile. Permette l'afflusso del gas inerte ( ARGON) , è collegata alla saldatrice ed è refrigerata con acqua.La postazione di saldatura è compleata da una saldatrice in ( corrente continua / e o corrente alternata con scintilla pilota) adatta per questo tipo di saldatura,un eventuale filo di metallo di apporto , una bombola di gas (ARGON) con riduttore di pressione e misuratore di portata , un economizzatore elettrico, o meccanico, che consente l'erogazione dell'argon all'accensione dell'arco o l'interruzione dell'efflusso di gas quando l'arco è sisinnescato. L'argon è contenuto in bombole alla pressione di 2ooKg f/cm2 (16,61 MPA) viene utilizzato sulla torcia con una pressione di 0,5Kgf /cm2( 49KPA) nella quantità richiesta dal lavoro da eseguire ( da 2 a 15 litri al minuto) . Il diametro dell'elettrodo da impiegare , è scelto in base all'intensità di corrente da usare nel lavoro da effettuare. L'arco è alimentato comunemente da corrente alternata con scintilla pilota ( alta frequenza) e da corrente continua in polarità diretta , la polarità inversa a parità di intensità di corrente da scarsa penetrazione e l'elettrodo fonde e si deteriora ,viene usato per alluminio, o leghe , acciaio inox , e leghe , magnesio, e acciai dolci e sottili. Saldature con elettrodi fusibili in atmosfera inerte ( M.I.G.)o attiva( M.A.G.) Alla torcia fanno capo il filo ( elettrodo ) fusibile, contenuto in una guaina ,avvolto in un apposito aspo, ed è fatto avanzare automaticamente , il condotto del gas di protezione il cavo porta corrente di saldatura e la tubazione dell’eventuale refrigerante ( acqua). Una adatta saldatrice , la bombola di gas protettivo e gli accessori, analoghi a quelli della saldatura a TIG . IL trasferimento del metallo d’apporto , sotto forma di gocce , del filo fusibile al pezzo assume in questo processo di saldatura una notevole importanza , con trasferimento a spruzzo ( spray arc) avente modalità analoghe a quelle della saldatura manuale con elettrodi rivestiti , l’intensità di corrente condiziona la velocità di fusione del filo in funzione delle proprietà dell’arco elettrico, con trasferimento ad immersione ( SHORT ARC) . Mantenendo volutamente ridotta la lunghezza dell’arco , le gocce che si formano entrano immediatamente in contatto col bagno di fusione provocando così cortocircuiti ed istantanee forti erogazioni di corrente minori tensioni d’arco ( 15- 25 Volt) più basse rispetto all’altro tipo di trasferimento , la penetrazione è modesta adatta per prime passate e piccoli spessori ( minori di 1mm) per tubi. Lo spray arc si adatta per ( archi con alto livello termico ) per riempimenti su grossi spessori , saldature ad angolo su pezzi massicci di notevoli dimensioni . IL passaggio da un tipo di trasferimento all’altro, è condizionato non solo dalla lunghezza dell’arco , dalla tensione e dall’intensità di corrente , ma anche dal diametro del filo dal gas protettivo ( ARGON; CO2 o miscele di anidride carbonica) short arc – spray arc , diametri fili = 0,8 I= 75 Ampere; diametro 1mm I = 200Ampere ; 1,6 mm spessore filo I = 225 Ampere . I gas possono essere inerti ( argon) , dotati di una certa attività chimica con tendenze ad ossidare il bagno di fusione ( argon, alluminio , acciaio inox leghe non ferrose) Anidride carbonica fili con leghe di MN e Si. Saldature in piano , frontale, su giunti a spigolo , a L a T saldature verticali ascendente , verticale discendente sopratesta ( posizioni) SALDATURE AD ARCO IN ATMOSFERA GASSOSA DI PROTEZIONE L’esigenza di proteggere il bagno di fusione dall’azione nociva dell’aria si ha tanto nel caso degli acciai, per garantire la tenuta stagna del giunto, quanto nel caso di non ferrosi. Risultano saldabili senza difficoltà e con risultati ottimi, quando si evita il contatto con l’OSSIGENO , dannosissimo a causa della sua grande affinità con l’ALLUMINIO ( per cui forma un legame chimico , il SESQUIOSSIDO Al2 O2 durissimo e quasi impossibile da eliminare , perché il sesquiossido noto come allumina , fonde a circa 2000° C., mente il metallo base fonde a meno di 660 ° C. I gas protettivi sono: RGON, ELIO, Anidride Carbonica ( CO2 ) Idrogeno e Azoto. L’ossigeno si usa miscelato con Argon o altri gas. SALDATURA a T.I.G. In questo metodo l’arco scocca fra un elettrodo infusibile di Tungsteno ( elettrodo infusibile) ed il metallo base. Il metallo di apporto , costituito da una bacchetta nuda , viene depositato a parte. L’operatore agisce con una tecnica affine a quella della saldatura a gas ( brasatura) tenendo nella mano destra la torcia porta elettrodo ( come il cannello della fiamma ossidrica o cannello ossiacetilenico ) e nella sinistra la bacchetta di materiale d’apporto . le condizioni di saldatura rispetto a quella ossiacetilenica , sono agevolate dall’assenza della fiamma e di vapori di flussi disossidanti e per la grande potenza dell’arco. L’ impianto è costituito da una torcia porta elettrodo infusibile, il generatore di corrente alternata, o continua ,(a seconda del metallo da usare) la bombola contenente il gas inerte ( argon) con riduttore di pressione e di misuratore di portata, ( flussometro) impianto refrigerazione acqua. ALIMENTAZIONE ELETTRICA A) CORRENTE CONTINUA: polarità diretta ( negativo all’elettrodo) per saldare acciai comuni o poco legati, per acciai inox , per rame e leghe, titanio nichel. B) CORRENTE ALTERNATA: per la saldatura delle leghe contenenti alluminio ( leghe leggere , ed ultraleggere, bronzi d’alluminio). Queste leghe presentano il grave inconveniente della facile ossidabilità . La pellicola d’ossido fonde a 2000° C. . Quindi molto piu tardi del metallo di base e crea pericoli di sfondamento . Se si operasse in corrente continua, polarità inversa, il flusso di elettroni dal bagno di fusione all’elettrodo romperebbe la pellicola di ossido superficiale, si consumerebbe velocemente l’elettrodo scintilla pilota. Saldatura Definizione: Procedimento usato, per realizzare a caldo giunzioni stabili tra pezzi metallici con o senza apporto di materiale fuso. Se ne distinguono quattro tipi fondamentali : per la fusione ( a lembi accostati dei pezzi da saldare, vengono fusi insieme) Saldobrasatura ( tra lembi accostati si fa calare un materiale ad alto punto di fusione ) Brasatura ( tra lembi sovrapposti si infiltra un materiale d’apporto a basso punto di fusione . Saldatura per pressione ( i lembi vengono riscaldati fino al punto di fusione o di pastosità e poi pressati insieme) Saldatura per fusione : La saldatura a gas , adatta a tutti i materiali metallici ( esclusi gli acciai inossidabili) ,utilizza la fiamma di un cannello a gas( in genere ossiacetilenico ) . La saldatura ad arco elettrico, che si stabilisce fra i due elettrodi , uno dei quali è generalmente il pezzo da saldare, mentre l’altro è la bacchetta del materiale d’apporto ( elettrodo rivestito, o bacchetta nuda) . La saldatura ad idrogeno Atomico per acciai e leghe leggere impiega elettrodi di tungsteno il cui arco dissocia in ATOMI le molecole di idrogeno soffiato da appositi ugelli che poi ricomponendosi producono il calore che fonde il materiale d’apporto , in filo continuo . La SALDATURA al plasma, per acciaio inossidabile , nichel e titanio, produce attraverso un arco elettrico l’altissima ( oltre 5500° C)necessaria per portare allo stato di plasma, gas come argon , elio , idrogeno, e azoto, insufflati ,in un cannello di rame che funge da anodo , con al centro il catodo di tungsteno. LASALDATURA ALLUMINOTERMICA o alla termite , utilizza il calore prodotto dalla reazione isotermica che si innesca fra i componenti della termite ( sesquiossido di ferro e alluminio) quando viene riscaldato a circa 1000 ° C. SALDATURA per PRESSIONE : comprende 3 sistemi principali NELLA saldatura a fuoco o bollitura , i lembi da unire vengono riscaldati fino allo stato plastico e poi sovrapposte e martellate e pressati senza apporto di materiale; NELLA SALDATURA ELETTRICA per resistenza il calore è prodotto per effetto JOULE dalla corrente elettrica fatta passare attraverso le superfici di contatto dei lembi sovrapposti da unire: nella SALDATURA ELETTRICA A SCINTILLIO il calore è prodotto dagli archi elettrici che si formano fra i lembi collegati con un polo e poi accostati. SALDOBRASATURA . BRASATURA : la SALDOBRASATURA detta un tempo brasatura forte , è nota come saldatura ALL’OTTONE , si usa per saldare GHISA; ACCIAIO, RAMEe le sue leghe, facendo calore ai lembi accostati. UN materiale d’apporto ad alto punto di fusione (800-900° C.) di solito una lega di rame . Si usa un cannello ossiacetilenico per il preriscaldo . La brasatura dolce è nota come saldatura a stagno e si esegue infiltrando fra le due superfici da unire ( acciaio , rame, zinco ,stagno) un materiale di apporto a basso punto di fusione ( lega 60% stagno, 40% piombo ) fuso dal calore di un saldatore elettrico o un cannello a gas ( tipo “stagnino”) LA SALDATURA è un collegamento fra solidi , che realizza la continuità del materiale fra le parti unite. QUANDO non viene altrimenti specificato , si designa con il semplice termine SALDATURA fra metalli. Ottenuta con collegamento metallico , tale cioè da stabilire la continuità del reticolo cristallino metallico nella zona di giunzione. Questo esclude i collegamenti per mezzo di collanti anche se destinati a superfici metalliche. LA SALDATURA , può indicare il procedimento della giunzione , quanto il risultato della giunzione stessa, cioè il giunto. IL metallo base è quello che costituisce i pezzi da saldare .Materiale d’apporto è quello aggiunto al metallo base per ottenere il collegamento I procedimenti principali sono due: SALDATURA AUTOGENA e la BRASATURA La saldatura autogena comprende tutti procedimenti in cui il giunto si autogenera da parte del metallo base quando i lembi da unire di quest’ultimo sono portati ad un alto livello di energia tale da permettere una mobilità atomica sufficiente a costituire un reticolo cristallino nella zona di giunzione . Questa si ottiene in due modi :per fusione dei lembi e successiva cristallizzazione . Per pressione accompagnata da un livello termico sufficientemente alto per permettere la sincristallizzazione delle parti delle superfici affacciate e premute l’una contro l’altra. La brasatura è invece una saldatura eterogenea , cioè ottenuta a mezzo dell’apporto di metallo fuso fra due lembi di materiale base solidi. Fra tali lembi il metallo d’apporto liquido penetra per il fenomeno della capillarità superficiale e poi solidificandosi li collega fra loro. In ognuna di tali categorie e procedimenti di saldatura si diversificano a seconda della sorgente di calore utilizzata ed ancora a seconda della modalità pratiche di impiego di ognuna di tali sorgenti. SALDATURA ad ARCO ELETRICO: L’arco elettrico è una sorgente di calore molto adatta per ottenere la fusione dei lembi da saldare ; per la sua pratica applicazione richiede due condizioni fondamentali A) Facilità di accensione dell’arco e tensione piuttosto bassa B) Stabilità dell’arco. La prima condizione è realizzata attraverso il riscaldamento del catodo ( a mezzo di un cortocircuito di adescamento) , oppure ionizzando l’ambiente d’arco a mezzo di una debole corrente di alta frequenza: in tali modi la tensione di accensione dell’arco può essere contenuta nell’ordine di 60- 80 V volt. La seconda condizione cioè la stabilità d’arco è garantita da una speciale concezione della macchina saldatrice , la cui caratteristica statica di funzionamento deve avere andamento tale ( di solito cadente) da intersecare in modo stabile la caratteristica dell’arco alimentato. L’arco elettrico per saldatura può essere alimentato in corrente continua o in corrente alternata . In questo il funzionamento è più critico perché l’arco deve spegnersi e riaccendersi ad ogni alternanza e quindi richiede una atmosfera difacile ionizzabilità per potersi riadescare prontamente all’inizio di ogni alternanza . Normalmente la tensione d’arco in saldatura è dell’ordine di 25/30 , ma in applicazioni speciali ( saldature in atmosfera inerte ) può anche scendere di 10 V volt .La corrente di saldatura può variare assai, a seconda delle applicazioni , passando da poche decine di ampere A fino 300-400 A . Nelle saldature manuali,e superando 1000 Ampere in certi casi di saldature automatiche. IL procedimento di saldatura all’Arco Elettrico oggi più diffuso è quello con elettrodi fusibili rivestiti. L’arco che scocca fra l’estremità dell’elettrodo e il metallo sviluppa tanto calore da fondere sia l’estremità dell’elettrodo ,sia una coppetta cratere di metallo base, dall’estremità dell’elettrodo si staccano delle piccole gocce di metallo che cadono nella coppetta fusa di metallo base, formando il metallo base di apporto. Il calore dell’arco fa anche volatilizzare man mano l’estremità del rivestimento . i gas aureali così formati in parte vanno a contatto del bagno di fusione e del metallo base e condensano, formando una scoria, prima liquida che protegge e modella il bagno di fusione mentre solidifica, che ricopre il cordone di saldatura mentre raffredda. Il passaggiodel metallo attraverso l’arco avviene non per gravità , come dimostra il fatto che si può saldare in tutte le posizioni , ma per combinazioni di varie cause: AZIONE ELETTRICA, di pinch effect, che tende a staccare le gocce di metallo dalla punta dell’eletrodo .Minore massa termica dell’elettrodo che si riscalda quindi di più del metallo base . INGLOBAMENTO di gas nelle gocce di metallo che si formano all’estremità dell’elettrodo e a causa dell’alta temperatura scoppio di tali gocce , che vengono spuzzate verso il metallo base. Volatilizzazione di una parte di tali goccioline e successiva condensazione del bagno di fusione . Il passaggio del metallo d’apporto nell’arco varia continuamente , la lunghezza dell’arco e ne squilibria disordinatamente il funzionamento . Le macchine saldatrici devono avere oltre ad una caratteristica statica che assicuri il funzionamento stabile dell’arco, , anche la capacità di pronto intervento per correggere gli squilibri dinamici dell’arco ,anche la capacità di pronto intervento per correggere gli squilibri dinamici dell’arco in modo da garantire le volute condizioni di saldatura. MACCHINE SALDATRICI AD ARCO ELETRICO:a corrente continua,a corrente alternata gruppi convertitori rotanti, trasformatori rotanti , trasformatori statici , alternatori rotanti. *-----------------------------------------------------------------------------------* “plasma, stato di aggregazione della materia che si aggiunge ai 3 comunemente noti, solido liquido gassoso, costituito da un gas altamente ionizzato , cioè tale che gli atomi e le molecole costituenti risultano privi di tutti o quasi gli elettroni , poiché il plasma è neutro , dal punto di vista elettrico , esso appare come una miscela di ioni positivi e di elettroni negativi, le cui cariche si neutralizzano a vicenda. E’ possibile ottenere plasma partendo da un gas a bassa pressione e riscaldandolo fino a temperature molto alte , anche dell’ordine di 10 alla 6, 10 alla 8 K.” *-----------------------------------------------------------------------------------------* STICH out o minima distanza elettrodo pezzo. Pinch effect o effetto strozzato È necessario innescare l’arco portando l’elettrodo del pezzo metallo base L’elettrodo forma il cratere , il gas l’aureola protettiva. Saldatura a filo continuo ( M.I.G. M.A.G.) L’elettrodo è costituito da un filo continuo consumabile ( materiale d’apporto) ,che si svolge da una bobina ( ASPO), dalla testa guida filo fuoriesce un gas protettivo come nel procedimento T.I.G. Se il gas è inerte tipo argon e protegge solamente il bagno di fusione , il procedimento si definisce M.I.G. METAL INERT GAS Welding . Saldatrici in gas inerte con elettrodo metallico ( gas ARGON ELIO) . Se il gas è attivo ( ossia ossidante , esempio CO2 anidride carbonica) il procedimento è detto M.A.G. METAL ACTIVE gas Welding. Un impianto di saldatura a filo continuo comprende la bobina , su cui è avvolto l’elettrodo , l’alimentazione elettrica , l’impianto che fornisce la corrente gassosa di protezione , l’impianto per l’acqua di raffreddamento ,e il dispositivo di avanzamento filo. L’alimentazione si effettua in corrente continua , polarità inversa; la caratteristica d’arco è tale che, quando l’arco si allungasse la corrente elettrica diminuirebbe , rallentando la velocità di fusione del filo. Pertanto si ottiene automaticamente la regolazione dell’arco . I generatori di corrente : corrente continua, corrente alternata. Devono possedere la caratteristica discendente , la tensione ai morsetti, della macchina deve scendere automaticamente con l’aumentare della corrente erogata. Una generatrice per saldatura ad arco, oltre ad avere un’ottima caratteristica Discendente , ed una corrente corto circuito ( quando l’elettrodo tocca il pezzo da saldare per innesco arco , non raggiunge valori elevati, come corto circuito accidentale fra i deve 1) possedere una caratteristica dinamica sensibile ,ossia la tensione e la corrente devono seguire istantaneamente le variazioni della lunghezza d’arco, dovute al passaggio di goccioline e materiale dalla bacchetta ( filo, elettrodo) al pezzo in saldatura 2) l’innesco arco deve essere facile. 3) L a regolazione dell’intensità di corrente deve avvenire in modo continuo , entro vasti limiti, in rapporto al diametro dell’elettrodo impiegato ed alle condizioni di raffreddamento del pezzo. LE SALDATURE: Come si è accennato, la saldatura ha subito in questi ultimi decenni un importante e uno sviluppo senza precedenti , oltre a soppiantare quasi completamente la chiodatura , viene applicata in moltissimi altri campi delle costruzioni meccaniche . Ad esempio vengono attualmente composti a mezzo di parti saldate moltissimi pezzi che diversamente dovrebbero ricavati con complicatissime operazioni di fucinatura e stampaggio o con lunghe e costose lavorazioni alle macchine utensili . La saldatura oggi può garantire una resistenza di collegamento pari o anche superiore a quella posseduta dagli stessi organi ,quando vengono costruiti in un solo pezzo , si è rivelato un metodo costruttivo insostituibile per la sua economicità , in confronto ad altri procedimenti tecnologici Per saldatura si intende il processo mediante il quale si effettua l’unione di pezzi metallici sotto l’azione del calore ,con o senza apporto di materiale metallico , in modo da realizzare nei tratti di collegamento la continuità nei pezzi stessi. Saldatura AUTOGENA. I lembi da unire durante la saldatura partecipano direttamente all’unione. Per fusione: Il collegamento avviene, con o senza materiale d’apporto . Quando i lembi raggiungono la fusione , senza che venga esercitata pressione alcuna fra le parti da unire. Ad arco: Il calore necessario è fornito da un arco elettrico voltaico, che viene stabilito fra le parti da saldare ed un apposito elettrodo . Gli elettrodi oggi usati sono quelli metallici , con adatto rivestimento. SALDATURA MANUALE CON ELETTRODI RIVESTITI: E’ il processo più comunemente usato . La fusione graduale degli elettrodi fornisce il materiale d’apporto, mentre il rivestimento che fondendo protegge il bagno, può anche compiere altre funzioni importanti. Saldatura AUTOMATICA ad Arco Sommerso: L’elettrodo è costituito da un filo del diametro di 3 -10 mm , che avanza , trascinato da un apposito motorino, con velocità regolata automaticamente. La saldatura è molto veloce . E’ molto usata per costruzioni navali grandi serbatoi cisterne caldaie , condotte forzate ecc. Saldatura ad arco in atmosfera inerte. L’arco scocca in atmosfera di gas inerte I procedimenti attuali sostituiscono il processo ARCATOM ( ATMOSFERA IDROGENO), dove saldature imperfette e fragili. Procedimento T.I.G. ( tungsten inert arc). L’elettrodo è infusibile di tungsteno , ed è al centro di un tubetto refrattario , da cui fuoriesce gas argon ( o altro gas inerte). Il metallo d’apporto è fornito come per la saldatura ossiacetilenica in bacchette nude come per le brasature. E’ un procedimento molto eseguito manualmente , per acciai inox , leghe leggere, alluminio, , titanio ecc. PROCEDIMENTO M.I.G. ( METAL INERT GAS). L’arco scocca in un gas inerte ( Argon, Elio, miscele gassose Argon-Elio.) IL metallo d’apporto un filo è fornito da una bobina (aspo) che esce automaticamente dalla pistola ( TORCIA) ad opera di un motorino trascinafilo. PROCEDIMENTO M.A.G: ( METAL ACTIVE GAS) . Come il MIG , ma il gas contenente Ossigeno ( ANIDRIDE CARBONICA CO2, oppure CO2 con Argon CO2 con Ossigeno , Argon con Ossigeno. OSSIACETILENICA ( a gas). Il calore necessario viene prodotto dalla combustione di un gas con l’ossigeno, il metallo d’apporto viene generalmente fornito sotto forma di o di una bacchetta nuda. Il gas è l’ACETILENE. Saldatura per pressione. L’unione si ottiene portando i lembi alla temperatura di fucinatura o di fusione, ed esercitando una pressione fra i lembi da unire, si hanno saldature a fuoco o a resistenza. SALDATURA A FUOCO : Detta anche “ bollitura” , al gas d’acqua ecc. I pezzi da unire portati alla temperatura necessaria, a mezzo di fucina, con bruciatore o forno, si saldano sfruttando la plasticità del materiale mediante martellatura (rifollatura) pressione meccanica. *”Cianfrino” Con la parola cianfrinatura si indica la preparazione dei bordi , nel senso della definizione che seguono. Se la superficie è costituita da un piano inclinato rispetto alla superficie dell’elemento , l’operazione è detta smussatura . Cianfrino : spazio tra due lembi convenientemente preparati , destinati ad essere riempito dal matallo ( apporto) per realizzare la saldatura. Se i lembi aderiscono, il cianfrino ha volume nullo . Il profilo e la sezione trasversale del cianfrino . Lembi del cianfrino ( o lembi da saldare) sono la superficie delimitanti il cianfrino. Vertice della saldatura , è la zona della prima passata di saldatura , più distante dal saldatore. SPALLA ( S) , è la porzione del lembo di un cianfrino, trovantesi nella zona del vertice della saldatura, facente un angolo con la restante parte della superficie del lembo e parallela ad un corrispondente tratto dell’altro lembo del cianfrino. Con G si indica la distanza fra i lembi ( distanza minima di una data sezione o GAP) . LA Profondità ( d) del cianfrino è la profondità della parte di cianfrino che si trova sopra o sotto la spalla. T è lo spessore della lamiera in mm con alfa si indica l’angolo di apertura tra i due opposti piani dei lembi da saldare nel cianfrino. Con gamma l’angolo solido ,angolo al vertice formato dal lembo cianfrinato di un elemento e dalla superficie dell’elemento stesso , con beta , l’angolo di cianfrino ,angolo acuto formato da una parte piana col lembo cianfrinato di un elemento rispetto al piano perpendicolare alla superficie dell’elemento stesso che contiene l’asse del cianfrino. Se manca la spalla ,si ha il lembo vivo. Il cianfrino è semplice quando i suoi lembi si aprono in una sola direzione, è Doppia quando si aprono in due direzioni opposte. Solcatura al vertice: è l’operazione destinata a produrre un solco concavo dal lato opposto a quello della saldatura stessa Scalpellatura al vertice Lo scopo della preparazione è di assicurare il grado di penetrazione e la facilità di saldatura , necessari per ottenere un giunto sano. La scelta della preparazione è data a) Il processo di saldatura ( sorgente di calore, caratteristiche esecuzione) b) La posizione della saldatura c) Lo spessore delle lamiere ed il tipo di giunto d) Grado di penetrazione richiesto alla saldatura e) La possibilità o meno di evitare deformazioni al pezzo f) Economia nella preparazione dei lembi e nel consumo del materiale d’apporto g) La natura del metallo base. Le saldature si usano nelle tubazioni , nelle costruzioni di caldaie , serbatoi . Tra i vantaggi dell’uso delle strutture saldate in confronto a quelle fuse . La saldatura è inoltre diffusa per applicare rinforzi, nervature , formagelle raccordi. Costruire telai carpenterie metalliche chassis , strutture reticolari tralicci in profilato. SALDATURE FORTI: Il materiale di apporto è una lega di rame e zinco e stagno ( circa 55Cu , 40Zn , 5 Sn) con punto di fusione a 800-900° C., ma sempre inferiore a quello dei pezzi da saldare , i quali vengono portati a temperature inferiori a quella di fusione , o alla fiamma indi cosparsi della lega e poi compressi e martellati. Saldatura dolce o debole. Il materiale d’apporto consiste in una lega di stagno e di piombo , in diverse proporzioni , anche con aggiunta di piccole quantità di bismuto per renderlo più fusibile . Si impiega il saldatore di rame o elettrico , o il cannello ferruminatorio. SALDATURA per fusione o AUTOGENA Si riscaldano le parti da riunire sino ad ottenere il passaggio allo stato fluido , con o senza materiale addizionale o di apporto. Si riscaldano le parti da riunire sino ad ottenere il passaggio allo stato fluido , con o senza addizionale o di apporto. La resistenza di un cordone , di saldatura dipende dalle sue dimensioni, e dalla qualità del materiale impiegato per la saldatura , dall’area della sezione resistente utile o netta del cordone di saldatura , è uguale al prodotto della lunghezza l del cordone per l’altezza a netta Giunti tra lamiere accostate di costa testa a testa –sovrapposte ad angolo Saldature ad arco con elettrodi metallici . Con questo si trova un capo del circuito è collegato al pezzo da saldare , nel mentre l’altro è collegato all’elettrodo che serve quale materiale d’apporto . La saldatura elettrica ad Arco si effettua a corrente continua a circa 60 V volt , a corrente alternata A circa 70 V volt . La buona riuscita dipende anche dal tipo di rivestimento disossidante di cui sono coperti gli elettrodi. La corrente assorbita cresce con il diametro degli elettrodi , che è a sua volta funzione crescente dello spessore della lamiera da saldare. NORMATIVA UNI EN 287/1
Saldatura Procedimento tecnologico che realizza il collegamento permanente di pezzi metallici, per mezzo del calore con continuità del fra le parti. Il nome indica anche il giunto saldato. La saldatura è usata sempre più nelle costruzioni meccaniche , perché permette di realizzare strutture più leggere, più semplici , più facilmente riparabili. SALDATURA AUTOGENA: Quella in cui fondono sia il pezzo sia l’eventuale metallo d’apporto , distinta: saldatura per fusione , per pressione , a gas , ad arco elettrico , alluminotermica , bollitura , a resistenza ad induzione. Saldatura eterogenea: fonde solo il metallo d’apporto , saldobrasatura. AUTOGENO : saldatura di metalli, si ha provocando la fusione locale: si può fare con apporto di materiale o senza, a seconda della fonte di calore: a GAS, il calore è dato dalla combustione di GAS ACETILENE con OSSIGENO, AD ARCO ELETTRICO, si sfrutta il calore generato dall’arco elettrico .A resistenza elettrica, anche a punti ,si utilizza il calore generato dalla corrente elettrica, quando passa in un conduttore ( EFFETTO JOULE). In IDROGENO ATOMICO : il calore generato da un arco tra due elettrodi di WOLFRANIO (TUNGSTENO) , viene portato da un flusso di idrogeno ( BUON CONDUTTORE DI CALORE) . A contatto con i lembi da saldare. ALLA TERMITE è l’alluminotermica. Cannello: utensile per la saldatura ( O il taglio dei metalli dipende dalla conformazione) , costituito da due tubetti metallici leggermente piegati ad angolo ; si riuniscono ad una estremità in vari modi, nell’intento di miscelare i gas . All’altra estremità portano l’attacco per le tubazioni conduttrici dei gas ed i rubinetti per l’opportuna regolazione del flusso. Ad un tubo si fa affluire l’ossigeno da bombole , ove è compresso , all’altro tubo si manda il gas combustibile ; gas d’acqua, gas illuminante , idrogeno butano , propano , acetilene. Fra le bombole ed il cannello è sempre interposto un opportuno riduttore di pressione a diaframma. ELETTRODI: Nella saldatura manuale all’arco vengono impiegati quasi sempre elettrodi con rivestimento. Gli scopi del rivestimento sono molteplici e sono di natura : meccanica ( il rivestimento fonde con un certo ritardo rispetto all’anima, creando un cratere, della giusta lunghezza , sulla punta dell’elettrodo , che serve a dirigere l’arco verso la zona di saldatura ed evitare così dispersioni Funzione elettrica: contiene sostanze ionizzanti , quindi facilita l’adescamento e mantiene stabile l’arco anche in corrente alternata. Funzione metallurgica: forma una scoria che affina il bagno di fusione, togliendo impurità ed elementi nocivi e può aggiungere al metallo depositato ,elementi che migliorano le caratteristiche. PROTETTIVO :impedendo il contatto con l’ossigeno e azoto dell’aria , con le gocce di metallo e col metallo di fusione del bagno. La scoria solidifica , protegge il cordone di saldatura e ne rallenta il raffreddamento . ELETTRODI : ossidanti a base di ossidi di ferro e di manganese sia a corrente continua che alternata. ACIDI : a base di ossidi di ferro e di ferro leghe . Discreta maneggiabilità AL RUTILE :a base di ossidi minerali di titanio. BASICO : a base di carbonato di calcio o magnesio e fluorite. Caratteristiche meccaniche elevate. CELLULOSICO : a base di sostanze organiche .BUONA penetrazione , molto adatti per la saldatura di tubazioni ( metanodotti condotte, gasdotti tubature settore petrolifero oleodotti). Generalmente in corrente continua ma anche alternata. RUTILIO CELLULOSICO –semibasici –di tipo speciale ELETTRODI AD ANIMA METALLICA : gli elettrodi ad anima metallica , constano di una bacchetta metallica nuda o rivestita, con sostanze protettrici. Si distinguono 4 tipi di elettrodi ELETTRODI NUDI, elettrodi con anima interna elettrodi con rivestimento esterno . GLI ELETTRODI con rivestimento esterno, si distinguono in: elettrodo con rivestimento per immersione : elettrodi avvolti ; elettrodi avvolti, immersi . Ognuno dei diversi tipi dà buoni risultati, qualora i materiali delle bacchette e dei rivestimenti impiegati , siano appropriati; fanno eccezione gli elettrodi nudi , il cui materiale non essendo protetto , durante il passaggio dallo stato liquido dalla bacchetta al pezzo che si salda , si combina con l’ossigeno e l’azoto dell’aria , formando ossidi e azoturi di ferro , che rimanendo inclusi nel materiale depositato , peggiorano le caratteristiche meccaniche del giunto , aumentando la resistenza alla trazione diminuiscono l’allungamento. I cristalli degli azoturi , in forma di aghi, diminuiscono sensibilmente , la resistenza delle saldature sottoposte a sforzi dinamici, sotto gli sforzi ripetuti , gli aghi si staccano dal materiale, dando inizio a criccature interne. Per ovviare a questo inconveniente , gli elettrodi vengono rivestiti. Il rivestimento, per assolvere in pieno la sua funzione , deve anzitutto fondere ad una temperatura lievemente superiore a quella della bacchetta, così da proteggere le goccioline nel loro movimento dai reagenti dell’aria, circondandole di una guaina isolante e di una atmosfera gassosa. AL rivestimento, vengono affidati altri compiti, non meno importanti cioè: 1) Quello di modificare , durante la fusione , le caratteristiche chimiche e meccaniche del materiale della bacchetta, così da adeguarle a quelle del materiale si deve saldare. Si riesce in questo modo , con lo stesso filo a ottenere depositi di differenti resistenza. Aggiungendo ad esempio ossido di manganese , nichel, cromo, molibdeno,, vanadio, titanio, si ottengono depositi di acciaio al manganese, nichel , con resistenza alla trazione che vanno da 38-40-45-50-80 fino a 100-120 Kg x mm2 e allungamenti che variano da 7 fino a 35%. Quello di coprire con le scorie il materiale depositato, proteggendolo dal contatto dell’aria ed evitando nel contempo bruschi raffreddamenti , che possono dar luogo a fessurazioni dei cordoni depositati . A seconda dei compiti ai quali gli elettrodi vengono destinati, si distinguono in due categorie di rivestimenti . A) Rivestimento a reazione acida; Rivestimento a reazione basica. Gli elettrodi a reazione acida vanno bene per la saldatura di acciai dolci a basso tenore di carbonio , sotto il 0,20% Nella saldatura di materiali con contenuto di C carbonio superiore, producono facilmente fenomeni di fessurazione dei cordoni. I depositi degli elettrodi con rivestimento a reazione basica , sono meno sensibili ai fenomeni di fessurazione , sé adoperati per acciai , fino ad un contenuto di carbonio superiore a 0,40% od acciai legati .Danno luogo d’altra parte , specialmente nella saldatura verticale ascendente , a delle cavità dette tarli. Perché la fusione risulti omogenea , l’arco, deve ardere con tranquillità , rimanendo costantemente al centro del rivestimento intorno alla bacchetta è costante . ELETTRODI DI CARBONE. In luogo degli elettrodi metallici , si adoperano talvolta elettrodi di carbone, confezionati con grafite ( carboni impiegati per lampade ad arco. In questo caso il materiale d’apporto viene fornito da una bacchetta metallica , come nel caso della saldatura a gas o da una piattina , collocata sopra la giunzione da eseguire , facendola fondere contemporaneamente ai lembi da saldare. Si usa per i fondi di recipienti serbatoi caldaie, a lembi risvoltati , senza materiale d’apporto , che viene fornito dai lembi stessi. APPUNTI NOZIONI NOTE: LUNGHEZZA ARCO( stick out) circa 12 mm ( elettrodo fuori torcia x innesco arco) Parametri macchina AMPERE A manopola (grande intensità) Pomello piccolo Volt tensione Portata gas 12/ 15 litri 1) 100/120 Ampere – volt 17-18 2) 200Ampere – 23-24 Volt tensione Spessore 10 mm con penetrazione . Tipo giunto con cianfrino a V con 60°di inclinazione , Distanza fra i lembi 0,8mm( GAP). Intensità 15 Ampere – tensione 20 Volt , velocità avanzamento 3,3 m/minuto n° passate 3 , prima arco basso poi di riempimento. PER SALDATURA A FILO MAG. A tutta penetrazione solo da un verso. Saldatura con ripresa a rovescio: spessore acciaio 10mm, cianfrino a V 30° , distanza lembi 1,5( GAP) diametro filo 1,6mm , intensità di corrente Ampere 370- tensione arco 32V volt , velocità avanzamento torcia 5 m/ minuto n° passate 1 incisioni marginali (Errori da non compiere a causa dell’imperizia del saldatore il bordo del cordone non è omogeneo ma frastagliato, viene considerato una cattiva saldatura) parametri V tensione I corrente intensita Ampere Short arc ( arco corto per una passata iniziale) Spray arc arco a spruzzo di riempimento ( 2° passate di riempimento canale cianfrino o per saldature ad angolo. Forte intensità di corrente I ampere Se a lembi uniti per ripresa a rovescio, senza passata a tutta penetrazione in short arc. 1) Passata !8 -19 volt -130-150 Ampere( short arc arco corto per la prima passata). 2) Passata si aumentano i parametri 22-23 Volt ampere intensità di corrente 180-200 Ampere. 3) Passata spray arc parametri : 22-24 Volt tensione- 220-240 Ampere intensità di corrente. 4) Passata con ripresa a rovescio parametri: 20-22 Volt tensione , Ampere 180-190 . occorre pulire il cordone ed il giunto fra una passata e l’altra , con la mola angolare smerigliatrice col disco per smussare e smerigliare , ed eliminare gli spruzzi ed il metallo morto e preventivamente ove vi fosse la patina d’ossido e lucidare la parti interessate al processo di saldatura. Nel caso di ripresa a rovescio , si gira il giunto dal lato o faccia opposta al giunto saldato , dopo avere effettuato le tre passate, si crea un canale longitudinale parallelo all’asse della saldatura fino a trovare il primo cordone di saldatura effettuato in short arc,, e poi si effettua la quarta passata a “ ROVESCIO”. La saldatura si potrebbe provare con la tecnica dei liquidi penetranti , la prima bomboletta simile ad una vernice , la seconda simile a polvere.. nella parte in cui il giunto lascia un’impronta sulla polvere in quanto penetra x capillarità nel caso ci sia porosità o inclusione e ci sono dei Vuoti, in quella zona localizzata dalla polvere si crea un cianfrino con il disco della smerigliatrice, si effettua la “ solcatura “ , ed infine si effettua un nuovo cordone di saldatura per riparare l’imperfezione .per ottenere una saldatura omogenea “ sana” occorre che il metallo base e quello d’apporto si combinino insieme fondendo in fase di saldatura , formando un unico reticolo cristallino , altrimenti si ottiene un’incollatura imperfetta. Nozioni di elettrotecnica. La corrente elettrica è un movimento di cariche elettriche lungo un conduttore, dovute alla differenza di potenziale generata fra gli estremi del medesimo. L’INTENSITA di corrente I si misura in AMPERE A LA DIFFERENZA DI POTENZIALE V si misura in Volt. La resistenza elettrica R, è la resistenza che incontra la corrente nel percorrere un conduttore : si misura in OHM La legge di ohm dice V=RXI Corrente continua è quella corrente nella quale l’Intensità di corrente è praticamente costante. Corrente Alternata: è quella nella quale, l’intensità di corrente cambia rapidamente da un massimo in un senso ad un massimo in un senso opposto in modo sinusoidale formando una frequenza o periodo. Ogni cambiamento completo costituisce un’alternanza o periodo Frequenza di una corrente alternata , è il numero di alternanze o periodi al secondo. Potenza Elettrica : è data dal prodotto dell’Intensità di corrente per la differenza di potenziale P = I x V La potenza si misura in Watt , in pratica si usa il Kw, pari a 1000watt 1Kw = a 1,36 Cv cavalli vapore. Usando corrente alternata ,la polarità è data dal prodotto P= I xV. Coseno di Fi, dove coseno di fi fattore di potenza misura lo sfasamento fra tensione e intensità di corrente. L’ENERGIA ELETTRICA :è il lavoro elettrico ed è data dal prodotto della potenza , per il tempo durante il quale essa agisce, si misura in kilowattora (KW/h) CORRENTE ALTERNATA E CONTINUA- polarità diretta ed inversa La corrente elettrica impiegata nella saldatura ad arco , può essere alternata oppure continua. Saldando in corrente continua , il collegamento si può effettuare in polarità diretta od inversa . Nel collegamento in polarità diretta (C.C.P.D.) detto anche normale, il polo negativo si trova all’elettrodo , e l’emissione di elettroni avviene dall’elettrodo verso il bagno di fusione. NEL collegamento a polarità inversa (C.C.P.i) , il polo negativo è assegnato al pezzo e l’emissione di elettroni avviene dal pezzo verso l’elettrodo. La scelta fra impiego della corrente continua e quella alternata dipende dal tipo di saldatura e dal tipo di elettrodi da utilizzare. Gli elettrodi basici cellulosici , funzionano meglio in corrente continua( con polarità inversa la pinza al positivo) . La corrente continua ha un arco stabile sulle tre fasi. La corrente continua è indicata per saldature difficili. *Quando si costruisce un telaio in carpenteria, si controlla la misura delle 2 diagonali x verificare che sia a squadro. DEFINIZIONE E CLASSIFICAZIONW DELLE SALDATURE Per saldatura si definisce il processo mediante il quale si effettua l’unione di due pezzi metallici , con l’azione del calore , con o senza apporto , nel giunto di altro materiale metallico, in modo da realizzare nei tratti di collegamento la continuità fra i pezzi stessi. POSSONO AVERSI VARI CASI: 1) Due pezzi di acciaio dolce possono essere uniti direttamente insieme , portandoli allo stato pastoso , premendoli uno contro l’altro ;l’unione ha luogo senza alcuna interposizione di materiale saldante ( materiale di apporto) 2) L’unione dell’acciaio medesimo , può essere ottenuta portando a fusione i lembi da unire ed interponendo fra essi, allo stato liquido il materiale di apporto, formato da una bacchetta di composizione uguale , o molto prossima, a quella delle parti da unire. 3) Parti metalliche di uguale natura, o di natura diversa, possono essere unite interponendo , allo stato liquido , un metallo o una lega diversa dai precedenti, che aderisce all’una ed all’altra , e solidificando determini l’unione. Per esempio due pezzi di rame o ottone , od uno di rame ed uno di ottone , possono essere uniti interponendo , allo stato liquido dell’ottone o una lega di piombo o stagno. L’ottone interposto deve avere punto di fusione più basso dell’ottone da unire.. Ne risulta un giunto non omogeneo con le parti saldate , ma si ha tuttavia la continuità , in quanto nella saldatura si attuano complessi fenomeni fisici di adesione e di fusione e anche di natura fisico chimica. La saldatura indica anche la zona in cui è avvenuto il collegamento dei pezzi la giunzione. SALDATURE: SALDATURE PER FUSIONR ( a gas, ad arco elettrico con elettrodo metallico) Saldature per pressione ( a fuoco, a resistenza a scintillio bollitura) Saldobrasatura brasatura ( brasatura forte brasatura dolce) Saldatura per fusione , detta saldatura autogena, può essere eseguita con o senza apporto di materiale e si suddivide a seconda della fonte di calore adoperata per fondere i bordi, saldatura a gas, saldatura ad arco elettrico, saldatura in idrogeno atomico, saldatura alla termite. 1) Saldatura a gas, il calore viene generato dalla combustione dell’ossigeno con un gas, che può essere : acetilene , idrogeno , gas illuminante ecc. SALDATURA AD ARCO ELETTRICO: Nella saldatura all’arco elettrico , il calore viene generato da un arco elettrico innescato fra l’oggetto da saldare e un elettrodo e si suddividono in due tipi: Saldatura con elettrodo metallico , l’elettrodo è costituito da una bacchetta metallica che può essere nuda, con anima o rivestita con sostanze protettive che fornisce fondendo , il materiale d’apporto. B) Saldature con elettrodo di carbone , l’eventuale materiale d’apporto , è costituito da una bacchetta di filo che può essere protetta o no, da un gas protettivo. Saldobrasatura : Il collegamento si effettua come nella saldatura a gas , con la differenza che i lembi non sono portati a fusione , in quanto che il materiale d’apporto diverso dal materiale da unire ha generalmente un punto di fusione inferiore. BRASATURA: nella brasatura il collegamento avviene, facendo penetrare il saldante tra le superfici da collegare, riscaldando le superfici stesse , con una fiamma o un saldatore di rame. A seconda del punto di fusione più o meno elevato del saldante , si distingue la brasatura forte e la brasatura dolce. Ossigeno , viene fornito in bombole , generalmente della capacità di 40 litri, alla pressione di 125-150 ° atmosfere , alle quali corrispondono contenuti 5-6 metri cubi di gas alla pressione atmosferica. L’ossigeno non può essere usato ad alta pressione. Deve essere portato fino ad un massimo di 2 atmosfere, per i cannelli di saldatura , e trenta atmosfere per i cannelli di taglio( l’ossigeno è il comburente nella combustione il gas il combustibile gassoso). Si usano riduttori di pressione . il riduttore di pressione ha un rubinetto detto valvola.
SALDATURE ALL’ARCO ELETRICO GENERALITA’: La saldatura elettrica , sfrutta l’alta temperatura( circa 3600°C.) , e la grande quantità di calore sviluppato dall’arco elettrico , generato da una corrente di energia elettrica. L’impianto di saldatura elettrica ad arco è molto semplice e si compone di una sorgente di energia elettrica , che può essere tanto a corrente continua che alternata, di un cavo porta corrente al pezzo( massa)che si vuol saldare , di un cavo collegato alla pinza porta elettrodo dell’elettrodo. E’ da rilevare che le generatrici di energia elettrica , tanto a corrente continua, che alternata, devono essere costruite appositamente , in modo che la corrente nel momento di corto circuito , cioè quando l’elettrodo tocca il pezzo da saldare per innescare l’arco, non raggiunge valori molto elevati. La macchina deve avere la cosiddetta caratteristica discendente , la tensione ai morsetti, deve scendere automaticamente con l’aumentare della corrente erogata. Una generatrice per saldatura deve avere un’ottima caratteristica discendente ed una corrente di corto circuito deve soddisfare le seguenti necessità: 1) Possedere una caratteristica dinamica sensibile, ossia la tensione e la corrente devono seguire istantaneamente le variazioni della lunghezza d’arco dovute al passaggio delle goccioline di materiale dalla bacchetta al pezzo in saldatura. 2) L’innesco dell’arco deve essere facile. 3) La regolazione dell’intensità di corrente deve avvenire in modo continuo, in rapporto al diametro elettrodo sezione impiegati ed alle condizioni di raffreddamento . La saldatura dalla rete , per le ragioni sovraesposte non è possibile senza interposizione di una resistenza che limiti la corrente ai valori necessari per la saldatura. OPERAZIONI PRELIMINARI alla SALDATURA: Prima di iniziare la saldatura occorre preparare i bordi i lembi dei giunti da unire, posizionare i pezzi , ed eventualmente eseguire la loro puntatura o imbastitura( come se stessimo cucendo un vestito da sartoria il saldatore è paragonabile ad un sarto). La preparazione ha lo scopo : Per le lamiere di spessore piccolo, di impedire lo “sfondamento” di bucarle accidentalmente in fase di saldatura, fornendo materiale sufficiente alla fusione. Per gli altri spessori , ottenere la fusione su tutto lo spessore, per evitare la scarsa penetrazione , della saldatura , e quindi insufficienti caratteristiche meccaniche di resistenza alle sollecitazioni statiche, dinamiche, meccaniche di urti sollecitazioni alla resilienza. Si deve eseguire la pulizia dei bordi , in modo che non restino tracce di ossidi, grassi, oli vernici ecc ed altre impurità( manualmente con spazzole carteggiatura o meccanicamente con disco della smerigliatrice elettrico o spazzola elettrica). La posizionatura o imbastitura , si effettua con appositi attrezzi e strumenti. (morsetti a vite, spallette magnetiche bulloni, cravatte di puntatura , oppure vere e proprie attrezzature di montaggio e fissaggio , maschere o dime di fissaggio stampi appositi. In modo da evitare la distorsione lo spanciamento l’imbarcamento durante la fase di saldatura ed in fase di raffreddamento. La puntatura ha lo scopo di mantenere la corretta posizione dei pezzi da unire evitando la distorsione durante la saldatura. La puntatura ha lo scopo di mantenere la corretta posizione dei pezzi da unire evitando ad esempio lo slivellamento dei lembi e l’eccessivo loro accostamento e disassamento, provocati dalle deformazioni conseguenti alle variazioni di temperatura ed al ritiro di solidificazione del bagno di fusione. Nell’esecuzione della puntatura i punti devono essere solidi , ma piccoli , eseguiti con rapidità , provocando il minore riscaldamento possibile dei pezzi . Sui pezzi cianfrinati devono essere effettuati sul rovescio( lato opposto) o se questo non è possibile , sul fondo del cianfrino, devono essere eseguiti cominciando dal centro e procedendo , alternativamente sui due lati lateralmente verso l’esterno.
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el magutt
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La saldatura e la brasatura sono procedimenti mediante i quali si realizza un’unione permanente, ottenendo la continuità dei materiali che vengono uniti.
Saldatura vs Brasatura Per effettuare una saldatura, viene provocata la fusione localizzata dei lembi dei pezzi da giuntare, con o senza l’aggiunta di materiale d’apporto. Si parla di brasatura e di saldobrasatura quando il materiale base non viene fuso ma solo riscaldato e il processo di unione dei materiali viene realizzato per fusione del solo materiale d’apporto, avente temperatura di fusione inferiore a quella del materiale base.
Cosa si può saldare? Un materiale si considera saldabile, con un procedimento e per un dato tipo di applicazione, quando si presta alla realizzazione di una struttura in cui sia assicurata la continuità e che presenti caratteristiche che soddisfino i requisiti di qualità richiesti.
Fattori da tenere in considerazione per la saldatura Materiali Il processo di saldatura coinvolge uno o più tipi di materiali, che assolvono principalmente a due ruoli:
Materiale base, è il materiale che costituisce i pezzi da saldare; può essere lo stesso per entrambi i pezzi (saldatura omogenea), o diverso (eterogenea). I materiali metallici che vengono più tradizionalmente uniti sono l’acciaio, le leghe d’Alluminio, le leghe di Nichel e le leghe di Titanio. I soli materiali polimerici che possono essere saldati sono quelli termoplastici. Materiale d’apporto, è il materiale che viene introdotto sotto forma di bacchette, fili o nastri e depositato allo stato fuso tra i lembi da unire. I materiali d’apporto sono sempre particolarmente puri, quindi le impurezze all’interno della zona fusa di un giunto provengono generalmente dal materiale base. Non per tutti i procedimenti ne è richiesto l’utilizzo. Parametri La gestione dei vari processi di saldatura e brasatura si basa sulla scelta di parametri specifici per ogni tipologia di processo. A livello generale, nella maggior parte dei processi è possibile individuare principalmente due parametri caratteristici:
potenza specifica, che rappresenta la potenza termica erogata per unità di superficie di materiale base, misurata in W/cm2; velocità di saldatura, che rappresenta la velocità della sorgente termica, misurata in cm/min. Pericoli per l’operatore La saldatura e la brasatura sono operazioni che possono compromettere la salute degli operatori, che quindi si devono dotare di opportuni dispositivi di sicurezza. Tutti i processi, essendo legati alla fusione del materiale, prevedono la presenza di calore e temperature locali molto elevate, che necessitano l’utilizzo di indumenti (giacche, grembiuli, guanti e berretti) resistenti al calore. La maggior parte dei processi utilizza l’energia elettrica, come fonte di energia termica, fatto che implica la presenza di campi magnetici e correnti elettriche di elevata intensità. Alcuni processi hanno ulteriori rischi specifici: ad esempio, la saldatura ad arco emette radiazioni elettromagnetiche (UV, IR e visibili) che possono essere molto nocive per l’occhio umano. Gli operatori devono pertanto indossare una maschera oscurata, che agisce da filtro per la radiazione. Altri rischi nelle operazioni di saldatura e brasatura riguardano lo sviluppo di polveri, fumi e vapori metallici, motivo per il quale è obbligatorio l’impiego di un opportuno sistema di ventilazione in prossimità della zona dove si esegue la giunzione. Tipologie di saldatura I processi di saldatura costituiscono un universo piuttosto ampio e diversificato, che nel tempo si è adattato allo sviluppo dei materiali e delle tecnologie produttive. A livello macroscopico, possiamo dire che i processi che sono stati maggiormente sviluppati in ambito industriale appartengono al gruppo della saldatura per fusione. Tali processi utilizzano calore, generato in vari modi, per fondere il materiale base. I processi più comunemente utilizzati si possono classificare nei seguenti sotto gruppi:
Ad arco elettrico. La saldatura ad arco si riferisce ad un gruppo di processi che sfrutta l’arco elettrico generato tra due elettrodi.
L’arco può essere ottenuto utilizzando:
un elettrodo fusibile un elettrodo refrattario, ossia non fusibile Nel primo caso l’elettrodo, fondendo, fornisce il metallo d’apporto; quando, invece, si utilizzano elettrodi non fusibili alla temperatura dell’arco, il materiale d’apporto (se necessario) viene fornito a parte, utilizzando delle bacchette o del filo. Elemento fondamentale per ottenere un arco elettrico è la corrente. È possibile alimentare l’arco sia con corrente continua (CC) sia con corrente alternata (CA); la scelta dipende dal tipo di processo adottato e dal materiale che si vuole saldare.
Le principali tipologie di saldatura ad arco elettrico sono:
manuale ad elettrodo rivestito (MMA) ad arco sommerso (SAW) a filo continuo sotto protezione gassosa (MIG/MAG) sotto protezione gassosa e con elettrodo infusibile (TIG) A resistenza. Si tratta di un procedimento di giunzione senza metallo d’apporto, nel quale il calore necessario per portare a fusione i lembi da saldare è fornito dalla resistenza opposta al passaggio di una corrente elettrica attraverso la zona da unire.
Ossiacetilenica. La saldatura ossiacetilenica è un procedimento che utilizza, come sorgente di calore, la fiamma risultante dalla combustione dell’acetilene (C2H2) con l’ossigeno (O2).
Ad energia concentrata Appartengono a questo gruppo i procedimenti che utilizzano fasci di energia che riescono a concentrare sul pezzo potenze molto elevate, variabili da alcune migliaia a vari milioni di watt per millimetro quadrato di superficie. Fanno parte di questo sotto-gruppo le saldature:
Laser (LBW) a fascio elettrico (EBW) al plasma (PAW).
Tecniche di saldatura Il processo di saldatura può essere manuale, semiautomatico, automatico o robotizzato, a seconda dell’apparecchiatura e del modo di esecuzione.
Manuale Nel processo manuale, il saldatore regola manualmente l’apparecchiatura e movimenta l’elettrodo o la sorgente di calore (saldatura ad elettrodo rivestito e ossiacetilenica); nel processo automatico, viceversa, un dispositivo provvede ad alimentare l’elettrodo oppure la sorgente generatrice del fascio, a mantenerlo a distanza opportuna dal pezzo e a spostarlo lungo la linea di saldatura (saldatura ad arco sommerso, ad arco elettrico sotto protezione gassosa MIG/MAG e TIG, ad energia concentrata).
Semiautomatica Il processo semiautomatico costituisce una via di mezzo tra i due precedenti: un dispositivo provvede ad alimentare il filo elettrodo o ad erogare la corrente mantenendo costanti gli altri parametri, mentre l’operatore ha il compito di spostare l’elettrodo lungo la linea di saldatura (processi ad arco elettrico sotto protezione gassosa MIG/MAG e TIG).
Robotizzata Se l’operazione è eseguita mediante l’utilizzo di un robot industriale o un manipolatore programmabile, si definisce saldatura robotizzata. Viene impiegata prevalentemente per la saldatura ad arco elettrico sotto protezione gassosa MIG/MAG e TIG e per la saldatura Laser, ma anche negli impianti di assemblaggio finale delle automobili per l’unione a resistenza delle carrozzerie.
I controlli di qualità Per verificare la qualità dei giunti saldati, esistono diverse metodologie. Nel corso degli anni, sono state sviluppate delle procedure standardizzate che prevedono l’impiego di Controlli Non Distruttivi (CND) e prove distruttive. Il primo metodo per il controllo di un giunto è senz’altro l’ispezione visiva, mediante la quale è possibile verificare la conformità alle specifiche geometriche del progetto, le distorsioni e l’eventuale presenza di difetti evidenti quali cricche, porosità, fusioni incomplete e altri difetti visibili. Altri metodi di ispezione non invasivi per il giunto, che può quindi cominciare o continuare ad essere esercito, sono i Controlli Non Distruttivi. Tali controlli possono evidenziare difetti affioranti in superficie o presenti appena sotto la superficie, attraverso controlli superficiali (Liquidi Penetranti oppure Controllo Magnetoscopico), oppure difetti interni al pezzo, attraverso controlli volumetrici (controllo radiografico oppure ultrasonoro). Le prove distruttive, al contrario, prevedono la distruzione della giunzione e necessitano quindi la realizzazione di appositi campioni di prova. Lo scopo è principalmente quello di valutare le caratteristiche meccaniche (prove di trazione, di piega e di resilienza) oppure metallurgiche (macrografie o micrografie) del giunto.
Applicazioni della saldatura Le principali applicazioni riguardano la costruzione di strutture di carpenteria, più o meno complesse, e la realizzazione di recipienti in pressione (caldareria). Le applicazioni in cui sono presenti giunzioni saldate sono estremamente diversificate: si spazia dall’ambito dei trasporti (veicoli terrestri, marittimi ed aerei) a quello delle strutture (ponti, capannoni, ecc.) fino ad arrivare alla componentistica. La grande varietà di processi e tecniche utilizzabili rende la saldatura una tecnologia applicabile sia in fabbrica, molto spesso utilizzando degli impianti fissi, sia in cantiere, dove si sfrutta la facilità di movimentazione delle apparecchiature, caratteristica tipica di alcuni dei processi ad arco elettrico.
Quali differenze ci sono tra la saldatura MIG e la saldatura MAG Innanzitutto, per comprendere le differenze tra la saldatura MIG e la saldatura MAG, bisogna partire dal significato di queste sigle.
La sigla MIG sta per Metal-Arc Inert Gas, ovvero l’utilizzo di gas inerti per la saldatura del metallo. Questa tipologia di gas non prende parte alla reazione nata tra il filo e il bagno di fusione, così da non modificarne il risultato.
L’acronimo MAG, invece, sta per Metal-Arc Active Gas: vengono utilizzati i cosiddetti gas attivi per stabilizzare il posizionamento dell’arco su materiali ferromagnetici. Saldatura MIG L’azione ossidante dell’ossigeno presente nell’aria è uno dei problemi maggiori durante una saldatura: per garantire la protezione del bagno di fusione, viene introdotto l’utilizzo di gas inerti. Questo principio è alla base della saldatura MIG, che interpone i gas tra il bagno e l’ossigeno.
È un tipo di saldatura a filo continuo: si utilizza un elettrodo di metallo che avanza automaticamente man mano che si consuma, fungendo da materiale di apporto.
I gas utilizzati sono Argon (Ar) ed Elio (He): il primo garantisce una maggiore protezione stagnando maggiormente sul bagno di fusione, in quanto più pesante dell’aria; il secondo, essendo più leggero, fornisce una protezione minore a favore di una penetrazione 10 volte superiore, rendendolo indicato per le saldature su pezzi di grande spessore.
Il processo di saldatura MIG è molto veloce e a elevata penetrazione, rendendolo la scelta più idonea per lavorare su spessori notevoli. È un metodo molto costoso, impiegato maggiormente per saldare materiali di qualità molto elevata.
Saldatura MAG Successivamente all’introduzione del metodo MIG, si scoprì che l’aggiunta di gas ossidanti aveva un effetto favorevole sulla saldatura: pur garantendo la stessa protezione, questi gas favoriscono il trasferimento di metallo dal filo al bagno di fusione.
Nacque così la saldatura MAG, che utilizza i gas attivi: in prima battuta l’Ossigeno (O), successivamente l’Anidride Carbonica (Co2). Anche in questo caso si tratta di una saldatura a filo continuo che sfrutta un elettrodo di metallo come materiale da apporto, consumandosi all’utilizzo.
Anche la saldatura MAG è una tecnica molto veloce, che fornisce alta penetrazione e stabilità di posizionamento dell’arco elettrico, oltre ad avere un costo relativamente basso. D’altro canto, la qualità della saldatura si abbassa: l’utilizzo di Co2 provoca un aumento della corrente necessaria al trasferimento di metallo a spruzzo dal filo al giunto, creando più schizzi (i cosiddetti spatter).
Pregi e difetti delle saldature a filo continuo In conclusione, la saldatura MIG/MAG è perfetta per i ritmi produttivi incessanti: non dovendo sostituire l’elettrodo, garantisce altissima produttività. Anche la flessibilità ha un ruolo decisivo, poichè permette di saldare qualsiasi metallo.
I difetti principali derivano dalla scelta errata dell’apporto termico: se troppo alto, provoca una penetrazione eccessiva e intagli marginali; se troppo basso porterebbe alla mancanza di fusione, rovinando la saldatura. Attenzione alla portata del gas di protezione perchè, se non ne viene utilizzato abbastanza, porta alla formazione di porosità. La saldatura è un processo tecnologico che permette di unire tra loro elementi di metallo attraverso l’azione del calore, garantendo la continuità del materiale.
Si distingue tra saldatura autogena quando l’unione degli elementi metallici avviene facendo interagire esclusivamente il materiale delle parti stesse (materiale di base) e saldatura eterogena quando l’unione avviene con l’utilizzo di un materiale (materiale d’apporto quali bacchette, fili o elettrodi) estraneo al materiale di base.
In questo caso, il materiale di base può essere fuso totalmente (saldatura), parzialmente (saldobrasatura) o per nulla (brasatura) con il materiale d’apporto.
TIPOLOGIE DI SALDATURA L’AWS (American Welding Society) classifica sette diverse macrofamiglie di procedimenti, che nel tempo si sono evoluti per adattarsi ai diversi materiali e alle nuove tecnologie produttive. Gli standard europei (EN ISO 4043) identificano classificazioni simili distinguendo sei grandi famiglie.
Tutti questi processi sono comunque accomunati dall’utilizzo del calore per fondere il metallo.
Le principali sono:
saldatura manuale all’arco elettrico con elettrodo rivestito (SMAW) – è uno dei procedimenti più diffusi e si effettua facendo innescare un arco elettrico tra un elettrodo consumabile dotato di un rivestimento di materiale inerte; saldatura a “filo animato” (FCAW) – simile allo SMAW ma, al posto degli elettrodi a bacchetta, viene utilizzato un filo continuo avvolto in bobina per una maggiore produttività; saldatura automatizzata all’arco sommerso (SAW) – l’elettrodo è costituito da un filo continuo immerso in un letto di flusso, che in parte fonde e lascia una scoria di protezione sul cordone di saldatura; saldatura semiautomatica MIG/MAG – il calore è generato da un arco elettrico che si innesca tra il pezzo in lavorazione ed un elettrodo consumabile costituito da un filo continuo movimentato da un apposito sistema di trascinamento; saldatura semiautomatica TIG – utilizza un elettrodo al tungsteno e impiega una atmosfera protettiva gassosa costituita da Argon e loro miscele; saldatura manuale alla fiamma ossigas (OFW) – è generata dalla combustione di un gas (acetilene, GPL, …) con ossigeno e impiego di gas tecnici Il processo di saldatura può essere manuale, semiautomatico, automatico, robotizzato a seconda del coinvolgimento dell’operatore nell’esecuzione della lavorazione.
QUALI METALLI VENGONO SOTTOPOSTI A SALDATURA? Tra i metalli che vengono saldati da Pesce Metal Factory ci sono acciaio al carbonio, acciaio inox, alluminio, rame e ottone.
TECNICHE DI SALDATURA PESCE METAL FACTORY Le tecniche di saldatura eseguite da Pesce Metal Factory con saldatrici manuali e impianti automatici di saldatura sono:
Saldatura MIG-MAG
Processo di saldatura ad arco a filo continuo con metallo sotto protezione di gas (Gas Metal Arc Welding). Il procedimento viene utilizzato in maniera massiccia e permette di ottenere una elevata produttività.
La protezione del gas di supporto viene fornita direttamente sul bagno fuso. La saldatura MIG avviene con gas inerti (Argon), mentre la saldatura MAG utilizza gas di tipo attivo (miscela di Argon, Anidride Carbonica, Ossigeno). L’Argon viene utilizzato nella saldatura dell’alluminio, del rame e delle sue leghe, mentre la saldatura MAG viene impiegata per tutti gli altri materiali come l’acciaio al carbonio e l’acciaio inox. La saldatura a filo continuo può essere sia short arc (grosse gocce di materiale per apporto che si staccano per corto circuito) sia spray arc (flusso ininterrotto di piccole gocce libere). Tra i vantaggi, questa saldatura offre una elevata qualità, è utilizzabile in tutte le posizioni, non produce scorie e offre alta produttività.
Saldatura TIG
Processo di saldatura mediante fusione autogena. L’arco elettrico si innesca tra un elettrodo infusibile protetto dal gas di supporto e il materiale da saldare. Il materiale dell’elettrodo è il tungsteno, che presenta una elevata temperatura di fusione e un’ottima capacità di emissione termoionica. Sebbene poco produttivo e utilizzato per piccoli spessori, è un processo idoneo a saldare tutti i tipi di metalli, con bacchetta d’apporto o accostando i due lembi da unire tramite arco ad energia concentrata.
A seconda del materiale da saldare, il TIG è impiegato sia in corrente continua, sia in corrente alternata. Inoltre, per proteggere il cordone di saldatura da agenti atmosferici che generano ossidazioni superficiali, vengono previste precauzioni aggiuntive come la scarpetta che copre un determinato tratto del cordone nella fase di raffreddamento.
La saldatura TIG offre una elevata qualità, è utilizzabile in tutte le posizioni di saldatura e non produce scorie.
Ai clienti garantiamo un servizio eccellente in tempi rapidi e flessibili, grazie ad un parco macchine tecnologicamente avanzato e ad operai altamente specializzati, che si aggiornano frequentemente per proporre soluzioni sempre più innovative e performanti.
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Titolo: Re: SALDATURA AUTOGENA appunti nozioni Sab Ott 15, 2022 9:27 am
La saldatura e la brasatura sono procedimenti mediante i quali si realizza un’unione permanente, ottenendo la continuità dei materiali che vengono uniti.
Saldatura vs Brasatura Per effettuare una saldatura, viene provocata la fusione localizzata dei lembi dei pezzi da giuntare, con o senza l’aggiunta di materiale d’apporto. Si parla di brasatura e di saldobrasatura quando il materiale base non viene fuso ma solo riscaldato e il processo di unione dei materiali viene realizzato per fusione del solo materiale d’apporto, avente temperatura di fusione inferiore a quella del materiale base.
Cosa si può saldare? Un materiale si considera saldabile, con un procedimento e per un dato tipo di applicazione, quando si presta alla realizzazione di una struttura in cui sia assicurata la continuità e che presenti caratteristiche che soddisfino i requisiti di qualità richiesti.
Fattori da tenere in considerazione per la saldatura Materiali Il processo di saldatura coinvolge uno o più tipi di materiali, che assolvono principalmente a due ruoli:
Materiale base, è il materiale che costituisce i pezzi da saldare; può essere lo stesso per entrambi i pezzi (saldatura omogenea), o diverso (eterogenea). I materiali metallici che vengono più tradizionalmente uniti sono l’acciaio, le leghe d’Alluminio, le leghe di Nichel e le leghe di Titanio. I soli materiali polimerici che possono essere saldati sono quelli termoplastici. Materiale d’apporto, è il materiale che viene introdotto sotto forma di bacchette, fili o nastri e depositato allo stato fuso tra i lembi da unire. I materiali d’apporto sono sempre particolarmente puri, quindi le impurezze all’interno della zona fusa di un giunto provengono generalmente dal materiale base. Non per tutti i procedimenti ne è richiesto l’utilizzo. Parametri La gestione dei vari processi di saldatura e brasatura si basa sulla scelta di parametri specifici per ogni tipologia di processo. A livello generale, nella maggior parte dei processi è possibile individuare principalmente due parametri caratteristici:
potenza specifica, che rappresenta la potenza termica erogata per unità di superficie di materiale base, misurata in W/cm2; velocità di saldatura, che rappresenta la velocità della sorgente termica, misurata in cm/min. Pericoli per l’operatore La saldatura e la brasatura sono operazioni che possono compromettere la salute degli operatori, che quindi si devono dotare di opportuni dispositivi di sicurezza. Tutti i processi, essendo legati alla fusione del materiale, prevedono la presenza di calore e temperature locali molto elevate, che necessitano l’utilizzo di indumenti (giacche, grembiuli, guanti e berretti) resistenti al calore. La maggior parte dei processi utilizza l’energia elettrica, come fonte di energia termica, fatto che implica la presenza di campi magnetici e correnti elettriche di elevata intensità. Alcuni processi hanno ulteriori rischi specifici: ad esempio, la saldatura ad arco emette radiazioni elettromagnetiche (UV, IR e visibili) che possono essere molto nocive per l’occhio umano. Gli operatori devono pertanto indossare una maschera oscurata, che agisce da filtro per la radiazione. Altri rischi nelle operazioni di saldatura e brasatura riguardano lo sviluppo di polveri, fumi e vapori metallici, motivo per il quale è obbligatorio l’impiego di un opportuno sistema di ventilazione in prossimità della zona dove si esegue la giunzione. Tipologie di saldatura I processi di saldatura costituiscono un universo piuttosto ampio e diversificato, che nel tempo si è adattato allo sviluppo dei materiali e delle tecnologie produttive. A livello macroscopico, possiamo dire che i processi che sono stati maggiormente sviluppati in ambito industriale appartengono al gruppo della saldatura per fusione. Tali processi utilizzano calore, generato in vari modi, per fondere il materiale base. I processi più comunemente utilizzati si possono classificare nei seguenti sotto gruppi:
Ad arco elettrico. La saldatura ad arco si riferisce ad un gruppo di processi che sfrutta l’arco elettrico generato tra due elettrodi.
L’arco può essere ottenuto utilizzando:
un elettrodo fusibile un elettrodo refrattario, ossia non fusibile Nel primo caso l’elettrodo, fondendo, fornisce il metallo d’apporto; quando, invece, si utilizzano elettrodi non fusibili alla temperatura dell’arco, il materiale d’apporto (se necessario) viene fornito a parte, utilizzando delle bacchette o del filo. Elemento fondamentale per ottenere un arco elettrico è la corrente. È possibile alimentare l’arco sia con corrente continua (CC) sia con corrente alternata (CA); la scelta dipende dal tipo di processo adottato e dal materiale che si vuole saldare.
Le principali tipologie di saldatura ad arco elettrico sono:
manuale ad elettrodo rivestito (MMA) ad arco sommerso (SAW) a filo continuo sotto protezione gassosa (MIG/MAG) sotto protezione gassosa e con elettrodo infusibile (TIG) A resistenza. Si tratta di un procedimento di giunzione senza metallo d’apporto, nel quale il calore necessario per portare a fusione i lembi da saldare è fornito dalla resistenza opposta al passaggio di una corrente elettrica attraverso la zona da unire.
Ossiacetilenica. La saldatura ossiacetilenica è un procedimento che utilizza, come sorgente di calore, la fiamma risultante dalla combustione dell’acetilene (C2H2) con l’ossigeno (O2).
Ad energia concentrata Appartengono a questo gruppo i procedimenti che utilizzano fasci di energia che riescono a concentrare sul pezzo potenze molto elevate, variabili da alcune migliaia a vari milioni di watt per millimetro quadrato di superficie. Fanno parte di questo sotto-gruppo le saldature:
Laser (LBW) a fascio elettrico (EBW) al plasma (PAW). Scopri i vantaggi delle miscele performanti miscele performanti
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Manuale Nel processo manuale, il saldatore regola manualmente l’apparecchiatura e movimenta l’elettrodo o la sorgente di calore (saldatura ad elettrodo rivestito e ossiacetilenica); nel processo automatico, viceversa, un dispositivo provvede ad alimentare l’elettrodo oppure la sorgente generatrice del fascio, a mantenerlo a distanza opportuna dal pezzo e a spostarlo lungo la linea di saldatura (saldatura ad arco sommerso, ad arco elettrico sotto protezione gassosa MIG/MAG e TIG, ad energia concentrata).
Semiautomatica Il processo semiautomatico costituisce una via di mezzo tra i due precedenti: un dispositivo provvede ad alimentare il filo elettrodo o ad erogare la corrente mantenendo costanti gli altri parametri, mentre l’operatore ha il compito di spostare l’elettrodo lungo la linea di saldatura (processi ad arco elettrico sotto protezione gassosa MIG/MAG e TIG).
Robotizzata Se l’operazione è eseguita mediante l’utilizzo di un robot industriale o un manipolatore programmabile, si definisce saldatura robotizzata. Viene impiegata prevalentemente per la saldatura ad arco elettrico sotto protezione gassosa MIG/MAG e TIG e per la saldatura Laser, ma anche negli impianti di assemblaggio finale delle automobili per l’unione a resistenza delle carrozzerie.
I controlli di qualità Per verificare la qualità dei giunti saldati, esistono diverse metodologie. Nel corso degli anni, sono state sviluppate delle procedure standardizzate che prevedono l’impiego di Controlli Non Distruttivi (CND) e prove distruttive. Il primo metodo per il controllo di un giunto è senz’altro l’ispezione visiva, mediante la quale è possibile verificare la conformità alle specifiche geometriche del progetto, le distorsioni e l’eventuale presenza di difetti evidenti quali cricche, porosità, fusioni incomplete e altri difetti visibili. Altri metodi di ispezione non invasivi per il giunto, che può quindi cominciare o continuare ad essere esercito, sono i Controlli Non Distruttivi. Tali controlli possono evidenziare difetti affioranti in superficie o presenti appena sotto la superficie, attraverso controlli superficiali (Liquidi Penetranti oppure Controllo Magnetoscopico), oppure difetti interni al pezzo, attraverso controlli volumetrici (controllo radiografico oppure ultrasonoro). Le prove distruttive, al contrario, prevedono la distruzione della giunzione e necessitano quindi la realizzazione di appositi campioni di prova. Lo scopo è principalmente quello di valutare le caratteristiche meccaniche (prove di trazione, di piega e di resilienza) oppure metallurgiche (macrografie o micrografie) del giunto.
Applicazioni della saldatura Le principali applicazioni riguardano la costruzione di strutture di carpenteria, più o meno complesse, e la realizzazione di recipienti in pressione (caldareria). Le applicazioni in cui sono presenti giunzioni saldate sono estremamente diversificate: si spazia dall’ambito dei trasporti (veicoli terrestri, marittimi ed aerei) a quello delle strutture (ponti, capannoni, ecc.) fino ad arrivare alla componentistica. La grande varietà di processi e tecniche utilizzabili rende la saldatura una tecnologia applicabile sia in fabbrica, molto spesso utilizzando degli impianti fissi, sia in cantiere, dove si sfrutta la facilità di movimentazione delle apparecchiature, caratteristica tipica di alcuni dei processi ad arco elettrico.
Quali differenze ci sono tra la saldatura MIG e la saldatura MAG Innanzitutto, per comprendere le differenze tra la saldatura MIG e la saldatura MAG, bisogna partire dal significato di queste sigle.
La sigla MIG sta per Metal-Arc Inert Gas, ovvero l’utilizzo di gas inerti per la saldatura del metallo. Questa tipologia di gas non prende parte alla reazione nata tra il filo e il bagno di fusione, così da non modificarne il risultato.
L’acronimo MAG, invece, sta per Metal-Arc Active Gas: vengono utilizzati i cosiddetti gas attivi per stabilizzare il posizionamento dell’arco su materiali ferromagnetici. Saldatura MIG L’azione ossidante dell’ossigeno presente nell’aria è uno dei problemi maggiori durante una saldatura: per garantire la protezione del bagno di fusione, viene introdotto l’utilizzo di gas inerti. Questo principio è alla base della saldatura MIG, che interpone i gas tra il bagno e l’ossigeno.
È un tipo di saldatura a filo continuo: si utilizza un elettrodo di metallo che avanza automaticamente man mano che si consuma, fungendo da materiale di apporto.
I gas utilizzati sono Argon (Ar) ed Elio (He): il primo garantisce una maggiore protezione stagnando maggiormente sul bagno di fusione, in quanto più pesante dell’aria; il secondo, essendo più leggero, fornisce una protezione minore a favore di una penetrazione 10 volte superiore, rendendolo indicato per le saldature su pezzi di grande spessore.
Il processo di saldatura MIG è molto veloce e a elevata penetrazione, rendendolo la scelta più idonea per lavorare su spessori notevoli. È un metodo molto costoso, impiegato maggiormente per saldare materiali di qualità molto elevata.
Saldatura MAG Successivamente all’introduzione del metodo MIG, si scoprì che l’aggiunta di gas ossidanti aveva un effetto favorevole sulla saldatura: pur garantendo la stessa protezione, questi gas favoriscono il trasferimento di metallo dal filo al bagno di fusione.
Nacque così la saldatura MAG, che utilizza i gas attivi: in prima battuta l’Ossigeno (O), successivamente l’Anidride Carbonica (Co2). Anche in questo caso si tratta di una saldatura a filo continuo che sfrutta un elettrodo di metallo come materiale da apporto, consumandosi all’utilizzo.
Anche la saldatura MAG è una tecnica molto veloce, che fornisce alta penetrazione e stabilità di posizionamento dell’arco elettrico, oltre ad avere un costo relativamente basso. D’altro canto, la qualità della saldatura si abbassa: l’utilizzo di Co2 provoca un aumento della corrente necessaria al trasferimento di metallo a spruzzo dal filo al giunto, creando più schizzi (i cosiddetti spatter).
Pregi e difetti delle saldature a filo continuo In conclusione, la saldatura MIG/MAG è perfetta per i ritmi produttivi incessanti: non dovendo sostituire l’elettrodo, garantisce altissima produttività. Anche la flessibilità ha un ruolo decisivo, poichè permette di saldare qualsiasi metallo.
I difetti principali derivano dalla scelta errata dell’apporto termico: se troppo alto, provoca una penetrazione eccessiva e intagli marginali; se troppo basso porterebbe alla mancanza di fusione, rovinando la saldatura. Attenzione alla portata del gas di protezione perchè, se non ne viene utilizzato abbastanza, porta alla formazione di porosità. La saldatura è un processo tecnologico che permette di unire tra loro elementi di metallo attraverso l’azione del calore, garantendo la continuità del materiale.
Si distingue tra saldatura autogena quando l’unione degli elementi metallici avviene facendo interagire esclusivamente il materiale delle parti stesse (materiale di base) e saldatura eterogena quando l’unione avviene con l’utilizzo di un materiale (materiale d’apporto quali bacchette, fili o elettrodi) estraneo al materiale di base.
In questo caso, il materiale di base può essere fuso totalmente (saldatura), parzialmente (saldobrasatura) o per nulla (brasatura) con il materiale d’apporto.
TIPOLOGIE DI SALDATURA L’AWS (American Welding Society) classifica sette diverse macrofamiglie di procedimenti, che nel tempo si sono evoluti per adattarsi ai diversi materiali e alle nuove tecnologie produttive. Gli standard europei (EN ISO 4043) identificano classificazioni simili distinguendo sei grandi famiglie.
Tutti questi processi sono comunque accomunati dall’utilizzo del calore per fondere il metallo.
Le principali sono:
saldatura manuale all’arco elettrico con elettrodo rivestito (SMAW) – è uno dei procedimenti più diffusi e si effettua facendo innescare un arco elettrico tra un elettrodo consumabile dotato di un rivestimento di materiale inerte; saldatura a “filo animato” (FCAW) – simile allo SMAW ma, al posto degli elettrodi a bacchetta, viene utilizzato un filo continuo avvolto in bobina per una maggiore produttività; saldatura automatizzata all’arco sommerso (SAW) – l’elettrodo è costituito da un filo continuo immerso in un letto di flusso, che in parte fonde e lascia una scoria di protezione sul cordone di saldatura; saldatura semiautomatica MIG/MAG – il calore è generato da un arco elettrico che si innesca tra il pezzo in lavorazione ed un elettrodo consumabile costituito da un filo continuo movimentato da un apposito sistema di trascinamento; saldatura semiautomatica TIG – utilizza un elettrodo al tungsteno e impiega una atmosfera protettiva gassosa costituita da Argon e loro miscele; saldatura manuale alla fiamma ossigas (OFW) – è generata dalla combustione di un gas (acetilene, GPL, …) con ossigeno e impiego di gas tecnici Il processo di saldatura può essere manuale, semiautomatico, automatico, robotizzato a seconda del coinvolgimento dell’operatore nell’esecuzione della lavorazione.
QUALI METALLI VENGONO SOTTOPOSTI A SALDATURA? Tra i metalli che vengono saldati da Pesce Metal Factory ci sono acciaio al carbonio, acciaio inox, alluminio, rame e ottone.
TECNICHE DI SALDATURA PESCE METAL FACTORY Le tecniche di saldatura eseguite da Pesce Metal Factory con saldatrici manuali e impianti automatici di saldatura sono:
Saldatura MIG-MAG
Processo di saldatura ad arco a filo continuo con metallo sotto protezione di gas (Gas Metal Arc Welding). Il procedimento viene utilizzato in maniera massiccia e permette di ottenere una elevata produttività.
La protezione del gas di supporto viene fornita direttamente sul bagno fuso. La saldatura MIG avviene con gas inerti (Argon), mentre la saldatura MAG utilizza gas di tipo attivo (miscela di Argon, Anidride Carbonica, Ossigeno). L’Argon viene utilizzato nella saldatura dell’alluminio, del rame e delle sue leghe, mentre la saldatura MAG viene impiegata per tutti gli altri materiali come l’acciaio al carbonio e l’acciaio inox. La saldatura a filo continuo può essere sia short arc (grosse gocce di materiale per apporto che si staccano per corto circuito) sia spray arc (flusso ininterrotto di piccole gocce libere). Tra i vantaggi, questa saldatura offre una elevata qualità, è utilizzabile in tutte le posizioni, non produce scorie e offre alta produttività.
Saldatura TIG
Processo di saldatura mediante fusione autogena. L’arco elettrico si innesca tra un elettrodo infusibile protetto dal gas di supporto e il materiale da saldare. Il materiale dell’elettrodo è il tungsteno, che presenta una elevata temperatura di fusione e un’ottima capacità di emissione termoionica. Sebbene poco produttivo e utilizzato per piccoli spessori, è un processo idoneo a saldare tutti i tipi di metalli, con bacchetta d’apporto o accostando i due lembi da unire tramite arco ad energia concentrata.
A seconda del materiale da saldare, il TIG è impiegato sia in corrente continua, sia in corrente alternata. Inoltre, per proteggere il cordone di saldatura da agenti atmosferici che generano ossidazioni superficiali, vengono previste precauzioni aggiuntive come la scarpetta che copre un determinato tratto del cordone nella fase di raffreddamento.
La saldatura TIG offre una elevata qualità, è utilizzabile in tutte le posizioni di saldatura e non produce scorie.
Ai clienti garantiamo un servizio eccellente in tempi rapidi e flessibili, grazie ad un parco macchine tecnologicamente avanzato e ad operai altamente specializzati, che si aggiornano frequentemente per proporre soluzioni sempre più innovative e performanti.
Nella saldatura a plasma, la torcia utilizzata presenta al centro di essa l'elettrodo di tungsteno, il quale è infusibile durante il processo. Intorno a tale elettrodo giunge un gas plasmogeno che, in presenza del campo elettrico presente esternamente o internamente alla torcia, diventa plasma , cioè gas fortemente ionizzato. La caratteristica fondamentale del plasma (che rende tale tecnica di saldatura molto spesso utilizzata dati i bassi costi e le alte prestazioni) è che riesce a catturare un'enorme quantità di calore e a trasportarla sul getto da fondere. Condizione necessaria affinché ciò si verifichi è che il plasma arrivi in forma concentrata sul pezzo, cosa resa possibile considerando un'opportuna distanza dal pezzo e una velocità di fuoriuscita del gas abbastanza elevata. In queste applicazioni la temperatura può arrivare, nei casi più severi, a ordini di grandezza dei 20.000 °C, cosa impensabile per altre operazioni di saldatura: è proprio questa elevata temperatura responsabile dell'alta precisione e velocità di realizzazione di tali operazioni. Per prevenire soffiature nella parte saldata (cosa che inevitabilmente si verifica per ogni tipo di saldatura, in quanto per la Legge di Henry la solubilità di un gas è funzione della temperatura) intorno alla torcia si usa un sistema che permette il rilascio di gas particolari (di solito miscele di gas nobili) che avendo solubilità praticamente nulla anche ad alte temperature, non danno modo ai gas atmosferici di penetrare nel bagno del metallo fuso. La tipologia di metalli saldabili con questa tecnica comprende: acciaio al carbonio e basso legato, acciaio inossidabile, leghe di rame, nichel, cobalto e titanio.
La saldatura MIG/MAG è un processo di lavorazione che è stato sviluppato dopo la seconda Guerra Mondiale e che ha riscontrato - anno dopo anno - un successo sempre crescente . Cosa differenzia le due sigle? MIG sta per Metal-arc Inert Gas, MAG per Metal-arc Active Gas: cambia dunque solo il gas utilizzato per la protezione del bagno di saldatura. Che cos'è la saldatura MIG/MAG La saldatura MIG/MAG è una saldatura ad arco con metallo sotto protezione di gas, un processo mediante il quale un elettrodo a filo senza fine fonde sotto la copertura di un determinato gas. Ed è proprio il gas, il punto di forza di tale saldatura, in quanto permette di proteggere la zona su cui si va ad intervenire dagli influssi dell’atmosfera circostante. Il motivo del suo successo sta nella sua duttilità: la saldatura ad arco consente di lavorare su molteplici materiali, ed è versatile in termini di meccanizzazione e di posizione della saldatura. Caratteristiche, queste, che ne consentono un utilizzo su pressoché tutti i materiali saldabili. Le saldatrici sinergiche sono dotate di elettronica digitale che permette di regolare automaticamente i parametri di saldatura partendo dal tipo e spessore del materiale, il diametro del filo utilizzato ed il gas guidando anche il saldatore meno esperto all'ottimizzazione dei parametri con estrema facilità La saldatrice a filo facile da usare è quella sinergica Se non hai mai saldato a filo, allora scegli una saldatrice sinergica. Infatti, la cosa più difficile per chi salda a filo per la prima volta è trovare il giusto equilibrio tra la velocità del filo e la potenza della macchina. Se non trovi questo equilibrio rischi di bruciare il filo troppo velocemente o troppo lentamente, dunque trovarlo è essenziale. Però potresti dover fare diversi tentativi prima trovare il giusto equilibrio… La saldatrice sinergica fa tutto questo per te! Fantastico, vero? È programmata per darti la giusta velocità del filo e la giusta potenza. Ad esempio, la filMAKER 182 helviLITE, la saldatrice a filo fai da te, funziona proprio così: ti basta impostare lo spessore del pezzo che vuoi saldare con la manopola e puoi iniziare subito! Inoltre, hai una seconda manopola con la quale puoi regolare il bilanciamento della velocità del filo, pur rimanendo all’interno del giusto equilibrio impostato in automatico dalla saldatrice. Così, man mano che farai pratica con la saldatura,
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Titolo: Re: SALDATURA AUTOGENA appunti nozioni Mer Mar 01, 2023 5:50 pm
Crescita epiteliale e rapporto di diluizione. Zuppa di pollo per il saldatore.
Ora non sono sicuro fino a che punto tu desideri nuotare in questa pozza di conoscenza, ma è una pozza profonda, la mantengo semplice perché sono stupida e stanca di nuotare.
La saldatura sono tutti quegli ingredienti mescolati insieme e versati in una pentola, padella o vassoio. Quanto bene sono mescolati, deciderà cosa affonda, cosa galleggia, quanto è denso, quanto sottile e cosa rimane disperso nella miscela. Non sto
dicendo che non verrà un tempo in cui le cose non saranno più difficili da ingoiare, ma spero davvero che non pensino che una ciotola di purea sarà la risposta a un buon pasto quando verrà il momento.
La temperatura della pentola, è dissetante, attirerà il calore dalla miscela. Un broccolo è più difficile da rendere liscio di una mela, più caldo si scioglie, più si mescola, maggiore è la diluizione.
Non diversamente dallo spessore e dal tipo di materiale da saldare, le sue proprietà per la conduzione. Carbonio, acciaio inossidabile, alluminio o ghisa? Molte cose accadono in Nano secondi.
Mentre l'immersione delle uova in acqua fredda dopo l'ebollizione interrompe l'ulteriore cottura dall'esterno verso l'interno, il guscio come una copertura di scorie rallenta il raffreddamento e la solidificazione delle saldature. È così che cambi la consistenza del tuorlo, una combinazione di tempo, temperatura e se fosse una saldatura, forza o pressione dalla forza della tensione EM. Goccioline più grandi o più piccole. Grani/struttura di una saldatura allo stesso modo.
Lasciato asciugare, si asciugherà dall'esterno verso l'interno, come uno stagno di essiccazione. Quella trazione/retrazione allunga i grani.
Potrebbe
essere un cratere di contrazione della saldatura. I deboli legami superficiali che si sono formati non erano abbastanza forti da tenere insieme la superficie. La trazione di contrazione è ciò che provoca il cracking. Quindi, mentre al saldatore si può dire, ampere, volt, tipo di corrente e asta... c'è ancora spazio che lo rovinerà con un lungo arco, per accelerare una corsa o rallentare, scaldare, bagnare.
Quindi, un elemento principale si trasforma da liquido a solido mentre forma un grano, si attacca a un altro nella sua trasformazione e li risucchia o si attacca mentre si sposta su un solido. Come buttare la sabbia in un secchio. Rallenta il versamento, aggiungi un po' di frullato e puoi metterne di più nel secchio perché si deposita e si impacchetta più stretto.
In ogni caso ... Quindi, a seconda della corrente, è simile a quanto fine hai tritato e a lungo stai mescolando gli ingredienti. La tensione mescola e assottiglia la miscela in modo che si asciughi rapidamente o lentamente alla fine.
Nel caso dell'abbeveratoio, decideranno il sole, il terreno e lo sporco dell'area. Una saldatura si asciugherà/solidificherà, dal basso, all'esterno e poi al centro. E la comparsa di una scia di increspature mentre viene trascinata indicherà una velocità dello scioglimento in atto e il viaggio per allontanarsene. Gli interni vengono tirati mentre le cose si raffreddano. Spero che questo aiuti a capire un po 'meglio questi eventi. In una piccola immagine, non importa come tagli le patate o di che misura le tagli, faranno comunque la zuppa. Ciò che cambia tuttavia è nel quadro più ampio, la differenza è una zuppa densa e grossa o una zuppa di brodo più densa. Grano grossolano meno resistente alla trazione ma molto duttile. Una grana più fine equivale a una maggiore resistenza alla trazione meno duttilità . GAS LENS TIG Il processo di saldatura TIG è il metodo più noto per ottenere una resa estetica e meccanica elevata e la grande stabilità dell’arco di saldatura generato anche a bassi amperaggi permette di realizzare saldature su spessori molto sottili, anche nell’ordine del decimo di millimetro. Per ottenere risultati meccanicamente ed esteticamente soddisfacenti è necessario che l’operatore sia in possesso di una buona manualità e di una base consolidata di esperienza nel selezionare le impostazioni di saldatura corrette in base al giunto da realizzare. Oltre alla manualità e all’esperienza è necessario che tutti gli elementi che prendono parte al processo di saldatura TIG siano in condizioni di usura accettabili. L’elemento che influenza in modo maggiore il risultato estetico del cordone di saldatura oltre alla manualità, è la quantità erogata (litri/minuto) e la qualità del gas di protezione Argon. Il sistema tradizionale di erogazione del gas di protezione avviene tramite un diffusore provvisto di 4 fori collocato all’interno della campana ceramica che ha il compito di incanalare il gas di protezione in direzione del bagno di saldatura. Questo sistema è efficace e tuttora utilizzato dalla maggior parte dei saldatori TIG; ma negli ultimi anni grazie al continuo avanzamento tecnologico nel mondo della saldatura è stato realizzato un sistema di diffusione del gas più efficace. Questo sistema innovativo prende il nome di gas lens TIG; per equipaggiare una torcia di saldatura con il sistema di diffusione Gas lens TIG è necessario procurarsi i consumabili idonei al montaggio del diffusore gas lens TIG, come la pinza serra elettrodo e l’isolante. In cosa consiste il sistema di diffusione gas lens TIG ? Il dispositivo di diffusione del gas di protezione gas lens TIG è composto anch’esso da un diffusore di gas e da una coppetta ceramica, ma a differenza del diffusore tradizionale a 4 fori orizzontali posti a livelli sfalsati lungo il perimetro del diffusore sul quale si assicura la campana ceramica, il diffusore gas lens TIG ha una maglia metallica disposta perpendicolarmente al ceramico. La maglia metallica del gas lens TIG assicura una diffusione più omogenea del gas e la posizione perpendicolare garantisce una diffusione maggiormente localizzata e di maggior intensità grazie ad una dispersione minore rispetto ad un diffusore tradizionale; in parole semplici una diffusione di maggior efficacia. Grazie all’utilizzo del gas lans TIG il bagno di saldatura risulta maggiormente isolato dall’atmosfera e il risultato estetico è qualitativamente migliore. L’utilizzo del sistema di diffusione gas lans TIG permette all’operatore di tenere l’elettrodo in tungsteno maggiormente esposto dalla cappa ceramica, poiché il getto di gas diffuso è in grado di coprire una distanza maggiore; quindi l’operatore può raggiungere e realizzare giunti con angolazioni molto acute. In commercio esiste una versione di questo sistema di diffusione chiamato stubby gas lens TIG, questo particolare sistema di diffusione si differenzia dal classico gas lens TIG solamente per le dimensioni dei consumabili. Lo stubby gas lens TIG permette di equipaggiare le cappe ceramiche di piccole dimensioni, solitamente destinate alle torce TIG 9-20, anche su torce 17-18-26 e permette quindi di realizzare lavorazioni in posti difficilmente raggiungibili. Tuttavia le dimensioni della torcia 17-18-26 garantiscono un ciclo di lavoro più elevato rispetto alle torce tig 9-20 solitamente utilizzate per lavorazioni più leggere.
LE SALDATURE: Come si è accennato, la saldatura, ha subito in questi ultimi decenni un’importanza ed uno sviluppo senza precedenti; oltre a soppiantare quasi completamente la chiodatura, viene applicata in moltissimi altri campi delle costruzioni meccaniche. Ad esempio vengono attualmente composti a mezzo di parti saldate moltissimi pezzi che, diversamente, dovrebbero essere ricavati con complicatissime operazioni di fucinatura e stampaggio, o con lunghe e costose lavorazioni alle macchine utensili; in questo e in altri campi affini, la saldatura, che oggi può garantire una resistenza di collegamento pari o anche superiore a quella posseduta dagli stessi organi, quando vengono fabbricati in un solo pezzo ,si è rivelata un metodo costruttivo insostituibile, anche per la sua economicità in confronto ad altri procedimenti. Per saldatura si intende il processo mediante il quale si effettua l’unione di pezzi metallici sotto l’azione del calore , con o senza apporto di materiale metallico, in modo da realizzare nei tratti di collegamento la continuità dei pezzi stessi. Nella pratica , con la parola saldatura si intende anche la zona ove ha luogo il collegamento dei pezzi. Ad arco : Il calore necessario è fornito da un arco elettrico voltaico, che viene stabilito fra le parti da saldare ed un apposito elettrodo. Saldatura manuale con elettrodi rivestiti . E’ il processo più comunemente usato. La fusione graduale degli elettrodi fornisce il materiale d’apporto , mentre il rivestimento, che fondendo protegge il bagno può compiere altre funzioni molto importanti. SALDATURA AD ARCO IN ATMOSFERA INERTE: L’arco scocca in un’atmosfera di gas inerte .I procedimenti attuali sostituiscono il primitivo processo ARCATOM ( atmosfera di idrogeno) abbandonato perché , tra l’altro dava saldature spesso fragili. Procedimento TIG Tungsten Inert Gas . l’elettrodo è infusibile, di tungsteno ed è al centro di un tubetto refrattario , da cui esce ARGON o altro gas inerte. Il metallo d’apporto è fornito come per la saldatura ossiacetilenca. E’ un procedimento molto diffuso , eseguito manualmente , per acciai inossidabili leghe leggere alluminio, magnesio titanio. PROCEDIMENTO MIG: metal inert gas. L’arco scocca in un gas inerte ARGON; ELIO, miscela Argon , Elio, Il metallo di apporto è fornito da una bobina che esce automaticamente dalla “pistola torcia” , adopera di un motorino traina filo, il procedimento è semiautomatico. PROCEDIMENTO MAG METAL ACTIVE GAS: Come il MIG , ma in gas contenete ossigeno ( anidride carbonica CO, , con argon ,o CO con ossigeno , o ancora Argon con Ossigeno, procedimento semiautomatico. CIANFRINO CIANFRINATURA: Con la parola cianfrinatura si indica la preparazione dei bordi , nel senso della definizione che seguono Se la superficie è costituita da un piano inclinato , rispetto alla superficie dell’elemento , l’operazione è detta smussatura. CIANFRINO: spazio fra due lembi convenientemente preparato , destinato ad essere riempito da metallo , per realizzare la saldatura. Se i lembi aderiscono ,il cianfrino ha volume nullo 0 Il profilo del cianfrino , è la sezione trasversale del cianfrino. I lembi del cianfrino o lembi da saldare sono la superficie delimitanti il cianfrino. VERTICE della saldatura è la zona della saldatura della prima passata, , piu distante dal saldatore. SPALLA s è la porzione del lembo di un cianfrino, trovantesi nella zona del vertice della saldatura, facente un angolo con la restante parte della superficie del lembo e parallela ad un corrispondente tratto dell’altro lembo del cianfrino. CON g si indica la distanza tra i lembi, distanza minima da una data sezione. La profondità d del cianfrino, è la profondità della parte del cianfrino che si trova sotto o sopra la spalla. T è lo spessore delle lamiere in mm t. Con alfa si indica l’angolo di apertura tra due opposti piani dei lembi da saldare del cianfrino. Se manca la spalla si ha il lembo vivo., per il quale la profondità del cianfrino è uguale al lembo vivo stesso. Il cianfrino è semplice o a semplice apertura, quando i suoi lembi si aprono in una sola direzione, è doppio a doppia apertura quando i suoi lembi si aprono in due direzioni opposte. I lembi di un cianfrino possono essere piani o curvi. La preparazione può essere simmetrica , quando la sezione retta del cianfrino e quella del metallo base adiacente hanno un comune asse di simmetria , passante tra i due elementi. Asimmetrica in caso contrario. Il raggio a fondo cianfrino r è il raggio al vertice del profilo curvilineo di un cianfrino. La preparazione è uguale o a doppia apertura uguale se vi è un asse di simmetria comune ai due elementi che li attraversa; è inuguale o a doppia apertura inuguale in caso contrario. La solcatura al vertice è l’operazione destinata a produrre un solco concavo al vertice della saldatura dal lato opposto a quello in cui è stata fatta la saldatura stessa. Se la solcatura è effettuata con scalpello è detta scalpellatura al vertice. Preparazioni: lo scopo delle preparazioni è di assicurare il grado di penetrazione e la facilità di saldatura necessari per ottenere un giunto sano. Sulla scelta della preparazione influiscono: a) Il procedimento di saldatura, sorgente di calore caratteristiche di esecuzione b) La posizione della saldatura c) Lo spessore delle lamiere ed il tipo di giunto d) Il grado di penetrazione richiesto alla saldatura e) La possibilità o meno di evitare la deformazione del pezzo f) L’economia nella preparazione dei lembi e nel consumo di materiale d’apporto g) La natura del metallo base h) i) L’uso della saldatura è inoltre diffusissimo per applicare rinforzi, nervature , formagelle , a pezzi fusi, elementi che complicherebbero notevolmente i modelli di fonderia, quando i pezzi dovessero essere prodotti integralmente e con tutte tali parti accessorie mediante fusione. FORMAGELLE: Nei pezzi di fusione, da collegare mediante viti o bulloni, prominenza lasciata sulla superficie dei pezzi attorno ai fori passanti; essa limita l’operazione di spianatura, necessaria al corretto appoggio dell’elemento di collegamento alla zona circostante i fori, consentendo di lasciare grezza di fusione la rimanente superficie del pezzo.
La verità è che per la maggior parte non importa. Davvero, chi se ne frega della crescita del grano. Come un trucco magico, dovrebbe farci chiedere come funziona. Eppure sembra che lo faccia con una vasta gamma di operatori di saldatura, in una vasta gamma di condizioni. 70.000 psi è ciò che conta, non è vero?
Mi dispiace che la mia analogia non fosse all'altezza di rispondere alla tua domanda aiutandoti a capire, è una di quelle cose che a molte persone non importano molto. Succede e molte cose influenzano come e perché. Proprio come la zuppa. Se hai i denti da masticare e non hai problemi a deglutire, il cibo buono o i grossi pezzi non contano. Ma se ti preoccupi delle proprietà di impatto a temperature inferiori allo zero, una HAZ a grana fine e stretta potrebbe essere una rottura con un impatto improvviso invece di una curva e un allungamento.
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1. accendendo uno stickout da 1/4 a 3/8 di pollice (l'elettrodo si estende dalla punta del tubo di contatto).
Troppo corto Normale Troppo Lungo
2. Per metalli sottili, utilizzare un filo di diametro inferiore. Per metalli più spessi, usa un filo più grande e una macchina più grande. Vedere le indicazioni della macchina per la capacità di saldatura. Tabella dello spessore del filo di saldatura
3. Utilizzare il tipo di filo corretto per il metallo di base da saldare. Utilizzare fili di acciaio inossidabile per acciaio inossidabile, fili di alluminio per alluminio e fili di acciaio per acciaio.
4. Utilizzare il gas di protezione appropriato. La CO2 è buona per le saldature penetranti sull'acciaio, ma potrebbe essere troppo calda per il metallo sottile. Usa il 75% di argon/25% di CO2 per gli acciai più sottili. Utilizzare solo argon per l'alluminio. È possibile utilizzare una tripla miscela per acciai inossidabili (Elio + Argon + CO2).
5. Per l'acciaio, esistono due tipi di filo comuni.Utilizzare una classificazione AWS ER70S-3 per saldature economiche per tutti gli usi. Utilizzare il filo ER70S-6 quando sono necessari più disossidanti per la saldatura su acciaio sporco o arrugginito. (Fare riferimento allo schema 6. Filo per saldatura). Deve essere utilizzato con CO2 o 75% Argon/25% (gas di protezione C-25. Il gas CO2 è economico e ha una penetrazione più profonda. 75% Argon/25% CO2 ha meno spruzzi e un aspetto migliore del cordone Uso interno senza vento.. Per carrozzeria, produzione, fabbricazione. Salda materiali più sottili (calibro 22) rispetto ai fili animati. Filo animato/acciaio al carbonio E71TGX Nessun gas di protezione richiesto Eccellente per condizioni ventose all'aperto per materiali sporchi, arrugginiti, verniciati Più caldo dei fili pieni, saldature su materiali calibro 18 e più spessi Alluminio ER5356 Deve essere utilizzato con il gas di protezione Argon. Consigliato per l'uso con pistole a bobina per ottenere i migliori risultati. 5356 più duro per saldature più forti e alimentazione più facile. Acciaio inossidabile ER308L Deve essere utilizzato con Trimix (elio/argon/CO2) o gas di protezione spray Per metalli di base inossidabili 301, 302, 304, 305 e 308.
6. Per un miglior controllo del cordone di saldatura, mantenere il filo diretto verso il bordo anteriore del bagno di saldatura.
7. Durante la saldatura fuori posizione (saldatura verticale, orizzontale o sopratesta), mantenere il bagno di saldatura piccolo per il miglior controllo del cordone di saldatura e utilizzare il diametro del filo più piccolo possibile.
8. Accertarsi che il tubo di contatto, il rivestimento della pistola ei rulli guida corrispondano alle dimensioni del filo che si sta utilizzando.
9. Pulire occasionalmente il rivestimento della pistola ei rulli guida e mantenere l'ugello della pistola pulito da schizzi. Sostituire la punta di contatto se bloccata o alimentata maschio.
10. Tenere la torcia il più dritta possibile durante la saldatura per evitare una cattiva alimentazione del filo.
11. Usare entrambe le mani per tenere ferma la pistola durante la saldatura. Fallo quando possibile. (Questo vale anche per la saldatura a bastone e TIG e il taglio al plasma).
12. Alzare la tensione del mozzo dell'alimentatore del filo e la pressione del rullo di trasmissione quanto basta per alimentare il filo, ma non serrare eccessivamente.
13. Tenere il filo in un luogo pulito e asciutto quando non si salda, per evitare di raccogliere contaminanti che portano a saldature scadenti.
14. Utilizzare DCEP (polarità inversa) sulla fonte di alimentazione.
15. Una tecnica di trascinamento o trazione della pistola ti darà un po' più di penetrazione e un tallone più stretto. Una tecnica a pistola a spinta ti darà un po' meno penetrazione e un tallone più largo. Effetto della posizione dell'elettrodo e della tecnica di saldatura
16. Quando si salda un raccordo, il lato della saldatura deve essere uguale allo spessore delle parti saldate.
Vantaggi della saldatura TIG La saldatura TIG (Tungsten Inert Gas) viene utilizzata per eseguire saldature precise quando si uniscono metalli come acciaio dolce, alluminio o acciaio inossidabile.
Salda tutti i metalli
Processo più pulito, senza schizzi o fumo
Controllo preciso, migliore su metallo sottile
La maggior parte dei cordoni di saldatura estetici
Cos'è la saldatura TIG? Nella saldatura TIG, un elettrodo di tungsteno riscalda il metallo che stai saldando e il gas (più comunemente argon) protegge il bagno di saldatura dai contaminanti presenti nell'aria. La saldatura TIG produce saldature pulite e precise su qualsiasi metallo.
La saldatura TIG utilizza un tungsteno non consumabile Il metallo d'apporto, quando richiesto, viene aggiunto a mano Il gas di protezione protegge la saldatura e il tungsteno Produce saldature pulite e di alta qualità Salda più metalli di qualsiasi altro processo
Perché dovrei provare la saldatura TIG? 1. Saldare più metalli e leghe rispetto a qualsiasi altro processo I saldatori TIG possono essere utilizzati per saldare acciaio, acciaio inossidabile, cromo, alluminio, leghe di nichel, magnesio, rame, ottone, bronzo e persino oro. TIG è un processo di saldatura utile per saldare carri, telai di biciclette, tosaerba, maniglie delle porte, parafanghi e altro ancora.
2. Creare saldature pulite e di alta qualità Con un controllo superiore dell'arco e del bagno di saldatura, TIG consente di creare saldature pulite quando le apparenze contano. Poiché l'apporto di calore è spesso controllato premendo un pedale, in modo simile alla guida di un'auto, la saldatura TIG consente di riscaldare o raffreddare il bagno di saldatura offrendo un controllo preciso del cordone di saldatura. Ciò rende la saldatura TIG ideale per saldature cosmetiche come sculture e saldature automobilistiche.
Niente scintille o schizzi Poiché al bagno di saldatura viene aggiunta solo la quantità necessaria di metallo d'apporto, non vengono prodotti spruzzi o scintille (se il metallo da saldare è pulito).
Nessun fondente o scoria Poiché il gas Argon protegge il bagno di saldatura dalla contaminazione, non è necessario né utilizzato flusso nella saldatura TIG e non ci sono scorie che bloccano la visuale del bagno di saldatura. Inoltre, la saldatura finita non avrà scorie da rimuovere tra le passate di saldatura.
Nessun fumo o fumi La saldatura TIG non crea fumo o fumi, a meno che il metallo di base da saldare non contenga contaminanti o elementi come olio, grasso, vernice, piombo o zinco. Il metallo di base deve essere pulito prima della saldatura. Saldatura TIG Niente scintille, fumo o fumi
Saldatura TIG: pulita, senza scorie o schizzi
Stick Weld - deve rimuovere scorie e schizzi
3. Utilizzare un gas di protezione (Argon) per tutte le applicazioni Poiché l'argon può essere utilizzato per saldare TIG tutti i metalli e gli spessori, è necessario un solo tipo di gas nella tua officina per gestire tutti i tuoi progetti di saldatura.
Il gas argon viene generalmente utilizzato per la maggior parte delle applicazioni di saldatura TIG
4. Saldare in tutte le posizioni Le saldature TIG possono essere eseguite in tutte le posizioni: in piano, orizzontale, verticale o sopratesta. Perfetto per roll-bar e all'interno di aree ristrette.
ELETTRODO Vantaggi della saldatura a bastoncino La saldatura a bastone (SMAW – Stick Metal Arc Welding) è un processo di saldatura semplice ma versatile, economico e portatile. Vengono utilizzate bacchette di saldatura rivestite di flusso, eliminando la necessità di gas di protezione in bombole come quello utilizzato nella saldatura MIG o nella saldatura TIG.
Livello di abilità richiesto: Moderato Adatto per condizioni ventose e all'aperto Perdonare su metallo sporco o arrugginito Può saldare a grande distanza dalla macchina Leggere e seguire sempre le precauzioni di sicurezza e le istruzioni operative nel manuale dell'utente.
1. Prendere precauzioni con i materiali volanti durante la scheggiatura delle scorie.
2. Mantenere gli elettrodi puliti e asciutti - seguire le raccomandazioni del produttore.
3. Elettrodi comuni in acciaio: (fare riferimento al diagramma 8. Elettrodi a bastoncino consigliati)
4. Penetrazione: DCEN - Penetrazione minima, AC - media (può essere anche più spruzzi), DCEP - massima penetrazione.
5. Quando si salda un raccordo, la gamba della saldatura deve essere uguale allo spessore delle parti saldate. (Fare riferimento al diagramma 10. Spessore di saldatura d'angolo consigliato)
6. Per impostare il controllo dell'amperaggio, determinare innanzitutto l'intervallo di amplificazione consigliato per il tipo e il diametro dell'elettrodo. Quindi scegli un amperaggio all'interno dell'intervallo in base allo spessore del tuo metallo (metallo più sottile, meno amplificatori). (Fare riferimento al diagramma 7. Esempio di saldature a bastoncino buone e cattive)
Tecnica di inizio graffio
Trascina l'elettrodo sul pezzo in lavorazione come accendere un fiammifero; sollevare leggermente l'elettrodo dopo aver toccato il pezzo. Se l'arco si spegne, l'elettrodo è stato sollevato troppo in alto. Se l'elettrodo si attacca al pezzo, ruotare rapidamente per liberarlo.
Elettrodo Pezzo Arco
Tecnica del tocco
Portare l'elettrodo direttamente sul pezzo; quindi sollevare leggermente per iniziare l'arco. Se l'arco si spegne, l'elettrodo è stato sollevato troppo in alto. Se l'elettrodo si attacca al pezzo, ruotare rapidamente per liberare l'elettrodo.
Elettrodo Pezzo Arco GLOSSARIO SALDATURA Glossario di saldatura Seleziona la prima lettera del termine che stai cercando: A C D F G H I K L M O P R S T V W
ONU
Taglio ad arco di carbonio ad aria (CAC-A) : un processo di taglio mediante il quale i metalli vengono fusi dal calore di un arco utilizzando un elettrodo di carbonio. Il metallo fuso viene allontanato dal taglio da un getto d'aria forzata. Per rimuovere grandi quantità di metallo, cercare un saldatore in grado di utilizzare carboni di almeno 3/8 di diametro. Materiali di consumo: elettrodi di carbone, alimentazione di aria compressa.
Corrente alternata (CA) : una corrente elettrica che inverte la sua direzione a intervalli regolari, come 60 cicli di corrente alternata (CA) o 60 hertz.
Amperaggio : la misura della quantità di elettricità che fluisce attraverso un dato punto in un conduttore al secondo. La corrente è un altro nome per l'amperaggio.
Arco : Lo spazio fisico tra l'estremità dell'elettrodo e il metallo di base. Il divario fisico provoca calore a causa della resistenza del flusso di corrente e dei raggi dell'arco.
Arc Force: chiamato anche Dig e Arc Control. Fornisce una fonte di alimentazione un amperaggio aggiuntivo variabile durante le condizioni di bassa tensione (lunghezza dell'arco breve) durante la saldatura. Aiuta a evitare che gli elettrodi a bastoncino "si attacchino" quando si utilizza una lunghezza d'arco ridotta.
Auto-Link : Circuito interno della sorgente di alimentazione dell'inverter che collega automaticamente la sorgente di alimentazione alla tensione primaria applicata, senza la necessità di collegare manualmente i terminali della tensione primaria.
Saldatura automatica : utilizza apparecchiature che saldano senza la costante regolazione dei controlli da parte del saldatore o dell'operatore. L'apparecchiatura controlla l'allineamento del giunto utilizzando un dispositivo di rilevamento automatico.
C
Saldatrice a corrente costante (CC) : queste saldatrici hanno una corrente di cortocircuito massima limitata. Hanno una curva volt-amp negativa e sono spesso indicati come "droopers". La tensione cambierà con diverse lunghezze d'arco variando solo leggermente l'amperaggio, da qui il nome di corrente costante o tensione variabile.
Alimentatore filo a velocità costante: l'alimentatore funziona a 240 o 120 V CA fornito dalla fonte di alimentazione della saldatura.
Saldatrice a tensione costante (CV), a potenziale costante (CP): "Potenziale" e "tensione" hanno corrispondono lo stesso significato. Questo tipo di uscita della saldatrice mantiene una tensione relativamente stabile e costante indipendentemente dall'uscita dell'amperaggio. Risulta in una curva volt-amp relativamente piatta rispetto alla curva volt-amp cadente di una tipica saldatrice Stick (SMAW).
Corrente: un altro nome per l'amperaggio. La quantità di elettricità che scorre in un punto di un conduttore ogni secondo.
D
Difetto: una o più discontinuità che causano un fallimento del test in una saldatura.
Dig: Chiamato anche Arc Control. Fornisce una fonte di alimentazione un amperaggio aggiuntivo variabile durante le condizioni di bassa tensione (lunghezza dell'arco breve) durante la saldatura. Aiuta a evitare che gli elettrodi a bastoncino si "attacchino" quando si utilizza una lunghezza d'arco ridotta.
Corrente continua (DC): scorre in una direzione e non inverte la direzione del flusso come fa la corrente alternata.
Corrente continua elettrodo negativo (DCEN): la direzione del flusso di corrente attraverso un circuito di saldatura quando il cavo dell'elettrodo è collegato al terminale negativo e il cavo di massa è collegato al terminale positivo di una saldatrice CC. Chiamata anche corrente continua, polarità diretta (DCSP).
Corrente continua elettrodo positivo (DCEP): la direzione del flusso di corrente attraverso un circuito di saldatura quando il cavo dell'elettrodo è collegato a un terminale positivo e il cavo di lavoro è collegato a un terminale negativo a una saldatrice CC. Chiamata anche corrente continua, polarità inversa (DCRP).
Ciclo di lavoro: il numero di minuti su un periodo di tempo di 10 minuti in cui una saldatrice ad arco può essere utilizzata alla massima potenza nominale. Un esempio potrebbe essere il ciclo di lavoro del 60% a 300 ampere. Ciò significherebbe che a 300 ampere la saldatrice può essere utilizzata per 6 minuti e quindi deve essere lasciata raffreddare con il motore del ventilatore in funzione per 4 minuti. (Alcuni produttori valutano le macchine con un ciclo di 5 minuti).
F
Fan-On-Demand: sistema di raffreddamento della fonte di alimentazione interna che funziona solo quando necessario, mantenendo i componenti interni più puliti.
Automazione fissa: sistema di saldatura automatizzato a controllo elettronico per saldature semplici, diritte o circolari.
Automazione flessibile: sistema di saldatura automatizzato e controllato da robot per forme complesse e applicazioni in cui i percorsi di saldatura richiedono la manipolazione dell'angolo della torcia.
Saldatura ad arco con filo animato (FCAW): un processo di saldatura ad arco che fonde e unisce i metalli riscaldandoli con un arco tra un filo di elettrodo consumabile continuo e il pezzo. La schermatura è ottenuta da un flusso contenuto all'interno del nucleo dell'elettrodo. A seconda del tipo di filo animato, la schermatura aggiuntiva può essere fornita o meno da gas o miscele di gas fornite esternamente. Materiali di consumo: punte di contatto, filo animato, gas di protezione (se necessario, dipende dal tipo di filo).
G
Saldatura ad arco metallico a gas (GMAW): vedi Saldatura MIG.
Saldatura ad arco a gas di tungsteno (GTAW): vedi Saldatura TIG.
Connessione a terra: una connessione di sicurezza dal telaio di una saldatrice alla terra. Spesso utilizzato per la messa a terra di una saldatrice a motore in cui un cavo è collegato da un perno di messa a terra sulla saldatrice a un picchetto metallico posto nel terreno. Vedere Connessione del pezzo per la differenza tra connessione di lavoro e connessione di terra.
Cavo di terra: quando si fa riferimento al collegamento dalla saldatrice al pezzo, vedere il termine preferito Cavo del pezzo da lavorare.
H
Hertz: Hertz è spesso indicato come "cicli al secondo". Negli Stati Uniti, la frequenza o il cambio di direzione della corrente alternata è solitamente di 60 hertz.
Alta frequenza: copre l'intero spettro di frequenze sopra i 50.000 Hz. Utilizzato nella saldatura TIG per l'accensione e la stabilizzazione dell'arco.
Hot Start : Utilizzato su alcune macchine Stick (SMAW) per facilitare l'avvio di elettrodi difficili da avviare. Utilizzato solo per l'innesco dell'arco.
IO
Inverter: Generatore che aumenta la frequenza dell'alimentazione primaria in ingresso, fornendo così una macchina di dimensioni inferiori e migliori caratteristiche elettriche per la saldatura, come tempi di risposta più rapidi e maggiore controllo per la saldatura pulsata.
K
KVA (Kilovolt-ampere): Kilovolt-ampere. I volt totali moltiplicati per ampere divisi per 1.000, richiesti da una fonte di alimentazione per saldatura rispetto all'alimentazione primaria fornita dall'azienda elettrica.
KW (Kilowatt): KW primario è la potenza effettiva utilizzata dalla fonte di alimentazione quando sta producendo la sua potenza nominale. Secondary KW è la potenza effettiva del generatore di saldatura. I kilowatt si trovano prendendo volt per ampere diviso per 1.000 e tenendo conto di qualsiasi fattore di potenza.
l
Lift-Arc: questa funzione consente l'avvio dell'arco TIG senza alta frequenza. Avvia l'arco a qualsiasi amperaggio senza contaminare la saldatura con il tungsteno.
M
Microprocessore: uno o più circuiti integrati che possono essere programmati con istruzioni memorizzate per eseguire una varietà di funzioni.
Saldatura MIG (GMAW o saldatura ad arco metallico a gas): nota anche come saldatura a filo pieno. Un processo di saldatura ad arco che unisce i metalli riscaldandoli con un arco. L'arco si trova tra un elettrodo di metallo d'apporto (consumabile) alimentato in modo continuo e il pezzo in lavorazione. Il gas o le miscele di gas fornite dall'esterno forniscono la schermatura.
Esistono quattro modalità di base di trasferimento del metallo:
Trasferimento in cortocircuito: prende il nome dal filo di saldatura che effettivamente "cortocircuita" (toccando) il metallo di base molte volte al secondo. Si producono degli spruzzi, ma il transfer può essere utilizzato in tutte le posizioni di saldatura e su tutti gli spessori di metallo.
Trasferimento globulare: Chiamato per "globi" di metallo di saldatura che si trasferiscono attraverso l'arco in un'alimentazione per gravità. Le goccioline attraverso l'arco sono generalmente più grandi del diametro dell'elettrodo. Non produrre un aspetto del cordone di saldatura molto liscio e possono verificarsi schizzi. Solitamente limitato alle posizioni di saldatura piatte e orizzontali e non utilizzato su metalli sottili.
Trasferimento a spruzzo: chiamato per uno "spruzzo" di minuscole goccioline fuse attraverso l'arco, solitamente più piccole del diametro del filo. Utilizza valori di tensione e amperaggio relativamente elevati e l'arco è sempre "acceso" dopo che l'arco è stato stabilito. Vengono prodotti pochissimi spruzzi. Solitamente utilizzato su metalli più spessi nelle posizioni di saldatura piatte o orizzontali.
Trasferimento a spruzzo pulsato: per questa variazione del trasferimento a spruzzo, la saldatrice "pulsa" l'uscita tra alte correnti di picco e basse correnti di fondo. Il bagno di saldatura si raffredda leggermente durante il ciclo in background, rendendolo leggermente diverso dal trasferimento a spruzzo. Ciò può consentire la saldatura in tutte le posizioni su metalli sottili o spessi.
Per ulteriori informazioni sulla saldatura MIG, vedereSuggerimenti MIG .
O
Tensione a circuito aperto (OCV): come suggerisce il nome, non scorre corrente nel circuito perché il circuito è aperto. La tensione è impressa sul circuito, tuttavia, in modo che quando il circuito è completato, la corrente fluirà immediatamente. Ad esempio, una saldatrice accesa ma al momento non utilizzata per la saldatura avrà una tensione a circuito aperto applicata ai cavi collegati ai terminali di uscita della saldatrice.
P
Taglio ad arco al plasma: un processo di taglio ad arco che taglia il metallo utilizzando un arco ristretto per fondere una piccola area del lavoro. Questo processo può tagliare tutti i metalli che conducono l'elettricità. I cutter Hobart AirForce sono pacchetti completi che contengono tutte le attrezzature necessarie ei materiali di consumo della torcia. Consumabili: consumabili torcia, alimentazione gas o aria compressa.
Libbre per pollice quadrato (psi): una misura pari a una massa o un peso applicata a un pollice quadrato di superficie.
Efficienza energetica: quanto bene una macchina elettrica utilizza l'energia elettrica in ingresso.
Correzione del fattore di potenza: normalmente utilizzata su fonti di alimentazione a corrente costante monofase per ridurre la quantità di amperaggio primario richiesto dalla società elettrica durante la saldatura.
Alimentazione primaria: spesso indicata come la tensione della linea di ingresso e l'amperaggio disponibile per la saldatrice dalla linea elettrica principale dell'officina. Spesso espressa in watt o kilowatt (KW), la potenza in ingresso primaria è CA e può essere monofase o trifase. Le saldatrici con la capacità di accettare più di una tensione di ingresso primaria e l'amperaggio devono essere collegate correttamente per l'alimentazione primaria in ingresso utilizzata.
MIG pulsato (MIG-P): un processo di trasferimento a spruzzo modificato che non produce spruzzi perché il filo non tocca il bagno di saldatura. Le applicazioni più adatte per il MIG pulsato sono quelle che attualmente utilizzano il metodo di trasferimento in cortocircuito per la saldatura dell'acciaio, calibro 14 (1,8 mm) e superiore. Materiali di consumo: punte di contatto, gas di protezione, filo di saldatura.
TIG pulsato (TIG-P): un processo TIG modificato appropriato per la saldatura di materiali più sottili. Materiali di consumo: elettrodo di tungsteno, materiale di riempimento, gas di protezione.
Pulsazione: sequenza e controllo della quantità di corrente, della frequenza e della durata dell'arco di saldatura.
R
Carico nominale: l'amperaggio e la tensione che la fonte di alimentazione è progettata per produrre per un determinato periodo di ciclo di lavoro specifico. Ad esempio, 300 ampere, 32 volt di carico, al 60% del ciclo di lavoro.
Resistance Spot Welding (RSW): Un processo in cui due pezzi di metallo vengono uniti facendo passare corrente tra elettrodi posizionati sui lati opposti dei pezzi da saldare. Non c'è arco con questo processo, ed è la resistenza del metallo al flusso di corrente che provoca la fusione. La saldatura a punti richiede la seguente attrezzatura: saldatrice a punti raffreddata ad aria o ad acqua, set di 2 pinze e set di 2 punte. I materiali di consumo non sono necessari per la saldatura a punti.
RMS (Root Mean Square): i valori "effettivi" della tensione CA o dell'amperaggio misurati. RMS equivale a 0,707 volte il valore massimo o di picco.
S
Saldatura Semiautomatica: L'apparecchiatura controlla solo l'alimentazione del filo dell'elettrodo. Il movimento della torcia di saldatura è controllato manualmente.
Saldatura ad arco metallico schermato: vedi Saldatura con elettrodo.
Gas di protezione: gas protettivo utilizzato per prevenire la contaminazione atmosferica del bagno di fusione.
Circuito monofase: un circuito elettrico che produce un solo ciclo alternato in un arco di tempo di 360 gradi.
Spruzzi: le particelle metalliche soffiate via dall'arco di saldatura. Queste particelle non diventano parte della saldatura completata.
Saldatura a punti: Solitamente realizzata su materiali con un qualche tipo di design del giunto sovrapposto. Può riferirsi a resistenza, saldatura a punti MIG o TIG. I punti di saldatura a resistenza sono realizzati da elettrodi su entrambi i lati del giunto, mentre i punti TIG e MIG sono realizzati da un solo lato.
Stick Welding (SMAW o Shielded Metal Arc): un processo di saldatura ad arco che fonde e unisce i metalli riscaldandoli con un arco, tra un elettrodo metallico rivestito e il pezzo. Il gas di protezione è ottenuto dal rivestimento esterno dell'elettrodo, spesso chiamato flusso. Il metallo d'apporto si ottiene principalmente dal nucleo dell'elettrodo. Si consiglia un saldatore AC/DC per Stick. Per la maggior parte delle applicazioni, la saldatura a polarità inversa CC offre vantaggi rispetto alla corrente alternata, tra cui avviamenti più facili e saldatura fuori posizione, arco più uniforme e meno interruzioni dell'arco e incollaggio. Materiali di consumo: elettrodi a bastoncino.
Saldatura ad arco sommerso (SAW): un processo mediante il quale i metalli sono uniti da uno o più archi tra uno o più elettrodi di metallo nudo e il lavoro. La schermatura è fornita da un materiale fusibile granulare solitamente portato in opera da una tramoggia di flusso. Il metallo d'apporto proviene dall'elettrodo e talvolta da una seconda barra d'apporto.
T
Circuito trifase: un circuito elettrico che fornisce tre cicli in un arco di tempo di 360 gradi ei cicli sono distanti 120 gradi elettrici.
Saldatura TIG (GTAW o Gas Tungsten Arc): Spesso chiamata saldatura TIG (Tungsten Inert Gas), questo processo di saldatura unisce i metalli riscaldandoli con un elettrodo di tungsteno che non dovrebbe diventare parte della saldatura completata. A volte viene utilizzato metallo d'apporto e per la schermatura vengono utilizzati gas inerte di argon o varie di gas inerti. Materiali di consumo: elettrodo di tungsteno, metallo d'apporto, gas di protezione.
Torcia: Dispositivo utilizzato nel processo TIG (GTAW) per controllare la posizione dell'elettrodo, trasferire la corrente all'arco e dirigere il flusso del gas di protezione.
Touch Start: una procedura di avviamento dell'arco a bassa tensione e basso amperaggio per TIG (GTAW). Il tungsteno viene toccato sul pezzo; quando il tungsteno viene sollevato dal pezzo si nomina un arco.
Tungsteno: Raro elemento metallico con punto di fusione estremamente elevato (3410° Celsius). Utilizzato nella produzione di elettrodi TIG.
v
Tensione: la pressione o la forza che spinge gli elettroni attraverso un conduttore. La tensione non scorre ma fa scorrere l'amperaggio o la corrente. La tensione è talvolta definita forza elettromotrice (EMF) o differenza di potenziale.
Alimentatore filo sensibile alla tensione: l'alimentatore funziona in base alla tensione dell'arco generata dalla fonte di alimentazione della saldatura.
Curva Volt-Amp: Grafico che mostra le caratteristiche di uscita di una saldatrice. Mostra le capacità di tensione e amperaggio di una macchina specifica.
W
Metallo di saldatura: l'elettrodo e il metallo di base che è stato fuso durante la saldatura. Questo forma il cordone di saldatura.
Trasferimento di saldatura: metodo mediante il quale il metallo viene trasferito dal filo al bagno fuso. Esistono diversi metodi utilizzati in MIG; invia: trasferimento in cortocircuito, trasferimento con arco spray, trasferimento globulare, trasferimento con arco sepolto e trasferimento con arco pulsato.
Wet-Stacking: carburante incombusto e olio motore che si accumulano nel camino di scarico di un motore diesel, caratterizzato dal fatto che il camino di scarico è ricoperto da una sostanza nera, appiccicosa e oleosa. La condizione è causata dal funzionamento del motore con un carico troppo leggero per lunghi periodi di tempo. Catturato in anticipo, questo non causa danni permanenti e può essere alleviato se viene applicato un carico aggiuntivo. Se ignorato, possono verificarsi danni permanenti alle pareti del cilindro e alle fasce elastiche. Standard di emissione migliorati e carburante di qualità superiore hanno reso i motori meno inclini all'impilamento a umido negli ultimi anni.
Velocità di avanzamento del filo: espressa in pollici/min o mm/se si riferisce alla velocità e alla quantità di metallo d'apporto inserito in una saldatura. In generale, maggiore è la velocità di avanzamento del filo, maggiore è l'amperaggio.
Collegamento del pezzo: un mezzo per fissare il cavo di massa (cavo di massa) al pezzo (metallo su cui saldare). Inoltre, il punto in cui viene effettuata questa connessione. Un tipo di connessione al lavoro è realizzato con un morsetto regolabile.
Cavo del pezzo: il cavo conduttore o il conduttore elettrico tra la saldatrice ad arco e il pezzo.
-----------------SEMPLICE, VERSATILE, EFFICACE La saldatura ad elettrodo nota anche come saldatura ad arco manuale, saldatura ad elettrodo manuale, saldatura ad arco metallico manuale o saldatura ad arco metallico schermato (SMAW) è solitamente il primo processo di saldatura che viene insegnato ai saldatori durante l'addestramento. È facile da imparare, ma offre già informazioni sul modo in cui funzionano i sistemi di saldatura e sul rapporto tra metalli e tensione elettrica.
La saldatura con l'elettrodo a barra offre numerosi vantaggi rispetto ai processi MIG/MAG e TIG. In linea di principio, quasi tutti i materiali possono essere saldati mediante saldatura ad elettrodo. Il processo viene utilizzato principalmente nella costruzione di acciaio e tubazioni, ma viene utilizzato anche nel commercio e nell'industria dei metalli. La saldatura ad arco metallico manuale consente qualsiasi tipo di cordone di saldatura e posizione, indipendentemente dal fatto che si tratti di posizioni ristrette o sopraelevate, cordoni verticali verso l'alto o saldature terminali verticali. Inoltre, il saldatore non dipende dai gas di protezione e può tranquillamente lavorare all'esterno, anche in condizioni atmosferiche sfavorevoli come vento o pioggia.--------------------------------------------------------------------------------------- SALDATURA MANUALE AD ARCO METALLICO: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura ad elettrodo, il contatto tra l'elettrodo a barra e il pezzo in lavorazione innesca l'arco. Questo crea un cortocircuito per una frazione di secondo tra i due poli, il che significa che la corrente può quindi fluire. L'arco brucia tra il pezzo e l'elettrodo. Questo crea il calore di fusione richiesto. Tramite il filo di anima consumabile e il rivestimento, anch'esso consumabile, l'elettrodo alimenta anche la scoria protettiva e il mantello del gas.
La saldatura ad arco manuale richiede una bassa tensione e un alto amperaggio. Il sistema di saldatura converte la tensione di rete disponibile in una tensione di saldatura notevolmente inferiore. Allo stesso tempo, fornisce l'amperaggio richiesto, che consente anche di regolare e regolare la fonte di alimentazione.
Nella saldatura manuale ad arco metallico, l'amperaggio è il parametro più importante per la qualità delle connessioni. Deve quindi rimanere il più costante possibile, anche se la lunghezza dell'arco cambia. Per garantire ciò, i generatori per la saldatura ad elettrodo hanno sempre caratteristiche di abbassamento.
STRUTTURA DEL SISTEMA DI SALDATURA AD ELETTRODO (1) Collegamento principale
(2) Fonte di alimentazione
(3) Cavo di alimentazione per saldatura (elettrodo)
SALDATURA MIG/MAG: IL PROCESSO DI SALDATURA AD ALTA VELOCITÀ La saldatura MIG/MAG è anche chiamata saldatura ad arco metallico a gas. Si distingue tra saldatura a gas inerte (MIG) e saldatura a gas attivo (MAG). MIG/MAG è attualmente il processo di saldatura più utilizzato e consente velocità di saldatura particolarmente elevate. Può essere utilizzato in modo manuale, meccanizzato o supportato da robot. SALDATURA MIG/MAG: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura MIG/MAG, un metallo d'apporto o un filo di saldatura accende l'arco se tocca il componente. Il filo di consumo viene utilizzato come indennità.
Per proteggere l'arco dall'ossigeno reattivo nell'ambiente circostante, un "gas di protezione" fluisce anche attraverso l'ugello del gas. Ciò sopprime l'ossigeno durante la saldatura e quindi previene l'ossidazione sull'arco e sul bagno di fusione.
QUALI GAS VENGONO UTILIZZATI NELLA SALDATURA MIG/MAG? La saldatura MAG utilizza gas attivi come CO2 pura o gas misti (argon, CO2, O2) in varie composizioni. Questi sono altamente reattivi. Il processo MAG viene utilizzato per materiali non legati, bassolegati e altolegati.
La saldatura MIG, invece, utilizza gas inerti, cioè non reattivi, come argon ed elio puri o miscele di argon ed elio. Il processo è adatto alla saldatura di materiali come alluminio, rame, magnesio e titanio.
Configurazione del sistema MIG MAG ECCO COME È STRUTTURATO UN IMPIANTO DI SALDATURA MIG/MAG: (1) Collegamento alla rete
SALDATURA TIG: CUCITURE PULITE, CONNESSIONI STABILI La saldatura a gas inerte di tungsteno (saldatura TIG) è un processo di saldatura a gas schermato ed è uno dei processi di saldatura per fusione. Viene utilizzato ovunque siano richiesti cordoni di saldatura di ottima qualità e privi di spruzzi. La saldatura TIG è adatta, tra l'altro, per acciai inossidabili, alluminio e leghe di nichel, nonché per lamiere sottili in alluminio e acciaio inossidabile. Viene utilizzato nella costruzione di tubazioni e container, nella costruzione di portali e nelle applicazioni aerospaziali.
SALDATURA TIG: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura TIG, la corrente necessaria viene fornita tramite un elettrodo di tungsteno, che è resistente alla temperatura e non fonde. Questo elettrodo emette un arco che riscalda e liquefa il materiale. C'è un ugello per il gas di protezione intorno all'elettrodo. Questo protegge il materiale riscaldato dalle reazioni chimiche con l'aria ambiente. A tale scopo vengono utilizzati i gas nobili argon, elio o loro miscele. I gas inerti, cioè non reattivi, impediscono reazioni chimiche con il bagno di saldatura liquido e il materiale riscaldato. Ciò garantisce cordoni di saldatura di alta qualità.
Poiché l'elettrodo di tungsteno non fonde, nella saldatura TIG il materiale d'apporto viene alimentato manualmente o in forma meccanizzata da un trainafilo esterno.
L'ELETTRODO DI TUNGSTENO L'elettrodo di tungsteno è il cuore della saldatura TIG. A 3380 gradi Celsius, il tungsteno ha il più alto punto di fusione di tutti i metalli puri nel sistema periodico. Ciò significa che l'elettrodo non fonde quando emette un arco che riscalda e liquefa il materiale. Gli elettrodi sono prodotti utilizzando un processo di sinterizzazione. Per migliorare le loro proprietà, possono essere legati con additivi ossidici. Gli elettrodi sono codificati a colori in base alla lega:
TUNGSTENO PURO (WP) (VERDE): / Superficie dell'elettrodo liscia e sferica / Problemi di accensione con DC / Bassa capacità di trasporto di corrente
OSSIDO DI TERRE RARE (WS2) (TURCHESE): / utilizzabile per tutti i materiali / ottime caratteristiche di accensione / maggiore durata rispetto agli elettrodi WT o WC
OSSIDO DI CERIO (WC 20) (GRIGIO): / Può essere utilizzato con tutti i materiali / Buone caratteristiche di accensione
OSSIDO DI LANTANIO (WL 20) (BLU): / Maggiore durata rispetto agli elettrodi in tungsteno/torio o tungsteno/ossido di cerio / Proprietà di accensione inferiori
ECCO COME È STRUTTURATO UN IMPIANTO DI SALDATURA TIG: (1) Collegamento alla rete
SFIDA DELLA SALDATURA DELL'ACCIAIO L'ACCIAIO RIMANE IL MATERIALE DI BASE PIÙ DIFFUSO NELLE COSTRUZIONI METALLICHE DAVANTI ALL'ALLUMINIO E ALL'ACCIAIO INOSSIDABILE. La sua elevata resistenza e i bassi costi ne fanno un popolare materiale da costruzione. Di tutti i materiali, l'acciaio è il più facile da saldare. La sfida più grande è mantenere la distorsione del materiale il più bassa possibile. La selezione del processo di saldatura corretto gioca un ruolo importante in questo. ATTI INTERESSANTI SULL'ACCIAIO L'acciaio è composto principalmente da ferro e da un massimo del 2,06% di carbonio. Le leghe con una percentuale maggiore di carbonio sono note come ghisa. Se la proporzione di zolfo e fosforo che accompagna il ferro è inferiore allo 0,025%, si parla di acciaio inossidabile .
Non tutti gli acciai possono anche essere saldati: solo gli acciai puri, cioè le leghe con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,22%, sono adatti a questo processo. Di norma, più la lega è impura, più è difficile saldare l'acciaio.
Di particolare importanza sono gli acciai ad alta resistenza e ad altissima resistenza. Oltre alla costruzione leggera nell'industria automobilistica, ad esempio, vengono utilizzati anche per gru mobili, pompe per calcestruzzo, macchine agricole e forestali. Tuttavia, sono più difficili da saldare rispetto alle leghe di acciaio convenzionali. Le istruzioni di lavorazione del produttore devono essere sempre seguite senza fallo.
L'acciaio esiste in una vasta gamma di forme: Acciaio piatto Acciaio tondo Tubi profilati Tubi quadrati
ECCO COME PREPARARE L'ACCIAIO PER LA SALDATURA Pulito Prima della saldatura, rimuovere la sporcizia grossolana dall'acciaio per ottenere buoni risultati. Rimuovere la ruggine Rimuovere le aree arrugginite nel materiale base prima della saldatura in modo che non si verifichino difetti di adesione nel metallo saldato. Rimuovere olio o grasso Il materiale base oleoso rende il processo di saldatura più difficile e può, tra l'altro, causare scarsi risultati. Dovresti quindi rimuovere l'olio dall'acciaio prima della saldatura. Preriscaldare In caso di spessori di materiale superiori, è necessario preriscaldare la parte prima della saldatura per rallentare il tempo di raffreddamento. Ciò impedisce un elevato grado di durezza nella microstruttura, prevenendo a sua volta la formazione di crepe. ------------------------------------------------------------------------------------------------- SFIDA DELLA SALDATURA DELL'ALLUMINIO Insieme all'acciaio, l'alluminio è il materiale da costruzione più utilizzato. Il suo più grande vantaggio è che è altrettanto forte ma pesante solo circa la metà. L'uso dell'alluminio è quindi preferito per le costruzioni leggere.
FATTI INTERESSANTI SULL'ALLUMINIO
Saldatura dell'alluminio L'alluminio puro (Al99.5) non è molto resistente. Tuttavia, viene utilizzato come base per leghe con una resistenza pari a quella dell'acciaio.
La saldatura dell'alluminio è particolarmente difficile perché il materiale è circondato da uno strato di ossido. Questo fonde solo a circa 2015 gradi Celsius, mentre l'alluminio stesso fonde a circa 650 gradi a seconda della lega. Se lo strato di ossido dovesse essere fuso nel modo convenzionale, l'alluminio scapperebbe e la saldatura sarebbe impossibile. È quindi necessario distruggere o spostare l'ossido.
QUALI LEGHE DI ALLUMINIO CI SONO? Le proprietà dell'alluminio puro possono essere modificate utilizzando le leghe. Ad esempio, l'aggiunta di magnesio aumenta notevolmente la resistenza del materiale.
I componenti più importanti delle leghe di alluminio e le loro proprietà sono:
Magnesio (Mg) Resistenza superiore dello 0,3–7%, granulometria più fine Manganese (Mn) Migliore resistenza alla corrosione dello 0,3–1,2%, maggiore resistenza Rame (Cu) circa il 5% in più di resistenza, minore resistenza alla corrosione, importante per la capacità di indurimento Silicio (Si) 12% per colata, riduce il punto di fusione a 577°C, comunque con grani grossolani
SFIDA DELLA SALDATURA DELL'ACCIAIO INOSSIDABILE La saldatura dell'acciaio inossidabile richiede una buona conoscenza dei materiali, poiché le numerose leghe e tipi di acciaio diversi hanno anche proprietà di saldatura diverse. L'obiettivo è mantenere le proprietà positive del materiale anche dopo il processo di saldatura
LA FORMA PIÙ PURA DELL'ACCIAIO Acciaio inossidabile è il termine utilizzato per gli acciai legati e non legati con un grado di purezza particolarmente elevato. La proporzione di zolfo e fosforo, gli elementi che accompagnano il ferro, è inferiore allo 0,025%. L'acciaio inossidabile non deve essere resistente alla ruggine, ma nella vita quotidiana il termine acciaio inossidabile viene generalmente utilizzato solo per riferirsi all'acciaio inossidabile. Saldatura LEGHE Gli elementi di lega più comuni nell'acciaio inossidabile sono cromo, nichel, molibdeno, titanio, niobio, vanadio e cobalto. Da un contenuto minimo del 12% di cromo, l'acciaio inossidabile diventa resistente. Sulla superficie si forma un sottile strato di ossido di cromo a causa dell'influenza dell'ossigeno. Questo protegge l'acciaio sottostante da altre influenze chimiche.
QUALI TIPI DI ACCIAIO ESISTONO? Viene fatta una differenziazione tra diversi tipi di acciaio in base ai componenti della loro struttura:
Acciai austenitici ACCIAI AUSTENITICI Questi acciai sono noti anche come acciai al cromo-nichel (acciai CrNi) e hanno un contenuto di nichel superiore all'8%. Offrono buone proprietà meccaniche, sono resistenti alla corrosione e agli acidi e possono essere lavorati facilmente. Sono utilizzati principalmente in condizioni ambientali aggressive, come nell'industria chimica o alimentare.
Acciai ferritici ACCIAI FERRITICI Esistono due tipi di acciai ferritici. Il loro contenuto di cromo è compreso tra l'11 e il 13% o circa il 17%. I primi sono indicati solo come "inerti alla corrosione" a causa del loro contenuto di cromo inferiore. Vengono utilizzati quando sono importanti una lunga durata e la sicurezza, mentre l'aspetto ottico è meno significativo. Gli esempi includono la costruzione di container, vagoni e veicoli.
Acciai ferritico-austenitici ACCIAI AUSTENITICI FERRITICI (ACCIAIO DUPLEX) A causa della presenza di componenti strutturali sia di ferrite che di austenite, questi acciai inossidabili sono spesso chiamati anche acciai duplex. Combinano due proprietà particolarmente buone: maggiore resistenza come acciaio al cromo-nichel antiruggine e maggiore duttilità e formabilità come acciaio al cromo antiruggine. Grazie alla sua elevata resistenza alla corrosione superficiale, l'acciaio duplex viene utilizzato principalmente nell'industria chimica e petrolchimica, nonché nei progetti offshore.
ACCIAI MARTENSITICI Questi acciai inossidabili hanno un contenuto di cromo del 12–18% e un contenuto di carbonio superiore allo 0,1%. Possono essere temperati riscaldando e raffreddando rapidamente e hanno un'elevata resistenza che aumenta all'aumentare del contenuto di carbonio. Sono utilizzati, ad esempio, nella produzione di lamette da barba, coltelli e forbici. Tuttavia, sono meno resistenti alla corrosione rispetto ad altri acciai inossidabili.
QUALI GAS VENGONO UTILIZZATI NELLA SALDATURA MIG/MAG? La saldatura MAG utilizza gas attivi come CO2 pura o gas misti (argon, CO2, O2) in varie composizioni. Questi sono altamente reattivi. Il processo MAG viene utilizzato per materiali non legati, bassolegati e altolegati.
La saldatura MIG, invece, utilizza gas inerti, cioè non reattivi, come argon ed elio puri o miscele di argon ed elio. Il processo è adatto alla saldatura di materiali come alluminio, rame, magnesio e titanio.
SALDATURA MIG/MAG: IL PROCESSO DI SALDATURA AD ALTA VELOCITÀ La saldatura MIG/MAG è anche chiamata saldatura ad arco metallico a gas. Si distingue tra saldatura a gas inerte (MIG) e saldatura a gas attivo (MAG). MIG/MAG è attualmente il processo di saldatura più utilizzato e consente velocità di saldatura particolarmente elevate. Può essere utilizzato in modo manuale, meccanizzato o supportato da robot.
SALDATURA MIG/MAG: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura MIG/MAG, un metallo d'apporto o un filo di saldatura accende l'arco se tocca il componente. Il filo di consumo viene utilizzato come indennità. Per proteggere l'arco dall'ossigeno reattivo nell'ambiente circostante, un "gas di protezione" fluisce anche attraverso l'ugello del gas. Ciò sopprime l'ossigeno durante la saldatura e quindi previene l'ossidazione sull'arco e sul bagno di fusione.
COS'È LA SALDATURA MIG/MAG? La saldatura MIG/MAG è anche chiamata saldatura ad arco metallico a gas. Si distingue tra saldatura a gas inerte (MIG) e saldatura a gas attivo (MAG). MIG/MAG è attualmente il processo di saldatura più utilizzato e consente velocità di saldatura particolarmente elevate. Può essere utilizzato in modo manuale, meccanizzato o supportato da robot. ALDATURA MIG/MAG: IL PROCESSO DI SALDATURA AD ALTA VELOCITÀ La saldatura MIG/MAG è anche chiamata saldatura ad arco metallico a gas. Si distingue tra saldatura a gas inerte (MIG) e saldatura a gas attivo (MAG). MIG/MAG è attualmente il processo di saldatura più utilizzato e consente velocità di saldatura particolarmente elevate. Può essere utilizzato in modo manuale, meccanizzato o supportato da robot.
SALDATURA MIG/MAG: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura MIG/MAG, un metallo d'apporto o un filo di saldatura accende l'arco se tocca il componente. Il filo di consumo viene utilizzato come indennità. Per proteggere l'arco dall'ossigeno reattivo nell'ambiente circostante, un "gas di protezione" fluisce anche attraverso l'ugello del gas. Ciò sopprime l'ossigeno durante la saldatura e quindi previene l'ossidazione sull'arco e sul bagno di saldatura. QUALI GAS VENGONO UTILIZZATI NELLA SALDATURA MIG/MAG? La saldatura MAG utilizza gas attivi come CO2 pura o gas misti (argon, CO2, O2) in varie composizioni. Questi sono altamente reattivi. Il processo MAG viene utilizzato per materiali non legati, bassolegati e altolegati.
La saldatura MIG, invece, utilizza gas inerti, cioè non reattivi, come argon ed elio puri o miscele di argon ed elio. Il processo è adatto alla saldatura di materiali come alluminio, rame, magnesio e titanio.
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CHE COS'È LA SALDATURA TIG? La saldatura a gas inerte di tungsteno (saldatura TIG) è un processo di saldatura a gas schermato ed è uno dei processi di saldatura per fusione. Viene utilizzato ovunque siano richiesti cordoni di saldatura di ottima qualità e privi di spruzzi. La saldatura TIG è adatta, tra l'altro, per acciai inossidabili, alluminio e leghe di nichel, nonché per lamiere sottili in alluminio e acciaio inossidabile. Viene utilizzato nella costruzione di tubazioni e container, nella costruzione di portali e nelle applicazioni aerospaziali.
SALDATURA TIG: CUCITURE PULITE, CONNESSIONI STABILI La saldatura a gas inerte di tungsteno (saldatura TIG) è un processo di saldatura a gas schermato ed è uno dei processi di saldatura per fusione. Viene utilizzato ovunque siano richiesti cordoni di saldatura di ottima qualità e privi di spruzzi. La saldatura TIG è adatta, tra l'altro, per acciai inossidabili, alluminio e leghe di nichel, nonché per lamiere sottili in alluminio e acciaio inossidabile. Viene utilizzato nella costruzione di tubazioni e container, nella costruzione di portali e nelle aerospaziali.
SALDATURA TIG: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura TIG, la corrente necessaria viene fornita tramite un elettrodo di tungsteno, che è resistente alla temperatura e non fonde. Questo elettrodo emette un arco che riscalda e liquefa il materiale. C'è un ugello per il gas di protezione intorno all'elettrodo. Questo protegge il materiale riscaldato dalle reazioni chimiche con l'aria ambiente. A tale scopo vengono utilizzati i gas nobili argon, elio o loro miscele. I gas inerti, cioè non reattivi, impediscono reazioni chimiche con il bagno di saldatura liquido e il materiale riscaldato. Ciò garantisce cordoni di saldatura di alta qualità. Poiché l'elettrodo di tungsteno non si fonde, nella saldatura TIG il materiale d'apporto viene alimentato manualmente o in forma meccanizzata da un trainafilo esterno. L'ELETTRODO DI TUNGSTENO L'elettrodo di tungsteno è il cuore della saldatura TIG. A 3380 gradi Celsius, il tungsteno ha il più alto punto di fusione di tutti i metalli puri nel sistema periodico. Ciò significa che l'elettrodo non si fonde quando emette un arco che riscalda e liquefa il materiale. Gli elettrodi sono prodotti utilizzando un processo di sinterizzazione. Per migliorare le loro proprietà, possono essere legati con additivi ossidici. Gli elettrodi sono codificati a colori in base alla lega:
TUNGSTENO PURO (WP) (VERDE): / Superficie dell'elettrodo liscio e sferico / Problemi di accensione con CC / Bassa capacità di trasporto di corrente OSSIDO DI TERRE RARE (WS2) (TURCHESE): / utilizzabile per tutti i materiali / ottime caratteristiche di accensione / maggiore durata rispetto agli elettrodi WT o WC OSSIDO DI CERIO (WC 20) (GRIGIO): / Utilizzabile con tutti i materiali / Buone caratteristiche di accensione OSSIDO DI LANTANIO (WL 20) (BLU): / Maggiore durata rispetto agli elettrodi in tungsteno/torio o tungsteno/ossido di cerio / Proprietà di accensione inferiori
SALDATURA TIG: CUCITURE PULITE, CONNESSIONI STABILI La saldatura a gas inerte di tungsteno (saldatura TIG) è un processo di saldatura a gas schermato ed è uno dei processi di saldatura per fusione. Viene utilizzato ovunque siano richiesti cordoni di saldatura di ottima qualità e privi di spruzzi. La saldatura TIG è adatta, tra l'altro, per acciai inossidabili, alluminio e leghe di nichel, nonché per lamiere sottili in alluminio e acciaio inossidabile. Viene utilizzato nella costruzione di tubazioni e container, nella costruzione di portali e nelle applicazioni aerospaziali. SALDATURA TIG: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura TIG, la corrente necessaria viene fornita tramite un elettrodo di tungsteno, che è resistente alla temperatura e non fonde. Questo elettrodo emette un arco che riscalda e liquefa il materiale. C'è un ugello per il gas di protezione intorno all'elettrodo. Questo protegge il materiale riscaldato dalle reazioni chimiche con l'aria ambiente. A tale scopo vengono utilizzati i gas nobili argon, elio o loro miscele. I gas inerti, cioè non reattivi, impediscono reazioni chimiche con il bagno di saldatura liquido e il materiale riscaldato. Ciò garantisce cordoni di saldatura di alta qualità. Poiché l'elettrodo di tungsteno non si fonde, nella saldatura TIG il materiale d'apporto viene alimentato manualmente o in forma meccanizzata da un trainafilo esterno. L'ELETTRODO DI TUNGSTENO L'elettrodo di tungsteno è il cuore della saldatura TIG. A 3380 gradi Celsius, il tungsteno ha il più alto punto di fusione di tutti i metalli puri nel sistema periodico. Ciò significa che l'elettrodo non si fonde quando emette un arco che riscalda e liquefa il materiale. Gli elettrodi sono prodotti utilizzando un processo di sinterizzazione. Per migliorare le loro proprietà, possono essere legati con additivi ossidici. Gli elettrodi sono codificati a colori in base alla lega:
SEMPLICE, VERSATILE, EFFICACE La saldatura ad elettrodo nota anche come saldatura ad arco manuale, saldatura ad elettrodo manuale, saldatura ad arco metallico manuale o saldatura ad arco metallico schermato (SMAW) è solitamente il primo processo di saldatura che viene insegnato ai saldatori durante l'addestramento. È facile da imparare, ma offre già informazioni sul modo in cui funzionano i sistemi di saldatura e sul rapporto tra metalli e tensione elettrica. La saldatura con l'elettrodo a barra offre numerosi vantaggi rispetto ai processi MIG/MAG e TIG. In linea di principio, quasi tutti i materiali possono essere saldati mediante saldatura ad elettrodo. Il processo viene utilizzato principalmente nella costruzione di acciaio e tubazioni, ma viene utilizzato anche nel commercio e nell'industria dei metalli. La saldatura ad arco metallico manuale consente qualsiasi tipo di cordone di saldatura e posizione, indipendentemente dal fatto che si tratti di posizioni ristrette o sopraelevate, cordoni verticali verso l'alto o saldature terminali verticali. Inoltre, il saldatore non dipende dai gas di protezione e può tranquillamente lavorare all'esterno, anche in condizioni atmosferiche sfavorevoli come vento o pioggia.
SALDATURA MANUALE AD ARCO METALLICO: ECCO COME FUNZIONA Nella saldatura ad elettrodo, il contatto tra l'elettrodo a barra e il pezzo in lavorazione innesca l'arco. Questo crea un cortocircuito per una frazione di secondo tra i due poli, il che significa che la corrente può quindi fluire. L'arco brucia tra il pezzo e l'elettrodo. Questo crea il calore di fusione richiesto. Tramite il filo di anima consumabile e il rivestimento, anch'esso consumabile, l'elettrodo alimenta anche la scoria protettiva e il mantello del gas. La saldatura ad arco manuale richiede una bassa tensione e un alto amperaggio. Il sistema di saldatura converte la tensione di rete disponibile in una tensione di saldatura notevolmente inferiore. Allo stesso tempo, fornisce l'amperaggio richiesto, che consente anche di regolare e regolare la fonte di alimentazione. Nella saldatura manuale ad arco metallico, l'amperaggio è il parametro più importante per la qualità delle connessioni. Deve quindi rimanere il più costante possibile, anche se la lunghezza dell'arco cambia. Per garantire ciò, i generatori per la saldatura ad elettrodo hanno sempre caratteristiche di abbassamento.
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el magutt
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Titolo: Re: SALDATURA AUTOGENA appunti nozioni Mer Mar 13, 2024 4:36 pm
Saldatura a elettrodo e saldatura ad arco
La saldatura manuale ad arco (saldatura elettrica manuale EN ISO 4063: processo 111) è uno dei più antichi processi di saldatura elettrica per materiali metallici, utilizzato ancora oggi. Nel 1891, Nikolai Gawrilowitsch Slawjanow sostituì gli elettrodi di carbonio utilizzati fino a quel momento per la saldatura ad arco con una bacchetta metallica che fungeva sia da portatore d'arco che da riempitivo di saldatura. Poiché i primi elettrodi a barra non erano rivestiti, il punto di saldatura non era protetto dall'ossidazione. Pertanto, questi elettrodi erano difficili da saldare.
Come fonte di calore per la saldatura si utilizza un arco elettrico tra un elettrodo che fonde il metallo d'apporto e il pezzo da saldare. A causa dell'alta temperatura dell'arco, il materiale viene fuso nel punto di saldatura. I trasformatori di saldatura (trasformatori di campo libero), con o senza raddrizzatori di saldatura, convertitori di saldatura o inverter di saldatura, fungono da fonti di alimentazione per la saldatura. A seconda dell'applicazione e del tipo di elettrodo, la saldatura può essere eseguita in corrente continua o in corrente alternata.
Gli elettrodi a bastoncino rivestiti, ad esempio per gli acciai non legati secondo la norma ISO 2560-A, sviluppano gas e scorie di saldatura durante la fusione. I gas del rivestimento stabilizzano l'arco e proteggono il bagno di saldatura dall'ossidazione dell'ossigeno atmosferico. La scoria di saldatura ha una densità inferiore a quella del metallo fuso, viene lavata sulla saldatura e fornisce un'ulteriore protezione della saldatura contro l'ossidazione. Un altro effetto auspicabile della scoria di saldatura è la riduzione delle tensioni di ritiro dovute al raffreddamento più lento, in quanto il componente ha più tempo per sviluppare nuovamente la deformazione plastica.
A causa del bombardamento di elettroni, l'anodo (polo positivo) si riscalda maggiormente. Nella maggior parte dei processi di saldatura, gli elettrodi consumabili sono utilizzati come anodi, ovvero il pezzo da saldare è utilizzato come catodo (polo negativo). Nel caso degli elettrodi a bastoncino rivestiti, la polarità dipende dal rivestimento dell'elettrodo. Se il rivestimento è costituito da componenti scarsamente ionizzabili, come nel caso degli elettrodi basici, l'elettrodo viene saldato sul polo positivo più caldo, altrimenti sul polo negativo a causa del minore carico di corrente.
Il principale campo di applicazione della saldatura manuale ad arco è la costruzione di acciaio e tubazioni. La saldatura a elettrodo è preferita nell'area di assemblaggio a causa delle velocità di saldatura notevolmente inferiori, in quanto lo sforzo della macchina è relativamente basso rispetto ad altri processi. La saldatura a elettrodo può essere eseguita senza problemi anche in condizioni atmosferiche sfavorevoli, come vento e pioggia, il che è particolarmente importante per i lavori all'aperto. Un altro vantaggio è che, a differenza di altri processi, spesso la saldatura può essere eseguita senza difetti anche se il giunto non è completamente lucido dal punto di vista metallico.
3. Saldatura MIG - MAG (saldatura con gas inerte)
La saldatura parzialmente meccanizzata ad arco di gas metallico (MSG), indicata a scelta come saldatura MIG (saldatura ad arco di metallo con gas inerti, EN ISO 4063: processo 131) o saldatura MAG (saldatura ad arco di metallo con gas attivi, cioè reattivi, EN ISO 4063: processo 135), è un processo di saldatura ad arco in cui il filo di fusione viene alimentato continuamente da un motore a velocità variabile. I diametri comuni del filo di saldatura sono compresi tra 0,8 e 1,2 mm (raramente 1,6 mm). Contemporaneamente all'alimentazione del filo, il gas di protezione o il gas miscelato vengono forniti al punto di saldatura tramite un ugello a una velocità di circa 10 l/min (regola empirica: flusso volumetrico di gas di protezione 10 l/min per mm di diametro del filo di saldatura). Questo gas protegge il metallo liquido sotto l'arco dall'ossidazione, che indebolirebbe la saldatura. La saldatura con gas attivo metallico (MAG) utilizza CO2 puro o un gas misto di argon e piccole quantità di CO2 e O2 (ad esempio "Corgon"). A seconda della loro composizione, il processo di saldatura (penetrazione, dimensione delle gocce, perdite di spruzzi) può essere influenzato attivamente; nella saldatura a gas inerte metallico (MIG), l'argon viene utilizzato come gas nobile e, meno frequentemente, il costoso gas nobile elio. Il processo MAG è utilizzato principalmente per gli acciai, il processo MIG preferibilmente per i metalli non ferrosi.
Opzionalmente, per la saldatura ad arco con gas metallici possono essere utilizzati fili animati, detti anche fili tubolari (con saldatura a gas attivo EN ISO 4063: processo 136, con gas inerte EN ISO 4063: processo 137). Possono essere dotati di una scoria e, eventualmente, di additivi leganti all'interno. Hanno la stessa funzione dei rivestimenti dell'elettrodo a bastoncino. Da un lato, gli ingredienti contribuiscono al volume di saldatura, dall'altro formano una scoria sul cordone di saldatura e proteggono il cordone dall'ossidazione. Quest'ultimo aspetto è particolarmente importante quando si saldano acciai inossidabili, poiché l'ossidazione, il cosiddetto "appannamento" del cordone, deve essere evitato anche dopo che la torcia è stata spostata e quindi la campana del gas di protezione è stata spostata.
Storia dei processi MIG-MAG La saldatura MIG-MAG è stata utilizzata per la prima volta negli Stati Uniti nel 1948 nella variante con gas inerte o gas nobile, all'epoca chiamata anche saldatura SIGMA (shielded inert gas metal arc).
In Unione Sovietica, a partire dal 1953, al posto dei costosi gas nobili come l'argon o l'elio, venne utilizzato un gas attivo per la saldatura: l'anidride carbonica (CO2). Questo è stato possibile solo perché nel frattempo sono stati sviluppati elettrodi a filo per compensare la maggiore bruciatura di elementi leganti nella saldatura a gas attivo.
In Austria, nel 2005, è stata sviluppata la saldatura CMT (Cold Metal Transfer) per la produzione in serie, in cui la corrente di saldatura è pulsata e il filo d'apporto viene spostato avanti e indietro ad alta frequenza per ottenere un distacco mirato delle gocce con un basso apporto di calore.
4. taglierina al plasma
La taglierina al plasma è composta da una fonte di alimentazione, un manipolo, un cavo di massa, una linea di alimentazione e una linea di alimentazione dell'aria compressa. Il plasma è un gas elettricamente conduttivo con una temperatura di circa 30.000 °C. L'arco è solitamente generato da un arco al plasma. L'arco viene solitamente acceso con un'accensione ad alta frequenza e ristretto all'uscita da un ugello di rame isolato, solitamente raffreddato ad acqua. Alcuni sistemi utilizzano anche l'accensione ad arco sollevato, utilizzata anche nelle saldatrici TIG. In queste unità, la torcia viene posizionata sul pezzo da saldare all'interfaccia e viene erogata una piccola corrente che non è sufficiente a danneggiare la torcia. Il flusso di gas spinge la torcia fuori dalla superficie del pezzo, l'arco si accende e l'elettronica della sorgente di saldatura aumenta la corrente fino alla forza necessaria per il taglio. L'alta densità di energia dell'arco fonde il metallo che viene spazzato via da un getto di gas, creando il taglio. Spesso si usa l'aria compressa come gas per il soffiaggio. Per ottenere un taglio migliore, si utilizzano anche miscele di gas protettivi che impediscono o indeboliscono l'ossidazione. Una caratteristica dei giunti di taglio al plasma è l'arrotondamento del bordo nel punto di ingresso.
Il processo presenta una serie di vantaggi rispetto ad altri processi di saldatura per fusione. In combinazione con la saldatura TIG a impulsi e la saldatura TIG in corrente alternata, è possibile unire qualsiasi materiale adatto alla saldatura per fusione. La saldatura TIG non produce praticamente schizzi di saldatura; il rischio per la salute derivante dai fumi di saldatura è relativamente basso. Un vantaggio particolare della saldatura TIG è che non utilizza un elettrodo di fusione. L'aggiunta di metallo d'apporto e l'intensità di corrente sono quindi disaccoppiate. Il saldatore può adattare in modo ottimale la corrente di saldatura all'attività di saldatura e deve aggiungere solo la quantità di metallo d'apporto necessaria in quel momento. Ciò rende il processo particolarmente adatto alla saldatura di passate in radice e alla saldatura in posizioni vincolate. Grazie all'apporto di calore relativamente basso e su piccola scala, la distorsione di saldatura dei pezzi è minore rispetto ad altri processi. Grazie all'elevata qualità del cordone di saldatura, il processo TIG è preferibile quando la velocità di saldatura è meno importante dei requisiti di qualità. Si tratta, ad esempio, di applicazioni nella costruzione di condotte e apparecchiature, nella costruzione di centrali elettriche o nell'industria chimica. Il sistema di saldatura TIG è costituito da una fonte di alimentazione, che nella maggior parte dei casi può essere commutata in saldatura a corrente continua o a corrente alternata, e da una torcia di saldatura, che è collegata alla fonte di alimentazione da un pacchetto di tubi flessibili. Il pacchetto di tubi contiene la linea di alimentazione della saldatura, l'alimentazione del gas di protezione, la linea di controllo e, nel caso di torce più grandi, l'alimentazione e il ritorno dell'acqua di raffreddamento.
5. Saldatura al plasma
Nella saldatura al plasma (saldatura al plasma con gas inerte metallico, EN ISO 4063: processo 151), un getto di plasma funge da fonte di calore. Il plasma è un gas elettricamente conduttivo altamente riscaldato da un arco. Nella torcia al plasma, il gas plasma (argon) che scorre viene ionizzato da impulsi ad alta frequenza e si accende un arco ausiliario (arco pilota). Questo brucia tra l'elettrodo di tungsteno polarizzato negativamente e l'anodo formato da un ugello e ionizza la colonna di gas tra l'ugello e il pezzo polarizzato positivamente. Ciò rende possibile l'accensione dell'arco senza contatto. Le miscele di gas di argon e idrogeno o argon ed elio sono comunemente utilizzate come gas di plasma per proteggere la fusione dall'ossidazione e per stabilizzare l'arco. La piccola aggiunta di elio o idrogeno rafforza la penetrazione e quindi aumenta la velocità di saldatura. La costrizione del plasma attraverso l'ugello di rame raffreddato ad acqua in una colonna di gas quasi cilindrica determina una maggiore concentrazione di energia rispetto alla saldatura TIG, rendendo possibili velocità di saldatura più elevate. Le distorsioni e le sollecitazioni sono quindi inferiori rispetto alla saldatura TIG. Grazie all'arco di plasma stabile anche alle correnti più basse (meno di 1 A) e all'insensibilità alle variazioni della distanza tra l'ugello e il pezzo, il processo viene utilizzato anche nella tecnologia di microsaldatura. Con il processo di microsaldatura al plasma (intervallo di corrente di saldatura 0,5-15 A), è possibile saldare lamiere di 0,1 mm. La saldatura al plasma pinhole o keyhole viene utilizzata a partire da uno spessore della lamiera di 3 mm e, a seconda del materiale da saldare, può essere utilizzata fino a uno spessore di 10 mm per la saldatura monostrato senza preparazione del cordone. I principali settori di applicazione sono la costruzione di serbatoi e apparecchiature, la costruzione di condotte e il settore aerospaziale.
6. Saldatura a gas inerte di tungsteno (TIG)
La saldatura con gas inerte di tungsteno (saldatura TIG, EN ISO 4063: Processo 141) è nata negli Stati Uniti, dove è stata conosciuta nel 1936 con il nome di saldatura ad argonarc. Solo all'inizio degli anni Cinquanta ha cominciato ad essere accettata in Europa. Nei Paesi di lingua inglese, il processo è chiamato TIG o GTAW. TIG sta per Tungsten Inert Gas Welding (saldatura a gas inerte) e GTAW per Gas Tungsten Arc Welding (saldatura ad arco di tungsteno). Entrambe le abbreviazioni contengono la parola "tungsten", che è il termine inglese per indicare il tungsteno.
Esistono due modi per accendere l'arco: l'accensione a contatto e l'accensione ad alta frequenza: Nell'accensione a contatto storica (accensione a percussione o a scriba), simile alla saldatura a elettrodo, l'elettrodo di tungsteno viene brevemente colpito contro il pezzo da saldare, come un fiammifero, creando così un cortocircuito. Dopo aver sollevato l'elettrodo dal pezzo, l'arco tra l'elettrodo di tungsteno e il pezzo brucia. Uno dei principali svantaggi di questo processo è che ogni volta che l'elettrodo di tungsteno viene acceso, un po' di materiale rimane nel bagno fuso come corpo estraneo, a causa delle elevate temperature di fusione del tungsteno. Per questo motivo, spesso si utilizzava una lastra di rame separata, appoggiata sul pezzo, per l'accensione. L'accensione ad alta frequenza ha praticamente sostituito quella a spazzola. Nell'accensione ad alta frequenza, un generatore di impulsi ad alta tensione che applica una tensione elevata all'elettrodo di tungsteno ionizza il gas tra l'elettrodo e il pezzo, accendendo l'arco. Il generatore di impulsi ad alta tensione ha un'intensità di corrente innocua. Una variante dell'accensione a contatto è l'accensione ad arco sollevato. L'elettrodo viene posizionato direttamente sul pezzo da saldare. La corrente che scorre è minima, ma non sufficiente a danneggiare l'elettrodo. Quando si solleva la torcia, l'arco di plasma si accende e l'elettronica della saldatrice aumenta la corrente all'amperaggio di saldatura. Il vantaggio di questo metodo è quello di evitare le interferenze elettromagnetiche che possono verificarsi con l'accensione ad alta frequenza.
Di solito per la saldatura si utilizza il gas nobile argon, più raramente l'elio o una miscela di entrambi i gas. L'elio, relativamente costoso, viene utilizzato per la sua migliore conducibilità termica, al fine di aumentare l'apporto di calore. Nel caso degli acciai inossidabili austenitici, piccole quantità di idrogeno nel gas di protezione possono ridurre la viscosità della massa fusa e aumentare la velocità di saldatura (non si tratta più di un gas inerte ma di un gas riducente, si veda la modifica prevista alla norma EN ISO 4063).
Il gas di protezione viene alimentato attraverso l'ugello del gas fino al punto di saldatura. La regola empirica è: diametro interno dell'ugello del gas = 1,5 × larghezza del bagno di saldatura. La quantità di gas di protezione dipende, tra l'altro, dalla forma del cordone, dal materiale, dalla posizione di saldatura, dal gas di protezione e dal diametro dell'ugello; per informazioni al riguardo, consultare le schede tecniche del produttore.
La saldatura TIG può essere eseguita con o senza metallo d'apporto. Come per la saldatura per fusione a gas, per la saldatura manuale si utilizzano solitamente metalli d'apporto a forma di bacchetta. Tuttavia, bisogna assolutamente evitare di confondersi con le bacchette per la saldatura a gas, poiché le composizioni chimiche sono diverse.
Nella saldatura TIG si distingue tra saldatura in corrente continua e in corrente alternata. La saldatura a corrente continua con un elettrodo a polarità negativa è utilizzata per saldare tutti i tipi di acciai, metalli non ferrosi e loro leghe. La saldatura in corrente alternata, invece, è utilizzata principalmente per la saldatura di metalli leggeri come l'alluminio e il magnesio. In casi particolari, i metalli leggeri vengono saldati anche in corrente continua e con un elettrodo positivo. A tale scopo si utilizzano speciali torce di saldatura con un elettrodo di tungsteno molto spesso e l'elio come gas di protezione. La polarità positiva dell'elettrodo di tungsteno è necessaria per i metalli leggeri, che di solito formano sulla loro superficie uno strato di ossido duro con un punto di fusione molto elevato (come l'ossido di alluminio e l'ossido di magnesio). Questo strato di ossido si rompe quando il pezzo ha una polarità negativa, poiché il pezzo funge ora da polo emettitore di elettroni e vengono scaricati ioni negativi di ossigeno.
La BGI 746 (Manipolazione di elettrodi di tungsteno contenenti ossido di torio per la saldatura con gas inerte di tungsteno (TIG)) contiene informazioni sulla manipolazione sicura di elettrodi di tungsteno contenenti ossido di torio per la saldatura con gas inerte di tungsteno e descrive le misure di protezione necessarie da adottare per escludere i possibili rischi derivanti dalla manipolazione di questi elettrodi o per ridurli a un livello accettabile. Ciò è necessario a causa della bassa radioattività del torio e delle polveri nocive del metallo pesante. Grazie alla disponibilità di elettrodi di tungsteno legati con lantanio o terre rare, oggi è possibile rinunciare all'uso di elettrodi di tungsteno legati al torio.
TIG - saldatura a impulsi
Un ulteriore sviluppo della saldatura TIG è la saldatura a corrente pulsata. Nella saldatura TIG a impulsi, la corrente di saldatura pulsa tra una corrente di base e una corrente a impulsi con frequenze, altezze e larghezze di corrente di base e di impulso variabili. La frequenza dell'impulso, la larghezza dell'impulso e l'altezza dell'impulso possono essere regolate separatamente. Il TIG a impulsi con corrente variabile può essere effettuato solo con attrezzature di saldatura speciali (inverter di saldatura). L'apporto di calore finemente regolabile nella saldatura TIG a impulsi consente una buona saldatura a ponte, una buona saldatura in radice e una buona saldatura in posizioni vincolate. I difetti di saldatura all'inizio e alla fine del cordone, come nel caso della saldatura dei tubi, sono evitati.
Tutte le descrizioni si riferiscono alla saldatura TIG manuale o parzialmente meccanizzata con metallo d'apporto principalmente di ø 1,6 mm. Con la saldatura a impulsi di metalli leggeri (in particolare: AA6061), è possibile ottenere la fusione in superficie e quindi evitare la fusione passante con lamiere sottili < 1,0 mm. Soprattutto con le saldature di raccordo, l'angolo viene catturato prima che con la saldatura standard a corrente costante. Anche le lamiere con uno spessore di 0,6 mm sono state saldate perfettamente di testa, in quanto la stabilità dell'arco e l'apporto di calore concentrato consentono di ottenere un piccolo bagno di fusione definito. Il tacking è il problema principale quando c'è una fessura e quindi l'ossigeno ha accesso al lato della radice. L'influenza della lega dell'elettrodo di tungsteno e della composizione del gas di protezione è importante; questi parametri influenzano il processo in modo significativo.
7. scopo della saldatura
Nella definizione si distingue tra saldatura per giunti e saldatura per accumulo in base allo scopo della saldatura. La saldatura per giunzione è l'unione (DIN 8580) di pezzi, ad esempio con una giunzione longitudinale di un tubo. La saldatura per deposizione è il rivestimento (DIN 8580) di un pezzo mediante saldatura. Se il materiale di base e il materiale di rivestimento sono diversi, si distingue tra strati di rivestimento, rivestimento e tamponamento.
La saldatura per fusione è una saldatura con flusso di fusione localizzato, senza applicazione di forza, con o senza metallo d'apporto dello stesso tipo (ISO 857-1). A differenza della saldatura, la temperatura del liquido dei materiali di base viene superata. In linea di principio, tutti i materiali che possono essere trasferiti alla fase fusa possono essere uniti mediante saldatura. La saldatura viene utilizzata più frequentemente per la giunzione coesiva di metalli, termoplastici o vetro, sia per i prodotti di consumo che per la giunzione di fibre di vetro nella tecnologia delle comunicazioni. A seconda del processo di saldatura, il collegamento avviene con un cordone di saldatura o con una saldatura a punti, e nel caso della saldatura per attrito anche su un'ampia superficie. L'energia necessaria per la saldatura viene fornita dall'esterno. Il termine saldatura per traiettoria viene utilizzato per la saldatura automatizzata quando vengono utilizzati dei robot.
a. Influenza della saldatura sul materiale di base.
Il materiale di base può presentare proprietà avverse a causa del calore di saldatura e del successivo raffreddamento relativamente rapido. A seconda del materiale e dei processi di raffreddamento, ad esempio, può verificarsi un indurimento o un infragilimento. Inoltre, nella transizione tra il cordone di saldatura e il materiale di base possono verificarsi elevate tensioni residue. Questo fenomeno può essere contrastato con una serie di contromisure in produzione. Queste includono misure tecniche di saldatura, come la scelta di processi di saldatura, materiali d'apporto e processi di trattamento post-saldatura adeguati, il preriscaldamento del pezzo, nonché misure di progettazione e produzione, come la corretta sequenza di saldatura e quindi di assemblaggio, la scelta di forme di giunzione adeguate e, se disponibile, la scelta del materiale di base corretto.
b. Estensione della durata di vita attraverso metodi di post-trattamento.
La resistenza operativa e la durata delle strutture in acciaio saldate sottoposte a carichi dinamici sono in molti casi determinate dai cordoni di saldatura, in particolare dalle transizioni tra i cordoni. Con un post-trattamento mirato delle transizioni mediante molatura, sabbiatura, pallinatura, martellatura ad alta frequenza, ecc. la durata di vita può essere notevolmente aumentata con mezzi semplici in molte costruzioni.
c. Saldabilità dell'acciaio.
Gli acciai con un contenuto di carbonio superiore allo 0,22% sono considerati saldabili solo in misura limitata; sono necessarie misure aggiuntive come il preriscaldamento. Tuttavia, il contenuto di carbonio dell'acciaio da solo non è determinante per la saldabilità, poiché questa è influenzata anche da molti altri elementi di lega. Per la valutazione si tiene quindi conto del carbonio equivalente (CEV). Per molti componenti, a seconda del progetto e del materiale, sono necessarie misure aggiuntive per prevenire cricche e fratture (fratture a terrazza), preriscaldamento o raffreddamento lento, distensione o saldatura tampone. In generale, gli acciai ad alta lega o ad alto tenore di leghe sono più difficili da saldare e richiedono conoscenze e controlli speciali da parte del fabbricante. Per questo motivo, oltre ai saldatori certificati obbligatori, in tutte le aziende viene nominato un supervisore responsabile della saldatura. In assenza di tale nomina, il titolare dell'azienda è automaticamente responsabile della saldatura. A partire dalla classe B, è necessario impiegare personale di saldatura appositamente formato, come ingegneri/tecnici di saldatura, per garantire la necessaria supervisione tecnica del lavoro di saldatura.
el magutt
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TIPI DI ELETTRODI Per identificare i tipi di elettrodo si è usata la norma americana AWS (American Welding Society). Sono comunque presenti altre norme usate in altri paesi, quali: EN ISO (Europa), BS (UK), DIN (Germania) o JIS (Giappone). Nei cataloghi sono solitamente citate più norme per lo stesso elettrodo, ma in questo articolo si farà riferimento principalmente alla norma AWS A5.1 (quella più utilizzata, riportata su tutte le confezioni e stampata solitamente anche sull'elettrodo) e alla norma europea EN ISO 2560.
Generalmente, in assenza di specifiche particolari, per ottenere una buona qualità di saldatura, devono essere usati elettrodi che depositano un materiale molto simile a quello della base (questo può essere verificato osservando le analisi chimiche del deposito dichiarante dal costruttore nel catalogo e comparandole con quelle della base). Dal punto di vista del rivestimento, gli elettrodi si possono differenziare in Rutili e Basici. Elettrodi rutilici e basici: le differenza Gli elettrodi a rivestimento Rutile sono quelli maggiormente presenti sul mercato per la loro semplicità di utilizzo. Non assicurano una tenuta meccanica del deposito di alta qualità. Questo è il motivo per cui sono presenti gli elettrodi Basici. La saldatura fatta con gli elettrodi basici ha uno standard qualitativo superiore ma l'elettrodo presenta una difficile saldabilità, che richiede un saldatore con esperienza ed una saldatrice adatta.
Esempi Elettrodi Rutili per acciaio non legato = AWS E 6013 Elettrodi Basici per acciaio non legato = AWS E 7018 Ci sono anche elettrodi per saldature non specifiche, che presentano una base Rutile. Qui qualche esempio:
Elettrodi cellulosici per acciaio non legato = AWS E6010 / E6011 / E6012 (con rivestimento in Rutil-cellulosa) Elettrodi ad alta efficienza per acciaio non legato = AWS E7024 Questi ultimi prendono il nome dalla caratteristica particolare della composizione del rivestimento (Cellulosici = la copertura dell'elettrodo contiene molta cellulosa).
Codici di classificazione degli elettrodi in base alla normativa AWS A5.1 Per comprendere meglio la classificazione degli elettrodi rivestiti per acciaio basso legato, in base alla più comune normativa AWS, abbiamo suddiviso la sigla di un elettrodo rutile E6013 (come il classico elettrodo rutile ESAB 45.40) nelle componenti più importanti per poter fornire un quadro immediato e comprensibile.
E = Elettrodo Rivestito 60 = Prestazione Meccanica (resistenza alla trazione minima, espressa in libbre per pollice quadrato) Variabili disponibili: 60 70 1 = Posizioni Omologate (posizioni di saldatura permesse) Variabili disponibili: 1 per tulle le posizioni 2 per solo la posizione piana orizzontale 3 = Rivestimento e correnti di saldatura permesse Variabili disponibili: 0 per corrente continua con elettrodo a polarità negativa, per elettrodi cellolosici 1 per corrente alternata e continua DC+ (polarità positiva) per elettrodi rutilici 2 per corrente alternata e continua DC- (polarità negativa) per elettrodi rutilici 3 per corrente alternata e continua per elettrodi rutili 4 per corrente alternata e continua per elettrodi rutili ad alta efficienza 5 per corrente continua DC- (polarità negativa) per elettrodi basici 6 per corrente alternata e continua DC+ per elettrodi basici 7 per corrente alternata e continua (qualsiasi polarità) per elettrodi basici ad alta efficienza per ossido di ferro 8 per corrente alternata e continua DC+ (polartità positiva) per elettrodi basici ad alta efficienza XXX = Info aggiuntive (informazioni tecniche aggiuntive rilevanti esclusivamente per un'eutenza professionale) Codici di classificazione degli elettrodi in base alla normativa EN ISO 2560 In base alla normativa europea EN ISO 2560 abbiamo suddiviso la sigla di un elettrodo rutile E 42 0 RR 12 (come ad esempio l'ESAB 43.39) nelle componenti più importanti, sempre per poter fornire un quadro immediato e comprensibile.
E = Elettrodo Rivestito 42 = Prestazione Meccanica (resistenza alla trazione minima, espressa in newton per millimetro quadrato) Variabili disponibili: 35 38 42 46 50 0 = Resilienza (capacità del giunto di assorbire un urto senza spezzarsi, in relazione alla temperatura) Variabili disponibili: A = +20 °C 0 = 0 °C 2 = -20 °C 3 = -30 °C 4 = -40 °C 5 = - 50 °C 6 = -60 °C RR = Rivestimento (tipologia di elettrodo) Variabili disponibili: A per elettrodo Acido C per elettrodo Cellulosico R per elettrodo Rutilico RR per elettrodo Rutilico (rivestimento grosso) RC per elettrodo Rutil-Cellulosico RA per elettrodo Rutil-Acido RB per elettrodo Rutil-Basico B per elettrodo Basico 1 = Tipo e quantità di corrente Variabili disponibili: 1 per corrente AC DC- ≤ 105A 2 per corrente AC DC+ ≤ 105A 3 per corrente AC DC- da 105A a 125A 4 per corrente AC DC+ da 105A a 125A 5 per corrente AC DC- da 125A a 160A 6 per corrente AC DC+ da 125A a 160A 7 per corrente AC DC- > 160A 8 per corrente AC DC+ > 160A 2 = Posizioni Omologate (posizioni di saldatura permesse) Variabili disponibili 1 per tutte le posizioni 2 per tutte le posizioni tranne la verticale discendente 3 per saldatura in piano e orizzontale (si intende la superficie di saldatura in verticale ma il cordone di saldatura è orizzontale) 4 per saldatura in piano 5 per saldatura in piano e orizzontale, più verticale discendente XXX = Info aggiuntive (anche in questo caso queste informazioni sono rilevanti probabilmente alla sola eutenza professionale) Tabella comparativa elettrodi per la saldatura di ferro
Oltre alle diverse caratteristiche degli elettrodi, che abbiamo raggruppato nelle tabelle elencando vantaggi e svantaggi di ogni rivestimento, è importante sottolineare che anche il diametro dell'elettrodo incide sul risultato finale della saldatura. La scelta va ponderata principalmente in relazione alla tipologia del materiale da saldare (ferro o acciaio) ed il suo spessore, senza dimenticare di valutare attentamente il tipo di corrente definita dalla propria saldatrice. Pertanto una corretta saldarura è il risultato del giusto equilibrio tra corrente erogata, rivestimento dell'elettrodo e tipologia di materiale da saldare.
Elettrodo rutile Vantaggi - basso costo - arco stabile - corrente AC e DC - stoccaggio facile Svantaggi - Scarsa resistenza meccanica Applicazioni - saldatura orizzontale - saldatura verticale e cordoni per spessori piccoli - acciaio poco carbonioso con poche impurità - salda con un buon aspetto ma con qualità meccaniche passabili (buona resistenza, ma rischio rotture) Elettrodo basico Vantaggi - eccellente purificazione del materiale - generazione di idrogeno molto bassa - bagno freddo Svantaggi - bassa stabilità dell'arco - i cordoni non possono essere rifusi e sono di difficile rimozione - arco corto e lavorabilità bassa - partenza difficile - generatori DC - stoccaggio difficile Applicazioni - saldabile in tutte le posizioni, anche per spessori grossi - alto tasso di deposito - alta qualità meccanica di saldatura, anche con materiali contenenti impurità Elettrodo cellulosico Vantaggi - alta penetrazione - buona saldabilità - scorie ridotte Svantaggi - generatori DC con alta tensione a vuoto - cordone irregolare - alta generazione di idrogeno Applicazioni - saldabile in tutte le posizione, anche in verticale - condutture o qualsiasi cosa in cui sia impossibile tornare indietro - salda dove l'accesso dell'elettrodo è difficile - acciaio poco carbonioso con poche impurità --------------------------------------------------------------------------------------------------------
PROCESSI DI SALDATURA Per consentire l'unione tra due metalli mediante saldatura occorre quasi sempre raggiungere temperature molto elevate. La fonte di calore utilizzata caratterizza il tipo di procedimento impiegato (es.: saldatura con gas, saldatura ad arco). Uno dei più importanti problemi da risolvere durante la saldatura è che, con l'aumento della temperatura, aumenta anche la propensione dei metalli a combinarsi con l'atmosfera. Il mezzo con cui si protegge il metallo fuso dall'attacco atmosferico è la seconda caratteristica che distingue i vari processi. Vengono pertanto distinte le tecniche che prevedono l'impiego di polveri che producono della scoria, oppure gas di protezione inerti. In alcuni casi però , l'atmosfera viene del tutto eliminata creando degli ambienti sottovuoto.
Alcuni procedimenti ..
Alcuni procedimenti sono stati sviluppati per l'impiego in campi di applicazione specifici mentre altri rivestono carattere di utilizzo più generale. Sebbene la saldatura sia generalmente riferita all'unione di due metalli simili e persino dissimili fra loro, si utilizza saldatura anche per riparare o ricostruire parti metalliche usurate o danneggiate. Un altro campo di applicazione di crescente interesse è quello della "ricarica" di nuovi componenti al fine di migliorarne la resistenza alla corrosione, all'abrasione, agli urti o all'usura. In questi ultimi casi si deposita uno o più strati di materiale d'apporto su un componente avente un basso costo o un carico di rottura più elevato. Inventato agli inizi del 19.mo secolo, il procedimento di saldatura ad arco è ancora ai giorni nostri il metodo più utilizzato. Come suggerisce il nome stesso , il calore necessario per fondere si ottiene da un arco elettrico che si origina tra il pezzo da saldare e il metallo d'apporto. L'energia elettrica che viene convertita in calore genera una temperatura d'arco di circa 7000°C che fonde i metalli da unire. Gli impianti impiegati possono essere diversi sia in dimensione sia in complessità e ,a secondo del procedimento di saldatura impiegato per proteggere il bagno di fusione, prendono il nome dal materiale d'apporto utilizzato. I procedimenti ad arco si dividono in:
1) 1] ELETTRODO
Saldatura con elettrodoLa saldatura con elettrodo rivestito (MMA : Manual Metal Arc), anche identificata col termine SMAW (Shielded Metal Arc), è il procedimento più versatile e antico che consiste nel mantenere acceso un arco elettrico tra un "consumabile" ricoperto da un rivestimento e il pezzo da saldare.
Le gocce di metallo fuso che si staccano dall'elettrodo vengono trasferite attraverso l'arco nel bagno di fusione mentre contemporaneamente i gas prodotti dalle polveri del rivestimento le proteggono dall'atmosfera. La scoria fusa galleggia sopra il bagno di fusione e lo protegge dall'atmosfera durante la solidificazione. La scoria deve essere rimossa dopo ogni passata. Tra le centinaia di tipi di elettrodi esistenti, sono da segnalare quelli che apportano elementi di lega per migliorare le caratteristiche di durezza, resistenza meccanica e tenacità del giunto saldato. La saldatura manuale con elettrodo rivestito trova le sue maggiori applicazioni nelle strutture metalliche, costruzioni navali e carpenterie generiche. Nonostante sia un processo abbastanza lento a causa del continuo cambio di elettrodo e rimozione della scoria, rimane comunque il più flessibile e consente di saldare anche con spazi di accesso molto limitati. -------------------------------------------------------------------------------- 2] FILO CONTINUO
Nella saldatura a filo continuo (GMAW :Gas Metal Arc Welding), anche conosciuta come MIG e MAG, si mantiene accesso un arco elettrico tra il filo pieno e il pezzo da saldare. L'arco e il bagno di fusione sono protetti da un flusso di gas attivo od inerte.
La saldatura MIG/MAG è decisamente più produttiva rispetto a quella con gli elettrodi dove occorre che il saldatore si fermi ogni volta per il cambio dell'elettrodo. Un altro vantaggio rispetto al procedimento SMAW è che non si hanno scarti di materiale in quanto non vi sono mozziconi di elettrodi da gettare via. Per ogni chilogrammo di elettrodi acquistato infatti , circa il 65 % del peso andrà a far parte del giunto saldato, mentre il resto è tutto scarto (scoria , mozziconi). L'impiego di fili continui sia pieni sia animati ha aumentato questa efficienza al 80-95 %. Questo procedimento viene largamente impiegato per strutture metalliche leggere o medio peso in acciaio al carbonio e per strutture in alluminio o leghe di alluminio.
Saldatura con filo animatoIl procedimento con i fili animati (FCAW: Flux Cored Arc Welding) è molto simile a quello MIG/MAG per quello che riguarda il processo e gli impianti di saldatura utilizzati. L'unica differenza risiede nel fatto che il filo continuo non è pieno ma consiste di una piattina di metallo che avvolge un'anima di polveri (flusso). Prima di prendere la forma circolare definitiva, la piattina metallica assume una forma ad U. In questa fase si aggiungono le polveri e gli eventuali altri elementi di lega e si procede quindi alla successiva chiusura e "rullatura" del tubo fino ad ottenere la sezione circolare finale.
Come per il procedimento con filo pieno, anche con i fili animati un gas di protezione impedisce al bagno di fusione di venire a contatto con l'atmosfera. Il gas può essere fornito a parte, in aggiunta al filo animato, oppure può essere generato dalla decomposizione di alcune polveri contenute nel flusso (fili animati autoprotetti). Oltre al gas, i fili animati di tipo rutile e basici producono anche scoria che , come per gli elettrodi, deve essere rimossa tra una passate e l'altra.
Il procedimento TIG (Tungsten Arc Welding), noto anche come GTAW ( Gas Tungsten Arc Welding), è un procedimento di saldatura che usa un elettrodo non fusibile in tungsteno. L'elettrodo, l'arco e l'area circostante il bagno fuso sono protetti dall'atmosfera da un gas inerte. Se occorre aggiungere del materiale d'apporto, questo viene aggiunto in forma di bacchetta o filo continuo.
Il procedimento TIG consente di ottenere saldature di ottimo aspetto estetico e di qualità. Dato che non vi è scoria, il rischio di difetti quali inclusioni nel metallo d'apporto è assente e la superficie del cordone non richiede nessuna pulizia . Con il TIG si saldano praticamente tutti i metalli sia con procedimento manuale che automatico, sebbene il suo campo ottimale di applicazione sia quello dell'alluminio e degli acciai inossidabili. In particolare, è largamente impiegato nelle industria nucleare , chimica , aeronautica e alimentare.
--------------------------------------------------------------------- 5] SALDATURA AL PLASMA
Saldatura al plasmaLa saldatura al plasma (PAW: Plasma Arc Welding) è un miglioramento del procedimento Tig che consente di ottenere maggiori benefici in termini di protuttività.
Diversamente dal tradizionale processo Tig, vi sono due afflussi indipendenti di gas. Uno dei due gas avvolge l'elettrodo di tungsteno formando successivamente il nucleo centrale dell'arco al plasma. Il secondo gas invece ha solo il compito di proteggere il bagno di saldatura.
La saldatura al plasma si impiega in tre modi: 1. Microplasma welding, con correnti da 0.1 a 20A. 2. Medium-plasma welding, con correnti di saldatura da 20 a 100A 3. Keyhole welding, oltre i 100 A, dove l'arco al plasma penetra tutto lo spessore del giunto. Viene largamente utilizzata per giunti di elevatissima qualità nell'industria aeronautica, spaziale e chimica.
6] SALDATURA A RESISTENZA
Nella metà degli anni sessanta, la Esab acquisì la società Asea-Svets , società che sin dagli anni trenta sviluppava e produceva saldatrici a resistenza.
La Esab dispone oggi di una gamma completa di saldatrici a resistenza, dalla più piccola controllata saltuariamente e manualmente dall'operatore, a quella molto più complessa che serve per saldare in automatico le catene delle ancore per le navi. Nella saldatura a resistenza i metalli vengono uniti senza l'ausilio di materiale d'apporto, applicando pressione e la giusta intensità di corrente alla zona che deve essere saldata. La quantità do calore dipende dalla resistenza elettrica dell'area interessata. Quest'ultima è un importante fattore per questo processo di saldatura e ci consente di individuare i sotto elencati sottogruppi.
Principali processi di saldatura a resistenza: · saldatura per punti (spot welding) · saldatura a rilievo · saldatura a rulli · testa-testa a resistenza · testa-testa a scintillio
el magutt
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CARATTERISTICHE: La saldatura a elettrodo rivestito (nella terminologia AWS è indicata come SMAW – Shielded Metal Arc Welding – ossia Saldatura ad arco con metallo protetto, mentre secondo normativa europea è codificata con il nº 111) è attualmente la tecnologia di saldatura più diffusa nel mondo, principalmente per i bassi costi delle apparecchiature e per la versatilità di impiego. Fra l’altro è il procedimento più adatto per essere impiegato all’aperto (quindi in cantiere).
il procedimento a elettrodo rivestito deriva dai primi procedimenti ad arco sviluppati fra la fine del XIX secolo e l’inizio del XX secolo. In questi procedimenti inizialmente l’elettrodo (dello stesso tipo di materiale di quello da saldare) non era protetto, quindi si ossidava molto rapidamente e, cosa molto più grave, introduceva ossidi e altre impurità nel bagno di saldatura. Ben presto si vide che aggiungendo al materiale dell’elettrodo disossidanti si ottenevano risultati migliori, inizialmente questi disossidanti erano dentro l’elettrodo (che praticamente era un tubo contenente la polvere disossidante), ma gli sviluppi successivi mostrarono l’utilità di avere un rivestimento esternamente al materiale metallico di cui è composto l’interno.
Attualmente gli elettrodi rivestiti sono prodotti in varie forme con differenti funzioni, a seconda delle esigenze sia di sicurezza sia di operabilità sia estetiche della saldatura.
Quando si porta l’elettrodo ad una distanza opportuna dal pezzo scocca l’arco elettrico, che fonde il materiale metallico dell’elettrodo, il rivestimento ed il metallo del pezzo che deve essere saldato. Il saldatore sposta manualmente la pinza, gestendo in tal modo il bagno di saldatura. Al termine dell’operazione il saldatore deve scalpellare la crosta (scoria) che si è formata sopra la saldatura, avente la funzione di proteggere il metallo nel corso del raffreddamento. Dato che gli elettrodi hanno una lunghezza di qualche decina di centimetri devono essere sostituiti nel corso delle operazioni di saldatura. Sia la necessità di sostituire gli elettrodi, sia quella di scalpellare la scoria dopo aver effettuato la saldatura riducono la produttività del procedimento, riducendone quindi l’economicità.
Le macchine per saldare ad elettrodo rivestito devono avere una caratteristica più cadente di quella dell’arco: Una tensione cioè tanto minore quanto più alta è la corrente richiesta alla macchina (quindi un normale trasformatore collegato alla rete elettrica non potrebbe funzionare). La necessità di avere una caratteristica cadente implica che al trasformatore (necessario per portare la tensione di rete, 220 o 380 V, alla tensione di utilizzo della macchina – c.a. 80 V a vuoto) deve essere accoppiato un opportuno circuito che abbatta la tensione fino ai valori d’arco (attorno ai 25 V) una volta che sia acceso l’arco. Alla macchina è collegata la pinza porta elettrodo ad una polarità (generalmente quella negativa nel caso di corrente continua) ed il pezzo da saldare all’altra polarità. Le macchine per saldare possono essere sia a corrente continua (quindi con un raddrizzatore a valle del trasformatore) sia a corrente alternata.
Generalmente l’impedenza in serie al trasformatore è regolabile, per mezzo di un volantino che agisce su di essa, in modo da variare la corrente di uscita dal trasformatore, al fine di adeguare questa e quindi la potenza saldante alla sezione dell’elettrodo impiegato.
La classe di macchine sopra descritta opera con un trasformatore a frequenza di rete (50 Hz), di potenza (o taglia) pari alla potenza della macchina saldatrice stessa. Ciò comporta che le macchine così costruite pesano numerosi chilogrammi, anche dieci, per ciascun kilowatt di potenza fornita alla saldatura. Più recentemente sono state sviluppate saldatrici con trasformatore ad alta frequenza, che sono tanto più piccoli e leggeri, a parità di potenza, quanto più alta è la frequenza. La corrente elettrica ad alta frequenza è in questo caso fornita da un circuito elettronico di potenza detto invertitore, ed è poi presente un raddrizzatore all’uscita del trasformatore e prima dell’elettrodo. Tali macchine sono più costose ma il circuito di controllo che esse richiedono può svolgere varie funzioni per agevolare il compito dell’operatore, tra le quali molto rilevante è quella anti-stick che evita la fusione senza arco (stick) dell’elettrodo sul pezzo.
L’elettrodo è composto da una bacchetta di metallo, detta anima, lunga normalmente 45 cm e con diametro da 1,5 a 9 mm, ricoperta da un impasto essiccato, detto rivestimento, composto da vari materiali disossidanti. Durante la saldatura, quando l’elettrodo fonde, i componenti del rivestimento fondono anch’essi e reagiscono fra loro, modificando la composizione dell’atmosfera in cui scocca l’arco. Una volta giunti sul bagno di saldatura formano una scoria meno densa del metallo di fusione che, quindi, galleggia sul bagno, proteggendo la fusione dall’ossidazione atmosferica durante la fase di solidificazione.
Le funzioni del rivestimento in generale sono:
Funzione elettrica, cioè deve stabilizzare l’arco facilitando la ionizzazione dell’atmosfera in cui scocca, questa funzione è essenziale per permettere il funzionamento dell’arco in corrente alternata. Funzione protettiva, cioè deve impedire il contatto del metallo fuso (molto reattivo con ossigeno e azoto) con l’aria, quindi, sia in fase gassosa (nell’arco) sia in fase liquida (sopra il bagno di fusione). Inoltre alla punta dell’elettrodo si forma un cratere, in cui il metallo d’apporto che sta fondendo viene protetto dal rivestimento non ancora fuso (sporgente). Funzione metallurgica, cioè deve poter portare in lega nel bagno fuso elementi di lega o elementi che reagiscano con le impurezze del metallo base (principalmente S e P) per trasferirle nella scoria. Funzione operativa, cioè modificando le caratteristiche del bagno fuso (in particolare la viscosità), in modo che il saldatore possa lavorare in posizioni particolarmente difficili (Verticale e Sopratesta). Il diametro dell’elettrodo è indicato convenzionalmente da quello della sua anima metallica.
FORMATI DISPONIBILI: ∅1.6 mm ∅2.0 mm ∅2.5 mm∅ 3.2 mm∅ 4.0 mm ∅5.0 mm
TIPI DI ELETTRODI ipo di elettrodo Caratteristiche Elettrodo acido Deve il suo nome al fatto che il rivestimento fornisce una scoria di carattere acido, normalmente il rivestimento (composto in gran parte di silice, SiO2 e silicato di ferro) contiene un’alta percentuale di disossidanti. La scoria prodotta è porosa e facilmente eliminabile. Il bagno prodotto da questi elettrodi ha una temperatura elevata, quindi, pur essendo possibile, è sconsigliata la saldatura in posizioni diverse da quella orizzontale. È utilizzabile solo per materiali aventi buone caratteristiche di saldabilità, dato che, non avendo nessun effetto depurante, il cordone di saldatura è soggetto a cricche a caldo. Elettrodo cellulosico Hanno un rivestimento composto di materiale organico (cellulosa) associato ad elementi disossidanti (Mn e Si), quindi, avendo una grande quantità di H nell’arco, richiedono una tensione d’arco relativamente più elevata. Il rivestimento permette una forte proiezione di metallo dall’elettrodo nel bagno, quindi è possibile la saldatura in tutte le posizioni, anche con cianfrini stretti. Sono gli elettrodi che danno la massima penetrazione (fino a 2 volte il diametro dell’elettrodo, più 2 mm). Elettrodo al rutilo Hanno un rivestimento contenente ossidi di Ti (il rutilo infatti è il biossido di titanio). Questi elettrodi hanno caratteristiche simili a quelle degli elettrodi acidi, tuttavia gli ossidi di titanio, dando una bassa viscosità al bagno, permettono di ottenere saldature molto lisce e praticamente invisibili senza strumenti adeguati. Per questo motivo gli elettrodi al rutilo sono utilizzati principalmente per fini estetici, nel caso di passate multiple vengono utilizzati solo per le passate di superficie. In alcuni casi per associare le caratteristiche estetiche del rutilo alle caratteristiche elettriche o meccaniche di altri tipi di rivestimento sono associati a sostanze organiche (rutilcellulosici) o a carbonati basici (rutilbasici). Elettrodo ossidante Con questi elettrodi è possibile saldare tenendo l’elettrodo direttamente a contatto con il pezzo (da qui la loro denominazione alternativa “contact”), infatti il rivestimento, contenente ossidi di Fe, forma un cratere abbastanza profondo perché tutto l’arco scocchi entro il cratere. Sono gli elettrodi che permettono la massima deposizione (proprio per la presenza di ferro nel rivestimento) a parità di caratteristiche elettriche. Elettrodo basico Il rivestimento contiene grandi quantità di carbonati di Ca e Mg, quindi dà reazione basica. Ca e Mg nel corso della fusione si combinano con S e P, quindi depurano molto a fondo il bagno di saldatura, ma aumentano la temperatura di fusione del rivestimento, quindi devono essere aggiunti opportuni sali (di F e Si) che complessivamente aumentano l’energia di ionizzazione necessaria per l’arco. Possono essere usati solo in cc con polarità inversa (positivo sulla pinza portaelettrodo). La presenza di notevoli quantità di elementi depuranti rende questi elettrodi molto utili per la saldatura di materiali contaminati da S o P. Questi elettrodi lavorano con un bagno piuttosto freddo, quindi possono essere utilizzati in tutte le posizioni (praticamente sono gli unici che permettono la saldatura in sopratesta). Le caratteristiche meccaniche del giunto sono praticamente identiche a quelle del materiale base. Contro questi vantaggi stanno le difficoltà operative (arco corto), la necessità di avere gli elettrodi costantemente deumidificati, per evitare la formazione di cricche a freddo e la formazione di una scoria che è difficile da rimuovere.
Saldatura a elettrodo rivestito
La saldatura a elettrodo rivestito, nella terminologia AWS è indicata come SMAW acronimo di Shielded Metal Arc Welding, ossia saldatura ad arco con metallo protetto, è attualmente la tecnologia di saldatura più diffusa nel mondo, principalmente per i bassi costi delle apparecchiature e per la versatilità di impiego. E' un procedimento che si può applicare anche all'aperto, quindi è anche quello più utilizzato in cantiere. Questo tipo di procedura per saldare deriva dai primi procedimenti ad arco sviluppati fra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX. Nei primi modelli l'elettrodo non era rivestito, ma era semplicemente dello stesso materiale che si andava a saldare: si verificava rapidamente l'ossidazione, introducendo impurità e ossidi nel bagno di saldatura. Per ovviare a questi problemi vennero inseriti dei disossidanti, inizialmente erano all'interno dell'elettrodo, ma presto si è visto che se l'elettrodo era rivestito la saldatura era di migliore qualità. Attualmente si producono vari tipi di elettrodi a seconda delle esigenze richiesta dalla saldatura.
Procedimento I macchinari che producono le caratteristiche per la saldatura ad elettrodo rivestito devono avere una tensione tanto minore quanto più alta è la corrente richiesta alla macchina (quindi un normale trasformatore collegato alla rete elettrica non potrebbe funzionare). La necessità di avere una caratteristica cadente implica che al trasformatore (necessario per portare la tensione di rete, 220 o 380 V, alla tensione di utilizzo della macchina - c.a. 80 V a vuoto) deve essere accoppiato un opportuno circuito che abbatta la tensione fino ai valori d'arco, attorno ai 25 V. Dalla macchina partono due cavi elettrici a diverse polarità: • Ad uno è collegata la pinza porta elettrodo, che sarà nelle mani dell'operatore, generalmente quella con polarità negativa nel caso di corrente continua; • Il lembo, o i lembi da saldare saranno collegati al cavo con l'altra polarità.
Le macchine per saldare possono funzionare sia a corrente continua (quindi con un raddrizzatore a valle del trasformatore) sia a corrente alternata. La saldatura vera e propria si verifica quando l'elettrodo viene portato a breve distanza o a contatto dei lembi. Nei pressi inizia l'arco elettrico che fonde il materiale metallico dell'elettrodo. Il saldatore sposta la pinza a cui è collegato l'elettrodo, riuscendo a gestire il bagno di saldatura. Mentre si raffredda si ricopre da una crosta che contiene scorie, di un materiale più leggero e vanno verso l'alto nel bagno, l'operatore con un martellino le colpirà eliminandole; questa scoria ha il compito di proteggere il bagno durante il raffreddamento. Dato che gli elettrodi hanno una lunghezza di qualche decina di centimetri devono essere sostituiti nel corso delle operazioni di saldatura.
Macchinari per la saldatura: la saldatrice Il generico macchinario che viene usato per la saldatura ad elettrodo rivestito, prende comunemente il nome di saldatrice. Su questa è presente un trasformatore regolabile, in maniera da poter decidere la potenza dell'elettrodo usato. Le saldatrici operano generalmente a potenza di rete, a 50 Hz. Un tempo questo fatto portava le saldatrici a pesare anche diverse decine di chili, a seconda della potenza che dovevano fornire, mentre recentemente ne sono state sviluppate alcune che operano a più alta frequenza, diminuendo il peso. Queste di ultima tecnologia portano un beneficio nell'operazione di saldatura, ad esempio evitano che l'elettrodo possa arrivare a fondersi senza arco, comunemente detto anti-stick.
Elettrodo L'elettrodo è il vero e proprio oggetto che più degli altri caratterizza questo processo di saldatura. L'elettrodo è lungo generalmente alcune decine di centimetri, di 45 cm sono quelli che più comunemente si trovano in commercio, con un diametro che varia dai 1,5 ai 9 mm. Si compone principalmente di due strati concentrici:
• l'anima composta dal metallo base o dal metallo d'apporto; • il rivestimento composto da materiali disossidanti, che fondono anch'essi creando un'atmosfera dove non avviene l'ossidazione. Le sue funzioni sono: • Funzione elettrica , cioè deve stabilizzare l'arco facilitando la ionizzazione dell'atmosfera in cui scocca, questa funzione è essenziale per permettere il funzionamento dell'arco in corrente alternata; • Funzione protettiva, cioè deve impedire il contatto del metallo fuso (molto reattivo con ossigeno e
azoto) con l'aria, quindi, sia in fase gassosa (nell'arco) sia in fase liquida (sopra il bagno di fusione). Inoltre sulla punta dell'elettrodo si forma un cratere, in cui il metallo d'apporto che sta fondendo viene protetto dal rivestimento non ancora fuso (sporgente). • Funzione metallurgica, cioè deve portare nel bagno fuso elementi di lega o elementi che reagiscano con le impurezze del metallo base per trasferirle nella scoria; • Funzione operativa, cioè modificando le caratteristiche del bagno fuso (in particolare la viscosità), in modo che il saldatore possa lavorare in posizioni particolarmente difficili (verticale e sopratesta). Tipi di elettrodo A seconda del tipo di saldatura che si desidera fare, esistono vari tipi di elettrodo:
• • • • Elettrodo acido: deve il suo nome al fatto che il rivestimento fornisce una scoria di carattere acido,
normalmente il rivestimento, composto in gran parte di silice e silicato di ferro, contiene un'alta percentuale di disossidanti. Consente un procedimento molto maneggevole garantendo buone caratteristiche meccaniche al giunto. La scoria prodotta è porosa e facilmente eliminabile. Il bagno prodotto da questi elettrodi ha una temperatura elevata, quindi, pur essendo possibile, è sconsigliata la saldatura in posizioni diverse da quella orizzontale. Anche se non teme l'umidità, è utilizzabile solo per materiali aventi buone caratteristiche di saldabilità, dato che, non avendo nessun effetto depurante, il cordone di saldatura è soggetto a cricche a caldo.
• Elettrodo cellulosico: hanno un rivestimento composto di materiale organico, cellulosa, associato ad elementi disossidanti, manganese e silice, quindi, avendo una grande quantità di idrogeno nell'arco, richiedono una tensione d'arco relativamente più elevata. Il rivestimento permette una forte proiezione di metallo dall'elettrodo nel bagno, quindi è possibile la saldatura in tutte le posizioni, anche con cianfrini stretti. Sono gli elettrodi che danno la massima penetrazione: fino a 2 volte il diametro dell'elettrodo, più 2 mm. Il loro tenore di idrogeno elevato crea il pericolo di formazione di cricche a freddo; • Elettrodo al rutilo: hanno un rivestimento contenente ossidi di titanio, il rutilo è il biossido di titanio. Questi elettrodi hanno caratteristiche simili a quelle degli elettrodi acidi, tuttavia gli ossidi di titanio, dando una bassa viscosità al bagno, permettono di ottenere saldature molto lisce e praticamente invisibili senza strumenti adeguati. Per questo motivo gli elettrodi al rutilo sono utilizzati principalmente per fini estetici, nel caso di passate multiple vengono utilizzati solo per le passate di superficie. In alcuni casi per associare le caratteristiche estetiche del rutilo alle caratteristiche elettriche o meccaniche di altri tipi di rivestimento sono associati a sostanze organiche (rutilcellulosici) o a carbonati basici (rutilbasici). Questo tipo di elettrodo è il meno usato, visto che ha caratteristiche minori dell'elettrodo acido. • Elettrodo ossidante: Con questi elettrodi è possibile saldare tenendo l'elettrodo direttamente a contatto con il pezzo (da qui la loro denominazione alternativa "contact"), infatti il rivestimento, contenente ossidi di ferro, forma un cratere abbastanza profondo perché tutto l'arco scocchi entro il cratere. Sono gli elettrodi che permettono la massima deposizione (proprio per la presenza di ferro nel rivestimento) a parità di caratteristiche elettriche. • Elettrodo basico: il rivestimento contiene grandi quantità di carbonati di calcio e manganese, quindi dà reazione basica. Conferisce buone caratteristiche meccaniche e di resistenza alle cricche a caldo. Il calcio e il manganese nel corso della fusione si combinano con lo zolfo e il fosforo, quindi depurano molto a fondo il bagno di saldatura, ma aumentano la temperatura di fusione del rivestimento, quindi devono essere aggiunti opportuni sali (di ferro e silice) che complessivamente aumentano l'energia di ionizzazione necessaria per l'arco. Possono essere usati solo con polarità inversa (positivo sulla pinza porta elettrodo). La presenza di notevoli quantità di elementi depuranti rende questi elettrodi molto utili per la saldatura di
materiali contaminati da zolfo o fosforo. Questi elettrodi lavorano con un bagno piuttosto freddo, quindi possono essere utilizzati in tutte le posizioni, per questa caratteristica sono usati per la saldatura sopratesta. Le caratteristiche meccaniche del giunto sono praticamente identiche a quelle del materiale base. Contro questi vantaggi stanno le difficoltà operative (arco corto), la necessità di avere gli elettrodi costantemente deumidificati, per evitare la formazione di cricche a freddo e la formazione di una scoria che è difficile da rimuovere. Tende ad assorbire l'umidità, quindi si preferisce una essiccazione prima dell'uso a 200°C. Questo tipo di elettrodo è il più usato nella carpenteria metallica. La saldatura a elettrodo rivestito è utilizzata sia in officina che in cantiere. Può essere usata per quasi tutti i materiali, tranne quelli basso fondenti (piombo e zinco), i materiali reattivi con l'ossigeno (alluminio, titanio, zirconio) ed i metalli refrattari (niobio, tantalio). Un'analisi economica sconsiglia di usare questa tecnologia per saldare giunti di spessore superiore a 35 mm.
Normativa
Le norme europee di unificazione per gli elettrodi rivestiti sono:
EN 499 - Generalità sull'unificazione EN 757 - Elettrodi per la saldatura di acciai ad alta resistenza EN 1599 - Elettrodi per saldatura di acciai resistenti allo scorrimento viscoso EN 1600 - Elettrodi per saldatura di acciai inossidabili e acciai resistenti ad alta temperatura
La norma prevede anche una severa dicitura del tipo di elettrodo posta sulla confezione.
Problematiche e difetti
In questo tipo di saldatura è molto importante il lavoro fatto dall'operatore, il saldatore, la sua abilità nel gestire l'elettrodo e coordinarlo con il martellino per la rimozione delle scorie, i tempi per il raffreddamento, la cianfrinatura, si rilevano fondamentali per la buona riuscita dell'operazione. Infatti i difetti più comuni che si riscontrano sono legati all'abilità di chi ha fatto l'operazione. Il difetto più comune che si incontra nei cordoni di saldatura effettuati con questa tecnologia sono le inclusioni di scoria, che possono essere dovute sia ad un maneggio errato dell'elettrodo sia ad una rimozione non sufficiente della scoria. Altri difetti tipici di questa tecnologia sono le porosità, dovute generalmente all'inquinamento del bagno di saldatura da parte di materiali estranei (per esempio grasso o vernice) e le incisioni marginali, dovute a difficoltà da parte del saldatore nella gestione dell'elettrodo. Infine fra i difetti metallurgici è facile riscontrare cricche a caldo o a freddo, dovute all'umidità che il rivestimento degli elettrodi tende ad assorbire, e mancanze di penetrazione o fusione. Negli elettrodi la densità di corrente eccessiva provoca la fessurazione del rivestimento, a causa dei coefficienti di dilatazione diversi fra anima metallica e rivestimento stesso.
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SALDATURA nozioni Bollitura la bollitura èl'operazioneè l'operazione con la quale si uniscono due pezzi; essa è una vera e propria saldatura. Intorno ai 1300-1400° il ferro comincia a rammolirsi,e in questo stato,due pezzi,possono essere uniti osaldati fra loro, appoggiandoli uno contro l'altro e martellandoli. Sono però indispensabili alcune cautele :il ferro deve essere povero di carbonio, se il tenore di carbonionon è molto basso il periodo di rammollimento è poco sentito e si passa subito alla parziale fusione. I due pezzi devonoessere scaldati ben uniformemente e al punto giusto, se la temperatura è bassa non si ha unione, se è troppo alta , o il riscaldo è troppo prolungato , il ferro si ossida fortemente nella massa , cioè brucia e perde la tenacia e la resistenza. bisogna perciò operare con molta perizia specialmente quando i pezzi sono di grandezza diversa. il momento adatto è segnalato dall'inizio della formazione delle scintille. I pezzi debbono essere ben puliti da scaglieossidi impurità; ciò si ottiene con un fuoco ben condotto e cospargendo i pezzi di sabbia o meglio di borace , che fondendo scioglie gli ossidi e copr va a sostituire il materiale che inevitabilmente si consuma per ossidazione.e i pezzi di un velo vetroso che impedisce il contatto con l'aria e quindi l'ossidazione. Al momento opportuno si appoggiano i due pezzi fra loro sull'incudine e si battono rapidamente. Le parti a contatto si impastano e uniscono. Quando la temperatura è diminuita e il materiale non è piu molle si procede alla normale fucinatura , specialmente per spianare l'ingrossamento , che si deve seguire prima della bollitura , ingrossamento che in buona parte. è difficile la bollitura in causa del piu elevato tenore di carbonio e della presenza del silicio ed altri elementi derivanti dal processo di fabbricazione. SALDATURE Saldatura è il processo mediante il quale si ottiene l'unione di due pezzi metallici , con l'azione del calore , con o senza apporto, nel giunto di altro materiale metallico, in modo da realizzare nei tratti di collegamento la continuità fra i pezzi stessi. POSSONO AVERSI VARI CASI: 1)Due pezzi diacciaio dolce possono essere uniti direttamente insieme, portandoli allostato pastoso, e premendoli uno contro l'altro; L'unione ha luogo senza alcuna interposizione di materiale saldante(materiale d'apporto) 2) L'unione dell'acciaio medesimo può essere ottenuta portando a fusione i lembi da unire ed interponendo fra essi ,allo stato liquido il materiale d'apporto , formatoda una bacchetta nuda di composizione uguale, , o molto prossima a quella delle parti da unire. Nei due casi il giunto presenta caratteristiche meccaniche , chimiche e metallografiche uguali, o pressoche uguali, al resto delle parti fra loro unite. 3) Parti metalliche di ugual natura, o di natura diversa possono essere unite interponendo , allo stato liquido , un metallo o una lega diversa dai precedenti, che aderisca all'una ed all'altra e solidificando , determini l'unione. Per esempio due pezzi di rame , o di ottone, od uno di rame ed uno di ottone, possono essere uniti interponendo ,allo stato liquido dell'ottone o una lega di piombo o stagno. L'ottone interposto deve avere punto di fusione piu basso dell'ottone da unire. Ne risulta un giunto non omogeneo con le parti saldate ,ma si ha tuttavia la continuità , in quanto nella saldatura si attuano complessi fenomeni fisici di adesione e di diffusione , e talora fenomeni di natura fisico chimica. "Saldatura" indica anche correttamente la zona in cui è avvenuto il collegamento dei pezzi. Le saldature si classificano come risulta dal prospetto seguente SALDATURE
Saldature per fusione:saldatura a gas, saldatura all'arco(con elettrodo metallico elettrodo di carbone,
Appunti nozioni Saldatura Saldatura a elettrodo rivestito La saldatura a elettrodo rivestito (nella terminologia AWS è indicata come SMAW - Shielded Metal Arc Welding - ossia Saldatura ad arco con metallo protetto, mentre secondo normativa europea è codificata con il nº 111) è attualmente (2006) la tecnologia di saldatura più diffusa nel mondo[senza fonte], principalmente per i bassi costi delle apparecchiature e per la versatilità di impiego. Fra l'altro è il procedimento più adatto per essere impiegato all'aperto (quindi in cantiere). Il procedimento a elettrodo rivestito deriva dai primi procedimenti ad arco sviluppati fra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX secolo. In questi procedimenti inizialmente l'elettrodo (dello stesso tipo di materiale di quello da saldare) non era protetto, quindi si ossidava molto rapidamente e, cosa molto più grave, introduceva ossidi e altre impurità nel bagno di saldatura. Ben presto si vide che aggiungendo al materiale dell'elettrodo disossidanti si ottenevano risultati migliori, inizialmente questi disossidanti erano dentro l'elettrodo (che praticamente era un tubo contenente la polvere disossidante), ma gli sviluppi successivi mostrarono l'utilità di avere un rivestimento esternamente al materiale metallico di cui è composto l'interno. Attualmente gli elettrodi rivestiti sono prodotti in varie forme con differenti funzioni (vedi tipi di elettrodi in questa voce), a seconda delle esigenze sia di sicurezza sia di operabilità sia estetiche della saldatura.
Quando si porta l'elettrodo ad una distanza opportuna dal pezzo scocca l'arco elettrico, che fonde il materiale metallico dell'elettrodo, il rivestimento ed il metallo del pezzo che deve essere saldato. Il saldatore sposta manualmente la pinza, gestendo in tal modo il bagno di saldatura. Al termine dell'operazione il saldatore deve scalpellare la crosta (scoria) che si è formata sopra la saldatura, avente la funzione di proteggere il metallo nel corso del raffreddamento. Dato che gli elettrodi hanno una lunghezza di qualche decina di centimetri devono essere sostituiti nel corso delle operazioni di saldatura. Sia la necessità di sostituire gli elettrodi, sia quella di scalpellare la scoria dopo aver effettuato la saldatura riducono la produttività del procedimento, riducendone quindi l'economicità.
La tecnica è impiegata, con particolari adattamenti, anche per la saldatura in ambito subacqueo.
Le macchine per saldare ad elettrodo rivestito devono avere una caratteristica più stabile di quella dell'arco: una tensione cioè tanto minore quanto più alta è la corrente richiesta alla macchina (quindi un normale trasformatore collegato alla rete elettrica non potrebbe funzionare). La necessità di avere una caratteristica stabile implica che al trasformatore (necessario per portare la tensione di rete, 220 o 380 V, alla tensione di utilizzo della macchina - c.a. 80 V a vuoto) deve essere accoppiato un opportuno circuito che abbatta la tensione fino ai valori d'arco (attorno ai 25 V) una volta che sia acceso l'arco. Alla macchina è collegata la pinza porta elettrodo ad una polarità (generalmente quella positiva nel caso di corrente continua) ed il pezzo da saldare all'altra polarità. Le macchine per saldare possono essere sia a corrente continua (quindi con un raddrizzatore a valle del trasformatore) sia a corrente alternata.
Generalmente l'impedenza in serie al trasformatore è regolabile, per mezzo di un volantino che agisce su di essa, in modo da variare la corrente di uscita dal trasformatore, al fine di adeguare questa e quindi la potenza saldante alla sezione dell'elettrodo impiegato.
La classe di macchine sopra descritta opera con un trasformatore a frequenza di rete (50 Hz), di potenza (o taglia) pari alla potenza della macchina saldatrice stessa. Ciò comporta che le macchine così costruite pesano numerosi chilogrammi, anche dieci, per ciascun kilowatt di potenza fornita alla saldatura. Più recentemente sono state sviluppate saldatrici con trasformatore ad alta frequenza, che sono tanto più piccoli e leggeri, a parità di potenza, quanto più alta è la frequenza. La corrente elettrica ad alta frequenza è in questo caso fornita da un circuito elettronico di potenza detto inverter, ed è poi presente un raddrizzatore all'uscita del trasformatore e prima dell'elettrodo. Tali macchine sono più costose ma il circuito di controllo che esse richiedono può svolgere varie funzioni per agevolare il compito dell'operatore, tra le quali molto rilevante è quella anti-stick che evita la fusione senza arco dell'elettrodo sul pezzo.
Gli elettrodi L'elettrodo è composto da una bacchetta di metallo, detta anima, lunga normalmente 45 cm e con diametro da 1.6 a 9 mm (generalmente le misure più comuni sono 1.6, 2, 2.5, 3.25, 4, 5, 6), ricoperta da un impasto essiccato, detto rivestimento, composto da vari materiali disossidanti. Durante la saldatura, quando l'elettrodo fonde, i componenti del rivestimento fondono anch'essi e reagiscono fra loro, modificando la composizione dell'atmosfera in cui scocca l'arco. Una volta giunti sul bagno di saldatura formano una scoria meno densa del metallo di fusione che, quindi, galleggia sul bagno, proteggendo la fusione dall'ossidazione atmosferica durante la fase di solidificazione.
Le funzioni del rivestimento in generale sono:
Funzione elettrica, cioè deve stabilizzare l'arco facilitando la ionizzazione dell'atmosfera in cui scocca, questa funzione è essenziale per permettere il funzionamento dell'arco in corrente alternata. Funzione protettiva, cioè deve impedire il contatto del metallo fuso (molto reattivo con ossigeno e azoto) con l'aria, quindi, sia in fase gassosa (nell'arco) sia in fase liquida (sopra il bagno di fusione). Inoltre alla punta dell'elettrodo si forma un cratere, in cui il metallo, che non è considerabile un materiale d'apporto in quanto parte integrante dell'elettrodo stesso e non una bacchetta apposita esterna al processo di saldatura, che sta fondendo, viene protetto dal rivestimento non ancora fuso (sporgente). Funzione metallurgica, cioè deve poter portare in lega nel bagno fuso elementi di lega o elementi che reagiscano con le impurezze del metallo base (principalmente S e P) per trasferirle nella scoria. Funzione operativa, cioè modificando le caratteristiche del bagno fuso (in particolare la viscosità), in modo che il saldatore possa lavorare in posizioni particolarmente difficili (Verticale e Sopratesta). Il diametro dell'elettrodo è indicato convenzionalmente da quello della sua anima metallica.
Tipi di elettrodo Tipo di elettrodo Caratteristiche Elettrodo acido Deve il suo nome al fatto che il rivestimento fornisce una scoria di carattere acido, normalmente il rivestimento (composto in gran parte di silice, SiO2 e silicato di ferro) contiene un'alta percentuale di disossidanti. La scoria prodotta è porosa e facilmente eliminabile. Il bagno prodotto da questi elettrodi ha una temperatura elevata, quindi, pur essendo possibile, è sconsigliata la saldatura in posizioni diverse da quella orizzontale. È utilizzabile solo per materiali aventi buone caratteristiche di saldabilità, dato che, non avendo nessun effetto depurante, il cordone di saldatura è soggetto a cricche a caldo. Elettrodo cellulosico Hanno un rivestimento composto di materiale organico (cellulosa) associato ad elementi disossidanti (Mn e Si), quindi, avendo una grande quantità di H nell'arco, richiedono una tensione d'arco relativamente più elevata. Il rivestimento permette una forte proiezione di metallo dall'elettrodo nel bagno, quindi è possibile la saldatura in tutte le posizioni, anche con cianfrini stretti. Sono gli elettrodi che danno la massima penetrazione (fino a 2 volte il diametro dell'elettrodo, più 2 mm).
Elettrodo al rutilo Hanno un rivestimento contenente ossidi di Ti (il rutilo infatti è il biossido di titanio). Questi elettrodi hanno caratteristiche simili a quelle degli elettrodi acidi, tuttavia gli ossidi di titanio, dando una bassa viscosità al bagno, permettono di ottenere saldature molto lisce e praticamente invisibili senza strumenti adeguati. Per questo motivo gli elettrodi al rutilo sono utilizzati principalmente per fini estetici, nel caso di passate multiple vengono utilizzati solo per le passate di superficie. In alcuni casi per associare le caratteristiche estetiche del rutilo alle caratteristiche elettriche o meccaniche di altri tipi di rivestimento sono associati a sostanze organiche (rutilcellulosici) o a carbonati basici (rutilbasici).
Elettrodo ossidante Con questi elettrodi è possibile saldare tenendo l'elettrodo direttamente a contatto con il pezzo (da qui la loro denominazione alternativa "contact"), infatti il rivestimento, contenente ossidi di Fe, forma un cratere abbastanza profondo perché tutto l'arco scocchi entro il cratere. Sono gli elettrodi che permettono la massima deposizione (proprio per la presenza di ferro nel rivestimento) a parità di caratteristiche elettriche.
Elettrodo basico Il rivestimento contiene grandi quantità di carbonati di Ca e Mg, quindi dà reazione basica. Ca e Mg nel corso della fusione si combinano con S e P, quindi depurano molto a fondo il bagno di saldatura, ma aumentano la temperatura di fusione del rivestimento, quindi devono essere aggiunti opportuni sali (di F e Si) che complessivamente aumentano l'energia di ionizzazione necessaria per l'arco. Possono essere usati solo in cc con polarità inversa (positivo sulla pinza portaelettrodo). La presenza di notevoli quantità di elementi depuranti rende questi elettrodi molto utili per la saldatura di materiali contaminati da S o P. Questi elettrodi lavorano con un bagno piuttosto freddo, quindi possono essere utilizzati in tutte le posizioni (praticamente sono gli unici che permettono la saldatura in sopratesta). Le caratteristiche meccaniche del giunto sono praticamente identiche a quelle del materiale base. Contro questi vantaggi stanno le difficoltà operative (arco corto), la necessità di avere gli elettrodi costantemente deumidificati, per evitare la formazione di cricche a freddo e la formazione di una scoria che è difficile da rimuovere.
Praticamente la saldatura a elettrodo rivestito può essere sempre utilizzata, sia in officina sia in cantiere. Può essere usata per quasi tutti i materiali, sono esclusi i materiali basso fondenti (Pb, Zn, Sn), i materiali reattivi con l'ossigeno (Al, Ti, Zr) ed i metalli refrattari (Nb, Ta). Non è consigliabile (per motivi economici) saldare con questa tecnologia giunti di spessore superiore a 35–40 mm.
Possono essere utilizzati vantaggiosamente processi diversi se:
è necessario effettuare un gran numero di saldature con forti volumi di riempimento (in questo caso si utilizzano processi automatici a filo continuo arco sommerso, MIG/MAG) saldando lamiere a spessore sottile (in questo caso è preferibile TIG) Unificazione degli elettrodi Data la delicatezza e la rilevanza anche in termini di sicurezza degli elettrodi per l'esecuzione di saldature, gli elettrodi sono sempre unificati, con indicazione del metallo dell'anima e del tipo di rivestimento. Gli enti unificatori sono il CEN (Europa), l'ente italiano operante nel CEN è l'UNI, e la American Welding Society (AWS) negli Stati Uniti.
Le norme europee di unificazione per gli elettrodi rivestiti sono:
EN 499 - Generalità sull'unificazione EN 757 - Elettrodi per la saldatura di acciai ad alta resistenza EN 1599 - Elettrodi per saldatura di acciai resistenti allo scorrimento viscoso EN 1600 - Elettrodi per saldatura di acciai inossidabili e acciai resistenti ad alta temperatura L'elettrodo è classificato in base ad un gruppo alfanumerico riportato sull'involucro della confezione. Un esempio di unificazione UNI è il seguente:
EN 499: E 46 3 1Ni B 5 4 H5 Il significato delle sigle è il seguente:
EN 499 - Indica la normativa CEN (Euronorme) a cui si fa riferimento E - Indica che il materiale è un elettrodo 46 - Indica 1/10 del valore minimo garantito della sollecitazione di snervamento in N/mm² della zona di saldatura, in questo caso 460 N/mm² 3 - Indica il valore minimo di resilienza, pari a 47 J, e la temperatura a cui deve essere effettuata la prova. In generale: Z - non richiesta A - + 20 °C 0 - 0 °C 1 - (-10 °C) 2 - (-20 °C) 3 - (- 30 °C) 4 - (- 40 °C) 5 - (-50 °C) 6 - (-60 °C) 1Ni: Indica la percentuale di Nichel che in questo caso è pari a circa l'1.00%. In generale nessun simbolo - si ha una percentuale di manganese del 2% Mo - Mo=0,3-0,6%; Mn=1,4% MnMo - Mo:0,3-0,6%; Mn:>1,4- 2% 1Ni - Ni:0,6÷1,2%; Mn:1,4 2Ni - Ni:1,8÷2,6%; Mn:1,4 3Ni - Ni:>2,6÷3,8%; Mn:1,4 Mn1Ni - Mn:>1,4 ÷ 2%; Ni:0,6 ÷1,2% 1NiMo- Mn:>1,4 ÷ 2%; Ni:0,6 ÷ 1,2%; Mo:0,3 ÷ 0,6% Z - ogni altro elemento chimico B - Indica il tipo di rivestimento. In generale: O - ossidante A - acido R - rutilo RR - rutilo di forte spessore B - Basico C - cellulosico RC - rutilo-cellulosico RB - rutilo-basico V - speciale 5 - Indica la quantità di materiale che si deposita nell'unità di lunghezza (rendimento) e il tipo di corrente richiesto. in generale: 1 - ≤105% - corrente continua e corrente alternata 2 - ≤105% - corrente continua 3 - >105% e ≤125% - corrente continua e corrente alternata 4 - >105% e ≤125% - corrente continua 5 - >125% e ≤160% - corrente continua e corrente alternata 6 - >125% e ≤160% - corrente continua 7 - > 60% - corrente continua e corrente alternata 8 - > 160% - corrente continua 4 - Indica la posizione di saldatura per cui l'elettrodo è utilizzabile. In generale sono: 1 - elettrodi per la saldatura in tutte le posizioni 2 - elettrodi per la saldatura in tutte le posizioni esclusa la verticale discendente 3 - elettrodi per la saldatura solo in piano e piano frontale (angolo normale) 4 - elettrodi per la saldatura solo in piano e angolo posizionato 5 - elettrodi per la saldatura verticale discendente H5 - Indica il tenore (in ml/100g) di idrogeno in un deposito di 100 g di saldatura (rilevante per definire il rischio di formazione di cricche a freddo). Invece l'unificazione AWS dello stesso elettrodo sarebbe:
E 80 15 Il significato delle sigle è il seguente:
E - Indica che il materiale è un elettrodo 80 - Indica 1/1000 della resistenza minima di trazione, espressa in libbre per pollice quadrato(psi) dell'elettrodo, in questo caso 80.000 psi; 1 - Indica le posizioni di saldatura permesse. In generale: 1 - tutte 2 - orizzontale e ad angolo 3 - solo orizzontale 4 - verticale 5 - indica il tipo di corrente (continua, alternata o entrambe) richiesto e il tipo di rivestimento. In generale: 0 - continua con elettrodo a polarità negativa, per elettrodi cellulosici 1 - alternata e continua (polarità positiva) 2 - alternata e continua (polarità negativa) 3 - alternata e continua per elettrodi rutili 4 - alternata e continua per elettrodi rutili ad alta efficienza 5 - continua con elettrodo a polarità negativa per elettrodi basici 6 - alternata e continua per elettrodi basici 7 - alternata e continua (polarità qualsiasi) per elettrodi ad alta efficienza per ossido di ferro 8 - alternata e continua (polartità positiva) per elettrodi basici ad alta efficienza Difetti tipici della saldatura a elettrodo rivestito
Lo stesso argomento in dettaglio: Difetti di saldatura. Il difetto più comune che si incontra nei cordoni di saldatura effettuati con questa tecnologia sono le inclusioni di scoria, che possono essere dovute sia ad un maneggio errato dell'elettrodo sia ad una rimozione non sufficiente della scoria.
Altri difetti tipici di questa tecnologia sono le porosità, dovute generalmente all'inquinamento del bagno di saldatura da parte di materiali estranei (per es. grasso o vernice) e le incisioni marginali, dovute a difficoltà da parte del saldatore nella gestione dell'elettrodo.
Infine fra i difetti metallurgici è facile riscontrare cricche a caldo o a freddo, dovute all'umidità che il rivestimento degli elettrodi tende ad assorbire, e mancanze di penetrazione o fusione. Saldatura MIG/MAG 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 (il costo, nel 2006, di una macchina MIG/MAG nuova per lavorazione ad alta produttività era poco meno di 10000 EUR).
Il procedimento di saldatura MIG/MAG è un procedimento a filo continuo in cui la protezione del bagno di saldatura è assicurata da un gas di copertura, che fluisce dalla torcia sul pezzo da saldare. Il fatto che sia un procedimento a filo continuo garantisce un'elevata produttività al procedimento stesso, e contemporaneamente la presenza di gas permette di operare senza scoria (entrambe queste caratteristiche aumentano l'economicità del procedimento nei confronti della saldatura a elettrodo). D'altra parte una postazione per saldatura MIG/MAG è necessariamente composta dai seguenti componenti (vedi figura a fianco):
Torcia con duplice funzione: far scoccare l'arco fra il filo ed il pezzo e portare il gas di protezione sul bagno di saldatura Massa Generatore di corrente d'arco (nelle macchine moderne il controllo della caratteristica d'arco è effettuato elettronicamente) Meccanismo di avanzamento e controllo del filo Aspo avvolgifilo Bombola del gas di protezione La presenza di tutti questi componenti, naturalmente, aumenta notevolmente il prezzo di una macchina per saldatura MIG/MAG nei confronti di una macchina per saldatura a elettrodo (che, praticamente, è poco più di un generatore di tensione con caratteristica cadente).
Aspo portafilo Inoltre con i fili continui è possibile avere densità di corrente più elevate di quelle sopportabili dagli elettrodi rivestiti (in questi ultimi una densità di corrente eccessiva provoca la fessurazione del rivestimento, a causa dei coefficienti di dilatazione diversi fra anima metallica e rivestimento stesso), quindi è possibile ottenere penetrazioni maggiori, cioè riempimento del giunto con un numero minore di passate.
La saldatura MIG/MAG, come tutti i procedimenti a filo continuo, è un procedimento derivato dall'arco sommerso, ma, nei confronti quest'ultimo, ha il vantaggio che l'operatore può tenere l'arco sotto osservazione diretta, quindi può controllare l'esecuzione della saldatura come nei procedimenti a elettrodo (elettrodo rivestito e TIG), altri vantaggi nei confronti dell'arco sommerso sono la mancata formazione di scoria e la possibilità di saldare anche in posizioni non piane.
La torcia per saldatura
A fianco è riportato lo spaccato di una torcia per saldatura MIG/MAG. Nello spaccato è possibile individuare le parti principali che compongono la torcia:
Impugnatura Isolante (in bianco) e inserto filettato per la guida del filo (in giallo) Ugello per il gas di protezione Pattino di contatto fra alimentazione elettrica e filo (guidafilo) Bocchello di alimentazione del gas di protezione In alcuni casi la torcia ha un circuito di refrigerazione alimentato con acqua.
Il gas di protezione ha la funzione di impedire il contatto del bagno di fusione con l'atmosfera, quindi deve essere portato sul bagno di fusione direttamente dalla torcia. Inizialmente il procedimento prevedeva solo l'uso di Argon (gas inerte), quindi veniva usato solo per la saldatura di acciai inossidabili austenitici, dato il costo elevato del gas di protezione. Successivamente si vide che l'aggiunta di un gas ossidante (inizialmente Ossigeno e, successivamente, Anidride carbonica) non solo permetteva una protezione analoga, ma aveva effetti favorevoli sul trasferimento di metallo dal filo al bagno di fusione, quindi si diffuse la tecnica MAG, che utilizza un gas attivo per la protezione ed il procedimento fu esteso anche alla saldatura di acciai al carbonio.
I gas di protezione inerti più utilizzati sono Ar ed He, entrambi sono gas monoatomici inerti, ma, mentre l'Ar è più pesante dell'aria, quindi stagna sul bagno di fusione, garantendo una maggiore protezione, l'He è più leggero dell'aria, quindi fornisce una protezione minore, tuttavia, avendo una conduttività termica circa 10 volte quella dell'Ar, permette una penetrazione della saldatura maggiore. Per questo motivo l'utilizzo di He è limitato a giunti di elevato spessore o a materiali aventi elevata conducibilità termica (Cu o Al).
Invece i gas attivi sono generalmente miscele di Ar e CO2, con l'anidride carbonica che, in casi estremi, sostituisce l'Ar (comunque raramente viene usata in percentuale superiore al 25%). La presenza di CO2 aumenta la stabilità di posizionamento dell'arco su materiali ferromagnetici (acciai al carbonio o bassolegati). Inoltre la presenza di gas attivo permette una maggiore penetrazione del giunto. D'altra parte la presenza di CO2 provoca un aumento della corrente necessaria per avere un trasferimento di metallo a spruzzo fra il filo ed il bagno, aumenta gli schizzi (spatter) e diminuisce la stabilità elettrica dell'arco. Quindi per poter usare gas attivi con trasferimento a spruzzo, generalmente si utilizza una corrente pulsata, cioè una corrente che presenta picchi di intensità di durata e frequenza prestabilite, per avere un'immissione di energia continua, ma con il distacco della goccia metallica solo durante la fase ad alta intensità di corrente.
Il trasferimento di metallo dal filo al bagno Il metallo del filo, fondendo, si trasferisce al bagno di saldatura praticamente con tre modalità:
trasferimento per corto circuito trasferimento a gocce trasferimento a spruzzo Nel primo caso la corrente che percorre il filo non è abbastanza alta da portarlo alla temperatura di fusione, quindi il filo viene a contatto con il bagno, provocando un corto circuito fra i due metalli che, facendo aumentare la corrente, fonde l'estremità del filo, cioè il metallo non viene trasferito attraverso l'arco. In genere la frequenza con cui avvengono i cortocircuiti è mantenuta fra 20 e 200 per secondo. In questo modo vengono generate una serie di piccole "pozzanghere" che solidificano velocemente, data la temperatura relativamente bassa. Quindi questa modalità di trasferimento è particolarmente adatta a saldature su piccoli spessori, saldature in posizione (verticale o sopratesta) o per chiudere aperture formate in seguito a lavorazioni o riparazioni. In genere si evita di usare questa forma di trasferimento, dato che provoca livelli molto alti di spatter.
Nel secondo caso il filo fonde in gocce con diametro superiore a quello dell'elettrodo, che vengono trasferite nel bagno essenzialmente per effetto della forza di gravità, quindi questo metodo di trasferimento può essere usato solo in posizione piana. Con questo metodo di trasferimento si deve avere un arco abbastanza lungo per permettere alla goccia di cadere nel bagno senza provocare cortocircuiti, che, disintegrandola, provocherebbero spruzzi sul metallo adiacente.
Trasferimento di gocce di metallo in funzione della corrente (questo diagramma varia con metallo d'apporto, diametro del filo e gas di protezione) Nell'ultimo caso il filo fonde formando un gran numero di gocce di piccole dimensioni, con correnti più alte di quelle richieste per il trasferimento a gocce. In questo modo si ottiene un trasferimento in un arco molto stabile, praticamente privo di spatter. La corrente sopra la quale avviene questo tipo di trasferimento è indicata come corrente di transizione a spruzzo, sopra questa corrente la velocità di trasferimento passa da poche gocce per secondo a 200-300 gocce per secondo. Dato che le dimensioni delle gocce sono molto più piccole di quelle generate nel trasferimento a gocce, la forza di gravità è inferiore alle forze elettriche provocate dall'arco, quindi questa modalità può essere usata (con difficoltà) anche in posizioni diverse da quella orizzontale. Questa modalità di trasferimento, richiedendo correnti elevate, e quindi un elevato apporto termico, non è consigliabile quando vengono saldati piccoli spessori.
Per superare le difficoltà collegate all'elevato apporto termico che caratterizza il trasferimento a spruzzo le macchine per saldare MIG/MAG sono state modificate in modo da lavorare con corrente pulsata. In pratica la macchina genera per una certa percentuale (generalmente il 70%, ma può essere aumentata o ridotta a seconda delle circostanze) del periodo (fissato sulla macchina) una corrente inferiore alla corrente di transizione a spruzzo. In questa fase il filo si scalda, ma non produce gocce che vengono trasferite, e contemporaneamente viene mantenuto l'arco che scalda il bagno di saldatura. Dopo la pausa, la corrente viene innalzata (generalmente a gradino) ad un valore superiore a quello della corrente di transizione, quindi per un certo tempo (qualche ms) trasferisce il filo nel bagno in modalità a spruzzo. Nelle macchine di saldatura più moderne è possibile modificare la forma d'onda (per esempio, gestendo la riduzione di corrente dopo il trasferimento a spruzzo). Questo modo di impiego della macchina per saldare ha notevolmente ridotto la difficoltà di saldare con questa tecnologia, ed il basso costo dei componenti elettronici ha permesso di contenere entro limiti accettabili il costo delle macchine stesse.
Applicazioni della saldatura MIG/MAG La saldatura MIG/MAG viene utilizzata quando è richiesta un'alta produttività ed una sufficiente flessibilità di impiego. Con questa tecnologia è possibile saldare acciai sia austenitici sia ferritici, leghe di metalli leggeri (Al e Mg), leghe di rame, leghe di nickel e leghe di titanio. Poiché la protezione del bagno di saldatura è assicurata da un flusso di gas, questo procedimento è consigliato solo in officina, dato che, in cantiere, basta un vento moderato a disperdere il flusso di gas di protezione, con conseguente riduzione della qualità del giunto saldato. In alcuni casi all'esterno si può operare facendo delle cupole protettive circoscritte alla zona da saldare. Questa tecnologia può essere usata senza difficoltà per produrre imburrature (deposizione di uno o più strati fuori diluizione di materiale su un materiale diverso) o per riparazioni soprattutto su grossi spessori quando c'è il rischio di strappi lamellari.
Difetti tipici della saldatura MIG/MAG Le cricche a freddo generalmente sono poco probabili con questa tecnologia, purché si abbia l'accortezza di usare gas ben deumidificati[1] per evitare di introdurre idrogeno nel bagno di saldatura. Invece questa tecnologia è soggetta a cricche a caldo, dato che normalmente viene utilizzata con un notevole apporto termico, quindi è richiesta la massima pulizia dei lembi da saldare e l'utilizzo di materiali base privi di elementi inquinanti (S e P).
I difetti geometrici più comuni sono la penetrazione eccessiva o gli intagli marginali (undercut), entrambi sempre legati all'elevato apporto termico o, se l'apporto termico è troppo basso, il difetto opposto, cioè la mancanza di fusione ai lembi o al cuore del cordone (quando la saldatura è ripresa al rovescio). In condizioni di portata del gas di protezione troppo bassa è facile la formazione di porosità.
La saldatura TIG (Tungsten Inert Gas) o GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), secondo la terminologia AWS, è un procedimento di saldatura ad arco con elettrodo infusibile (di tungsteno), sotto protezione di gas inerte, che può essere eseguito con o senza metallo di apporto. La saldatura TIG è uno dei metodi più diffusi, fornisce giunti di elevata qualità, ma richiede operatori altamente specializzati. Questa tecnologia di saldatura fu sviluppata inizialmente per l'industria aeronautica nel corso della seconda guerra mondiale per sostituire sugli aerei i rivetti con saldature[1](molto più leggere a parità di resistenza). Il procedimento si basa su una torcia in cui è inserito l'elettrodo in tungsteno, attorno a cui fluisce il gas di protezione che, attraverso un bocchello di materiale ceramico, è portato sul bagno di fusione. L'operatore muove la torcia lungo il giunto per spostare il bagno di fusione, posizionando l'elettrodo infusibile di tungsteno a una distanza massima di qualche millimetro e mantenendo stabile tale distanza. Si deve assolutamente evitare che l'elettrodo entri in contatto diretto con il pezzo da saldare, altrimenti la bacchetta di tungsteno si "attacca" al giunto e si interrompe la saldatura. Nel caso che sia richiesto materiale d'apporto, contemporaneamente si sposta la bacchetta del materiale in modo tale da tenerla costantemente con l'estremità entro l'arco e comunque sotto la protezione del gas. L'attrezzatura per effettuare una saldatura TIG, quindi, è composta da:
Generatore di corrente (Welding machine) Torcia composta da: Elettrodo di tungsteno (Tungsten electrode) Bocchello di alimentazione del gas di protezione (Gas passage) Guaina isolante (Insulating sheath) Cavo elettrico (Electrical conductor) Supporto elettrodo (Electrode holder) Bombola del gas di protezione (Inert gas supply) Eventuale bacchetta di metallo d'apporto Esiste anche la saldatura TAG, poco utilizzata dalle industrie per il suo costo molto alto.
Uno dei principali vantaggi di questa tecnologia è che l'apporto di materiale nel bagno di saldatura è indipendente dall'apporto termico nella saldatura, a differenza di quanto accade nelle saldature a filo o a elettrodo consumabile. Questo procedimento può essere automatizzato: sotto questo aspetto è largamente usato per la produzione di tubi saldati partendo da nastro metallico e per la saldatura dei tubi alle piastre tubiere degli scambiatori di calore.
Il procedimento TIG è particolarmente indicato quando devono essere saldati piccoli spessori di materiale, a partire da pochi decimi di millimetro, tuttavia non è possibile saldare spessori superiori a qualche millimetro (2~3 mm per gli acciai) con una singola passata (perciò, in generale, non si usa per saldare spessori superiori a 5~6 mm). Quindi, considerando la bassa produttività, spesso viene usato per effettuare la prima passata di un giunto, mentre il riempimento viene effettuato successivamente con procedimenti a produttività più elevata. Date le sue caratteristiche, il procedimento può essere utilizzato in qualsiasi posizione e può essere usato per saldature continue o per saldature a punti. Non è consigliabile l'uso di questo procedimento in luoghi aperti, dato che anche un vento leggero può disperdere il gas di protezione.
La saldatura TIG è impiegata anche in ambito iperbarico, per la realizzazione di saldature subacquee con l'ausilio di apposite camere/bolle di saldatura riempite di miscele gassose a base di elio.
Gli elettrodi, dovendo essere di un materiale capace di resistere alle temperature dell'arco elettrico, sono, ormai da molti anni, solo in tungsteno o sue leghe. Ai primordi di questa tecnologia (anni quaranta) venivano usati anche elettrodi di grafite. Il tungsteno, oltre ad avere caratteristiche termiche e meccaniche migliori, è preferito per il suo elevato potere termoelettrico (capacità di emettere elettroni ad elevata temperatura), che stabilizza l'arco. Al contempo, però, il tungsteno è molto fragile e una caduta accidentale dalla mano dell'operatore può provocare una rottura dell'elettrodo in due o più pezzi. Per aumentare il potere termoelettrico del W, talvolta gli elettrodi sono legati con piccole percentuali (1-2%, alcuni 4%) di ossido di Th (elettrodi toriati), o, per ridurre i rischi dovuti alla radioattività del torio, con ossidi di terre rare (La, Ce, Y, Zr).
Gli elettrodi possono essere trovati in commercio in diversi diametri da 0,25 a 6,4 mm. In genere sono utilizzati in corrente continua (cc), polarità diretta (pd), cioè con il polo positivo sul pezzo. L'uso della polarità inversa (pi), cioè con il polo negativo sul pezzo, è utilizzato per la saldatura di metalli leggeri (Al e Mg) o quando è importante la stabilità dell'arco. Tuttavia, dato che la ccpi fornisce meno energia al bagno, quindi richiede correnti d'arco più elevate, spesso è preferibile sostituirla con la saldatura in corrente alternata (ca), che può essere simmetrica o dissimmetrica.
L'elettrodo, prima di essere utilizzato in ccpd, deve essere affilato perché la punta assuma una forma conica, con un'altezza del cono circa 1,5 volte il diametro: in questo modo si aumenta la sua capacità di emettere elettroni e si indirizza più facilmente questi ultimi sul punto che si vuole saldare, quindi si ottiene un buon riscaldamento del bagno anche con correnti relativamente basse. Invece in ccpi si deve tendere a far assumere all'elettrodo una forma piatta (e, naturalmente, per questi usi si evita di usare elettrodi toriati), proprio per limitare l'emissione di elettroni, che richiederebbero una maggiore tensione a parità di corrente d'arco.
I gas di protezione Generalmente il gas di protezione viene immesso su entrambe le facce del giunto (naturalmente se questo è accessibile su entrambi i lati), mentre sulla faccia dove si trova il bagno (al dritto) il gas è portato direttamente dalla torcia, sull'altra faccia (al rovescio) viene insufflato in condizioni controllate, in modo da assicurare una protezione dall'ossidazione anche alla radice della saldatura.
I gas usati più comunemente sono Ar o He, usati separatamente o in miscele. In alcune applicazioni speciali vengono usate miscele di Ar con H[2]. In genere si preferisce Ar puro alle altre soluzioni, per i seguenti vantaggi:
favorisce la stabilità dell'arco; pulizia della superficie su metalli leggeri (Al e Mg); costo relativamente basso; richiede portate più basse per fornire la stessa schermatura; penetrazione ridotta (particolarmente utile in saldatura manuale su bassi spessori). L'elio viene utilizzato per la saldatura di lamiere di forte spessore (maggiore conducibilità termica, quindi maggiore penetrazione), viene usato in miscela con l'argon per bilanciare le caratteristiche dei due gas.
L'uso di idrogeno in miscela con l'argon è limitato agli acciai austenitici ed alle leghe a base di Nichel, a causa dei danni metallurgici che potrebbe portare agli acciai ferritici (cricche a freddo). Il limite pratico di concentrazione dell'idrogeno nell'argon è di circa l'8%, anche se sono state usate miscele con 1/3 idrogeno e 2/3 argon. La presenza di idrogeno nel gas di protezione aumenta l'energia trasferita dall'arco nel materiale da saldare, inoltre l'idrogeno agisce come materiale riducente, inibendo la formazione di ossidi e quindi lasciando superfici di saldatura molto pulite. Per questi motivi viene usato (quasi esclusivamente in saldatura automatica) per saldatura di tubi per impianti chimici o nucleari o di tubi a piastre tubiere.
Le portate di gas di protezione devono essere stabilite dal tecnico di saldatura, basandosi soprattutto sulla propria esperienza e su prove finalizzate al particolare lavoro ed alla particolare geometria.
Difetti tipici della saldatura TIG Difetto tipico di questa tecnologia, e non riportabile ad altre tecnologie, sono le inclusioni di tungsteno. L'arco deve sempre scoccare fra l'elettrodo di W ed il bagno, ma può succedere che, per un motivo qualsiasi, l'elettrodo venga a contatto con il bagno. In questo caso l'elettrodo può frammentarsi, rilasciando nel bagno delle schegge di W (Ø < 1 mm). Queste schegge hanno, di solito, una forma prismatica, con bordi fortemente angolati: ciò significa che sono inneschi per rotture fragili nella struttura del materiale saldato. Per evitare questi difetti è necessario un accurato addestramento dell'operatore.
Un difetto relativamente frequente nelle saldature TIG è la mancanza di protezione che può essere sia al dritto sia al rovescio. La mancanza di protezione si manifesta come fioriture, cioè con spot circolari ossidati sul materiale. Questi difetti possono essere evitati effettuando prove appropriate prima di effettuare la saldatura.
Altri difetti riscontrabili in queste saldature sono porosità, mancanze di fusione o cricche: tali difetti devono essere evitati effettuando accurate prove di qualifica del procedimento.
La saldatrice è un equipaggiamento che permette di unire tra di loro materiali uguali o diversi (in genere metalli o leghe, ma anche materie plastiche). La saldatura può andare dalla più semplice stagnatura (lega di stagno/piombo-da qualche anno senza piombo, per ragioni ecologiche) fino alle sofisticate saldature TIG (dall'inglese Tungsten Inert Gas, ossia punta di tungsteno con gas inerte che forma un arco elettrico tra i due materiali-o meglio tre, comprendendo la bacchetta di apporto). La saldatrice per eccellenza è la saldatrice elettrica o meglio ad arco elettrico. Non è altro che un corto circuito tra un elettrodo metallico, rivestito di una sostanza che isola l'elettrodo stesso dall'atmosfera, per evitare fenomeni di ossidazione ed i due pezzi metallici da saldare. In genere la corrente è continua, ma esistono anche le saldatrici a corrente alternata, meno efficienti e più difficili da usare. Si possono saldare molti metalli, ma per metalli come l'alluminio ed il magnesio occorrono particolari attrezzature. Da alcuni anni, le saldatrici sono state denominate inverter per identificare un processo di rettifica della corrente alternata mediante circuiti elettronici (agli albori della saldatura ad arco, come è anche chiamata, si usavano dei grossi trasformatori per la saldatura in corrente alternata e dei raddrizzatori a vapore di mercurio o delle dinamo, azionate da motori elettrici o a combustione interna per produrre corrente continua) Una variazione della saldatrice ad elettrodi è la saldatrice MIG (Metal Inert Gas Welding), nella quale gli elettrodi consumabili sono sostituiti da un filo continuo, rivestito o meno da una guaina isolante dall'atmosfera. Il MIG accelera notevolmente i tempi di saldatura, perché non richiede cambi di elettrodo, necessari quando lo stesso si è quasi consumato del tutto. È anche molto facile da usare e la sua curva di apprendimento è molto veloce.
Saldatura in gas inerte con elettrodo di tungsteno
Lo stesso argomento in dettaglio: Saldatura TIG. La saldatrice TIG è una delle più sofisticate ed è basata su di un flusso di gas inerte (in genere argon o miscele di gas a base di argon) tra una punta di tungsteno, che non fonde, se non in misura minima ed i pezzi da saldare tra loro, fondendo insieme, se del caso, il materiale di apporto (per spessori sottili l'apporto non è necessario). La punta di tungsteno (intercambiabile e reperibile in diverse varietà e diametri, puro o con addizione di torio radioattivo, terre rare ecc.) viene stretta in un collare all'interno di una piccola campana ceramica che mantiene il flusso di gas nella direzione di saldatura. Con il TIG si può praticamente saldare quasi qualsiasi metallo, si possono saldare metalli diversi tra loro e si ottengono delle saldature molto pulite e dall'aspetto gradevole. Non è una saldatura molto facile da apprendere, anche per le regolazioni che si devono fare alla macchina e che, per una saldatura universale (ed in particolare per l'alluminio o il magnesio) va impostata su corrente continua, corrente alternata, corrente pulsante, cicli di alternata diversi a seconda del materiale, con corrente ad onda quadra e non sinusoidale, comandi dell'intensità di corrente variabili a mano o a pedale o pre-programmati ecc.). Una saldatriceTIG è una macchina abbastanza complicata e dal costo non proprio abbordabile dagli hobbisti. In compenso è una macchina universale, perché la saldatura TIG, anche se basata su processi totalmente diversi, è molto simile a quella ossiacetilenica ed inoltre le saldatrici TIG sono generalmente predisposte anche per saldare ad arco mediante elettrodi. Per ultima esiste la saldatrice a plasma, basata anch'essa su una scarica elettrica in un gas inerte, ma a temperature elevatissime - diverse decine di migliaia di gradi. La saldatura è abbastanza facile, ma le temperature esistenti richiedono la massima protezione, con maschere, guanti ed indumenti adeguati. Normalmente la saldatrice al plasma è più usata per il taglio dei metalli di grosso spessore, appunto per la sua precisione e la sua velocità. Può essere abbinata a macchine CRC per tagli di lamiere secondo profili particolari.
La saldatura è il procedimento che permette l'unione fisico/chimica di due giunti mediante la fusione degli stessi, o tramite metallo d'apporto. Tale materiale può essere il materiale componente le parti stesse che vengono unite, ma può anche interessare materiale estraneo ad esse, detto materiale di apporto: nel primo caso si parla di saldatura autogena (con o senza materiale d'apporto a seconda dei casi) nel secondo di saldatura eterogenea o brasatura (in cui la fusione interessa solo il materiale d'apporto).
Realizza un collegamento permanente che si differenzia da altri collegamenti permanenti (ad esempio chiodatura o incollatura) che non realizzano la continuità del materiale. Con alcuni processi di saldatura autogena, qualora eseguita correttamente e secondo certi principi, viene garantita anche una continuità quasi totale nelle caratteristiche stesse del materiale delle parti unite.
Nella sua accezione più ampia la saldatura si riferisce all'unione mediante apporto di calore di diversi materiali tra loro, o con materiali simili, dato che si effettua comunemente ad esempio la saldatura di materie plastiche. Anche il vetro può essere "saldato", ma la saldatura per antonomasia avviene tra metalli.
La saldatura espone a rischi per la salute ed è necessario prendere opportune protezioni per evitare: ustioni, folgorazioni, danni alla vista, inalazione di gas velenosi e fumi, esposizione ad un'intensa radiazione ultravioletta. Fin dal Medioevo si univano parti in ferro riscaldandole al calor giallo-bianco sulla forgia e successivamente martellandole fino a renderle omogenee. Tuttavia, per avere dei procedimenti di saldatura con caratteristiche omogenee e riproducibili, fu necessario arrivare al 1901 con la saldatura ossiacetilenica, in cui si univano le parti per fusione dei lembi. In questo procedimento di saldatura l'energia necessaria alla fusione dei pezzi era fornita dalla combustione di un gas (nel caso specifico acetilene) con ossigeno puro. Raggiungendo temperature sufficientemente elevate (e superiori alla temperatura di fusione del ferro) non era più necessaria l'operazione di martellatura per unire i pezzi, a tutto vantaggio della semplicità e della ripetibilità dell'operazione.
Saldatura a elettrodo rivestito. Agli inizi del XX secolo si svilupparono generatori elettrici sufficientemente potenti per generare un arco avente una potenza sufficiente alla fusione del ferro. Il primo procedimento di saldatura che fu sviluppato utilizzando l'energia dell'arco elettrico fu il procedimento a elettrodo non protetto, attualmente completamente abbandonato a favore del procedimento a elettrodo rivestito, in cui il rivestimento svolge tutta una serie di funzioni fondamentali per la produzione di un giunto di buone caratteristiche.
Nel 1925 veniva messo a punto il procedimento di saldatura a resistenza, oggi utilizzato ampiamente in ambito industriale per produzioni di grande serie.
Nel corso della Seconda guerra mondiale fu sentita l'esigenza di produrre giunti saldati di buona qualità con una produttività maggiore di quella che poteva essere data dall'elettrodo rivestito, quindi negli Stati Uniti fu incominciato lo studio dei procedimenti a filo continuo, ed in particolare dell'arco sommerso, che permetteva una produttività ed una riproducibilità assolutamente maggiori di quelle dei procedimenti a elettrodo rivestito.
Nel dopoguerra furono sviluppati (anni cinquanta) i procedimenti MIG e MAG per avere una produttività confrontabile con quella dell'arco sommerso, pur con una maggiore flessibilità di impiego. In parallelo fu sviluppato il procedimento TIG, che permetteva un controllo molto preciso delle caratteristiche della saldatura ed una lavorazione continua, che non era permessa dall'elettrodo rivestito.
Infine negli anni settanta furono sviluppati i procedimenti ad energia concentrata, cioè electron beam e laser, che permettono di limitare la zona di materiale modificata dalla saldatura.
Attualmente sono in corso studi per la saldatura per diffusione, in cui non si porta a fusione il materiale da saldare, ma si sottopone a pressione ad una temperatura sufficientemente elevata perché gli atomi del reticolo cristallino diffondano attraverso la superficie di separazione dei pezzi, in modo da realizzare giunti a temperature relativamente basse.
Descrizione Il processo di saldatura
Saldatura circonferenziale su un tubo (si nota la zona termicamente alterata con colorazione diversa del metallo) 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.
Tipologie base di cianfrino 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 ad elevata potenza o altri sistemi di apporto di energia non da fiamma. Frizione i componenti si riscaldano per attrito.
Saldatura ossiacetilenica. Per ottenere una saldatura resistente, tecnicamente buona ed esente da imperfezioni, la zona di fusione deve essere protetta da fenomeni di ossidazione ed 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.
Principali procedimenti Nella tabella sono indicati i principali procedimenti di saldatura, con la denominazione italiana, ISO 4063, quella dell'AWS (American Welding Society) e la sigla usata dall'AWS. Per i particolari del singolo procedimento ci si può riferire alla voce relativa.
Denominazione italiana Denominazione AWS Sigla ISO 4063 Ossiacetilenica Oxyfuel Gas Welding OFW 311 Elettrodo rivestito Shielded Metal Arc Welding SMAW 111 Arco sommerso Submerged Arc Welding SAW 121 MIG/MAG Gas Metal Arc Welding GMAW 131/135 TIG Gas Tungsten Arc Welding GTAW 141 Saldatura a plasma Plasma Arc Welding PAW 15 Elettroscoria Electroslag Welding ESW 72 Elettrogas Electrogas Welding EGW 73 Saldatura laser Laser Beam Welding LBW 52 Saldatura a fascio elettronico Electron Beam Welding EBW 51 Saldatura a resistenza Resistance Welding RW 21 Saldatura per attrito Friction Stir Welding FSW 42 Saldatura saldatura eterogenea permette di unire materiali metallici con aggiunta di materiale d'apporto differente dal materiale base. saldatura omogenea permette di unire materiali metallici con aggiunta di materiale d'apporto della stessa famiglia del materiale base. saldatura autogena permette di unire materiali metallici senza materiale d'apporto. Brasatura Nel processo di brasatura i materiali base non fondono, il metallo d'apporto fonde a temperatura inferiore del materiale base.
brasatura forte: temperature oltre i 450 °C ma al di sotto del punto di fusione dei materiali da saldare; il giunto va preparato in modo da favorire la penetrazione del materiale di apporto per capillarità brasatura dolce: si effettua con temperature al di sotto dei 450 °C e al di sotto del punto di fusione dei materiali da saldare; il giunto va preparato in modo da favorire la penetrazione del materiale di apporto per capillarità saldobrasatura: le leghe di apporto sono leghe fondenti a temperature ancor più elevate di quelle utilizzate nella brasatura forte ma sempre inferiori al punto di fusione dei materiali da saldare; il giunto viene preparato similmente alla preparazione per una saldatura autogena. Saldatura a punti
Saldatrice a punti. Detta anche saldatura puntuale (spot welding in inglese) o chiodi di saldatura, spesso realizzata tramite saldatrici a induzione, è un tipo di saldatura a resistenza e consiste nel far combaciare le parti di materiale da saldare e nel comprimere i due pezzi mediante una macchina. Successivamente, il passaggio di energia elettrica scalda i corpi da saldare fino ad arrivare al punto di fusione in meno di 15 secondi, unendo così i due materiali da un chiodo interno particolarmente resistente che dura nel tempo. Questo genere di saldatura è adottata in molti centri di presagomatura per rendere staffe doppie prodotte in un unico passaggio più rigide e quindi maneggiabili.
Saldatura per puntatura La saldatura per puntatura ( tack welding ), salvo quando il termine non sia utilizzato impropriamente per indicare la saldatura puntuale di cui sopra, non si riferisce ad un particolare processo di saldatura, quanto piuttosto ad un'applicazione particolare dei processi di saldatura già accennati. Si tratta di generare punti di saldatura sul perimetro dei pezzi da unire, senza creare cioè un cordone di saldatura ovvero una saldatura continua senza interruzioni, quanto realizzando molteplici punti posti a distanze più o meno regolari tra loro. Questo modo di procedere viene spesso usato per unire parti sottoposte a scarsi sforzi meccanici, o comunque tra le quali la saldatura non debba creare un giunto ermetico. Viene utilizzato tipicamente in processi di saldatura non automatizzati come imbastitura utile a tenere assieme le parti in vista di una successiva saldatura continua.
Saldatura a ultrasuoni Nella saldatura a ultrasuoni, ad alta frequenza (da 15 kHz a 40 kHz) la bassa vibrazione d'ampiezza viene utilizzata per creare calore per mezzo di attrito tra i materiali da saldare. L'interfaccia delle due parti è appositamente progettata per concentrare l'energia per la resistenza di saldatura massima. La saldatura a ultrasuoni può essere utilizzata su quasi tutte le materie plastiche. È la tecnologia di termosaldatura più veloce disponibile.
Applicazioni principali
Saldatura dei binari di un tram. La caratteristica principale della saldatura è di creare strutture monolitiche, cioè strutture che non presentano discontinuità di caratteristiche in presenza dei giunti. Questa particolarità della saldatura è di notevole importanza sia quando è richiesta una resistenza meccanica uniforme sia quando è richiesta una resistenza uniforme ad aggressioni esterne (per esempio alla corrosione). Date queste caratteristiche, la saldatura ha applicazioni notevoli in diversi campi dell'ingegneria:
Ingegneria meccanica: costruzione di strutture meccaniche di forma complessa e sottoposte a sforzi significativi Ingegneria civile: costruzione di strutture metalliche di supporto a edifici o ponti Ingegneria chimica: costruzione di recipienti (in pressione o meno), di casse di pompe, di casse di valvole e di reti di tubazioni Ingegneria nucleare: recipienti a pressione per reattori, tubazioni, strutture di sicurezza e contenimento Ingegneria dei trasporti: costruzione di veicoli terrestri e navali Ingegneria aeronautica: strutture portanti per aeromobili. Vi sono comunque dei casi particolari in cui la saldatura viene utilizzata per unioni "parzialmente" continue come nel caso della "puntatura".[1]
Controllo delle saldature Le implicazioni di sicurezza collegate all'uso della saldatura, soprattutto nel campo dei recipienti a pressione e dell'ingegneria civile hanno imposto criteri sulla garanzia dell'affidabilità delle saldature. Questo controllo avviene su due fasi distinte:
Controllo del personale e del procedimento (controllo preventivo) Controllo del giunto saldato (controllo di produzione) Controllo e qualifica dei procedimenti di saldatura La saldatura deve essere effettuata solo da personale qualificato e utilizzando procedimenti qualificati, le norme di qualifica dei procedimenti variano a seconda del campo di applicazione ed a seconda del materiale che deve essere saldato (variabili essenziali). In particolare in ambito europeo si seguono le UNI EN ISO 15614-1:2017 per la qualifica dei procedimenti ad arco voltaico di acciai e leghe di nichel, UNI EN ISO 9606/1:2013 per i saldatori, UNI EN ISO 14732 per la qualifica degli operatori di saldatura mentre negli Stati Uniti si applicano le norme ASME Sect. IX.
In genere per qualificare un procedimento devono essere eseguiti dei talloni, che vengono controllati con metodi non distruttivi e da cui sono ricavati provini per prove distruttive (trazione, pieghe al dritto, pieghe al rovescio, resilienza, durezze etc.)
Controllo dei giunti saldati dopo produzione Il giunti saldati, dopo l'esecuzione, vengono sottoposti a controlli non distruttivi (radiografia, ultrasuoni, liquidi penetranti, ecc.) più o meno estesi, a seconda dell'affidabilità richiesta al giunto. Inoltre per un numero prefissato di metri di saldatura o di giunti (in dipendenza dal campo di applicazione) vengono prodotti altri talloni che saranno sottoposti a prove distruttive (generalmente quelle più significative fra quelle già subite nel corso della qualifica del procedimento).
Saldabilità dei metalli Nelle tabelle seguenti sono presentati i metalli più usati con un rating di saldabilità: da 0 (saldatura impossibile) a 5 (buona saldabilità).
Saldabilità degli acciai Tipo di acciaio Saldabilità Note Acciai al C 5 Acciai basso legati al Mn 4 Acciai ad alto carbonio (>0,45%) 1 Usata solo per riparazione o per ricarico Acciai bonificati 3 Possono essere saldati con molte precauzioni Acciai al Cr Mo 3 Richiedono un preriscaldo e, a volte, un trattamento termico dopo saldatura. Acciai inossidabili austenitici 5 Acciai inossidabili martensitici 2 Richiedono un forte preriscaldo, e il trattamento termico di rinvenimento dopo saldatura è praticamente obbligatorio. Ghise 0 È sconsigliabile la saldatura di ghise, può essere saldata solo ghisa sferoidale, con notevoli precauzioni, ma volendo è possibile, utilizzando prodotti con apporto di materiale ad alto allungamento meccanico con sistema a polvere metallica a base di nichel con cannello ossiacetilenico particolare, che ospita una cartuccia con all'interno il materiale da depositare, oppure elettrodi a base di nichel. Saldabilità dei materiali non ferrosi Metallo o lega Saldabilità Note Rame 4 Leghe di Cu 2 In genere le leghe di rame sono saldabili solo con difficoltà, fanno eccezione i bronzi al Si, le leghe Cu Ni generalmente presentano la saldabilità delle leghe di Ni Leghe di Nickel 5 Alluminio 4 In genere è saldabile, se non ha caratteristiche meccaniche ottenute tramite lavorazione a freddo Leghe di Al 3 Piombo 4 Saldabile senza grosse difficoltà, ma solo OFW ed in piano Titanio e leghe 4 Metalli refrattari (Nb, Ta) 1 Metalli refrattari (W e Mo) 0 Posizione di saldatura In funzione del cordone secondo la norma EN ISO 6947:2011 si distinguono le seguenti posizioni di saldatura:
in piano - il cordone è in corrispondenza dell'estradosso dei pezzi saldati verticale frontale sovratesta - il cordone è in corrispondenza dell'intradosso dei pezzi saldati Tipi di giunti
alcuni tipi di giunto 1) di testa, 2) di testa con cianfrinatura; 3) a sovrapposizione; 4) a T In base alla posizione relativa dei pezzi da saldare si distinguono i seguenti tipi di giunto
di testa a L a T di spigolo a sovrapposizione
el magutt
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Titolo: aggiornamento appunti saldatura Dom Giu 16, 2024 7:47 pm
CARATTERISTICHE: La saldatura a elettrodo rivestito (nella terminologia AWS è indicata come SMAW – Shielded Metal Arc Welding – ossia Saldatura ad arco con metallo protetto, mentre secondo normativa europea è codificata con il nº 111) è attualmente la tecnologia di saldatura più diffusa nel mondo, principalmente per i bassi costi delle apparecchiature e per la versatilità di impiego. Fra l’altro è il procedimento più adatto per essere impiegato all’aperto (quindi in cantiere).
il procedimento a elettrodo rivestito deriva dai primi procedimenti ad arco sviluppati fra la fine del XIX secolo e l’inizio del XX secolo. In questi procedimenti inizialmente l’elettrodo (dello stesso tipo di materiale di quello da saldare) non era protetto, quindi si ossidava molto rapidamente e, cosa molto più grave, introduceva ossidi e altre impurità nel bagno di saldatura. Ben presto si vide che aggiungendo al materiale dell’elettrodo disossidanti si ottenevano risultati migliori, inizialmente questi disossidanti erano dentro l’elettrodo (che praticamente era un tubo contenente la polvere disossidante), ma gli sviluppi successivi mostrarono l’utilità di avere un rivestimento esternamente al materiale metallico di cui è composto l’interno.
Attualmente gli elettrodi rivestiti sono prodotti in varie forme con differenti funzioni, a seconda delle esigenze sia di sicurezza sia di operabilità sia estetiche della saldatura.
Quando si porta l’elettrodo ad una distanza opportuna dal pezzo scocca l’arco elettrico, che fonde il materiale metallico dell’elettrodo, il rivestimento ed il metallo del pezzo che deve essere saldato. Il saldatore sposta manualmente la pinza, gestendo in tal modo il bagno di saldatura. Al termine dell’operazione il saldatore deve scalpellare la crosta (scoria) che si è formata sopra la saldatura, avente la funzione di proteggere il metallo nel corso del raffreddamento. Dato che gli elettrodi hanno una lunghezza di qualche decina di centimetri devono essere sostituiti nel corso delle operazioni di saldatura. Sia la necessità di sostituire gli elettrodi, sia quella di scalpellare la scoria dopo aver effettuato la saldatura riducono la produttività del procedimento, riducendone quindi l’economicità.
Le macchine per saldare ad elettrodo rivestito devono avere una caratteristica più cadente di quella dell’arco: Una tensione cioè tanto minore quanto più alta è la corrente richiesta alla macchina (quindi un normale trasformatore collegato alla rete elettrica non potrebbe funzionare). La necessità di avere una caratteristica cadente implica che al trasformatore (necessario per portare la tensione di rete, 220 o 380 V, alla tensione di utilizzo della macchina – c.a. 80 V a vuoto) deve essere accoppiato un opportuno circuito che abbatta la tensione fino ai valori d’arco (attorno ai 25 V) una volta che sia acceso l’arco. Alla macchina è collegata la pinza porta elettrodo ad una polarità (generalmente quella negativa nel caso di corrente continua) ed il pezzo da saldare all’altra polarità. Le macchine per saldare possono essere sia a corrente continua (quindi con un raddrizzatore a valle del trasformatore) sia a corrente alternata.
Generalmente l’impedenza in serie al trasformatore è regolabile, per mezzo di un volantino che agisce su di essa, in modo da variare la corrente di uscita dal trasformatore, al fine di adeguare questa e quindi la potenza saldante alla sezione dell’elettrodo impiegato.
La classe di macchine sopra descritta opera con un trasformatore a frequenza di rete (50 Hz), di potenza (o taglia) pari alla potenza della macchina saldatrice stessa. Ciò comporta che le macchine così costruite pesano numerosi chilogrammi, anche dieci, per ciascun kilowatt di potenza fornita alla saldatura. Più recentemente sono state sviluppate saldatrici con trasformatore ad alta frequenza, che sono tanto più piccoli e leggeri, a parità di potenza, quanto più alta è la frequenza. La corrente elettrica ad alta frequenza è in questo caso fornita da un circuito elettronico di potenza detto invertitore, ed è poi presente un raddrizzatore all’uscita del trasformatore e prima dell’elettrodo. Tali macchine sono più costose ma il circuito di controllo che esse richiedono può svolgere varie funzioni per agevolare il compito dell’operatore, tra le quali molto rilevante è quella anti-stick che evita la fusione senza arco (stick) dell’elettrodo sul pezzo.
L’elettrodo è composto da una bacchetta di metallo, detta anima, lunga normalmente 45 cm e con diametro da 1,5 a 9 mm, ricoperta da un impasto essiccato, detto rivestimento, composto da vari materiali disossidanti. Durante la saldatura, quando l’elettrodo fonde, i componenti del rivestimento fondono anch’essi e reagiscono fra loro, modificando la composizione dell’atmosfera in cui scocca l’arco. Una volta giunti sul bagno di saldatura formano una scoria meno densa del metallo di fusione che, quindi, galleggia sul bagno, proteggendo la fusione dall’ossidazioneatmosferica durante la fase di solidificazione.
Le funzioni del rivestimento in generale sono:
Funzione elettrica, cioè deve stabilizzare l’arco facilitando la ionizzazione dell’atmosfera in cui scocca, questa funzione è essenziale per permettere il funzionamento dell’arco in corrente alternata. Funzione protettiva, cioè deve impedire il contatto del metallo fuso (molto reattivo con ossigeno e azoto) con l’aria, quindi, sia in fase gassosa (nell’arco) sia in fase liquida (sopra il bagno di fusione). Inoltre alla punta dell’elettrodo si forma un cratere, in cui il metallo d’apporto che sta fondendo viene protetto dal rivestimento non ancora fuso (sporgente). Funzione metallurgica, cioè deve poter portare in lega nel bagno fuso elementi di lega o elementi che reagiscano con le impurezze del metallo base (principalmente S e P) per trasferirle nella scoria. Funzione operativa, cioè modificando le caratteristiche del bagno fuso (in particolare la viscosità), in modo che il saldatore possa lavorare in posizioni particolarmente difficili (Verticale e Sopratesta). Il diametro dell’elettrodo è indicato convenzionalmente da quello della sua anima metallica.
FORMATI DISPONIBILI: ∅1.6 mm ∅2.0 mm ∅2.5 mm∅ 3.2 mm∅ 4.0 mm ∅5.0 mm
TIPI DI ELETTRODI ipo di elettrodo Caratteristiche Elettrodo acido Deve il suo nome al fatto che il rivestimento fornisce una scoria di carattere acido, normalmente il rivestimento (composto in gran parte di silice, SiO2 e silicato di ferro) contiene un’alta percentuale di disossidanti. La scoria prodotta è porosa e facilmente eliminabile. Il bagno prodotto da questi elettrodi ha una temperatura elevata, quindi, pur essendo possibile, è sconsigliata la saldatura in posizioni diverse da quella orizzontale. È utilizzabile solo per materiali aventi buone caratteristiche di saldabilità, dato che, non avendo nessun effetto depurante, il cordone di saldatura è soggetto a cricche a caldo. Elettrodo cellulosico Hanno un rivestimento composto di materiale organico (cellulosa) associato ad elementi disossidanti (Mn e Si), quindi, avendo una grande quantità di H nell’arco, richiedono una tensione d’arco relativamente più elevata. Il rivestimento permette una forte proiezione di metallo dall’elettrodo nel bagno, quindi è possibile la saldatura in tutte le posizioni, anche con cianfrini stretti. Sono gli elettrodi che danno la massima penetrazione (fino a 2 volte il diametro dell’elettrodo, più 2 mm). Elettrodo al rutilo Hanno un rivestimento contenente ossidi di Ti (il rutilo infatti è il biossido di titanio). Questi elettrodi hanno caratteristiche simili a quelle degli elettrodi acidi, tuttavia gli ossidi di titanio, dando una bassa viscosità al bagno, permettono di ottenere saldature molto lisce e praticamente invisibili senza strumenti adeguati. Per questo motivo gli elettrodi al rutilo sono utilizzati principalmente per fini estetici, nel caso di passate multiple vengono utilizzati solo per le passate di superficie. In alcuni casi per associare le caratteristiche estetiche del rutilo alle caratteristiche elettriche o meccaniche di altri tipi di rivestimento sono associati a sostanze organiche (rutilcellulosici) o a carbonati basici (rutilbasici). Elettrodo ossidante Con questi elettrodi è possibile saldare tenendo l’elettrodo direttamente a contatto con il pezzo (da qui la loro denominazione alternativa “contact”), infatti il rivestimento, contenente ossidi di Fe, forma un cratere abbastanza profondo perché tutto l’arco scocchi entro il cratere. Sono gli elettrodi che permettono la massima deposizione (proprio per la presenza di ferro nel rivestimento) a parità di caratteristiche elettriche. Elettrodo basico Il rivestimento contiene grandi quantità di carbonati di Ca e Mg, quindi dà reazione basica. Ca e Mg nel corso della fusione si combinano con S e P, quindi depurano molto a fondo il bagno di saldatura, ma aumentano la temperatura di fusione del rivestimento, quindi devono essere aggiunti opportuni sali (di F e Si) che complessivamente aumentano l’energia di ionizzazione necessaria per l’arco. Possono essere usati solo in cc con polarità inversa (positivo sulla pinza portaelettrodo). La presenza di notevoli quantità di elementi depuranti rende questi elettrodi molto utili per la saldatura di materiali contaminati da S o P. Questi elettrodi lavorano con un bagno piuttosto freddo, quindi possono essere utilizzati in tutte le posizioni (praticamente sono gli unici che permettono la saldatura in sopratesta). Le caratteristiche meccaniche del giunto sono praticamente identiche a quelle del materiale base. Contro questi vantaggi stanno le difficoltà operative (arco corto), la necessità di avere gli elettrodi costantemente deumidificati, per evitare la formazione di cricche a freddo e la formazione di una scoria che è difficile da rimuovere.
La saldatura a elettrodo rivestito, nella terminologia AWS è indicata come SMAW acronimo di Shielded Metal Arc Welding, ossia saldatura ad arco con metallo protetto, è attualmente la tecnologia di saldatura più diffusa nel mondo, principalmente per i bassi costi delle apparecchiature e per la versatilità di impiego. E' un procedimento che si può applicare anche all'aperto, quindi è anche quello più utilizzato in cantiere. Questo tipo di procedura per saldare deriva dai primi procedimenti ad arco sviluppati fra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX. Nei primi modelli l'elettrodo non era rivestito, ma era semplicemente dello stesso materiale che si andava a saldare: si verificava rapidamente l'ossidazione, introducendo impurità e ossidi nel bagno di saldatura. Per ovviare a questi problemi vennero inseriti dei disossidanti, inizialmente erano all'interno dell'elettrodo, ma presto si è visto che se l'elettrodo era rivestito la saldatura era di migliore qualità. Attualmente si producono vari tipi di elettrodi a seconda delle esigenze richiesta dalla saldatura.
Procedimento I macchinari che producono le caratteristiche per la saldatura ad elettrodo rivestito devono avere una tensione tanto minore quanto più alta è la corrente richiesta alla macchina (quindi un normale trasformatore collegato alla rete elettrica non potrebbe funzionare). La necessità di avere una caratteristica cadente implica che al trasformatore (necessario per portare la tensione di rete, 220 o 380 V, alla tensione di utilizzo della macchina - c.a. 80 V a vuoto) deve essere accoppiato un opportuno circuito che abbatta la tensione fino ai valori d'arco, attorno ai 25 V. Dalla macchina partono due cavi elettrici a diverse polarità: Ad uno è collegata la pinza porta elettrodo, che sarà nelle mani dell'operatore, generalmente quella con polarità negativa nel caso di corrente continua; Il lembo, o i lembi da saldare saranno collegati al cavo con l'altra polarità.
Le macchine per saldare possono funzionare sia a corrente continua (quindi con un raddrizzatore a valle del trasformatore) sia a corrente alternata. La saldatura vera e propria si verifica quando l'elettrodo viene portato a breve distanza o a contatto dei lembi. Nei pressi inizia l'arco elettrico che fonde il materiale metallico dell'elettrodo. Il saldatore sposta la pinza a cui è collegato l'elettrodo, riuscendo a gestire il bagno di saldatura. Mentre si raffredda si ricopre da una crosta che contiene scorie, di un materiale più leggero e vanno verso l'alto nel bagno, l'operatore con un martellino le colpirà eliminandole; questa scoria ha il compito di proteggere il bagno durante il raffreddamento. Dato che gli elettrodi hanno una lunghezza di qualche decina di centimetri devono essere sostituiti nel corso delle operazioni di saldatura.
Macchinari per la saldatura: la saldatrice Il generico macchinario che viene usato per la saldatura ad elettrodo rivestito, prende comunemente il nome di saldatrice. Su questa è presente un trasformatore regolabile, in maniera da poter decidere la potenza dell'elettrodo usato. Le saldatrici operano generalmente a potenza di rete, a 50 Hz. Un tempo questo fatto portava le saldatrici a pesare anche diverse decine di chili, a seconda della potenza che dovevano fornire, mentre recentemente ne sono state sviluppate alcune che operano a più alta frequenza, diminuendo il peso. Queste di ultima tecnologia portano un beneficio nell'operazione di saldatura, ad esempio evitano che l'elettrodo possa arrivare a fondersi senza arco, comunemente detto anti-stick.
Elettrodo L'elettrodo è il vero e proprio oggetto che più degli altri caratterizza questo processo di saldatura. L'elettrodo è lungo generalmente alcune decine di centimetri, di 45 cm sono quelli che più comunemente si trovano in commercio, con un diametro che varia dai 1,5 ai 9 mm. Si compone principalmente di due strati concentrici:
l'anima composta dal metallo base o dal metallo d'apporto; il rivestimento composto da materiali disossidanti, che fondono anch'essi creando un'atmosfera dove non avviene l'ossidazione. Le sue funzioni sono: Funzione elettrica , cioè deve stabilizzare l'arco facilitando la ionizzazione dell'atmosfera in cui scocca, questa funzione è essenziale per permettere il funzionamento dell'arco in corrente alternata; Funzione protettiva, cioè deve impedire il contatto del metallo fuso (molto reattivo con ossigeno e azoto) con l'aria, quindi, sia in fase gassosa (nell'arco) sia in fase liquida (sopra il bagno di fusione). Inoltre sulla punta dell'elettrodo si forma un cratere, in cui il metallo d'apporto che sta fondendo viene protetto dal rivestimento non ancora fuso (sporgente). Funzione metallurgica, cioè deve portare nel bagno fuso elementi di lega o elementi che reagiscano con le impurezze del metallo base per trasferirle nella scoria; Funzione operativa, cioè modificando le caratteristiche del bagno fuso (in particolare la viscosità), in modo che il saldatore possa lavorare in posizioni particolarmente difficili (verticale e sopratesta). Tipi di elettrodo A seconda del tipo di saldatura che si desidera fare, esistono vari tipi di elettrodo:
Elettrodo acido: deve il suo nome al fatto che il rivestimento fornisce una scoria di carattere acido, normalmente il rivestimento, composto in gran parte di silice e silicato di ferro, contiene un'alta percentuale di disossidanti. Consente un procedimento molto maneggevole garantendo buone caratteristiche meccaniche al giunto. La scoria prodotta è porosa e facilmente eliminabile. Il bagno prodotto da questi elettrodi ha una temperatura elevata, quindi, pur essendo possibile, è sconsigliata la saldatura in posizioni diverse da quella orizzontale. Anche se non teme l'umidità, è utilizzabile solo per materiali aventi buone caratteristiche di saldabilità, dato che, non avendo nessun effetto depurante, il cordone di saldatura è soggetto a cricche a caldo.
Elettrodo cellulosico: hanno un rivestimento composto di materiale organico, cellulosa, associato ad elementi disossidanti, manganese e silice, quindi, avendo una grande quantità di idrogeno nell'arco, richiedono una tensione d'arco relativamente più elevata. Il rivestimento permette una forte proiezione di metallo dall'elettrodo nel bagno, quindi è possibile la saldatura in tutte le posizioni, anche con cianfrini stretti. Sono gli elettrodi che danno la massima penetrazione: fino a 2 volte il diametro dell'elettrodo, più 2 mm. Il loro tenore di idrogeno elevato crea il pericolo di formazione di cricche a freddo; Elettrodo al rutilo: hanno un rivestimento contenente ossidi di titanio, il rutilo è il biossido di titanio. Questi elettrodi hanno caratteristiche simili a quelle degli elettrodi acidi, tuttavia gli ossidi di titanio, dando una bassa viscosità al bagno, permettono di ottenere saldature molto lisce e praticamente invisibili senza strumenti adeguati. Per questo motivo gli elettrodi al rutilo sono utilizzati principalmente per fini estetici, nel caso di passate multiple vengono utilizzati solo per le passate di superficie. In alcuni casi per associare le caratteristiche estetiche del rutilo alle caratteristiche elettriche o meccaniche di altri tipi di rivestimento sono associati a sostanze organiche (rutilcellulosici) o a carbonati basici (rutilbasici). Questo tipo di elettrodo è il meno usato, visto che ha caratteristiche minori dell'elettrodo acido. Elettrodo ossidante: Con questi elettrodi è possibile saldare tenendo l'elettrodo direttamente a contatto con il pezzo (da qui la loro denominazione alternativa "contact"), infatti il rivestimento, contenente ossidi di ferro, forma un cratere abbastanza profondo perché tutto l'arco scocchi entro il cratere. Sono gli elettrodi che permettono la massima deposizione (proprio per la presenza di ferro nel rivestimento) a parità di caratteristiche elettriche. Elettrodo basico: il rivestimento contiene grandi quantità di carbonati di calcio e manganese, quindi dà reazione basica. Conferisce buone caratteristiche meccaniche e di resistenza alle cricche a caldo. Il calcio e il manganese nel corso della fusione si combinano con lo zolfo e il fosforo, quindi depurano molto a fondo il bagno di saldatura, ma aumentano la temperatura di fusione del rivestimento, quindi devono essere aggiunti opportuni sali (di ferro e silice) che complessivamente aumentano l'energia di ionizzazione necessaria per l'arco. Possono essere usati solo con polarità inversa (positivo sulla pinza porta elettrodo). La presenza di notevoli quantità di elementi depuranti rende questi elettrodi molto utili per la saldatura di materiali contaminati da zolfo o fosforo. Questi elettrodi lavorano con un bagno piuttosto freddo, quindi possono essere utilizzati in tutte le posizioni, per questa caratteristica sono usati per la saldatura sopratesta. Le caratteristiche meccaniche del giunto sono praticamente identiche a quelle del materiale base. Contro questi vantaggi stanno le difficoltà operative (arco corto), la necessità di avere gli elettrodi costantemente deumidificati, per evitare la formazione di cricche a freddo e la formazione di una scoria che è difficile da rimuovere. Tende ad assorbire l'umidità, quindi si preferisce una essiccazione prima dell'uso a 200°C. Questo tipo di elettrodo è il più usato nella carpenteria metallica. La saldatura a elettrodo rivestito è utilizzata sia in officina che in cantiere. Può essere usata per quasi tutti i materiali, tranne quelli basso fondenti (piombo e zinco), i materiali reattivi con l'ossigeno (alluminio, titanio, zirconio) ed i metalli refrattari (niobio, tantalio). Un'analisi economica sconsiglia di usare questa tecnologia per saldare giunti di spessore superiore a 35 mm.
Normativa
Le norme europee di unificazione per gli elettrodi rivestiti sono:
EN 499 - Generalità sull'unificazione EN 757 - Elettrodi per la saldatura di acciai ad alta resistenza EN 1599 - Elettrodi per saldatura di acciai resistenti allo scorrimento viscoso EN 1600 - Elettrodi per saldatura di acciai inossidabili e acciai resistenti ad alta temperatura
La norma prevede anche una severa dicitura del tipo di elettrodo posta sulla confezione.
Problematiche e difetti
In questo tipo di saldatura è molto importante il lavoro fatto dall'operatore, il saldatore, la sua abilità nel gestire l'elettrodo e coordinarlo con il martellino per la rimozione delle scorie, i tempi per il raffreddamento, la cianfrinatura, si rilevano fondamentali per la buona riuscita dell'operazione. Infatti i difetti più comuni che si riscontrano sono legati all'abilità di chi ha fatto l'operazione. Il difetto più comune che si incontra nei cordoni di saldatura effettuati con questa tecnologia sono le inclusioni di scoria, che possono essere dovute sia ad un maneggio errato dell'elettrodo sia ad una rimozione non sufficiente della scoria. Altri difetti tipici di questa tecnologia sono le porosità, dovute generalmente all'inquinamento del bagno di saldatura da parte di materiali estranei (per esempio grasso o vernice) e le incisioni marginali, dovute a difficoltà da parte del saldatore nella gestione dell'elettrodo. Infine fra i difetti metallurgici è facile riscontrare cricche a caldo o a freddo, dovute all'umidità che il rivestimento degli elettrodi tende ad assorbire, e mancanze di penetrazione o fusione. Negli elettrodi la densità di corrente eccessiva provoca la fessurazione del rivestimento, a causa dei coefficienti di dilatazione diversi fra anima metallica e rivestimento stesso.
La saldatura ad arco è un processo di saldatura elettrico che fa uso di una bacchetta che funge sia da materiale d’apporto che da elettrodo di uno dei due poli. L’altro polo è il pezzo da saldare a cui viene connessa la saldatrice tramite un morsetto. Comunemente, nella saldatura ad arco, quando si parla di elettrodo, si intende solo la bacchetta.
La bacchetta ha al centro un filo metallico chiamato anima che è usualmente di acciaio extra-dolce. L’anima è ricoperta da un rivestimento. Quest’ultimo assicura la stabilità dell’arco, la protezione del bagno di fusione dalle ossidazioni e dalle altre sostanze (zolfo, fosforo). Solo nelle saldature di bassa qualità si usano elettrodi non rivestiti. Il rivestimento, durante la fusione dell’anima, rimane a galla ricoprendo, così, la superficie del bagno e rallentando il raffreddamento che potrebbe introdurre cricche nel caso in cui fosse troppo rapido. Una volta che il bagno si è raffreddato, usando un martello e una spazzola metallica si rimuovono i residui di scoria superficiale scoprendo il bagno.
I tipi più comuni di rivestimenti sono:
basico; acido; rutilico; cellulosico;
Sebbene questo tipo di saldatura non sia delicato come la saldatura TIG, è comunque il più diffuso sistema per carpenteria metallica in quanto facile da usare e maneggevole.
Arco elettrico: funzionamento del processo di saldatura Durante la saldatura, si genera un flusso di elettroni tra i due poli del circuito. L’operatore avvicina la bacchetta al pezzo e scocca l’arco a pochi millimetri dalla superficie. La ridotta distanza tra gli elettrodi fa scorrere corrente e ciò riscalda l’aria rendendola ionizzata. Una volta che l’aria circostante all’arco è ionizzata, l’operatore allontana leggermente la bacchetta per portarla alla distanza ottimale. Questa saldatura sprigiona molto calore (temperature fino a 4000°C): questo facilita la penetrazione della saldatura su piastre anche di grosso spessore. Così come altri processi (saldatura TIG, MIG o MAG), durante la saldatura è importante che l’operatore si protegga con l’apposita maschera, in quanto la saldatura produce molta luce visibile, raggi infrarossi e ultravioletti.
La mano dell’operatore gioca un importante ruolo nella saldatura ad arco. A seconda del tipo di materiale, dello spessore dei pezzi, il tipo di giunto e la sua posizione rispetto all’operatore, bisognerà scegliere la corretta tecnica di saldatura. L’operatore quindi valuterà la velocità ottimale, il senso di avanzamento, l’inclinazione della bacchetta e la preparazione dei lembi.
L’impianto di saldatura ad arco Per eseguire una saldatura ad arco elettrico, vengono usati:
Generatore di corrente – la corrente necessaria per l’arco viene fornita da un apparecchio chiamato saldatrice elettrica. Questo dispositivo esegue la regolazione di tensione e corrente. Esistono saldatrici elettriche portatili con delle ruote, oppure anche grandi stazioni di saldatura con impianti fissi, a seconda dell’uso che se ne vuole fare. La tensione impostata può essere continua, alternata o raddrizzata a doppia semionda.
Pinza portaelettrodo – l’operatore impugna la pinza che chiude alla sua estremità l’elettrodo. La pinza può essere facilmente aperta per cambiare l’elettrodo quando è da sostituire. A sua volta, la pinza è connessa alla saldatrice per mezzo di un grosso cavo.
Morsetto – il morsetto è collegato normalmente al banco di lavoro sul quale viene appoggiato il pezzo da saldare. Il morsetto, a sua volta, è connesso alla saldatrice tramite un cavo di grossa sezione.
La saldatura ad arco è un processo di saldatura elettrico che fa uso di una bacchetta che funge sia da materiale d’apporto che da elettrodo di uno dei due poli. L’altro polo è il pezzo da saldare a cui viene connessa la saldatrice tramite un morsetto. Comunemente, nella saldatura ad arco, quando si parla di elettrodo, si intende solo la bacchetta. La bacchetta ha al centro un filo metallico chiamato anima che è usualmente di acciaio extra-dolce. L’anima è ricoperta da un rivestimento. Quest’ultimo assicura la stabilità dell’arco, la protezione del bagno di fusione dalle ossidazioni e dalle altre sostanze (zolfo, fosforo). Solo nelle saldature di bassa qualità si usano elettrodi non rivestiti. Il rivestimento, durante la fusione dell’anima, rimane a galla ricoprendo, così, la superficie del bagno e rallentando il raffreddamento che potrebbe introdurre cricche nel caso in cui fosse troppo rapido. Una volta che il bagno si è raffreddato, usando un martello e una spazzola metallica si rimuovono i residui di scoria superficiale scoprendo il bagno. I tipi più comuni di rivestimenti sono: • basico; • acido; • rutilico; • cellulosico;
Sebbene questo tipo di saldatura non sia delicato come la saldatura TIG, è comunque il più diffuso sistema per carpenteria metallica in quanto facile da usare e maneggevole. Arco elettrico: funzionamento del processo di saldatura Durante la saldatura, si genera un flusso di elettroni tra i due poli del circuito. L’operatore avvicina la bacchetta al pezzo e scocca l’arco a pochi millimetri dalla superficie. La ridotta distanza tra gli elettrodi fa scorrere corrente e ciò riscalda l’aria rendendola ionizzata. Una volta che l’aria circostante all’arco è ionizzata, l’operatore allontana leggermente la bacchetta per portarla alla distanza ottimale. Questa saldatura sprigiona molto calore (temperature fino a 4000°C): questo facilita la penetrazione della saldatura su piastre anche di grosso spessore. Così come altri processi (saldatura TIG, MIG o MAG), durante la saldatura è importante che l’operatore si protegga con l’apposita maschera, in quanto la saldatura produce molta luce visibile, raggi infrarossi e ultravioletti. La mano dell’operatore gioca un importante ruolo nella saldatura ad arco. A seconda del tipo di materiale, dello spessore dei pezzi, il tipo di giunto e la sua posizione rispetto all’operatore, bisognerà scegliere la corretta tecnica di saldatura. L’operatore quindi valuterà la velocità ottimale, il senso di avanzamento, l’inclinazione della bacchetta e la preparazione dei lembi.
L’impianto di saldatura ad arco Per eseguire una saldatura ad arco elettrico, vengono usati: Generatore di corrente – la corrente necessaria per l’arco viene fornita da un apparecchio chiamato saldatrice elettrica. Questo dispositivo esegue la regolazione di tensione e corrente. Esistono saldatrici elettriche portatili con delle ruote, oppure anche grandi stazioni di saldatura con impianti fissi, a seconda dell’uso che se ne vuole fare. La tensione impostata può essere continua, alternata o raddrizzata a doppia semionda. Pinza portaelettrodo – l’operatore impugna la pinza che chiude alla sua estremità l’elettrodo. La pinza può essere facilmente aperta per cambiare l’elettrodo quando è da sostituire. A sua volta, la pinza è connessa alla saldatrice per mezzo di un grosso cavo. Morsetto – il morsetto è collegato normalmente al banco di lavoro sul quale viene appoggiato il pezzo da saldare. Il morsetto, a sua volta, è connesso alla saldatrice tramite un cavo di grossa sezione.
Perchè si chiama saldatura “ad arco” Questa tecnica di saldatura viene chiamata “ad arco” per l’arco elettrico che si crea fra l’elettrodo e il metallo da saldare. La saldatura ad arco consente di unire due parti di metalli attraverso l’utilizzo di elettrodi che fungono da materiale d’apporto: la fusione avviene grazie al raggiungimento di temperature altissime generata dalla corrente elettrica. Quando l’elettrodo è fuso, il materiale si deposita lungo la giuntura da colmare, unendo in questo modo i pezzi. Per ottenere un buon risultato è opportuno proteggere il bagno di fusione dal contatto con l’aria (ossidazione) usando dei gas, che vengono immessi in forma inerte sul rivestimento dell’elettrodo stesso. La saldatura ad arco è utile sia quando occorre saldare superfici molto piccole e sottili, sia nel caso di grandi spessori da unire. Questa tipologia di saldatura si distingue fra: • saldatura ad arco sommerso • saldatura ad arco elettrico (o ad arco rivestito) La differenza tra le due tipologie è principalmente nel meccanismo di base, nell’ambiente e nel processo chimico attuato durante la saldatura ad arco
Come avviene la saldatura ad arco Per realizzare la saldatura ad arco elettrico si procede accostando i pezzi che si desidera unire tra loro. Successivamente, fondendo l’elettrodo lungo la giuntura che lega i due materiali, avviene la saldatura. L’elettrodo deve essere della dimensione adeguata, proporzionata all’intensità di corrente. Spesso si trovano chiare indicazioni sugli stessi apparecchi per effettuare il lavoro di saldatura. La saldatrice è dotata di due pinze, una va posta sul pezzo da saldare, l’altra va attaccata all’elettrodo contenuto nel porta-elettrodo privo guaina di rivestimento. Attivando la macchina si crea un corto circuito che fa luce e calore ad alta temperatura: tale meccanismo farà fondere l’elettrodo. Passando l’elettrodo lungo la linea da saldare, si creerà un “cordone” che, una volta raffreddato, potrà essere ripulito dai residui e reso liscio con apposita attrezzatura. Nella saldatura ad arco sommerso il procedimento è più o meno identico, ma decisamente più rapido. La saldatrice usata per questa tecnica è infatti in grado di compiere alcune operazioni automaticamente. saldatura ad arco metallico manuale (MMA) o saldatura ad elettrodo sfrutta il calore dell’arco elettrico che si genera tra l’elettrodo ed il pezzo da saldare. E’ la tecnica di saldatura più diffusa al mondo grazie alla semplicità dell’impianto che non richiede l’utilizzo del gas di protezione. L’elettrodo è costituito da un’anima metallica e da un rivestimento. L’anima può avere diametri e lunghezze diversi e deve corrispondere al materiale da saldare. Il rivestimento svolge la funzione principale di protezione del bagno di saldatura dai contaminanti presenti nell’aria, funzione svolta dal gas negli altri processi di saldatura, inoltre può apportare degli elementi di lega e pulire il bagno di fusione. Con questo procedimento si salda comunemente il ferro e l’acciaio inox. Si possono effettuare piccole riparazioni di oggetti in ghisa. La saldatura dell’alluminio, anche se possibile con elettrodo alluminio e macchina speciale, risulta difficile e con risultati estetici poco soddisfacenti. Per altri metalli la saldatura ad elettrodo è sconsigliata o addirittura impossibile. Per ogni tipo di elettrodo vanno seguite le indicazioni riportate sulla confezione relative alla polarità (connessione al polo positivo o negativo della saldatrice) ed intensità di corrente. Alcune saldatrici per elettrodo ancora reperibili in commercio, di vecchia progettazione, erogano corrente di polarità alternata e non continua: con queste è possibile saldare agevolmente soltanto gli elettrodi rutili. Laboratorio Saldatura propone soltanto saldatrici MMA moderne che erogano corrente continua. Il procedimento di saldatura ad elettrodo permette di operare in tutte le posizioni (il giunto di saldatura può essere orizzontale, verticale, sopra-testa), a patto di scegliere l’elettrodo corretto, disporre della saldatrice idonea ed avere esperienza. E’ possibile saldare in ambiente chiuso oppure all’aperto (non c’è il problema del gas di protezione che all’esterno può essere tolto dal vento). La pinza porta-elettrodo impugnata dall’operatore risulta sempre maneggevole, perché pesa poco e perché il cavo di saldatura connesso è un semplice cavo elettrico rivestito in gomma, senza trasporto di gas e liquidi. L’impianto complessivo è costituito dalla saldatrice (se si tratta di un inverter è piccola e leggera), e i due cavi di saldatura e massa in uscita, pertanto risulta facilmente trasportabile ovunque. Lo svantaggio di questa tecnica di saldatura è la produttività limitata: si deve fare una pausa ogni volta che l’elettrodo è consumato (un elettrodo rutile 2,5x300mm brucia in un minuto circa di saldatura continua) per sostituirlo con uno nuovo ed occorre rimuovere la scoria protettiva lasciata in superficie a seguito della fusione del rivestimento. Gli elettrodi possono essere divisi in tre gruppi principali: • Rutili • Basici • Cellulosici
Gli elettrodi rutili contengono un’alta percentuale di ossido di titanio (rutilo) nel rivestimento. L’ossido di titanio permette una facile accensione dell’arco, uno scorrimento regolare e poche proiezioni di metallo fuso. I rutili sono elettrodi per uso generale con buone proprietà di saldatura ed ottimo risultato estetico. Hanno un basso costo e sono largamente impiegati per tutte le applicazioni comuni su acciaio, risultando gli elettrodi più diffusi nel mercato. Possono essere saldati in corrente alternata AC o in corrente continua DC collegati al polo negativo della saldatrice, modalità che prende il nome di polarità diretta. Gli elettrodi basici contengono un’alta percentuale di carbonato di calcio (calcare) e fluoruro di calcio (fluorite) nel rivestimento. La fluorite ostacola la stabilità dell’arco pertanto devono essere saldati con saldatrici che consentono buona lunghezza d’arco elettrico, in corrente continua DC collegati al polo positivo della saldatrice, modalità che prende il nome di polarità inversa. I basici richiedono correnti più elevate rispetto ai rutili a parità di diametro, l’arco è più difficile da innescare e mantenere acceso, la rimozione della scoria è più difficile. Vengono utilizzati da operatori esperti per la saldatura di strutture di carpenteria media e pesante per la quale sono richieste qualità di saldatura professionale, elevate proprietà meccaniche dei giunti saldati e resistenza alle rotture garantita. Gli elettrodi cellulosici contengono un’alta percentuale di cellulosa nel rivestimento. Per l’innesco e la saldatura è necessario disporre di una macchina con elevata tensione a vuoto e preferibilmente regolazione dell’ARC-FORCE, un parametro che permette di ridurre gli spegnimenti dell’arco elettrico . Consentono un’elevata penetrazione del bagno fuso, caratteristica che li rende molto indicati per l’unione di tubi, perché è un’applicazione che non permette la verifica del cordone a rovescio e pertanto si rende necessaria la garanzia di una buona profondità di fusione.
saldatura MIG/MAG sfrutta il calore dell’arco elettrico che si genera tra il pezzo da saldare ed un filo elettrodo fusibile che costituisce il materiale d’apporto. Il filo viene alimentato di continuo verso il cordone per mezzo di una TORCIA connessa elettricamente alla saldatrice attraverso un UGELLO PORTA-CORRENTE che conduce per contatto la corrente di saldatura al filo stesso. Il filo è avvolto in BOBINE disponibili commercialmente in varie dimensioni e formati, i più comuni sono: • Bobina diametro 100 mm con circa 1 kg di filo • Bobina diametro 200 mm con 5 kg di filo • Bobina diametro 300 mm con 15 kg di filo Il trascinamento del filo attraverso la torcia fino all’ugello porta-corrente è realizzato da un dispositivo montato sulla saldatrice che prende il nome di TRAINAFILO, un assieme elettromeccanico formato da un motore elettrico e da un meccanismo di ingranaggi e RULLI che stringono il filo e lo producano dalla bobina all’ingresso della torcia. Le saldatrici per uso domestico o per impieghi professionali non gravosi hanno in genere un traino a 2 rulli, idoneo per bobine fino a 5kg. Gli impianti per uso industriale in carpenteria pesante hanno preferibilmente un sistema a 4 rulli, consigliato per le bobine da 15kg. La forza con cui i rulli stringono il filo è regolabile tramite appositi bracci di pressione e deve essere non troppa, perché se il filo tocca il pezzo e non può avanzare i rulli devono slittare (altrimenti il filo si aggroviglia in entrata della torcia), né troppo poca, altrimenti il trascinamento del filo non è regolare. E’ molto importante seguire con attenzione le indicazioni del costruttore per quanto riguarda la messa a punto della saldatrice in relazione al trascinamento del filo, ricordando che per ogni tipo filo (occorre conoscere materiale e diametro) devono essere montati gli accessori idonei, in particolare: 1. rullo trainafilo 2. guaina di scorrimento del filo all’interno del cavo torcia 3. ugello porta-corrente La saldatura a filo prevede l’uso di gas inerte (MIG = Metal Inert Gas), solitamente Argon o Elio, oppure attivo (MAG = Metal Active Gas), solitamente miscele di Argon con ossigeno e anidride carbonica. Il gas serve a proteggere il bagno di saldatura dai contaminanti presenti nell’aria che, se inclusi nel cordone, danno luogo a difetti meccanici del giunto (cricche, porosità, fragilità). Il gas viene condotto dalla bombola alla torcia e diffuso a campana in modo adeguato per mezzo dell’UGELLO GAS, che può essere di vari diametri a seconda della geometria della specifica saldatura. Il filo di saldatura è normalmente un filo di metallo pieno, corrispondente al materiale da saldare. Esistono dei fili chiamati animati o tubolari che all’interno contengono delle miscele di elementi (flussi) per aggiungere qualità meccanica alla saldatura. Il filo pieno non genera scoria superficiale, mentre il filo animato genera una scoria come quella dell’elettrodo (il flusso è fatto degli stessi elementi usati per i rivestimenti) che deve essere rimossa utilizzando spazzola e martellina. Un cenno a parte merita un particolare filo animato che può essere utilizzato senza protezione gassosa: in gergo tecnico ci si riferisce a questo col nome di filo animato NO-GAS. Questo filo è molto utilizzato in ambito domestico fai-da-te, per saldatura di acciaio comune, perché evita all’utilizzatore l’acquisto della bombola di gas e consente comunque i vantaggi di velocità e semplicità esecutive tipiche della saldatura a filo. La saldatura a filo avviene con polarità inversa, con la torcia collegata al polo positivo della saldatrice. Fa eccezione il filo animato NO-GAS, per il quale la polarità deve essere diretta. Le macchine che consentono l’uso di filo MIG/MAG ed anche NO-GAS devono prevedere l’inversione di polarità della torcia. La saldatura MIG/MAG è una tecnica molto versatile idonea per spessori sottili o grandi e si impiega comunemente per la saldatura di: • Ferro ed altri acciai non legati • Acciai legati ed inossidabili • Alluminio e sue leghe Questo procedimento supera il limite applicativo della saldatura MMA costituito dal cambio dell’elettrodo, inoltre risulta più semplice da gestire per l’operatore, perché ci si deve preoccupare soltanto di procedere con la torcia lungo i lembi da saldare ma non di avvicinare progressivamente la mano al bagno di saldatura, azione necessaria con la tecnica ad elettrodo. Anche l’innesco è molto più semplice, perché l’elettrodo, in particolare se appena sostituito, costringe ad un’impugnatura molto distante dal pezzo da saldare ed ogni piccolo movimento della mano risulta amplificato. La fusione del filo genera il distacco di gocce di metallo fuso che si trasferiscono nel bagno di saldatura; al variare della corrente, cambia anche la dimensione delle gocce e del numero di gocce che si staccano nell’unità di tempo, di conseguenza la modalità di trasferimento del metallo assume nomi diversi: • Trasferimento ad immersione – SHORT ARC Il trasferimento ad immersione è indicato per spessori di lavoro sottili, il metallo fuso che si forma all’estremità del filo viene trasferito per immersione nel bagno di saldatura, si crea un ponte liquido tra il filo stesso ed il metallo da saldare. Il processo avviene ad una bassa tensione media d’arco elettrico. La cura nell’impostazione della tensione della saldatrice, della velocità di avanzamento del filo e dell’induttanza di uscita è essenziale per stabilizzare l’arco e ridurre al minimo le proiezioni di metallo fuso. L’induttanza ha la funzione di controllare il picco di corrente che si verifica quando il filo si immerge nel bagno di saldatura. Nelle moderne saldatrici inverter sinergiche questi parametri sono impostati automaticamente al momento della selezione del tipo e spessore di materiale da saldare, gas impiegato e caratteristiche del filo impiegato. • Trasferimento a spruzzo – SPRAY ARC Il trasferimento a spruzzo è indicato per spessori di lavoro non sottili quando è necessario un alto tasso di deposito di metallo d’apporto. Le gocce di metallo fuso sono piccole e l’arco risulta stabile e ben gestibile, con assenza di proiezioni importanti. E’ necessaria un’elevata energia in termini di tensione e corrente di saldatura, al di sotto della quale questo processo non può avere luogo. Nell’intervallo di corrente compreso tra i valori del trasferimento SHORT ARC e quello SPRAY ARC, il trasferimento avviene in modo disordinato, l’energia dell’arco non è sufficiente per impedire la formazione di gocce grandi all’estremità del filo: è il regime globulare (DROP ARC), una modalità che si cerca di evitare, perché l’arco elettrico risulta difficile da gestire e si osservano numerose ed indesiderate proiezioni di metallo fuso provocate dalle gocce che cadono in modo disordinato nel bagno di saldatura. • Trasferimento pulsato – PULSED ARC Il trasferimento pulsato è stato sviluppato per stabilizzare l’arco a livelli di corrente inferiori alla soglia dello SPRAY ARC, evitando i cortocircuiti e le proiezioni tipiche del regime globulare. Il trasferimento del metallo è regolato da impulsi di corrente, ogni impulso ha un’energia sufficiente per staccare una goccia. In questo modo si ottiene una gestione precisa della saldatura, modulando apporto di materiale e di calore. La possibilità di dosare l’apporto di calore risulta molto utile quando si saldano metalli ad alta conduttività termica (es. alluminio) per evitare sfondamenti e deformazioni. Si può agire sulla frequenza delle pulsazioni per ottenere la sequenza di gocce desiderata per un ottimo risultato estetico (saldature a vista).
saldatura TIG sfrutta il calore dell’arco elettrico che si forma tra un elettrodo di tungsteno infusibile alla temperatura d’esercizio e il pezzo in lavorazione, sotto la protezione di un gas inerte, comunemente Argon o miscele di Argon ed Elio. L’arco che si genera è intenso e preciso, ideale per saldature di alta qualità meccanica ed elevata precisione. Poiché l’elettrodo non viene consumato durante la saldatura, quando è richiesto materiale d’apporto, deve essere aggiunto tramite apposita bacchetta, chiamata appunto bacchetta TIG, in materiale corrispondente al metallo da saldare. Il gas di protezione viene selezionato in base al materiale. Argon puro è il gas di protezione più comunemente usato perché può essere utilizzato per una gamma ampia di materiali tra cui acciaio, acciaio inossidabile, alluminio e titanio. Argon + Idrogeno (dal 2% al 5%) favorisce la realizzazione di saldature dall’aspetto più pulito senza ossidazione superficiale. L’arco risulta più caldo e più stretto ed è possibile aumentare la velocità esecutiva. Elio puro o mix Argon/Elio aumentano la temperatura dell’arco favorendo una penetrazione più profonda. Il processo TIG può essere impiegato per la saldatura di tutti i metalli, in particolare: Alluminio e sue leghe, inox, rame, ottone, bronzo, titanio, nichel, leghe al magnesio. L’arco di saldatura TIG può essere innescato in tre modi differenti: A STRISCIO: si graffia la superficie del pezzo con l’elettrodo in tungsteno formando un cortocircuito, quando si interrompe il cortocircuito si avvia la corrente di saldatura principale. Questo innesco è poco preciso ed il contatto tra il pezzo e l’elettrodo provoca inclusioni di tungsteno nel bagno di saldatura, peggiorando le caratteristiche meccaniche del giunto. INNESCO LIFT: il cortocircuito si forma a un livello di corrente molto basso appoggiando l’elettrodo al pezzo e sollevandolo lentamente. Questo tipo di innesco minimizza il rischio di contaminazione da tungsteno. INNESCO HF: non c’è contatto tra elettrodo e pezzo, l’arco elettrico si avvia grazie ad un dispositivo chiamato in gergo tecnico ALTA FREQUENZA (HF = High Frequency). L’HF è costituita da un treno di scintille ad alta tensione (migliaia di volt) della durata di pochi microsecondi. Le scintille HF causano la ionizzazione dell’atmosfera gassosa tra elettrodo e pezzo da saldare innescando il passaggio di corrente tra i due diversi potenziali elettrici. La saldatura TIG può avvenire con corrente continua DC (= Direct Current) oppure con corrente alternata AC (= Alternating Current). Nella saldatura TIG AC la polarità della corrente è alternata, il generatore alterna i poli in uscita con frequenza opportuna. Si usa per l’alluminio e per le leghe al magnesio. Quando la polarità dell’elettrodo è negativa gli elettroni si muovono dal tungsteno verso il pezzo da saldare con apporto termico elevato: è la normale fase TIG di fusione. Nella fase in cui l’elettrodo ha polarità positiva gli elettroni escono dal pezzo da saldare e vanno verso la punta del tungsteno, rimuovendo lo strato di ossido superficiale tipico dell’alluminio: è la fase di pulizia o decapaggio. L’ossido superficiale, essendo isolante, rappresenta un ostacolo per il passaggio della corrente e pertanto la sua rimozione è necessaria per eseguire con successo la fase successiva di fusione che consente la saldatura. Nella saldatura TIG DC la polarità della corrente di saldatura è continua. L’elettrodo ha sempre polarità negativa, la fase di fusione è continua. Si usa per tutti i metalli tranne l’alluminio e le leghe al magnesio. Gli elettrodi più utilizzati sono quelli in tungsteno puro per la saldatura di alluminio e leghe al magnesio in TIG AC e quelli in tungsteno/cerio 2% per la saldatura di acciaio ed inox in TIG DC. Opzioni, parametri e controlli comunemente usati TEMPO DI PRE-GAS Tempo di emissione del gas precedente l’innesco dell’arco di saldatura. Questa regolazione è necessaria quando si devono fare dei punti di fissaggio oppure quando si deve saldare in posizioni difficili da raggiungere e che necessitino di un’atmosfera inerte prima di accendere l’arco elettrico. L’aumento del valore crea un ambiente inerte eliminando le impurità a inizio saldatura. Il plasma è un gas fortemente ionizzato, ovvero composto da particelle cariche, e quindi conduttore di corrente elettrica. Esso può essere ottenuto facendo passare il gas da ionizzare, in genere aria compressa o gas inerte, attraverso un arco elettrico generato all’interno di una strozzatura meccanica. In questo modo la concentrazione delle particelle cariche che si formano aumenta notevolmente, di conseguenza aumenta l’effetto termico e si innalza la temperatura. Il gas ad alta temperatura tende ad espandersi e, attraversando la strozzatura, acquisisce una velocità molto elevata: si ottiene un dardo di cariche ad energia concentrata, utilizzabile per tagliare i metalli. Si può realizzare un impianto di taglio al plasma utilizzando un generatore di corrente con caratteristiche opportune, una sorgente di gas ed una torcia che convoglia il gas in un ugello al cui interno viene generato l’arco elettrico. In caso si utilizzi semplicemente aria compressa, è sufficiente un compressore, che può essere integrato nel generatore o separato. E’ consigliabile usare dei filtri per rimuovere la condensa dall’aria, la quale potrebbe provocare danni alla torcia. E’ comunque fondamentale la manutenzione delle parti consumabili della torcia, in dettaglio: Elettrodo L’elettrodo è una delle due parti della torcia (l’altra è l’ugello) sottoposte ad intensa usura durante il processo di taglio. Esso conduce la corrente dal generatore al pezzo e, nonostante l’elemento emittente sia fatto di metallo con elevato punto di fusione, dopo un certo tempo di lavoro, che dipende dalla qualità e dal costo dell’articolo, ma anche dal tipo di applicazione, si osserva la formazione di un cratere sull’estremità rivolta al pezzo da tagliare. Se le dimensioni del cratere superano una certa tolleranza, l’elettrodo deve essere cambiato, altrimenti la macchina non funziona in modo soddisfacente. E’ opportuno disporre sempre di elettrodi di ricambio quando si usa un impianto di taglio plasma. Ugello Porta-ugello Diffusore aria E’ preferibile iniziare il taglio dell’oggetto metallico a partire dal bordo libero del materiale. Se è necessario partire “dal pieno”, è opportuno realizzare prima un foro con una tecnica alternativa al taglio plasma. La velocità esecutiva del taglio dipende dallo spessore e dal tipo di metallo. Se la velocità è molto bassa, è difficile ottenere un taglio di qualità. La velocità di taglio dipende da molte variabili e può solo essere valutata in modo approssimativo in caso di applicazioni manuali. Opzioni, parametri e controlli comunemente usati INNESCO SENZA ALTA FREQUENZA L’elettrodo è mobile, il flusso del gas lo stacca dall’ugello e la differenza di potenziale tra elettrodo ed ugello provoca la scintilla d’innesco dell’arco pilota. L’arco pilota viene poi trasferito al pezzo ed inizia il processo di taglio.
La saldatura è un componente cruciale nella moderna produzione, costruzione e riparazione, tra le altre applicazioni industriali. Implica l'uso di calore e pressione per fondere metalli, plastica e altri materiali in un giunto forte e durevole. Una delle tecniche di saldatura più utilizzate è la saldatura ad arco, che si basa su un arco elettrico per fondere il pezzo e creare un bagno fuso che alla fine si solidifica per formare un giunto saldato. Tuttavia, per creare un arco stabile ed efficiente, è necessario avviare, mantenere e controllare le proprietà dell'arco, comprese le dimensioni, la forma e l'intensità, il che richiede un approccio sistematico e attrezzature sofisticate. Questo documento fornisce una spiegazione approfondita di come funziona l'innesco dell'arco della saldatrice, descrivendo in dettaglio i principi e le funzioni dei vari metodi di innesco dell'arco utilizzati nel settore.
el magutt
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Principi di base della saldatura ad arco della saldatrice
La saldatura ad arco è un processo che prevede la creazione di un arco elettrico tra l'elettrodo di saldatura o il filo d'apporto e il pezzo in lavorazione che genera un calore intenso, fondendo il metallo e formando un bagno fuso. L'arco viene generato applicando un potenziale di tensione tra il cavo di saldatura e il pezzo in lavorazione, che ionizza il traferro e crea un canale di plasma che colma il traferro. Il gas plasma ha una temperatura e una ionizzazione molto elevate, che facilitano il flusso di corrente elettrica e il trasferimento di calore dall'elettrodo al pezzo. Questo crea una zona concentrata di calore, nota come zona dell'arco, che fonde la superficie del pezzo in lavorazione e la punta dell'elettrodo, formando una pozza di metallo fuso che si solidifica durante il raffreddamento, creando un cordone di saldatura.
Tuttavia, la creazione di un arco nel processo di saldatura non è sempre semplice, in particolare quando si tratta di materiali come alluminio, acciaio inossidabile e altri metalli ad alta conduttività che richiedono una tensione più elevata per creare un arco. Questo perché questi materiali tendono ad avere un'elevata ossidazione superficiale e contaminazione che possono interferire con l'innesco e la stabilità dell'arco, portando a una saldatura di scarsa qualità, inclusi porosità, schizzi e mancanza di fusione. Per risolvere questo problema, i produttori utilizzano vari tipi di tecniche di avviamento dell'arco per contribuire a creare un arco stabile ed efficiente, di cui parleremo di seguito.
Tecniche di avviamento dell'arco della saldatrice:
Avvio gratta e vinci manuale: L'avviamento a graffio manuale è la forma più antica e basilare di avviamento dell'arco, in cui l'operatore avvia l'arco graffiando l'elettrodo di saldatura sulla superficie del pezzo e contemporaneamente innescando un arco con il morsetto di terra collegato al pezzo. Questo processo genera una scintilla che accende l'arco, creando una pozza fusa. L'operatore può quindi controllare le proprietà dell'arco regolando la tensione, l'amperaggio e la velocità di saldatura. Questo è il metodo di saldatura più economico e portatile, ma non è adatto per applicazioni industriali ad alta tecnologia, in quanto richiede capacità, esperienza e tempo significativi per innescare l'arco e raggiungere condizioni di saldatura stabili. Inoltre non è fattibile per la saldatura di materiali sottili e delicati, dove l'inizio del graffio può danneggiare la superficie.
Inizio sollevamento: L'avviamento a sollevamento è una versione migliorata dell'avviamento a graffio manuale che non richiede all'elettrodo di graffiare la superficie del pezzo. Invece, l'elettrodo viene posto a contatto con il pezzo, quindi l'elettrodo viene sollevato di alcuni millimetri per rompere il contatto, generando una piccola scintilla che genera l'arco. L'azione di sollevamento è controllata da un'unità TIG di sollevamento che rileva il sollevamento e avvia automaticamente l'arco. Questa tecnica riduce al minimo il rischio di contaminazione, poiché l'elettrodo non tocca la superficie del pezzo, riducendo il rischio di graffiare la superficie e contaminare la saldatura. Si traduce anche in un avvio più fluido, riducendo il rischio di ritorno di fiamma, che può danneggiare la punta dell'elettrodo e portare a saldature di scarsa qualità.
Avvio ad alta frequenza: L'avviamento ad alta frequenza (HF) è una tecnica più avanzata che utilizza un circuito elettronico per generare un segnale ad alta frequenza che accende l'arco. Il segnale ad alta frequenza viene sovrapposto alla tensione di saldatura, che ionizza il traferro e crea un canale di plasma che colma il traferro. Il segnale HF è controllato da un circuito elettronico che determina le proprietà dell'arco, compresa l'ampiezza, la frequenza e la durata. L'avviamento HF è particolarmente utile per la saldatura di materiali ad alta conduttività, come alluminio e acciaio inossidabile, che richiedono un'alta tensione per innescare un arco a causa della loro elevata ossidazione superficiale e contaminazione. L'avviamento ad alta frequenza genera un arco stabile ed efficiente, ottenendo saldature di alta qualità con spruzzi e distorsioni minimi, in particolare in materiali sottili e delicati.
Avvio dell'arco pilota della saldatrice: L'avvio dell'arco pilota della saldatrice è una tecnica più sofisticata che utilizza un elettrodo non consumabile che genera un arco plasma, che successivamente accende l'arco di saldatura primario. Nell'avviamento dell'arco pilota, l'elettrodo non consumabile è collegato a una sorgente CC che genera un arco a bassa energia, che ionizza l'aria e genera un plasma. Questo arco plasma genera una temperatura elevata che fonde la superficie del pezzo, creando un foro pilota che penetra attraverso il metallo e genera un percorso per l'arco di saldatura principale. Una volta creato il foro pilota, l'elettrodo viene posizionato vicino al foro pilota e viene avviato un arco ad alta energia, creando un bagno fuso che fonde il pezzo. L'avviamento dell'arco pilota è particolarmente utile per la saldatura di materiali spessi e pesanti che richiedono un'elevata penetrazione, in quanto l'arco pilota crea un taglio pulito e preciso, consentendo all'arco di penetrare più in profondità e riducendo al minimo il rischio di bruciature, spruzzi e contaminazione.
Conclusione
In conclusione, l'innesco dell'arco delle saldatrici è un componente essenziale della moderna tecnologia di saldatura, fornendo un arco stabile, efficiente e di alta qualità che facilita la saldatura efficace di vari materiali che vanno dall'acciaio all'alluminio e all'acciaio inossidabile. Le varie tecniche di innesco dell'arco utilizzate, tra cui lo scratch manuale, l'innesco con sollevamento, l'innesco ad alta frequenza e l'innesco dell'arco pilota, offrono diversi vantaggi e svantaggi a seconda dell'applicazione, del materiale e delle condizioni di saldatura. Pertanto, è importante che i saldatori comprendano queste tecniche e scelgano quella più appropriata per le loro esigenze specifiche per ottenere risultati di saldatura di alta qualità.
SEMPLICE, VERSATILE, EFFICACE
La saldatura a elettrodo, nota anche come saldatura manuale ad arco, saldatura manuale con elettrodo, saldatura manuale ad arco dei metalli o saldatura ad arco con elettrodo rivestito (SMAW), di solito rappresenta il primo processo di saldatura che viene insegnato ai saldatori durante la formazione. È un processo facile da apprendere, che offre già informazioni utili sulla modalità di funzionamento dei sistemi di saldatura e sul rapporto dei metalli con la tensione elettrica. La saldatura con elettrodo a barra offre numerosi vantaggi rispetto ai processi di saldatura MIG/MAG e TIG. In linea di principio, quasi tutti i materiali possono essere saldati mediante la saldatura a elettrodo. Il processo viene utilizzato principalmente nella costruzione di condotte in acciaio, ma anche nel commercio e nell'industria metallurgica. La saldatura manuale ad arco dei metalli permette qualsiasi tipo di posizione e cordone di saldatura, indipendentemente dal fatto se ciò coinvolga posizioni limitate o sopraelevate, cordoni verticali o saldature di estremità verticali. Inoltre, il saldatore non è vincolato dai gas di protezione e può tranquillamente lavorare all'aperto, anche in condizioni meteo sfavorevoli, come in presenza di vento o pioggia. Nella saldatura ad elettrodo, il contatto tra l'elettrodo a barra e il pezzo in lavorazione innesca l'arco elettrico. Ciò crea un corto circuito per una frazione di secondo tra i due poli, innescando quindi il flusso di corrente. L'arco brucia tra il pezzo in lavorazione e l'elettrodo, creando così il calore di fusione richiesto. Attraverso l'anima metallica consumabile e il rivestimento, anch'esso consumabile, l'elettrodo genera inoltre scorie protettive e uno schermo di gas.
La saldatura manuale ad arco richiede una bassa tensione e un elevato amperaggio. Il sistema di saldatura converte la tensione di rete disponibile in una tensione di saldatura notevolmente inferiore. Allo stesso tempo fornisce l'amperaggio richiesto, che consente anche la regolazione della fonte di alimentazione.
Saldatrice elettrica IL saldatrice utilizza l'arco ad alta temperatura generato quando i poli positivo e negativo vengono istantaneamente cortocircuitati per fondere la saldatura sull'elettrodo e il materiale da saldare, e lo scopo di unire gli oggetti da contattare.La sua struttura è molto semplice, è un trasformatore ad alta potenza.
Le saldatrici possono generalmente essere divise in due tipi in base alla fonte di alimentazione in uscita, una è l'alimentazione CA e l'altra è la CC.Usano il principio dell'induttanza, l'induttanza produrrà un enorme cambiamento di tensione quando l'induttanza viene accesa e spenta e l'arco ad alta tensione generato quando i poli positivo e negativo vengono cortocircuitati istantaneamente viene utilizzato per sciogliere la saldatura sull'elettrodo per raggiungere lo scopo del legame atomico.
Caratteristiche ⒈Vantaggi di saldatrice: la saldatrice utilizza l'energia elettrica per convertire istantaneamente l'energia elettrica in energia termica.L'elettricità è molto comune.La saldatrice è adatta a lavorare in ambiente asciutto e non richiede troppi requisiti.A causa delle sue dimensioni ridotte, del funzionamento semplice, dell'uso conveniente e dell'elevata velocità, dopo la saldatura, i vantaggi delle saldature forti sono ampiamente utilizzati in vari campi, in particolare per le parti che richiedono elevata resistenza.Può connettere istantaneamente gli stessi materiali metallici in modo permanente.Dopo il trattamento termico, le saldature avranno la stessa resistenza del metallo base.La tenuta è molto buona, il che risolve i problemi di tenuta e resistenza per la produzione di contenitori di gas e liquidi di stoccaggio.
⒉Svantaggi della saldatrice: Durante l'uso della saldatrice, attorno alla saldatrice verrà generato un determinato campo magnetico.Quando l'arco brucia, verranno generate radiazioni nell'ambiente circostante.La luce ad arco contiene raggi infrarossi, raggi ultravioletti e altri tipi di luce, nonché vapori e fumo metallici e altre sostanze nocive.Pertanto è necessario adottare adeguate misure protettive durante il funzionamento.La saldatura non è adatta per la saldatura di acciaio ad alto tenore di carbonio.A causa del processo di cristallizzazione, segregazione e ossidazione del metallo saldato, le prestazioni di saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio sono scarse ed è facile che si rompa dopo la saldatura, con conseguenti cricche a caldo e a freddo.L'acciaio a basso tenore di carbonio ha buone prestazioni di saldatura, ma il processo deve essere gestito correttamente.Spolverare e pulire sono più complicati.A volte la saldatura presenterà difetti come inclusioni di scorie, crepe, pori e sottosquadri, ma un funzionamento corretto ridurrà il verificarsi di difetti.
Principio Utilizza l'arco ad alta temperatura generato quando i poli positivo e negativo vengono cortocircuitati istantaneamente per fondere la saldatura e il materiale da saldare sull'elettrodo per raggiungere lo scopo di combinarli.La struttura della saldatrice elettrica è molto semplice.Per dirla senza mezzi termini, si tratta di un trasformatore ad alta potenza, che converte 220/380 V CA in un alimentatore a bassa tensione e ad alta corrente, che può essere CC o CA.I trasformatori di saldatura hanno le loro caratteristiche, ovvero presentano un forte calo di tensione.Dopo l'accensione dell'elettrodo, la tensione diminuisce.Nella regolazione della tensione di lavoro della saldatrice, oltre alla conversione di tensione primaria 220/380V, la bobina secondaria ha anche una conversione di tensione prelevata e allo stesso tempo è regolata da un nucleo di ferro.La saldatrice con nucleo di ferro regolabile è generalmente un trasformatore ad alta potenza, realizzato utilizzando il principio dell'induttanza.L'induttanza produrrà enormi cambiamenti di tensione quando viene accesa e spenta.L'arco ad alta tensione generato dal cortocircuito istantaneo dei poli positivo e negativo viene utilizzato per fondere il filo di saldatura.Saldare per raggiungere lo scopo di combinarli.Viene applicata una tensione tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare e l'arco viene acceso graffiando o contattando e l'energia dell'arco viene utilizzata per fondere l'elettrodo e riscaldare il materiale di base.
Classificazione 1. I principali saldatori elettrici utilizzati dalle imprese industriali e minerarie sono saldatrice ad arco CA, saldatrice elettrica CC, saldatrice ad arco di argon, saldatrice schermata con anidride carbonica, saldatrice di testa, saldatrice a punti, saldatrice ad arco sommerso, ad alta frequenza saldatrice continua, saldatrice di testa a flash, saldatrice a pressione, saldatrice di testa, saldatrice laser.
2. Esistono due tipi di saldatrici CC: una è l'aggiunta di componenti del raddrizzatore basati sul motore CA e l'altro è il generatore CC.Le saldatrici DC saldano principalmente metalli non ferrosi e ghisa.La saldatrice AC salda principalmente piastre di acciaio.
3. Saldatrice ad arco di argon, saldatrice per protezione dall'anidride carbonica, saldatrice ad alta frequenza, saldatrice di testa a flash.La saldatrice ad arco di argon e la saldatrice con protezione a gas di anidride carbonica possono saldare principalmente lastre sottili e strati d'oro non ferrosi inferiori a 2 mm.La saldatrice di testa a flash collega principalmente giunti in rame e alluminio e altri oggetti, mentre la saldatrice ad alta frequenza salda principalmente tubi di acciaio nella fabbrica di tubi.
4. La saldatura ad arco sommerso salda principalmente materiali di struttura in acciaio spesso come parti strutturali in acciaio, acciaio del ponte H e trave a I.
5. Saldatrice con protezione a gas: saldatura ad arco di argon, saldatura con schermatura di anidride carbonica, sotto la protezione del gas, la saldatrice non sarà ossidata, la saldatura sarà salda, lo strato di oro colorato può essere saldato e il materiale sottile può essere saldato.
6. Saldatrice laser: può saldare i cavi all'interno del transistor.
7. Saldatrici elettriche di testa: la fabbrica di catene portacavi salda principalmente cavi di ferro e altri oggetti sugli ancoraggi.Può essere agganciato a Yuangang, ecc.
● Saldatrice laser
La saldatura laser è l'uso di impulsi laser ad alta energia per riscaldare localmente il materiale in una piccola area.L'energia della radiazione laser si diffonde all'interno del materiale attraverso la conduzione del calore e il materiale viene fuso per formare uno specifico bagno di fusione.È un nuovo tipo di metodo di saldatura, principalmente per la saldatura di materiali a parete sottile e parti di precisione, e può realizzare saldature a punti, saldature di testa, saldature a punti, saldature di tenuta, ecc. Piccola deformazione, velocità di saldatura elevata, saldatura liscia e bella cucitura, nessuna necessità o trattamento semplice dopo la saldatura, elevata qualità della saldatura, assenza di pori, controllo preciso, piccolo punto di messa a fuoco, elevata precisione di posizionamento e facile automazione
LA SALDATURA AD ARCO CON ELETTRODI RIVESTITI (M.M.A. MANUAL METAL ARC) 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). 1. Elettrodo 2. Anima 3. Rivestimento 4. Scoria 5. Protezione gassosa 6. Arco di saldatura 7. Bagno di fusione 8. Materiale base
Il circuito di saldatura è essenzialmente composto dai seguenti elementi: 1. GENERATORE DI CORRENTE 2. PINZA PORTA ELETTRODO 3. PINZA DI MASSA 4. ELETTRODO 1. GENERATORE DI CORRENTE Il generatore di corrente ha il compito di alimentare l'arco elettrico, presente tra il materiale base e l'elettrodo, attraverso la fuoriuscita di una quantità di corrente sufficiente a mantenerlo acceso. La saldatura ad elettrodo si basa sul principio della corrente costante, cioè la corrente erogata dal generatore non deve cambiare quando l'operatore muove l'elettrodo rispetto al pezzo. La caratteristica costruttiva della sorgente è quindi tale da mantenere invariata la corrente in presenza di variazioni della lunghezza dell'arco dovute all'avvicinamento o allontanamento dell'elettrodo: quanto più costante risulta la corrente, tanto più stabile si presenta l'arco, facilitando quindi il lavoro dell'operatore. Al proprio interno è presente generalmente un dispositivo di regolazione della corrente di saldatura, di tipo meccanico (shunt magnetico o reattanza saturabile) od elettronico (sistemi a SCR oppure sistemi ad inverter). E' questa distinzione che permette di classificare le saldatrici ad elettrodo in tre famiglie, funzione della loro tecnologia costruttiva: saldatrici elettromeccaniche, saldatrici elettroniche (ad SCR), saldatrici ad inverter. La polarità della corrente di uscita del generatore identifica altre due categorie di appartenenza:
GENERATORE DI CORRENTE ALTERNATA AC (alternating current) La corrente di uscita del generatore assume la forma di una onda sinusoidale, che cambia la sua polarità ad intervalli regolari, con frequenza di 50 o 60 cicli al secondo (Hertz). Essa è ottenuta mediante un trasformatore, che consente di convertire la corrente di rete in una adatta corrente di saldatura. È propria delle saldatrici elettromeccaniche.
GENERATORE DI CORRENTE ALTERNATA DC (direct current) La corrente in uscita dal generatore presenta una forma d'onda continua, ottenuta tramite un dispositivo, il raddrizzatore, posto a valle del trasformatore, che consente la conversione della corrente da alternata a continua. Questa uscita è tipica dei generatori ad SCR e ad inverter. Nell'ipotesi in cui il circuito di saldatura sia costituito da un generatore di corrente continua (DC), può essere introdotta una ulteriore classificazione in funzione della modalità di connessione dei poli della sorgente di saldatura al materiale da saldare: • Collegamento in polarità diretta Il collegamento in polarità diretta si verifica connettendo il cavo di pinza (con pinza porta elettrodo) al polo negativo (-) della sorgente di saldatura e il cavo di massa (con pinza di massa) al polo positivo (+) della sorgente. L'arco elettrico concentra il calore prodotto sul pezzo favorendone la fusione. In tal modo l'anima dell'elettrodo fondendo si deposita e penetra nel giunto da saldare. • Collegamento in polarità inversa Il collegamento in polarità inversa si verifica connettendo il cavo di pinza (con pinza porta elettrodo) al polo positivo (+) della sorgente di saldatura e il cavo di massa (con pinza di massa) al polo negativo (-) della sorgente. Il calore dell'arco elettrico si concentra maggiormente sull'estremità dell'elettrodo.Ogni tipo di elettrodo richiede uno specifico andamento di corrente (AC o DC) e nel caso del DC una specifica polarità: la scelta dell'elettrodo è quindi condizionata anche dalla tipologia del generatore utilizzato. Un utilizzo errato comporta problemi nella stabilità dell'arco e di conseguenza nella qualità della saldatura.
2. PINZA PORTA ELETTRODO La pinza porta elettrodo ha la fu nzione primaria di supportare l'elettrodo garantendo un buon contatto elettrico per il passaggio della corrente; inoltre deve garantire un sufficiente isolamento elettrico nei riguardi del saldatore.
3. PINZA DI MASSA Il morsetto di massa è un dispositivo che assicura, tramite il cavo di massa, la richiusura del collegamento elettrico tra la sorgente di saldatura e il pezzo da saldare. Il cavo di pinza consente il collegamento tra la pinza portaelettrodo ed il generatore.
4. ELETTRODO L' elettrodo rivestito è composto da un'anima e da un rivestimento i quali hanno compiti diversi ma complementari: l'anima funge principalmente da conduttrice di corrente per l'alimentazione dell'arco e da apporto del materiale per il riempimento del giunto mentre il rivestimento ha la funzione primaria di proteggere il bagno di fusione e stabilizzare l'arco.
Qualora l'acciaio sia di composizione facilmente riconoscibile, possono essere utilizzati gli elettrodi rutili, per la loro maggiore facilità di innesco, di saldatura e per la buona estetica del cordone. In pratica, la saldatura degli acciai con medio, elevato tenore di carbonio (>0,25%) può provocare la formazione di difetti strutturali; è consigliata l'applicazione del procedimento ad elettrodo soprattutto per la saldatura di giunti con spessori medio-grandi e utilizzando elettrodi basici: in questi casi si ottengono una alta qualità della saldatura unita ad una buona resistenza alla rottura. La saldatura di tubi di acciaio avviene utilizzando elettrodi cellulosici, dove sia richiesta una elevata penetrazione ed una buona lavorabilità dell'elettrodo. Viene sempre consigliata la smussatura, con angolo dello smusso sufficiente per una quasi completa introduzione dell'elettrodo nel cianfrino. Relativamente ai materiali speciali quali acciai inossidabili, alluminio e sue leghe, e ghisa, sono utilizzati elettrodi specifici il materiale trattato.
Gli acciai inossidabili si saldano in corrente continua (DC) con polarità inversa; vengono utilizzati elettrodi specifici, che si differenziano per la composizione metallurgica del materiale da saldare (presenza del cromo (Cr) e del nichel (Ni) in percentuali variabili). L'alluminio e le leghe leggere si saldano in corrente continua (DC) con polarità inversa. La macchina deve essere dotata di una dinamica di innesco piuttosto elevata per garantire l'accensione dell'elettrodo. Vengono utilizzati anche in questo caso elettrodi particolari, che si differenziano per la composizione metallurgica del materiale da saldare (presenza del magnesio (Mg) e del silicio (Si) in percentuali variabili). La ghisa si salda in corrente continua (DC) con polarità inversa; la maggior parte delle strutture e organi meccanici in ghisa sono ottenuti per fusione, quindi la saldatura viene usata per correggere eventuali difetti di fusione e per riparazioni. Vengono utilizzati appositi elettrodi e il materiale base deve essere adeguatamente riscaldato prima dell'utilizzo.
CARATTERISTICHE L'elettrodo rivestito è composto da un'anima e da un rivestimento: l'anima è costituita da una bacchetta di metallo conduttore che ha come unica funzione l'apporto di materiale al pezzo. Il materiale con cui è costituita dipende dal materiale base da saldare: per gli acciai al carbonio, per cui la saldatura ad elettrodo è maggiormente diffusa, l'anima è di acciaio dolce. Durante la saldatura l'anima fonde in leggero anticipo rispetto al rivestimento. Il rivestimento è la parte più importante dell'elettrodo ed ha numerose funzioni. Innanzitutto serve a proteggere la saldatura dalla contaminazione dell'aria, e lo fa sia volatilizzando e quindi modificando l'atmosfera intorno al bagno, sia fondendo in ritardo e quindi proteggendo l'anima con il cratere che naturalmente si forma, sia liquefacendo e galleggiando sopra il bagno. Inoltre contiene materiali in grado di depurare il materiale base ed elementi che possono concorrere alla creazione di leghe nella fusione. La scelta del rivestimento è quindi molto importante e dipende dalle caratteristiche che si vuole dare alla saldatura. Inoltre il rivestimento può contenere anche metallo di apporto in polvere, per aumentare la quantità del materiale depositato e quindi la velocità della saldatura. Si parla in questo caso di elettrodi ad alto rendimento.
2. SUDDIVISIONE DEGLI ELETTRODI Esistono in commercio diversi tipologie di elettrodi rivestiti, dove la loro composizione chimica influenza fortemente la stabilità dell'arco elettrico, la profondità di penetrazione, la deposizione del materiale, la purezza del bagno, cioè i campi di applicazione degli stessi. Considerando il tipo di rivestimento, le principali tipologie di elettrodi sono: • elettrodi con rivestimento acido I rivestimenti di questi elettrodi sono costituiti da ossidi di ferro, ferroleghe di manganese e silicio. Garantiscono una buona stabilità dell'arco che li rende idonei sia per la corrente alternata (AC) che per la corrente continua (DC). Hanno un bagno molto fluido che non permette saldature in posizione; inoltre non hanno un grosso potere di pulizia sul materiale base e questo può essere causa di cricche. Non sopportano elevate temperature di essiccazione, con conseguente rischio di umidità residua e quindi di inclusioni di idrogeno nella saldatura • elettrodi con rivestimento al rutilo Il rivestimento di questo elettrodo è composto essenzialmente da un minerale chiamato rutilo. Quest'ultimo è costituito dal 95% di biossido di titanio, un composto molto stabile che garantisce una ottima stabilità dell'arco ed una elevata fluidità del bagno, con un apprezzabile effetto estetico sulla saldatura. Il compito del rivestimento rutilo è comunque quello di garantire una fusione dolce, di facile realizzo, facilitando la formazione di una scoria abbondante e vischiosa che permette una buona scorrevolezza nella saldatura soprattutto in posizione piana. In tal caso il cordone si presenta visivamente bello e regolare. Purtroppo anche questi rivestimenti non hanno grossa efficacia come pulitori e quindi sono consigliati dove il materiale base non contiene molte impurità; non sono inoltre ben essicabili e quindi sviluppano molto idrogeno nella saldatura. In alcune applicazioni viene abbinato al rutilio un altro componente tipico di altri rivestimenti, come la cellulosa (elettrodi rutilcellulosici) o la fluorite (elettrodi rutilbasici). Lo scopo è solitamente ottenere un elettrodo con arco stabile ma con caratteristiche di saldatura maggiormente performanti. La stabilità dell'arco è una prerogativa che rende possibile l'impiego di questo elettrodo sia con corrente alternata (AC) sia con corrente continua (DC) in polarità diretta. È usato soprattutto su spessori ridotti. • elettrodi con rivestimento cellulosico Il rivestimento di questi elettrodi è costituito prevalentemente da cellulosa integrata da ferroleghe (magnesio e silicio). Il rivestimento gassifica quasi completamente, permettendo quindi la saldatura anche in posizione verticale discendente, cosa che non è permessa con altri tipi di elettrodo; l'elevata gassificazione della cellulosa riduce la quantità di scorie presenti nella saldatura. L'elevato sviluppo di idrogeno (derivante dalla particolare composizione chimica del rivestimento) fa sì che il bagno di saldatura sia "caldo", con la fusione di una notevole quantità di materiale base; si ottengono così saldature che penetrano in profondità, con poche scorie nel bagno. Le caratteristiche meccaniche della saldatura sono ottime; il livello estetico è abbastanza basso in quanto la quasi totale assenza della protezione liquida offerta dal rivestimento impedisce una modellazione del bagno durante la solidificazione. La corrente di saldatura, data la scarsa stabilità dell'arco, è solitamente in corrente continua (DC) a polarità inversa. • elettrodi con rivestimento basico Il rivestimento degli elettrodi basici è costituito da ossidi di ferro, ferroleghe e soprattutto da carbonati di calcio e magnesio ai quali, aggiungendo il fluoruro di calcio, si ottiene la fluorite ossia un minerale atto a facilitare la fusione. Hanno una elevata capacità di depurazione del materiale base, per cui si ottengono saldature di qualità e con notevole robustezza meccanica. Inoltre questi elettrodi sopportano elevate temperature di essiccazione, quindi non contaminano il bagno con l'idrogeno. La fluorite rende l'arco molto instabile: il bagno è meno fluido, si hanno frequenti cortocircuiti dovuti ad un trasferimento del materiale d'apporto a grosse gocce; l'arco deve essere tenuto molto corto per la scarsa volatilità del rivestimento stesso; tutte queste caratteristiche richiedono una buona esperienza da parte del saldatore. Hanno una scoria dura e difficile da togliere, e deve essere completamente rimossa in caso di ripassate. Questi elettrodi si prestano per realizzare saldature in posizione, verticali, sopratesta, ecc. Per quanto concerne la corrente da impiegare è consigliabile l'impiego di generatori in corrente continua (DC) in polarità inversa. Gli elettrodi basici si distinguono per l'elevatissima quantità di materiale depositato e si adattano notevolmente alla saldatura di giunti di grossi spessori. Sono fortemente igroscopici ed è consigliato mantenere tali elettrodi in ambienti asciutti e in scatole ben chiuse; se ciò non fosse possibile è consigliabile procedere con una nuova essiccazione dell'elettrodo prima dell'utilizzo.
3. CARATTERISTICHE DEI VARI TIPI DI ELETTRODI
. CLASSIFICAZIONE DEGLI ELETTRODI I gruppi di elettrodi rivestiti sono classificati nell'ambito della norma EN 499 per tipo di rivestimento in funzione alle loro caratteristiche più importanti.
a) Secondo la normativa in vigore ogni elettrodo può essere definito completamente da una sigla riportata nell'involucro della confezione, come di seguito esemplificato: E44T3C19R09KV20 ________________________________________ I diversi elementi hanno questo significato: * E = elettrodo * 44 = resistenza a trazione, che può essere: 00 = nessun valore garantito; 44 = minimo garantito 44 Joule * T = Tipo di applicazione che può essere: S = per lamiere sottili (inferiore a 4 mm.); L = per lamiere medie e grosse; T = per tubazioni. * 3 = classe di qualità, che varia da 1 a 4, funzione di particolari prove meccaniche. * C = tipo di rivestimento, che può essere: R = rutilo RC = rutilo cellulosico B = basico RB = rutilo-basico C = cellulosico V = speciale * 1 = posizioni di saldatura, che può essere: 1 = tutte 2 = tutte, escluso verticale discendente 3 = solo piano e piano-frontale (angolo normale) 4 = solo piano e angolo posizionato. * 9 = corrente elettrica impiegabile, che può essere: * R09 = valore minimo garantito del rendimento, espresso in decimi; * KV20 = simbolo aggiuntivo per caratteristiche di resilienza a bassa temperatura; nell'esempio l'elettrodo ha un valore di resilienza fino a -20 °C.
b) secondo la classificazione AWS (AMERICAN WELDING SOCIETY) ASTM (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS) ogni elettrodo è rappresentato oltre dal logo del costruttore anche da un simbolo come nell'esempio seguente: E6011 ________________________________________ Il significato di ogni termine è il seguente: E = elettrodo 60 = resistenza minima a trazione, espressa in libbre per pollice quadrato 1 = posizioni di saldatura che possono essere: 1 = tutte 2 = piano e angolo posizionato 1 = corrente di saldatura, che può essere: 0 = continua a polarità positiva, per elettrodi cellulosici; 1 = alternata e continua (polo positivo) 2 = alternata e continua (polo negativo) 3 = alternata e continua per elettrodi al rutilo 4 = alternata e continua per elettrodi al alto rendimento, al rutilo 5 = continua a polarità positiva per elettrodi basici 6 = alternata e continua per elettrodi basici 7 = alternata e continua (pol. qualsiasi ) per elet. ad alto rend. con ossido di ferro 8 = alternata e continua (polo positivo) per elett. basici ad alto rendimento
LE BASI DELLA SALDATURA A ELETTRODO Per saldatura a elettrodo, nota anche come saldatura ad arco metallico manuale (MMA), si intende un metodo di saldatura in cui un'asta di riempimento nel portaelettrodi funge da elettrodo di saldatura. L'arco brucia tra l'asta e il pezzo da lavorare. La differenza rispetto ad altri metodi di saldatura è che l'asta di riempimento che funge da elettrodo di saldatura nella saldatura MMA si accorcia continuamente man mano che la saldatura procede. Nella saldatura MIG/MAG e TIG, la distanza della torcia dal pezzo da lavorare deve rimanere sempre costante. Nella saldatura MMA, tuttavia, il portaelettrodi deve essere continuamente avvicinato al pezzo da lavorare per mantenere costante la distanza tra l'elettrodo e la saldatura fusa. Ciò presenta sfide speciali per la saldatura MMA.
APPLICAZIONI DELLA SALDATURA A ELETTRODO La saldatura MMA può essere utilizzata in quasi tutte le condizioni e quindi è un metodo piuttosto universale nel settore della saldatura. Viene comunemente utilizzata nei siti di installazione dove è necessaria una buona accessibilità per le saldatrici e dove il lavoro viene spesso svolto in ambienti esterni. La saldatura MMA è un metodo di saldatura comune, ad esempio, nella saldatura delle condutture delle centrali elettriche e in altri siti di saldatura di tubi. È un metodo di saldatura che piace anche agli hobbisti e alle piccole officine di riparazione. Può essere applicato anche nella saldatura subacquea, dove vengono utilizzati materiali di riempimento progettati appositamente per gli ambienti sottomarini.
SALDATRICI A ELETTRODO La saldatura MMA richiede un alimentatore, un cavo di messa a terra e un cavo di saldatura dotato di portaelettrodi. Non è presente gas di protezione, poiché l'elettrodo di saldatura è rivestito con un materiale che produce gas di protezione e scorie sul bagno di saldatura fuso. Molte saldatrici TIG sono adatte anche per la saldatura MMA. Le piccole fonti di alimentazione a inverter di oggi aumentano ulteriormente la mobilità e l'accessibilità. L'alimentatore può, ad esempio, essere collegato a un generatore con lunghi cavi di ingresso, portando la saldatrice accanto al pezzo da lavorare. Le fonti di alimentazione più piccole pesano attualmente solo 5 kg (10 libbre). La saldatura MMA è piuttosto popolare tra gli hobbisti, poiché le uniche parti richieste sono la fonte di alimentazione e le barre del materiale di riempimento. Non è necessario alcun gas di protezione e i dispositivi normalmente funzionano con la corrente ottenuta da una normale presa di corrente residenziale. Attrezzature per la saldatura MMA di Kemppi
ELETTRODI PER SALDATURA STICK Un elettrodo di saldatura è un filo di saldatura diritto di lunghezza fissa rivestito con un materiale di riempimento. L'elettrodo di saldatura ha una testa di fissaggio con cui viene fissato al portaelettrodi. L'altra estremità dell'elettrodo ha la testa di accensione con la quale il pezzo è bloccato per innescare l'arco. La qualità o il nome commerciale dell'elettrodo sono indicati vicino alla testa di fissaggio nel rivestimento. Di solito, è incluso anche l'ID della classe AWS. Il diametro di un elettrodo di saldatura è il diametro dell'asta di metallo all'interno dell'elettrodo. Lo scopo del rivestimento sulla superficie dell'asta di metallo è proteggere l'evento di saldatura dagli effetti dell'aria circostante, produrre scorie a supporto della saldatura e facilitare la creazione dell'arco.
TECNICA DI SALDATURA A ELETTRODO Prima di saldare, si consiglia di controllare le condizioni del generatore di saldatura, dei cavi, del portaelettrodi e del morsetto di terra. Se la fonte di alimentazione ha un pannello di controllo e un telecomando, è necessario verificare anche la loro funzionalità. La qualità e la resistenza degli elettrodi di saldatura devono essere verificate e devono corrispondere al pezzo da lavorare. Il rivestimento dell'elettrodo deve essere intatto. La saldatura viene avviata battendo bruscamente il fondo della scanalatura con l'elettrodo di saldatura. Dopodiché, riportare l'elettrodo di saldatura all'inizio senza allungare l'arco e spostare facilmente l'elettrodo monitorando la larghezza del bagno di saldatura fuso. Spostare l'elettrodo di saldatura con la maniglia rivolta in avanti. Il confine delle scorie formate è visibile dopo la saldatura fusa. Deve essere dietro la saldatura fusa. La distanza del confine delle scorie dalla saldatura fusa può essere regolata con la corrente di saldatura e l'angolo del portaelettrodi. Durante la saldatura, concentrarsi sulla lunghezza dell'arco e mantenerlo il più corto possibile. La lunghezza dell'arco aumenta facilmente man mano che le dimensioni dell'elettrodo diminuiscono durante la saldatura. Il movimento può essere un po' difficile da controllare all'inizio, ma è facile abituarsi. Quando l'elettrodo di saldatura si esaurisce, è necessario rimuovere le scorie dalla saldatura precedente e pulirla con una spazzola d'acciaio. Accendere l'elettrodo successivo leggermente prima della saldatura precedente, quindi riportare l'elettrodo di saldatura sulla saldatura precedente e continuare con la saldatura. Spegnere l'elettrodo di saldatura spostandolo leggermente indietro fino alla saldatura completata e sollevandolo immediatamente dal pezzo da lavorare.
------------------------------------------------------------------------------------------------------- SALDATURA AD ARCO A FILO CONTINUO CON PROTEZIONE DI GAS (G.M.A.W.) O SENZA PROTEZIONE DI GAS (FLUX OR SELF SHIELDED WIRE) La saldatura a filo continuo con protezione di gas è spesso identificata con l'acronimo M.I.G. (Metal Inert Gas) e M.A.G. (Metal Active Gas) o, genericamente, con l'acronimo G.M.A.W. (Saldatura ad arco metallico a gas). La saldatura a filo continuo è un processo in cui il calore necessario per l'esecuzione della saldatura viene fornito da un arco elettrico che si mantiene tra il pezzo da saldare e il filo-elettrodo. La zona di saldatura è costantemente alimentata con il materiale d'apporto, il filo dell'elettrodo, grazie alla relativa torcia, che lascia fluire anche il flusso di gas, o miscela di gas, al fine di proteggere il filo dalla contaminazione atmosferica. , l'arco e le aree intorno al materiale di base. La presenza nel circuito di saldatura della bombola di gas (gas inerte o attivo o miscele) unitamente all'utilizzo di elettrodi a filo pieno, identifica il processo di saldatura con protezione gas (M.I.G. o M.A.G.) L'assenza nel circuito di saldatura della bombola di gas, unitamente all'utilizzo di fili-elettrodi animati, identifica il processo di saldatura senza protezione di gas (SELF SHIELDED WIRE, NO GAS o FLUX); in tal caso la protezione gassosa è ottenuta grazie all'azione dell'anima facente parte del filo. 1. Ugello 2. Punta guidafilo 3. Filo-elettrodo 4. Arco di saldatura 5. Protezione gassosa 6. bagno di fusione
Il circuito di saldatura è essenzialmente composto dai seguenti elementi: 1. GENERATORE DI CORRENTE 2. TORCIA 3. PINZA DI MASSA 4. TRAINAFILO 5. G.R.A. 6. BOMBOLA DI GAS 1. GENERATORE DI CORRENTE Il generatore è un dispositivo che ha il compito di alimentare la zona di saldatura con il materiale di apporto, mediante l'utilizzo di una torcia apposita, e mantenere acceso l'arco elettrico che si forma tra il pezzo da saldare e il filo-elettrodo fusibile. A differenza dei generatori di saldatura M.M.A. e T.I.G., nei quali è presente un unico parametro di regolazione (corrente di saldatura), nei generatori M.I.G.-M.A.G. sono presenti due dispositivi di regolazione, uno che regola l'intensità dell'arco elettrico (tensione di saldatura), l'altro che regola la velocità di apporto del filo di saldatura (corrente di saldatura). Le tipologie di generatori rientrano in due categorie:
GENERATORE IN CORRENTE CONTINUA DC (direct current) I generatori in corrente continua sono i più diffusi e sono caratterizzati da una elevata stabilità; questo perché si basano sul fatto che un arco elettrico alimentato a tensione costante e generato su un filo che viene apportato a velocità costante tende a stabilizzarsi naturalmente. I parametri della tensione e della velocità del filo possono essere selezionati con una certa tolleranza data la flessibilità del processo. In questo modo si può ottenere il trasferimento delle gocce, dal materiale di apporto al materiale da saldare, sia con il procedimento a immersione "short arc" sia con il procedimento a spruzzo "spray arc".
GENERATORE IN CORRENTE PULSATA In questo caso la grandezza regolata nel generatore non è più la tensione, ma la corrente, che non viene mantenuta costante ma viene modulata con un treno di impulsi (da qui il nome "pulsato"). Gli impulsi hanno lo scopo di forzare lo stacco della goccia dal materiale di apporto; in questo caso non si ha una stabilizzazione naturale dell'arco, quindi impulsi e velocità del filo devono essere ben sincronizzati per ottenere una saldatura accettabile. Sia nel primo che nel secondo caso, la regolazione è affidata ad almeno due manopole; recenti ricerche sul settore hanno permesso di sviluppare e commercializzare saldatrici del tipo "sinergico", nelle quali l'operatore agisce su una sola manopola di controllo. Nel generatore, infatti, vengono memorizzati dal costruttore i parametri ottimali di saldatura che possono essere richiamati e/o corretti dall'operatore, in funzione alle esigenze del lavoro da eseguire. La diversa connessione dei poli della sorgente di saldatura al materiale da saldare identifica due modalità di esercizio: • Corrente continua con polarità diretta Con la polarità diretta la torcia viene collegata al polo negativo e il materiale da saldare al polo positivo della sorgente erogatrice; questo tipo di connessione viene utilizzata solo nella saldatura con fili animati (FLUX). • Corrente continua con polarità inversa La saldatura con questa modalità può avvenire collegando la torcia al polo positivo della sorgente e il pezzo da saldare al polo negativo della macchina erogatrice; è il collegamento più frequentemente utilizzato.
2. TORCIA La torcia, che consente di trasferire il metallo di apporto alla zona di saldatura, ha il corpo isolato esternamente, inoltre permette il passaggio del filo-elettrodo, del gas e della corrente. L'impugnatura della torcia contiene un pulsante di comando adibito all'accensione della corrente, alla fuoriuscitadi gas e all'avanzamento del filo-elettrodo. Il fascio cavi è costituito da un conduttore di corrente,dell'acqua di raffreddamento nonché dalla guaina guida-filo. Esistono in commercio diversi tipi di torce o pistole di saldatura. Le torce raffreddate ad acqua sono usate quando le intensità di corrente impiegate sono tali da generare notevoli quantità di energia termica; sono da utilizzarsi per correnti di lavoro superiori a 300 A o nel caso di correnti pulsate. Le torce autoraffreddate sono raffreddate dal gas di protezione e vengono impiegate quando le correnti di lavoro sono inferiori a 300 A; il loro utilizzo è assai diffuso. Anche le torce a collo d'oca sono raffreddate dal gas di protezione e vengono usate per applicazioni a bassa intensità di corrente (trasferimento a immersione - short arc).
3. PINZA DI MASSA
La pinza con cavo di massa consente il collegamento elettrico tra il generatore di corrente e il materiale base da saldare. Il cavo deve avere una sezione e una lunghezza in funzione dell'amperaggio massimo della sorgente di saldatura.
4. TRAINAFILO
Il trainafilo è un apparecchio azionato da un motore la cui funzione è quella di spingere il filo-elettrodo, dapprima avvolto in una bobina, verso la torcia e quindi alla zona di saldatura. La scelta del valore della velocità di avanzamento del filo è effettuata agendo sull'organo di regolazione del motore; una data velocità di avanzamento del filo implica una determinata velocità di fusione e quindi un valore definito della corrente di saldatura. Un elemento distintivo di un trainafilo risulta il numero di rulli preposti all'avanzamento del filo; apparecchi a 4 rulli consentono di avere una maggiore regolarità di avanzamento del filo rispetto ad apparecchi a 2 rulli.
5. G.R.A.
Il gruppo di raffreddamento ad acqua è un dispositivo utilizzato per il raffreddamento della torcia, se questa è raffreddata ad acqua, qualora le elevate correnti di saldatura in gioco provochino sovrariscaldamenti eccessivi. Esso, attraverso una pompa, consente la continua circolazione dell'acqua nella torcia e, tramite un sistema di raffreddamento, ne controlla il surriscaldamento.
6. BOMBOLA DI GAS CON SISTEMA DI REGOLAZIONE
La bombola contiene il/i gas di protezione quali Argon, Elio, Anidride Carbonica e loro miscele, ed è corredata da un manometro con annesso riduttore di pressione, impiegato per segnalare la quantità di gas all'interno della bombola nonché da una elettrovalvola, comandata da un pulsante posto sulla torcia, che apre e chiude il flusso di gas a seconda di quando si inizia o si termina la saldatura. Vai alla approfondimento
I fili possono essere distinti in base alla loro composizione chimica nonché alla morfologia della loro sezione che può essere costituita di solo metallo (fili pieni) oppure presentare un'anima interna contenente dei granuli (fili animati). Particolare attenzione deve essere prestata alla presenza, sulla superficie del filo-elettrodo, di grassi o umidità poichè tali condizioni potrebbero provocare cricche, porosità o soffiature. In aggiunta, una non omogenea bobinatura del filo-elettrodo potrebbe essere la causa di un avanzamento non uniforme del filo-elettrodo provocando instabilità nella saldatura. I fili pieni hanno generalmente la stessa composizione del materiale base, con l'aggiunta di elementi che possono aiutare nella pulizia del materiale base. I diametri di comune impiego sono 0,6 - 0,8 - 0,9 - 1 - 1,2 - 1,6 mm.
I fili animati, con protezione gassosa, non sono costituiti da metallo massiccio ma si presentano internamente riempiti di polvere granulare (flusso); questa ha le stesse funzioni del rivestimento degli elettrodi rivestiti. La polvere granulare o flusso può avere carattere rutilo, basico oppure può essere di tipo speciale. I fili animati, rispetto ai fili pieni, hanno più stabilità dell'arco e penetrazioni più profonde, garantiscono una migliore estetica del giunto, eliminando in molti casi i lavori di finitura (es. molatura degli spruzzi) e riducendo il pericolo della formazione di difetti quali le porosità; naturalmente l'utilizzo di fili animati richiede l'asportazione della scoria, come per la saldatura ad elettrodo M.M.A. I diametri di comune impiego sono 0,6 - 0,8 - 0,9 - 1,2 - 1,6 mm. Nel procedimento di saldatura M.I.G.-M.A.G. le modalità del trasferimento del metallo d'apporto dal filo-elettrodo (pieno o animato) al bagno di fusione dipendono, oltre che dai parametri elettrici di saldatura, anche dal diametro del filo, dal tipo di generatore utilizzato e dal gas impiegato. In base a questi parametri il trasferimento delle gocce può avvenire con: 1. Trasferimento a immersione (short-arc, dip-transfer o a corto circuito) Il metallo di apporto si trasferisce nel bagno di fusione sotto forma di gocce che si immergono nel bagno stesso, creando continui cortocircuiti. Tale trasferimento "short arc" è caratterizzato dalla presenza di intensità di correnti fino a 200 A, dall'utilizzo di fili pieni sottili, da 0,6 mm a 1,2 mm, rendendo così possibile la saldatura di piccoli spessori e la saldatura in tutte le posizioni. Si ottiene con generatori in corrente continua. 2. Trasferimento a spruzzo (spray-arc) Tale modalità prevede che le gocce di materiale d'apporto non vengano trasferite per contatto al bagno di fusione bensì, per effetto dell'elevata corrente, vengono spruzzate nel bagno stesso, creando un flusso continuo di materiale. Questa caratteristica si ottiene con generatori in corrente continua quando le correnti in gioco sono elevate, maggiori di 200 A, e i fili sono di diametro superiore a 1 mm. Viene generato un bagno di fusione molto fluido e di notevole penetrazione, adeguato alla saldatura in posizione piana soprattutto su medi e grossi spessori. 3. Trasferimento a impulsi o ad arco pulsato (pulsed-arc) Questo procedimento è ottenibile solamente con generatori in corrente pulsata. Le pulsazioni infatti causano lo stacco di gocce di piccole dimensioni, e quindi permettono di ottenere la caratteristica dell'arco a spruzzo (spray arc) anche a correnti basse. L'apporto termico, le dimensioni del bagno e la penetrazione sono molto simili alla modalità "spray arc". Questo procedimento trova grossa applicazione nei materiali come l'alluminio o l'acciaio inossidabile, dove il procedimento short arc non garantisce risultati in saldatura qualitativamente sufficienti. / SALDATURA IN M.I.G.-M.A.G. DEI MATERIALI 1. Acciai dolci, al carbonio Gli acciai al carbonio si saldano in corrente continua con polarità inversa (filo-elettrodo collegato al polo positivo) applicando esclusivamente il procedimento di saldatura M.A.G. Le applicazioni vanno dall'utilizzo della sola CO2 , alle miscele Ar-CO2 in varie percentuali (la più diffusa è 80% argon, 20% CO2 ). Maggiore è la percentuale di Argon presente nella miscela, migliori sono le caratteristiche e la stabilità d'arco. Le caratteristiche della saldatura sono molto buone, soprattutto in short arc dove si ottengono bagni di saldatura consistenti che permettono applicazioni in tutte le posizioni. L'utilizzo di fili con tenori di silicio e manganese permettono di eliminare le impurità presenti nel materiale base ed ottenere saldature di buona qualità. È necessario preparare i giunti con smusso con spessori superiori ai 3 mm. 2. Acciai inossidabili Gli acciai inossidabili si saldano in corrente continua o in corrente pulsata con polarità inversa (filo-elettrodo collegato al polo positivo) applicando esclusivamente il procedimento di saldatura M.A.G. Il gas di protezione impiegato deve essere composto da miscele Ar + CO2 oppure Ar + O. La percentuale di Argon non deve comunque essere inferiore al 98% della miscela per evitare una forte ossidazione del cromo presente nel materiale base.Gli spessori dei giunti oltre i 2,5 mm devono essere smussati. Il materiale d'apporto deve essere particolarmente adatto alla qualità dell'acciaio inossidabile da saldare. Per l'esecuzione di una buona saldatura è consigliabile la molatura dei punti. 3. Alluminio e sue leghe L'alluminio e le sue leghe si saldano in corrente continua o in corrente pulsata con polarità inversa (filo-elettrodo collegato al polo positivo) applicando il procedimento M.I.G. Il gas di protezione impiegato è generalmente Argon puro. Possono essere utilizzati anche Elio puro oppure miscela Ar + He. Per la saldatura in piano, indipendentemente dallo spessore, viene impiegata la tecnica spray-arc o/e pulsed-arc; viene impiegata invece la tecnica short-arc sulla saldatura di spessori sottili in posizioni verticale e ad angolo. Considerate le caratteristiche dell'alluminio é consigliabile, anziché la molatura, la fresatura dei punti stessi. 4. Altri materiali Il procedimento di saldatura M.I.G.-M.A.G. viene utilizzato anche su materiali quali il nichel e sue leghe, il rame e sue leghe; per tutti questi si impiega corrente continua con polarità inversa. Per quanto riguarda la saldatura del rame su spessori superiori ai 5 mm é consigliabile l'utilizzo del procedimento M.I.G. considerando comunque che le intensità di corrente devono essere regolate in base alla posizione di saldatura e allo spessore dei giunti.
I GAS DI PROTEZIONE I gas di protezione utilizzati nei procedimenti di saldatura M.I.G.-M.A.G. sono essenzialmente di due categorie: inerti ed attivi. Appartengono alla prima categoria l'argon, l'elio e le miscele argon-elio mentre si definiscono attivi i gas quali l'anidride carbonica, le miscele di argon con ossigeno o anidride carbonica. L'Argon (Ar) è un gas inerte, prodotto dalla distillazione frazionata della atmosfera. E' un gas estratto dall'aria quindi può contenere tracce di impurità quali ossigeno, azoto o vapore d'acqua; risulta comunque essere adatto a quasi tutte le applicazioni in saldatura. L'utilizzo di questo gas nelle applicazioni M.A.G. permette di avere una buona stabilità dell'arco e un facile innesco. Considerata inoltre la bassa conduttività termica, la parte centrale della colonna d'arco si mantiene a temperature elevate rendendo più fluide le gocce di materiale che transitano nella zona d'arco. L'Elio (He) è un gas inerte, piuttosto raro, scarsamente presente nell'atmosfera e ricavato dal sottosuolo: di conseguenza risulta essere molto più costoso rispetto all'argon. Le caratteristiche dell'elio, confrontate con quelle dell'argon, vedono una minore stabilità dell'arco ma una maggiore penetrazione; il suo utilizzo è preponderante nel caso di saldature su grossi spessori e su materiali ad alta conducibilità termica quali , ad esempio, il rame e l'alluminio. Poichè l'elio, a differenza dell'argon, è meno pesante dell'aria quindi più volatile, è necessaria una maggiore quantità di gas per assicurare la giusta protezione alla zona interessata alla saldatura. L'Anidride Carbonica (CO2) e' un gas attivo, è presente nell'aria e nel sottosuolo. Il più diffuso problema causato da questo tipo di protezione è quello di provocare la formazione di eccessivi spruzzi e l'instaurarsi di un arco instabile; il mantenimento di un arco piuttosto corto e di lunghezza costante consente comunque di avere un buon controllo dello stesso. Con la protezione in CO2 si ottengono generalmente buone penetrazioni. Miscele attive. Spesso si possono sfruttare le qualità dei singoli gas, utilizzando come protezione gassosa una loro miscela come ad esempio Argon-Ossigeno, Argon-Ossigeno-CO2, Argon-CO2. Anche se i gas inerti allo stato puro sono in grado di svolgere la loro azione protettiva a qualsiasi temperatura, l'aggiunta di gas attivi migliora la stabilità d'arco e il trasferimento del metallo dal filo-elettrodo al bagno. Questo avviene senza pregiudicare l'azione protettiva.
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el magutt
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Titolo: Re: SALDATURA AUTOGENA appunti nozioni Ven Lug 26, 2024 7:38 am
Principio di funzionamento e caratteristiche di una saldatrice elettrica
Saldatrice elettrica IL saldatrice utilizza l'arco ad alta temperatura generato quando i poli positivo e negativo vengono istantaneamente cortocircuitati per fondere la saldatura sull'elettrodo e il materiale da saldare, e lo scopo di unire gli oggetti da contattare.La sua struttura è molto semplice, è un trasformatore ad alta potenza.
Le saldatrici possono generalmente essere divise in due tipi in base alla fonte di alimentazione in uscita, una è l'alimentazione CA e l'altra è la CC.Usano il principio dell'induttanza, l'induttanza produrrà un enorme cambiamento di tensione quando l'induttanza viene accesa e spenta e l'arco ad alta tensione generato quando i poli positivo e negativo vengono cortocircuitati istantaneamente viene utilizzato per sciogliere la saldatura sull'elettrodo per raggiungere lo scopo del legame atomico. Caratteristiche ⒈Vantaggi di saldatrice: la saldatrice utilizza l'energia elettrica per convertire istantaneamente l'energia elettrica in energia termica.L'elettricità è molto comune.La saldatrice è adatta a lavorare in ambiente asciutto e non richiede troppi requisiti.A causa delle sue dimensioni ridotte, del funzionamento semplice, dell'uso conveniente e dell'elevata velocità, dopo la saldatura, i vantaggi delle saldature forti sono ampiamente utilizzati in vari campi, in particolare per le parti che richiedono elevata resistenza.Può connettere istantaneamente gli stessi materiali metallici in modo permanente.Dopo il trattamento termico, le saldature avranno la stessa resistenza del metallo base.La tenuta è molto buona, il che risolve i problemi di tenuta e resistenza per la produzione di contenitori di gas e liquidi di stoccaggio.
⒉Svantaggi della saldatrice: Durante l'uso della saldatrice, attorno alla saldatrice verrà generato un determinato campo magnetico.Quando l'arco brucia, verranno generate radiazioni nell'ambiente circostante.La luce ad arco contiene raggi infrarossi, raggi ultravioletti e altri tipi di luce, nonché vapori e fumo metallici e altre sostanze nocive.Pertanto è necessario adottare adeguate misure protettive durante il funzionamento.La saldatura non è adatta per la saldatura di acciaio ad alto tenore di carbonio.A causa del processo di cristallizzazione, segregazione e ossidazione del metallo saldato, le prestazioni di saldatura dell'acciaio ad alto tenore di carbonio sono scarse ed è facile che si rompa dopo la saldatura, con conseguenti cricche a caldo e a freddo.L'acciaio a basso tenore di carbonio ha buone prestazioni di saldatura, ma il processo deve essere gestito correttamente.Spolverare e pulire sono più complicati.A volte la saldatura presenterà difetti come inclusioni di scorie, crepe, pori e sottosquadri, ma un funzionamento corretto ridurrà il verificarsi di difetti.
Principio Utilizza l'arco ad alta temperatura generato quando i poli positivo e negativo vengono cortocircuitati istantaneamente per fondere la saldatura e il materiale da saldare sull'elettrodo per raggiungere lo scopo di combinarli.La struttura della saldatrice elettrica è molto semplice.Per dirla senza mezzi termini, si tratta di un trasformatore ad alta potenza, che converte 220/380 V CA in un alimentatore a bassa tensione e ad alta corrente, che può essere CC o CA.I trasformatori di saldatura hanno le loro caratteristiche, ovvero presentano un forte calo di tensione.Dopo l'accensione dell'elettrodo, la tensione diminuisce.Nella regolazione della tensione di lavoro della saldatrice, oltre alla conversione di tensione primaria 220/380V, la bobina secondaria ha anche una conversione di tensione prelevata e allo stesso tempo è regolata da un nucleo di ferro.La saldatrice con nucleo di ferro regolabile è generalmente un trasformatore ad alta potenza, realizzato utilizzando il principio dell'induttanza.L'induttanza produrrà enormi cambiamenti di tensione quando viene accesa e spenta.L'arco ad alta tensione generato dal cortocircuito istantaneo dei poli positivo e negativo viene utilizzato per fondere il filo di saldatura.Saldare per raggiungere lo scopo di combinarli.Viene applicata una tensione tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare e l'arco viene acceso graffiando o contattando e l'energia dell'arco viene utilizzata per fondere l'elettrodo e riscaldare il materiale di base.
Classificazione 1. I principali saldatori elettrici utilizzati dalle imprese industriali e minerarie sono saldatrice ad arco CA, saldatrice elettrica CC, saldatrice ad arco di argon, saldatrice schermata con anidride carbonica, saldatrice di testa, saldatrice a punti, saldatrice ad arco sommerso, ad alta frequenza saldatrice continua, saldatrice di testa a flash, saldatrice a pressione, saldatrice di testa, saldatrice laser.
2. Esistono due tipi di saldatrici CC: una è l'aggiunta di componenti del raddrizzatore basati sul motore CA e l'altro è il generatore CC.Le saldatrici DC saldano principalmente metalli non ferrosi e ghisa.La saldatrice AC salda principalmente piastre di acciaio.
3. Saldatrice ad arco di argon, saldatrice per protezione dall'anidride carbonica, saldatrice ad alta frequenza, saldatrice di testa a flash.La saldatrice ad arco di argon e la saldatrice con protezione a gas di anidride carbonica possono saldare principalmente lastre sottili e strati d'oro non ferrosi inferiori a 2 mm.La saldatrice di testa a flash collega principalmente giunti in rame e alluminio e altri oggetti, mentre la saldatrice ad alta frequenza salda principalmente tubi di acciaio nella fabbrica di tubi.
4. La saldatura ad arco sommerso salda principalmente materiali di struttura in acciaio spesso come parti strutturali in acciaio, acciaio del ponte H e trave a I.
5. Saldatrice con protezione a gas: saldatura ad arco di argon, saldatura con schermatura di anidride carbonica, sotto la protezione del gas, la saldatrice non sarà ossidata, la saldatura sarà salda, lo strato di oro colorato può essere saldato e il materiale sottile può essere saldato.
6. Saldatrice laser: può saldare i cavi all'interno del transistor.
Il ciclo di lavoro di una saldatrice utilizzata a livello industriale è molto elevato e il generatore è spesso equipaggiato con un sistema di raffreddamento a liquido che risulta molto più efficace del normale raffreddamento ad aria. le correnti di saldatura utilizzate saranno di conseguenza più elevate e per periodi più lunghi.
Nella saldatura con gas il cordone risulta pulito perche’ il bagno di fusione viene protetto dall’ossidazione e raffreddato dal gas.
Si può anche procedere con una seconda o terza passata in caso di spessori elevati senza proccuparsi di pulire la passata precedente.
L’unico incoveniente della saldatura a filo soprattutto per un utilizzo domestico, è la presenza della bombola con il gas di protezione, non sempre pratica da movimentare e da gestire con eventuali noleggi annuali.
Inoltre, non è consigliata la saldatura a cielo aperto perché c’è il rischio che il gas di protezione venga spinto dal vento e di conseguenza il cordone di saldatura potrebbe risultare debole e ossidato o con difetti strutturali.
Questo problema si risolve utilizzando il filo animato, il quale non necessita della protezione del gas perche’ al suo interno contiene un “anima” di minerali ,che durante la fusione del filo sprigiona un’ atmosfera di protezione sul bagno di saldatura, e rilascia un scoria che avvolge il cordone di saldatura mentre si raffredda.
La fase piu’ importante e forse anche la piu’ complicata e’ la regolazione del generatore, che va impostato a seconda del lavoro che si deve svolgere.
Il plasma Quando un gas neutro viene riscaldato a elevate temperature (come, ad esempio, da un arco elettrico), i suoi atomi raggiungono un livello tale di energia cinetica che i suoi elettroni vengono liberati. Di conseguenza, si forma un’atmosfera ionizzata, che prende il nome di plasma. Il plasma è uno stato della materia in cui il gas ionizzato si trova ad elevatissime temperature mantenute dall’arco elettrico presente tra un elettrodo e il pezzo.
La tecnologia al plasma può essere usata sia per la saldatura sia per il taglio (specialmente di grossi spessori, con piastre fino a 100 mm).
Per le saldature al plasma si usa una speciale torcia al cui centro è presente un elettrodo di tungsteno. L’elettrodo viene lambito da un gas che, a contatto con l’arco elettrico, si ionizza. Sull’asse della torcia è raggiunta la massima ionizzazione del gas con temperature di 20’000°C, mentre attorno a esso è presente una zona meno ionizzata, che, quindi raggiunge temperature inferiori. L’intera torcia è raffreddata facendo circolare dell’acqua al suo interno per dissipare la grande quantità di calore che si sprigiona.
Durante la saldatura al plasma, viene usata una bacchetta di metallo d’apporto alimentata dall’operatore.
Tipologie di saldatura al plasma A seconda della tecnologia, le saldatrici al plasma possono essere di tipologia:
“Ad arco diretto” o “traferito”: in cui l’arco scocca tra elettrodo di tungsteno e pezzo da saldare. Questa tipologia è impiegata per saldature e taglio al plasma. “Ad arco indiretto” o “non trasferito”: in cui l’arco scocca tra elettrodo di tungsteno e parete esterna della torcia. Questa tipologia è adottata per saldature di piccoli spessori, in quanto ha una ridotta capacità di riscaldamento. I gas adottati per creare l’atmosfera ionizzata sono argon, elio, azoto e idrogeno. Per la saldatura di acciai inossidabili si impiegano miscele di argon e idrogeno al 5-10%.
Per le saldature di buona qualità viene anche insufflata una porzione extra di argon che ha lo scopo di proteggere il bagno con un’atmosfera inerte, proprio come succede nella saldatura TIG. Questa caratteristica non è presente invece nel taglio al plasma.
La saldatura al plasma è adatta a tutti i materiali, ma è particolarmente sfruttata per gli acciai inox, nickel, rame, ottone, titanio e leghe leggere. Rispetto alla saldatura TIG, quella al plasma è molto più veloce e, a parità di spessore, richiede un numero minore di passate. Inoltre, visto che l’arco al plasma è molto concentrato, la zona termicamente alterata (ZTA) risulta di dimensioni limitate, pertanto i ritiri e le deformazioni residue del materiale sono minori. Di conseguenza, c’è un minor rischio di cricche.
La saldatura al plasma è adatta per lamiere da 2.5 a 8 mm di spessore in una sola passata. Per spessori maggiori bisogna preparare i lembi a V.
La saldatura a plasma è un procedimento che viene eseguito mediante una torcia al plasma. Al centro dell'ugello della torcia è presente un elettrodo di tungsteno che è infusibile durante il processo, intorno a tale elettrodo giunge un gas plasmogeno che, a causa del campo elettrico presente esternamente o internamente alla torcia, diventa plasma, cioè gas fortemente ionizzato. La caratteristica fondamentale del plasma (che rende tale tecnica di saldatura molto spesso utilizzata dati i bassi costi e le alte prestazioni) è che riesce a trasferire un'enorme quantità di calore al pezzo da saldare. Affinché ciò si verifichi, il flusso di plasma che insiste sul pezzo deve possedere una forma concentrata e, pertanto, è necessario mantenere un'opportuna distanza dell'ugello dal pezzo e una velocità di fuoriuscita del gas abbastanza elevata. In queste applicazioni la temperatura può arrivare, nei casi più estremi, a ordini di grandezza dei 20.000 °C, cosa impensabile per altre operazioni di saldatura: è proprio questa elevata temperatura che garantisce l'alta precisione e la velocità di realizzazione di tali operazioni. Per prevenire soffiature nella parte saldata (cosa che inevitabilmente si verifica per ogni tipo di saldatura in quanto, per la Legge di Henry, la solubilità di un gas è funzione della temperatura) si impiegano sistemi che permettano il rilascio di gas particolari attorno alla torcia, di solito miscele di gas nobili che, avendo solubilità praticamente nulla anche ad alte temperature, non danno modo ai gas atmosferici di penetrare nel bagno del metallo fuso. La tipologia di metalli saldabili con questa tecnica comprende: acciaio al carbonio e basso legato, acciaio inossidabile, leghe di rame, nichel, cobalto e titanio.
Saldatura al plasma La saldatura al plasma è poco usata in ambito fai da te ed è sostanzialmente un’evoluzione della saldatura a TIG. L’elettrodo si trova all’interno della torcia ed è la maggior parte delle volte in tungsteno, un metallo di colore tra il grigio e il bianco molto usato nelle lavorazioni industriali grazie alla sua elevata resistenza meccanica alla trazione e al calore. Inoltre, è molto utilizzata in questo tipo di lavorazione per il suo costo basso e le alte prestazioni che riesce a garantire. Con questa tecnica di saldatura l’elettrodo si trova all’interno della torcia: il gas protettivo lo riveste, ma l’arco di corrente rimane separato dal gas grazie a un ugello dal quale esce il metallo fuso (plasma). Così l’arco, fuoriuscendo dall’orifizio dell’ugello ad altissima velocità, va a formare la saldatura. Per le caratteristiche stesse di resistenza al calore di cui parlavamo prima riguardo il tungsteno, questo può arrivare alla temperatura di circa 20.000°C e può raggiungere anche temperature più alte se si incrementa la focalizzazione della saldatura. Il plasma si forma nella torcia dall’unione del gas plasmogeno che avvolge l’elettrodo e il campo elettrico presente. Così nasce il plasma che è un gas fortemente ionizzato. In questo modo si forma una grande quantità di energia estremamente concentrata che viene diretta all’esterno attraverso l’ugello con ottime prestazioni in termini di resistenza della saldatura e della precisione. Quest’ultima può essere regolata anche in base al tipo di ugello che viene montato sulla torcia di saldatura e che viene raffreddato ad acqua per resistere alle altissime temperature che si creano in questa tecnica di saldatura.
Quali metalli posso saldare? La Saldatura al Plasma è estremamente versatile e può essere effettuata pressappoco con ogni tipo di metallo (soprattutto acciaio al carbonio e basso legato, acciaio inossidabile, leghe di rame, nichel, cobalto e titanio) e con spessori medio alti. Una delle caratteristiche di questa tecnica di saldatura così efficace è il fatto di avere due afflussi di gas: uno protegge la saldatura dall’ossidazione esterna e uno avvolge l’elettrodo di tungsteno formando il nucleo dell’arco da cui si sprigiona il plasma. Vantaggi della saldatura al plasma • Concentrazione di potenza. • Velocità. • Minore intensità di corrente necessaria. • Assenza quasi totale di fumi di saldatura.
Tungsten Inert Gas 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’esecuzione della saldatura è fornito da un arco elettrico mantenuto tra un elettrodo non consumabile ed il pezzo in lavorazione; l’elettrodo usato per condurre la corrente è un elettrodo di tungsteno o di lega di tungsteno. Il gas e la sua funzione 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. La funzione principale del gas di protezione è quella di sostituirsi all’aria in prossimità del bagno di fusione, dell’elettrodo e dell’estremità dell’eventuale bacchetta d’apporto per evitare il rischio della contaminazione di agenti nocivi presenti nell’atmosfera. Le caratteristiche fisiche e chimiche del gas di protezione possono avere influenze diverse sulla saldatura a seconda dei diversi tipi di metallo. I gas di protezione utilizzati nella saldatura TIG sono: argon, elio, miscele argon-elio e miscele argon-idrogeno. E’ comunque importante che questi gas siano puri il più possibile poiché anche irrilevanti percentuali di impurità possono influenzare la qualità della saldatura rendendola inaccettabile. Durante la saldatura utilizzando come gas di protezione l’argon, l’arco è piuttosto stabile ma il bagno risulta meno caldo; ne consegue che tale gas è più indicato per la saldatura su spessori sottili. Si osserva che l’argon è un gas molto utilizzato per il suo costo assai più contenuto dell’elio; tale fattore risulta essere la maggiore discriminante nella scelta del gas di protezione. L’arco in elio sviluppa un calore superiore a quello sviluppato in argon; il suo impiego è quindi consigliato per la saldatura di materiali con elevata conducibilità termica, permettendo un aumento della velocità di saldatura. Poiché l’elio è più leggero dell’aria, per avere una giusta protezione del bagno è indispensabile il suo utilizzo in quantità superiori a quelle utilizzate per l’argon. Le miscele di argon ed elio sono utilizzate per avere gas protettivi di caratteristiche intermedie. Il generatore di corrente Il generatore di corrente ha il compito di alimentare l’arco elettrico, che si crea tra il materiale base e l’elettrodo di tungsteno, attraverso la fuoriuscita di una quantità di corrente sufficiente per mantenerlo acceso. Al proprio interno è presente generalmente un dispositivo di regolazione della corrente di saldatura, di tipo meccanico (shunt magnetico) od elettronico (sistema a tiristori od inverter). È possibile identificare due categorie di appartenenza: • o Generatore in corrente alternata AC (alternating current) La corrente/tensione in uscita dal generatore assume la forma di una onda tipicamente quadra, che cambia la sua polarità ad intervalli regolari, con frequenza da 20 a 200 cicli al secondo (Hertz) o più, a seconda del tipo di generatore utilizzato. Essa è ottenuta mediante uno o più dispositivi, la cui funzione è quella di trasformare la corrente/tensione sinusoidale di rete in una adatta corrente/tensione alternata di saldatura. • o Generatore in corrente continua DC (direct current) La corrente in uscita dal generatore presenta una forma d’onda continua, ottenuta tramite dispositivi che consentono la conversione della corrente/tensione da alternata a continua. Nell’ipotesi in cui il circuito di saldatura sia costituito da un generatore di corrente continua (DC), può essere introdotta una ulteriore classificazione in funzione della modalità di connessione dei poli della sorgente di saldatura al materiale da saldare o della forma d’onda della corrente di saldatura. o Corrente continua con collegamento in polarità diretta Con la polarità diretta la torcia, con il relativo cavo, viene collegata al polo negativo e il materiale da saldare al polo positivo della sorgente erogatrice; in questo caso gli elettroni fluiscono dall’elettrodo verso il pezzo provocandone la fusione. È il tipo di corrente più utilizzata con il sistema TIG e garantisce una buona saldabilità su quasi tutti i metalli e le leghe comunemente saldabili, ad accezione dell’alluminio. La corrente continua con polarità diretta produce un bagno di fusione stretto e profondo nonché una penetrazione decisamente superiore a quella ottenibile con la polarità inversa. o Corrente continua con collegamento in polarità inversa Saldando con questa polarità la torcia, con il relativo cavo, viene collegata al polo positivo e il pezzo al polo negativo della macchina erogatrice. Questo tipo di alimentazione è scarsamente utilizzata perché produce un bagno piatto con scarsa penetrazione. La polarità inversa causa di per sé un eccessivo riscaldamento dell’elettrodo; per non provocare la bruciatura dello stesso devono essere impiegate intensità di corrente piuttosto ridotte. Si giustifica così il suo limitato impiego.
Esiste una ulteriore famiglia di generatori, e si identificano come generatori in corrente continua, indipendentemente dalla polarità del collegamento, e precisamente generatori in corrente continua modulata o pulsata. Il generatore in corrente modulata è un generatore a corrente continua provvisto di particolari dispositivi che permettono la variazione dell’ampiezza della corrente di saldatura. La corrente modulata o pulsata si ottiene sovrapponendo alla corrente continua di base un’altra componente, solitamente ad onde quadre, producendo una pulsazione periodica dell’arco. Con questo sistema si ottiene un cordone di saldatura formato da una sovrapposizione continua di punti di saldatura i quali, uno dopo l’altro, formano un unico cordone. Si usa tipicamente su spessori sottili, dove bisogna controllare l’apporto di calore per evitare la perforazione del pezzo da saldare senza compromettere la penetrabilità della saldatura.
Vantaggi della saldatura TIG I principali vantaggi del processo di saldatura TIG sono: • possibilità di saldare quasi tutti i tipi di materiali ferrosi ed anche materiali non ferrosi; • elevata qualità delle saldature; • utilizzabile in tutte le posizioni di saldatura; • non produce scoria.
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Titolo: Re: SALDATURA AUTOGENA appunti nozioni Sab Set 21, 2024 1:08 pm
Il plasma Quando un gas neutro viene riscaldato a elevate temperature (come, ad esempio, da un arco elettrico), i suoi atomi raggiungono un livello tale di energia cinetica che i suoi elettroni vengono liberati. Di conseguenza, si forma un’atmosfera ionizzata, che prende il nome di plasma. Il plasma è uno stato della materia in cui il gas ionizzato si trova ad elevatissime temperature mantenute dall’arco elettrico presente tra un elettrodo e il pezzo.
La tecnologia al plasma può essere usata sia per la saldatura sia per il taglio (specialmente di grossi spessori, con piastre fino a 100 mm).
Per le saldature al plasma si usa una speciale torcia al cui centro è presente un elettrodo di tungsteno. L’elettrodo viene lambito da un gas che, a contatto con l’arco elettrico, si ionizza. Sull’asse della torcia è raggiunta la massima ionizzazione del gas con temperature di 20’000°C, mentre attorno a esso è presente una zona meno ionizzata, che, quindi raggiunge temperature inferiori. L’intera torcia è raffreddata facendo circolare dell’acqua al suo interno per dissipare la grande quantità di calore che si sprigiona.
Durante la saldatura al plasma, viene usata una bacchetta di metallo d’apporto alimentata dall’operatore.
Tipologie di saldatura al plasma A seconda della tecnologia, le saldatrici al plasma possono essere di tipologia:
“Ad arco diretto” o “traferito”: in cui l’arco scocca tra elettrodo di tungsteno e pezzo da saldare. Questa tipologia è impiegata per saldature e taglio al plasma. “Ad arco indiretto” o “non trasferito”: in cui l’arco scocca tra elettrodo di tungsteno e parete esterna della torcia. Questa tipologia è adottata per saldature di piccoli spessori, in quanto ha una ridotta capacità di riscaldamento. I gas adottati per creare l’atmosfera ionizzata sono argon, elio, azoto e idrogeno. Per la saldatura di acciai inossidabili si impiegano miscele di argon e idrogeno al 5-10%.
Per le saldature di buona qualità viene anche insufflata una porzione extra di argon che ha lo scopo di proteggere il bagno con un’atmosfera inerte, proprio come succede nella saldatura TIG. Questa caratteristica non è presente invece nel taglio al plasma.
La saldatura al plasma è adatta a tutti i materiali, ma è particolarmente sfruttata per gli acciai inox, nickel, rame, ottone, titanio e leghe leggere. Rispetto alla saldatura TIG, quella al plasma è molto più veloce e, a parità di spessore, richiede un numero minore di passate. Inoltre, visto che l’arco al plasma è molto concentrato, la zona termicamente alterata (ZTA) risulta di dimensioni limitate, pertanto i ritiri e le deformazioni residue del materiale sono minori. Di conseguenza, c’è un minor rischio di cricche.
La saldatura al plasma è adatta per lamiere da 2.5 a 8 mm di spessore in una sola passata. Per spessori maggiori bisogna preparare i lembi a V.
La saldatura a plasma è un procedimento che viene eseguito mediante una torcia al plasma. Al centro dell'ugello della torcia è presente un elettrodo di tungsteno che è infusibile durante il processo, intorno a tale elettrodo giunge un gas plasmogeno che, a causa del campo elettrico presente esternamente o internamente alla torcia, diventa plasma, cioè gas fortemente ionizzato. La caratteristica fondamentale del plasma (che rende tale tecnica di saldatura molto spesso utilizzata dati i bassi costi e le alte prestazioni) è che riesce a trasferire un'enorme quantità di calore al pezzo da saldare. Affinché ciò si verifichi, il flusso di plasma che insiste sul pezzo deve possedere una forma concentrata e, pertanto, è necessario mantenere un'opportuna distanza dell'ugello dal pezzo e una velocità di fuoriuscita del gas abbastanza elevata. In queste applicazioni la temperatura può arrivare, nei casi più estremi, a ordini di grandezza dei 20.000 °C, cosa impensabile per altre operazioni di saldatura: è proprio questa elevata temperatura che garantisce l'alta precisione e la velocità di realizzazione di tali operazioni. Per prevenire soffiature nella parte saldata (cosa che inevitabilmente si verifica per ogni tipo di saldatura in quanto, per la Legge di Henry, la solubilità di un gas è funzione della temperatura) si impiegano sistemi che permettano il rilascio di gas particolari attorno alla torcia, di solito miscele di gas nobili che, avendo solubilità praticamente nulla anche ad alte temperature, non danno modo ai gas atmosferici di penetrare nel bagno del metallo fuso. La tipologia di metalli saldabili con questa tecnica comprende: acciaio al carbonio e basso legato, acciaio inossidabile, leghe di rame, nichel, cobalto e titanio.
Saldatura al plasma La saldatura al plasma è poco usata in ambito fai da te ed è sostanzialmente un’evoluzione della saldatura a TIG. L’elettrodo si trova all’interno della torcia ed è la maggior parte delle volte in tungsteno, un metallo di colore tra il grigio e il bianco molto usato nelle lavorazioni industriali grazie alla sua elevata resistenza meccanica alla trazione e al calore. Inoltre, è molto utilizzata in questo tipo di lavorazione per il suo costo basso e le alte prestazioni che riesce a garantire. Con questa tecnica di saldatura l’elettrodo si trova all’interno della torcia: il gas protettivo lo riveste, ma l’arco di corrente rimane separato dal gas grazie a un ugello dal quale esce il metallo fuso (plasma). Così l’arco, fuoriuscendo dall’orifizio dell’ugello ad altissima velocità, va a formare la saldatura. Per le caratteristiche stesse di resistenza al calore di cui parlavamo prima riguardo il tungsteno, questo può arrivare alla temperatura di circa 20.000°C e può raggiungere anche temperature più alte se si incrementa la focalizzazione della saldatura. Il plasma si forma nella torcia dall’unione del gas plasmogeno che avvolge l’elettrodo e il campo elettrico presente. Così nasce il plasma che è un gas fortemente ionizzato. In questo modo si forma una grande quantità di energia estremamente concentrata che viene diretta all’esterno attraverso l’ugello con ottime prestazioni in termini di resistenza della saldatura e della precisione. Quest’ultima può essere regolata anche in base al tipo di ugello che viene montato sulla torcia di saldatura e che viene raffreddato ad acqua per resistere alle altissime temperature che si creano in questa tecnica di saldatura.
Quali metalli posso saldare? La Saldatura al Plasma è estremamente versatile e può essere effettuata pressappoco con ogni tipo di metallo (soprattutto acciaio al carbonio e basso legato, acciaio inossidabile, leghe di rame, nichel, cobalto e titanio) e con spessori medio alti. Una delle caratteristiche di questa tecnica di saldatura così efficace è il fatto di avere due afflussi di gas: uno protegge la saldatura dall’ossidazione esterna e uno avvolge l’elettrodo di tungsteno formando il nucleo dell’arco da cui si sprigiona il plasma. Vantaggi della saldatura al plasma • Concentrazione di potenza. • Velocità. • Minore intensità di corrente necessaria. • Assenza quasi totale di fumi di saldatura.
Tungsten Inert Gas 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’esecuzione della saldatura è fornito da un arco elettrico mantenuto tra un elettrodo non consumabile ed il pezzo in lavorazione; l’elettrodo usato per condurre la corrente è un elettrodo di tungsteno o di lega di tungsteno. Il gas e la sua funzione 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. La funzione principale del gas di protezione è quella di sostituirsi all’aria in prossimità del bagno di fusione, dell’elettrodo e dell’estremità dell’eventuale bacchetta d’apporto per evitare il rischio della contaminazione di agenti nocivi presenti nell’atmosfera. Le caratteristiche fisiche e chimiche del gas di protezione possono avere influenze diverse sulla saldatura a seconda dei diversi tipi di metallo. I gas di protezione utilizzati nella saldatura TIG sono: argon, elio, miscele argon-elio e miscele argon-idrogeno. E’ comunque importante che questi gas siano puri il più possibile poiché anche irrilevanti percentuali di impurità possono influenzare la qualità della saldatura rendendola inaccettabile. Durante la saldatura utilizzando come gas di protezione l’argon, l’arco è piuttosto stabile ma il bagno risulta meno caldo; ne consegue che tale gas è più indicato per la saldatura su spessori sottili. Si osserva che l’argon è un gas molto utilizzato per il suo costo assai più contenuto dell’elio; tale fattore risulta essere la maggiore discriminante nella scelta del gas di protezione. L’arco in elio sviluppa un calore superiore a quello sviluppato in argon; il suo impiego è quindi consigliato per la saldatura di materiali con elevata conducibilità termica, permettendo un aumento della velocità di saldatura. Poiché l’elio è più leggero dell’aria, per avere una giusta protezione del bagno è indispensabile il suo utilizzo in quantità superiori a quelle utilizzate per l’argon. Le miscele di argon ed elio sono utilizzate per avere gas protettivi di caratteristiche intermedie. Il generatore di corrente Il generatore di corrente ha il compito di alimentare l’arco elettrico, che si crea tra il materiale base e l’elettrodo di tungsteno, attraverso la fuoriuscita di una quantità di corrente sufficiente per mantenerlo acceso. Al proprio interno è presente generalmente un dispositivo di regolazione della corrente di saldatura, di tipo meccanico (shunt magnetico) od elettronico (sistema a tiristori od inverter). È possibile identificare due categorie di appartenenza: • o Generatore in corrente alternata AC (alternating current) La corrente/tensione in uscita dal generatore assume la forma di una onda tipicamente quadra, che cambia la sua polarità ad intervalli regolari, con frequenza da 20 a 200 cicli al secondo (Hertz) o più, a seconda del tipo di generatore utilizzato. Essa è ottenuta mediante uno o più dispositivi, la cui funzione è quella di trasformare la corrente/tensione sinusoidale di rete in una adatta corrente/tensione alternata di saldatura. • o Generatore in corrente continua DC (direct current) La corrente in uscita dal generatore presenta una forma d’onda continua, ottenuta tramite dispositivi che consentono la conversione della corrente/tensione da alternata a continua. Nell’ipotesi in cui il circuito di saldatura sia costituito da un generatore di corrente continua (DC), può essere introdotta una ulteriore classificazione in funzione della modalità di connessione dei poli della sorgente di saldatura al materiale da saldare o della forma d’onda della corrente di saldatura. o Corrente continua con collegamento in polarità diretta Con la polarità diretta la torcia, con il relativo cavo, viene collegata al polo negativo e il materiale da saldare al polo positivo della sorgente erogatrice; in questo caso gli elettroni fluiscono dall’elettrodo verso il pezzo provocandone la fusione. È il tipo di corrente più utilizzata con il sistema TIG e garantisce una buona saldabilità su quasi tutti i metalli e le leghe comunemente saldabili, ad accezione dell’alluminio. La corrente continua con polarità diretta produce un bagno di fusione stretto e profondo nonché una penetrazione decisamente superiore a quella ottenibile con la polarità inversa. o Corrente continua con collegamento in polarità inversa Saldando con questa polarità la torcia, con il relativo cavo, viene collegata al polo positivo e il pezzo al polo negativo della macchina erogatrice. Questo tipo di alimentazione è scarsamente utilizzata perché produce un bagno piatto con scarsa penetrazione. La polarità inversa causa di per sé un eccessivo riscaldamento dell’elettrodo; per non provocare la bruciatura dello stesso devono essere impiegate intensità di corrente piuttosto ridotte. Si giustifica così il suo limitato impiego.
Esiste una ulteriore famiglia di generatori, e si identificano come generatori in corrente continua, indipendentemente dalla polarità del collegamento, e precisamente generatori in corrente continua modulata o pulsata. Il generatore in corrente modulata è un generatore a corrente continua provvisto di particolari dispositivi che permettono la variazione dell’ampiezza della corrente di saldatura. La corrente modulata o pulsata si ottiene sovrapponendo alla corrente continua di base un’altra componente, solitamente ad onde quadre, producendo una pulsazione periodica dell’arco. Con questo sistema si ottiene un cordone di saldatura formato da una sovrapposizione continua di punti di saldatura i quali, uno dopo l’altro, formano un unico cordone. Si usa tipicamente su spessori sottili, dove bisogna controllare l’apporto di calore per evitare la perforazione del pezzo da saldare senza compromettere la penetrabilità della saldatura.
Vantaggi della saldatura TIG I principali vantaggi del processo di saldatura TIG sono: • possibilità di saldare quasi tutti i tipi di materiali ferrosi ed anche materiali non ferrosi; • elevata qualità delle saldature; • utilizzabile in tutte le posizioni di saldatura; • non produce scoria.
Tutte le saldature, ove non espressamente indicato, sono previste con "a" pari allo 0.7 dello spessore minimo delle parti da collegare
L'incastro e le saldature del disegno della trave a doppia T, vanno bene. Se tuttavia le superfici esterne devono essere molate pari, è necessario fare gli smussi sui due lembi, per fare penetrare il più possibile il materiale di saldatura. Esistono tre tipi fondamentali di cianfrinatura, dove è sempre necessario lasciare qualche millimetro di superfice piana frontale, per sostenere il bagno di fusione e nello stesso tempo garantire la completa penetrazione: A V, dove i due smussi vengono fatti solo sulla superfice superiore, con un angolo massimo di 45°. A X, dove vengono eseguiti quattro smussi, due sopra e due sotto, con angolo massimo di 45°. A U, dove i due smussi, eseguiti solo sul lato superiore, sono raggiati e formano appunto una U. Con tutte queste cianfrinature sui grossi spessori, si riesce e si deve ottenere completa continuità del materiale, perchè la saldatura di riporto, non solo riempie, ma sporge sia sopra che sotto.
La resilienza è una proprietà meccanica, definita come l'energia assorbita da un corpo in conseguenza delle deformazioni elastiche.[1] La resilienza non va confusa con la tenacità, che è l'energia assorbita da un corpo prima della rottura.
La tenacità di un materiale può essere impiegata in diversi contesti. La tenacità può essere considerata come la capacità di assorbire energia e di deformarsi plasticamente prima della rottura. Corrisponde all'area sottostante la curva tensione/deformazione; in questo caso, il suo significato fisico è quello di una densità energetica (unità di misura internazionali: J/m3) immagazzinata nel materiale. Può anche essere indicata come la proprietà che indica la resistenza alla frattura in un materiale in presenza di intagli. Non va confusa con la resilienza, che si riferisce invece solo alla fase elastica (alle basse deformazioni), e non all'intero campo di resistenza (classicamente composto da fase elastica, snervamento, e fase plastica). Il valore è determinato dall'integrazione dell'energia di deformazione lungo la curva tracciando una retta verticale dal punto finale della curva fino all'asse delle ascisse. La scarsa tenacità di un materiale può portare ad una rottura fragile che si svolge nelle seguenti fasi: • Innesco di una cricca (rottura locale) • Propagazione della rottura (se il materiale è privo di tenacità la rottura procede rapidamente e con un minimo dispendio di energia). La tenacità di un materiale non è una sua caratteristica intrinseca ma dipende dalle condizioni di prova, ad esempio dalla velocità di deformazione e dalla temperatura, e dai difetti presenti nel campione, ad esempio gli intagli. n metallurgia si incontra la definizione di tenacità statica, indice della capacità di un materiale di immagazzinare energia nel campo elasto-plastico prima di arrivare a rottura sotto l'azione di carichi statici. La tenacità si differenzia dalla resilienza la quale è l'energia necessaria per la rottura di un materiale sottoposto a carichi impulsivi tali da non permettere la deformazione plastica, ovvero la rottura del pezzo avviene in campo elastico. Erroneamente si confonde la resilienza con l'energia assorbita nel materiale sottoposto a delle prove di carico impulsivo
la resistenza meccanica (o tensione di rottura) è una proprietà meccanica che indica il massimo sforzo che un generico materiale è in grado di sopportare prima che sopraggiunga la sua rottura; tale resistenza meccanica ai vari tipi di sollecitazione (esterna o interna) può essere misurata con prove specifiche di compressione, trazione, flessione, taglio e torsione su un provino, che permettono di caratterizzare rispettivamente di resistenza a compressione, resistenza a trazione, ecc.; essa dipende da innumerevoli fattori quali: • qualità dei materiali; • condizione di fabbricazione e conservazione; • stato di tensione (monoassiale, biassiale, triassiale); • rapidità di applicazione, durata ed eventuale ripetizione del carico; • condizioni atmosferico-climatiche. L'elasticità di resilienza
Tenacità: Resilienza + Duttilità Resilienza: Capacità di un materiale di rispondere a sollecitazioni impattive in campo elastico (sollecitazioni rapide tipo impatto). Duttilità: Capacità di un materiale di deformarsi plasticamente sottoposto a sollecitazioni di tipo statico (deformazioni lente tipo incordatura).
da TW Europe Resilienza: termine comunemente usato per descrivere la reattività di una corda. Simile all’elasticità, una corda molto resiliente è più reattiva e trasmette maggiore velocità e potenza alla palla. Entrando nello specifico, la resilienza è la velocità con la quale una corda (o un’incordatura completa) ritorna nella posizione originale dopo il contatto con la palla. Con il passare del tempo le corde perdono la loro resilienza restituendo meno potenza alla palla. Questa perdita di resilienza causa un decadimento delle prestazioni delle corde e quindi anche del gioco. In fisica, l'elasticità è la proprietà che permette ad un corpo di deformarsi sotto l'azione di una forza esterna e di riacquisire, se le deformazioni non risultano eccessive, la sua forma originale al venir meno della causa sollecitante. Se il corpo, cessata la sollecitazione, riassume esattamente la configurazione iniziale è detto perfettamente elastico[1]. L'elasticità riguarda sia i corpi solidi che i fluidi. I primi possiedono sia elasticità di forma che di volume, reagiscono cioè elasticamente alle sollecitazioni che tendono a deformare il volume del corpo e a cambiare i suoi angoli; i fluidi invece presentano solo elasticità di volume, in quanto reagiscono elasticamente a una compressione o espansione ma non oppongono resistenza al cambiamento di forma, che dipende dal recipiente[ Materiali cristallini [modifica | modifica wikitesto] L'elasticità entalpica è caratteristica dei materiali cristallini, e deriva da un fenomeno che avviene a livello atomico. Le proprietà elastiche di questi materiali derivano dal tipo di interazione che si instaura fra i loro atomi costituenti, quando questi sono sottoposti ad un carico esterno. Se tali interazioni determinano un dislocamento degli atomi contenuti, questi, una volta rimosso il carico, riescono a rioccupare la loro posizione iniziale ed il materiale è detto elastico; se perdipiù il dislocamento è sufficientemente piccolo, è garantita la diretta proporzionalità fra deformazione e carico ed è valida pertanto la legge di Hooke[4]. Il fitto reticolo cristallino di questi materiali permette solamente piccole deformazioni e spostamenti locali, da cui derivano l'alto limite di elasticità ed il grande modulo elastico. Questo comporta la necessità di esercitare elevate tensioni per ottenere deformazioni rilevanti. Nel caso in cui si rimanga al di sotto dello sforzo di snervamento del materiale, il rapporto tra sforzo e deformazione è pari alla costante modulo elastico o modulo di Young, che rappresenta la proporzionalità fra sforzo e deformazione nel campo lineare del materiale, descritta dalla legge di Hooke, e determina la pendenza del tratto rettilineo nel diagramma sforzo-tensione della prova monoassiale rappresentata in figura[5][6]. L'elasticità dipende quindi dalla struttura microscopica del materiale e dalle forze di interazione che agiscono fra gli atomi che lo compongono. In particolare va considerata l'energia potenziale esistente tra ogni coppia di atomi, che può essere espressa in funzione della loro distanza. A una certa distanza d0 i due atomi sono in equilibrio, ossia la risultante delle forze di interazione tra i due è nulla. La variazione di tali forze (a causa della sollecitazione esterna) fa variare la distanza reciproca tra le particelle (producendo a livello macroscopico la deformazione del corpo: nel caso di trazione, per esempio, si ha uno "stiramento" dei legami). Per livelli relativamente bassi delle sollecitazioni, il lavoro meccanico necessario viene accumulato come energia elastica, all'interno del materiale, e viene restituito interamente al venir meno della causa sollecitante mentre le particelle ritornano alla loro posizione iniziale
Dopo il precedente articolo introduttivo, andremo qui ad approfondire quali siano i meccanismi di dettaglio che possono portare alla nascita delle tensioni residue, conoscenza fondamentale per poter impostare azioni preventive e correttive al fenomeno. Come abbiamo avuto modo di vedere nello scorso articolo, le tensioni residue nei materiali metallici sono sempre una manifestazione macroscopica di una “disomogeneità” presente nel materiale. Questa disomogeneità può riguardare una qualsiasi delle caratteristiche meccaniche o metallurgiche del materiale, e praticamente può essere originata da qualsiasi forma di lavorazione che comporti una trasformazione meccanica, metallurgica, chimica o termica. Basta questo breve accenno per capire come la saldatura, in quanto processo che comporta la compenetrazione di materiali diversi mediante una trasformazione ad alta temperatura come è la fusione, presenti non una ma tutte le condizioni preliminari per l’instaurarsi di tensioni residue, tensioni che nell’ipotesi più fortunata possono dar luogo immediatamente a rotture o deformazione nei materiali interessati, ma che nell’ipotesi più pericolosa creano invece le condizioni per successive rotture precoci e apparentemente inspiegabili dei componenti saldati. Ma cosa è la saldatura? Semplificando al massimo, la saldatura è un processo nel quale due parti inizialmente separate acquistano una continuità fisica attraverso la fusione e successiva risolidificazione di materiale nella zona di contatto, realizzando quindi una compenetrazione fisica direttamente tra il materiale dei componenti da unire (saldatura autogena) oppure sfruttando un materiale di apporto in grado di compenetrarsi separatamente con il materiale dei componenti di partenza (saldatura eterogena). A prescindere dal fatto che si sia utilizzato o meno un materiale di apporto, al termine del processo di saldatura nella zona della giunzione si possono individuare tre zone metallurgicamente distinte (figura 1): a. Zona fusa, ossia la zona costituita dalla solidificazione del materiale inizialmente portato allo stato liquido. b. Zona Termicamente Alterata (ZTA), ossia la zona che pur non avendo raggiunto la temperatura di fusione, ha comunque raggiunto una temperatura tale da causare una trasformazione metallurgica c. Zona termicamente inalterata, ossia la zona in cui le macro caratteristiche fisiche del materiale coincidono con quelle che aveva precedentemente alla saldatura.
Materiali diversi, alterazioni metallurgiche diverse, transizioni termiche diverse: se per creare le condizioni di innesco delle tensioni residue è necessario che sia presente una qualche forma di discontinuità, dobbiamo riconoscere che davvero la saldatura di discontinuità ne offre un completo campionario! Consideriamo ad esempio il caso di un acciaio bonificato: l’effetto combinato della temperatura raggiunta durante la saldatura e dalla successiva velocità di raffreddamento possono comportare un’alterazione metallurgica sotto forma di normalizzazione, austenitizzazione parziale o addirittura tempra. Se l’acciaio di partenza ha invece un suo tenore austenitico, è possibile che l’apporto termico porti alla formazione di ulteriore austenite o alla sua scomparsa, cosi come velocità di raffreddamento diverse in zone adiacenti possono portare alla solidificazione in tempi diversi per zone diverse, riproducendo le criticità già viste a carico dei trattamenti termici. La combinazione di questi meccanismi può portare anche a superare localmente il limite di snervamento del materiale lasciando zone localizzate deformate plasticamente e soggette al ritorno elastico delle zone adiacenti rimaste in campo elastico. Possiamo quindi individuare tre diverse condizioni conseguenti a un raffreddamento differenziato tra zone adiacenti. A titolo indicativo supponiamo di avere un elemento caratterizzato da parti massive collegate da una parte a parete sottile (figura 2): in termini qualitativi la parte a parete sottile arriverà a raffreddarsi quando le parti massive sono ancora in fase plastica. Il successivo raffreddamento della parte massiva ne causerà la contrazione, con la conseguenza che l’elemento a parete sottile dovrà estendersi per non perdere la continuità strutturale, con diverse possibili conseguenze: • Nel caso in cui l’allungamento richiesto alla parte a parete sottile rimanga all’interno dell’allungamento a snervamento, allora in questa zona del materiale si avranno le condizioni per una sollecitazione elastica di trazione (figura 3). • Nel caso in cui conseguentemente al raffreddamento la sollecitazione elastica nella parte a parete sottile superi localmente il limite di snervamento, si ha la creazione di una sollecitazione elastica di ritorno, di segno opposto alla precedente e pertanto di compressione (figura 4). • Se la deformazione differenziale è ancora maggiore e arriva a superare il limite di rottura, si verificano le cosiddette rotture a caldo della saldatura (figura 5). A dire la verità è possibile anche una quarta opzione, ossia che la rigidezza della parte massiva sia sufficientemente bassa da permettere alla trazione esercitata dalla parete sottile di deformarla. In questo caso l’energia che altrimenti sarebbe rimasta bloccata sotto forma di tensione residua si scarica sotto forma di deformazione, deformazione che può essere diretta perpendicolarmente o parallelamente al cordone di saldatura stesso (figura 6 e figura 7). Questa ultima osservazione deve farci riflettere sull’opportunità di utilizzare maschere o bloccaggi per vincolare le parti durante la saldatura: è vero che questo garantisce la conformità geometrica del prodotto finale, ma è anche vero che, in assenza di successivi trattamenti termici di distensione, un sistema di vincoli cosi rigido impedisce alle tensioni residue di sfogarsi attraverso le deformazioni geometriche. Problemi a scoppio ritardato Come abbiamo visto, la saldatura può comportare deformazioni e rotture del cordone, fenomeni apparentemente comprensibili essendo quasi intuitivo che un ritiro del materiale fuso possa creare una “mancanza”. Meno intuitivo è che tali fenomeni di frattura del materiale o di sua deformazione possono svilupparsi non solo durante la saldatura, ma anche successivamente durante il raffreddamento, durante trattamenti termici successivi alla saldatura stessa o addirittura con il componente a riposo, e comunque in apparente assenza di sollecitazioni meccaniche esterne.
In realtà tutte queste rotture avvengono solo apparentemente in assenza di sollecitazioni: le sollecitazioni responsabili di tali effetti ci sono, è solo che non sono sollecitazioni applicate esternamente al corpo come quelle che siamo abituati a considerare, ma sono sollecitazioni che evidentemente nascono all’interno del materiale e si equilibrano all’interno del corpo steso senza manifestarsi esternamente: sono cioè quelle tensioni residue che abbiamo introdotto nel modello del paragrafo precedente. Un modello che effettivamente è stato eccessivamente semplificato, sacrificando un po’ troppo la correttezza formale all’intuitività degli effetti: entriamo quindi un po’ più nel dettaglio di quelli che sono i meccanismi che possono portare alla nascita delle suddette tensioni residue.
Come abbiamo già avuto modo di vedere (o possiamo farlo tornando indietro all’articolo introduttivo nel numero precedente) le possibili origini delle disomogeneità che portano alla nascita delle tensioni residue sono 4: • termica; • meccanica (deformazione plastica); • chimica; • metallurgica (transizione di fase). Nel caso specifico della saldatura, in realtà queste possibili origini si riducono a due, ossia quella termica e quella metallurgica. Relativamente all’origine termica, si possono individuare due possibili meccanismi, eventualmente anche interagenti tra di loro: • nel caso di sistemi multifasici (come ad esempio gli ottoni, gli acciai duplex o comunque con significativo tenore di austenite) la differenza tra i coefficienti di espansione termica in caso di variazioni di temperatura; • la non contemporaneità del raffreddamento tra le diverse zone dello stesso componente precedentemente riscaldato, soprattutto in presenza di forti vincoli esterni che “blocchino” la deformazione complessiva del componente (e questo è il meccanismo utilizzato a scopo esemplificativo nel modello del paragrafo precedente). Relativamente agli aspetti metallurgici, nel caso dei metalli ogni qualvolta ha luogo una variazione nella struttura cristallina del materiale, questo comporta variazioni volumiche dei singoli grani, che all’interno di un contesto più o meno rigidamente vincolato porta alla nascita di tensionamenti elasto-plastici nel materiale: questo ad esempio è quello che accade durante la saldatura di un acciaio temprato (o da tempra), con la coesistenza di ferrite, martensite, bainite, perlite, cementite ecc. Tale effetto è ancora più accentuato nel caso ci si trovi di fronte al caso di strutture multifase come gli acciai duplex o comunque con significativi tenori di austenite, nel qual caso oltre alla variazione di volume intrinseca dei singoli grani si devono anche gestire la differenza di variazione di volume tra le diverse fasi, dimensionalmente ben più significativa. A titolo esemplificativo, nella figura 8a è rappresentata prima la variazione di volume e di forma di un singolo grano di austenite che si trasforma in ferrite, con passaggio da struttura cubica a corpo centrato a struttura cubica a facce centrate. A seconda che la trasformazione avvenga con meccanismo di ricostruzione o di diffusione il nuovo grano risulta semplicemente un “ingrandimento” del precedente o una sua replica distorta. Nella figura 8b si vede l’effetto dimensionale macroscopico della trasformazione da austenite a ferrite su un componente: nel caso in cui il componente sia privo di vincolo esterno il risultato è una deformazione, se il vincolo è invece presente il risultato è la nascita di tensioni interne.
Punto di partenza per la trattazione di un qualsiasi aspetto legato alle tensioni residue è che tali tensioni all’interno di un materiale metallico nascono dalla presenza di “disomogeneità” interne. Queste disomogeneità possono riguardare tutte le caratteristiche meccaniche o metallurgiche di un materiale, e in pratica ogni processo di lavorazione meccanica, metallurgica, chimica o termica influisce significativamente su tali tensioni residue. Nel caso specifico della saldatura, questa è un processo che comporta la compenetrazione di materiali diversi mediante un processo ad alta temperatura come è la fusione, e pertanto risulta una forte causa di tensioni residue, in grado non solo di dare luogo a rotture e deformazione immediate, ma anche di dar luogo a pericolosi stati tensionali interni che, eventualmente sovrapposti alle sollecitazioni di esercizio, possono portare a rotture precoci e apparentemente inspiegabili dei componenti saldati in esercizio. In ogni caso è evidente come il fenomeno delle tensioni residue derivi da una combinazione di effetti difficilmente prevedibili e meno che mai modellizzabili, e da qui l’opportunità di poter procedere alla verifica sperimentale degli stati di tensione residua eventualmente presenti. Ecco quindi che la nostra prossima pubblicazione sarà indirizzata proprio a illustrare le diverse metodologie di misurazione delle tensioni residue presenti in un componente soggetto a saldatura: un ausilio fondamentale sia per la verifica qualitativa di singole saldature sia, soprattutto, per la messa a punto di processi di saldatura.
La vita è come la boxe quando ti fermi sei Ko. guardati dai colpi bassi , guardia sempre alta..guardati le spalle
Indice 
Titolo: SALDATURA AUTOGENA appunti nozioni 
Mer Lug 20, 2022 4:54 pm
: Circuito interno della sorgente di alimentazione dell'inverter che collega automaticamente la sorgente di alimentazione alla tensione primaria applicata, senza la necessità di collegare manualmente i terminali della tensione primaria.
: sistema di raffreddamento della fonte di alimentazione interna che funziona solo quando necessario, mantenendo i componenti interni più puliti.
Pezzo
Punto di partenza per la trattazione di un qualsiasi aspetto legato alle tensioni residue è che tali tensioni all’interno di un materiale metallico nascono dalla presenza di “disomogeneità” interne.