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Saldatura TIG

La saldatura TIG (Tungsten Inert Gas) , 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.

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 ad 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 Scla 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)
    • Alimentatore elettrico (Electrical conductor)
    • Supporto elettrodo (Electrode holder)
  • Bombola del gas di protezione (Inert gas supply)
  • Eventuale bacchetta di metallo d’apporto

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 mm, tuttavia non è possibile saldare spessori superiori a qualche mm (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.

Postazione per saldatura TIG

Postazione per saldatura TIG.

Saldatura Filocontinuo 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), 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,

Saldatura filocontinuo

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 procedimeScnto 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):

  1. Torcia con duplice funzione: far scoccare l’arco fra il filo ed il pezzo e portare il gas di protezione sul bagno di saldatura
  2. Massa
  3. Generatore di corrente d’arco (nelle macchine moderne il controllo della caratteristica d’arco è effettuato elettronicamente)
  4. Meccanismo di avanzamento e controllo del filo
  5. Aspo avvolgifilo
  6. 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).

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

torcia per saldaturaA fianco è riportato lo spaccato di una torcia per saldatura MIG/MAG. Nello spaccato è possibile individuare le parti principali che compongono la torcia:

  1. Impugnatura
  2. Isolante (in bianco) e inserto filettato per la guida del filo (in giallo)
  3. Ugello per il gas di protezione
  4. Pattino di contatto fra alimentazione elettrica e filo (guidafilo)
  5. Bocchello di alimentazione del gas di protezione

In alcuni casi la torcia ha un circuito di refrigerazione alimentato con acqua.

I gas di protezione

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 con l’uso  di Argon (gas

SaldoBrasatura

La brasatura consiste nel collegare pezzi metallici con l’ausilio di un metallo d’apporto senza la fusione dei pezzi da assemblare. Il metallo d’apporto penetra per capillarità fra i pezzi da assemblare.

La brasatura è impiegata specialmente quando:

  • È necessario contenere il riscaldamento del pezzo
  • I giunti sono costituiti da materiali difficilmente saldabili
  • I pezzi sono di natura differente e la loro saldatura è impossibile
  • L’aspetto estetico del giunto è di importanza prioritaria o indispensabile

In funzione della temperatura di fusione del metallo d’apporto, possono essere utilizzati diversi mezzi di riscaldamento. MoLa brasatura può essere effettuata sia con mezzi simili a quelli utilizzati per la saldatura ossiacetilenica (brasatura al cannello), sia con riscaldamento elettrico (tipiche le saldobrasature utilizzate in elettronica), sia in forno sotto vuoto o in atmosfera controllata, per ottenere giunti di qualità più elevata e più controllabile

La temperatura di fusione della lega brasante determina poi la brasatura dolce o la brasatura forte.[1]

Senza citare tutti i campi di applicazione, ricordiamo i più importanti, quali:

  • Industrie ciclo e motociclo
  • Industrie elettrodomestici
  • Impianti chimici e termosanitari per la brasatura di tubazioni in rame con giunto a bicchiere.

I fenomeni fisici attraverso i quali si realizza la brasatura sono la penetrazione capillare, la bagnatura e la diffusione atomica della lega brasante nel pezzo da brasare. La prima si realizza creando adeguati spazi tra i componenti da unire; la seconda invece sfrutta la capacità che ha un metallo liquido di appoggiarsi su una superficie con piccoli angoli di contatto. La terza realizza, tramite scambio atomico fra la lega brasante ed il metallo base, l’unione metallurgica.

Brasatura dolce

È caratterizzata dall’utilizzo di materiali di apporto con temperature di fusione minori di 450 °C. La più conosciuta è la cosiddetta brasatura a stagno ampiamente utilizzata in elettronica. Per tale tipo di brasatura veniva utilizzata una lega stagno-piombo con titolo 60/40. In seguito alla normativa RoHS è stata sostituita da leghe stagno-rame (99,3/0,7) e stagno-argento (96/4).

Brasatura forte

È caratterizzata dall’utilizzo di materiali di apporto con temperature di fusione superiori ai 450 °C. A seconda delle caratteristiche richieste e dei metalli da saldare possono venir usate varie leghe. Leghe a base di argento, rame e zinco con temperatura di fusione fra i 600 e i 700 °C vengono usate per la brasatura di acciai al carbonio e di leghe di rame. Il rame viene usato per la brasatura di acciaio al carbonio e di acciai inossidabili. Per la brasatura di acciaio inossidabile e leghe ad alto tenore di nichel si utilizzano anche leghe a base di nichel.

Saldobrasatura

È caratterizzata dall’utilizzo di materiali di apporto con temperature di fusione superiori alla brasatura forte e comunque inferiore al punto di fusione del materiale del giunto. La preparazione dei giunti spesso è simile alla saldatura autogena. Le leghe comunemente usate sono ottoni fondenti a temperature relativamente elevate (800˚C). Il processo non è basato sull’attrazione capillare, ma principalmente sulla diffusione atomica della lega d’apporto nella struttura intergranulare del materiale di base.

Leghe brasanti

Le leghe brasanti sono generalmente composti eutettici di due metalli. Le brasature dolci sono effettuate usando come materiale brasante leghe di stagno, piombo e (o) antimonio. Per le brasature forti si usano leghe di argento, oro, palladio, rame e nickel. Spesso per le brasature che devono essere effettuate a temperature superiori a 1000 °C si utilizza il nickel, solo o in lega binaria o ternaria.

Le caratteristiche fondamentali della lega brasante sono almeno due: A) in grado di bagnare il metallo o i metalli base, e B) poter salire per capillarità entro spazi molto stretti (le dimensioni tipiche di uno spazio per brasatura sono attorno a 1/10 di mm).

Disossidanti

I disossidanti hanno la proprietà di promuovere la bagnabilità rimuovendo gli ossidi che si formano ad alta temperatura.