Saldatura: tecniche e processi

La saldatura in pillole

La saldatura è un processo industriale grazie al quale è possibile assemblare (generalmente tramite fusione) differenti componenti, strutture e macchinari partendo da semilavorati metallici come lamiere e tubi. Molto spesso in saldatura è necessario raggiungere la temperatura di fusione dei metalli. Il metodo più diffuso è quello della saldatura ad arco, in cui l’energia viene indotta grazie ad un arco elettrico (e quindi da delle correnti che possono raggiungere diverse centinaia di Ampère). Tale processo richiede l’impiego di un gas - solitamente una miscela a base di Argon - il cui scopo è quello di proteggere il bagno di fusione dall’aria circostante e di creare un’atmosfera idonea al trasferimento dell’energia termica necessaria ad effettuare la saldatura dei componenti. In funzione delle caratteristiche del prodotto finale e delle esigenze di produttività è possibile scegliere se operare con postazioni manuali oppure utilizzare impianti automatizzati o robotizzati.

Le varie tipologie di saldatura

• Saldatura ad arco: Il successo della saldatura ad arco sta nella sua flessibilità. 

  Può essere eseguita con procedimenti differenti (plasma, MIG/MAG, TIG) che permettono di modulare l’apporto termico e di realizzare saldature da poche decine di Ampère, nel caso del microplasma fino a diverse centinaia di Ampère come nel caso della saldatura MIG/MAG. L'evoluzione delle tecnologie e le esigenze di produttività sono progressivamente avanzate verso sistemi semiautomatici o automatici, fino alla robotizzazione (prevalentemente nei casi di impianti MIG/MAG) o alla nuova frontiera COBOT (robotizzazione collaborativa). Tutti questi procedimenti condividono tuttavia un elemento comune: sfruttano tutti un gas di saldatura. La scelta del gas e la sua corretta gestione influenzano la qualità della saldatura, la velocità di esecuzione, i tempi di rifinitura e la qualità dell’ambiente in cui operano i saldatori. La gamma di gas e miscele ARCAL™  è la soluzione che proponiamo. ARCAL™ è’ la proposta dedicata alla saldatura TIG, MIG, MAG (e plasma) ed è identificata da due differenti linee di prodotto: Reference, per le applicazioni di maggiore impiego e Tech, per una vasta gamma di applicazioni specifiche. Le bombole ARCAL™ sono equipaggiate con valvola SMARTOP™. Su richiesta, è possibile optare per una bombola dotata di valvola EXELTOP™, subito pronta all'uso. Per la saldatura ad arco dedicata a professionisti ed artigiani, ALbeeTM Weld è la soluzione proposta da Air Liquide ed è disponibile in bombole piccole, leggere e portatili, per saldare con facilità, risparmiando tempo e denaro.

• MIG (Metal Inert Gas): Saldatura ad arco di leghe di rame, alluminio e leghe leggere, in atmosfera inerte con filo fusibile in modalità manuale, automatico o robotizzato con gas di protezione argon puro o miscela Argon-Elio. 

  Il MIG è un processo di saldatura ad arco effettuato utilizzando un gas di protezione "inerte". L'arco elettrico si genera tra il giunto e il materiale di apporto (filo), di materiale compatibile ai materiali base e di diametro variabile tra 0,6 e 2,4 mm in funzione degli spessori e della geometria del giunto stesso. Una volta innescato l'arco, il filo di apporto viene fatto avanzare e portato a fusione a velocità costante. Il cordone di saldatura risultante garantisce la continuità meccanica tra i suoi componenti assemblati. 
  Nel processo MIG, l'argon e l'elio sono i gas inerti più comunemente utilizzati per proteggere il metallo fuso. L'argon (puro al 100%) è adatto a proteggere materiali di base come nichel, rame, alluminio, titanio e leghe di manganese. L'elio, in miscela con l’Argon è preferito per la saldatura alluminio e leghe leggere.

• MAG (Metal Active Gas): Il MAG è un processo di saldatura simile al MIG, con una differenza: il lavoro viene eseguito con la protezione di un gas di saldatura "attivo" (ovvero ossidante).

  Saldatura ad arco di acciaio inossidabile o acciaio al carbonio, in atmosfera attiva con filo fusibile in manuale, automatico o robot con gas di protezione a base Argon, miscelato con Diossido di Carbonio, Ossigeno o Idrogeno. La scelta di ciascun gas o miscela di gas è decisa dalla sua compatibilità con il filo di apporto e il materiale base.

• TIG (Tungsten Inert Gas): Saldatura ad arco di tutti i materiali in atmosfera inerte con elettrodo infusibile di tungsteno.

  E’ possibile  saldare vari tipi di materiali come acciaio, alluminio e sue leghe, titanio, rame e sue leghe, acciaio inossidabile o duplex. E’ possibile operare con Argon puro, Argon-Idrogeno o miscele di Argon-Elio. Il TIG è un processo di saldatura ad arco nel quale si utilizza un elettrodo non fusibile, in presenza o in assenza di un metallo di apporto. L'arco elettrico si genera tra l'elettrodo in tungsteno e l'elemento da saldare ed è protetto da un gas, o una miscela, inerte o, in casi particolari, leggermente riducente.

• Saldatura al plasma: La saldatura al plasma è uno dei procedimenti di saldatura ad arco. 

   L’arco di plasma rappresenta la fonte di calore necessaria alla fusione e viene utilizzata una torcia particolare che ha al centro un elettrodo di tungsteno. Nel processo di saldatura al plasma sono utilizzati un gas plasmogeno (generalmente argon o una miscela di argon/idrogeno) e un secondo gas inerte di protezione, detto gas anulare. Quest’ultimo può essere una miscela di gas (argon/idrogeno o elio) e ha lo scopo di proteggere il bagno di fusione, producendo effetti benefici e diversi vantaggi quali migliore bagnabilità, qualità e aspetto del cordone e aumento della velocità di saldatura. La saldatura al plasma genera una forte densità di energia termica per unità di superficie, che permette di ottenere prestazioni superiori rispetto al processo TIG.
  Per la saldatura al plasma l’ARGON o ARCAL™ 1 o ARCAL™ PRIME, sono i gas adatti. Grazie al loro basso potenziale di ionizzazione, questi gas sono comunemente utilizzati come gas plasmogeni.
  La miscela di argon in elio ARCAL™ 37 (He/Ar) migliora la fluidità del bagno di fusione  e aumenta la velocità di saldatura. La miscela combinata di elio e idrogeno in argon, ARCAL™ 11 (Ar/He/H₂) ha il vantaggio di portare significativi benefici al bagno di fusione, alla velocità e all’aspetto finale del giunto saldato.  'L’azione combinata di elio e idrogeno comporta una migliore pulizia del bagno dagli effluenti gassosi nocivi. Questa miscela è particolarmente efficace per la saldatura di acciai da costruzione, acciai inossidabili, leghe di nickel.

• Saldatura a fiamma: È un processo eseguibile con o senza materiale d’apporto, a seconda dello spessore dei giunti.  I

  l materiale d'apporto, di solito in forma di bacchette, è portato a fusione da una fiamma ossi combustibile.  In effetti il calore necessario alla fusione viene generato dalla combustione di un gas combustibile ad alto calore specifico, come l’acetilene, alimentato con ossigeno (comburente). Per le loro caratteristiche non tutti i materiali sono saldabili con questo procedimento: è’ possibile operare su acciai al carbonio o bassolegati, ghise malleabili e, con adeguate attenzioni, acciai al cromo o cromo-nickel, alluminio, rame e loro leghe. I gas adatti sono: ossigeno e acetilene . Per soddisfare le tue esigenze di mobilità e facilità d'uso, sono disponibili piccole unità di saldatura ossiacetilenica, già completamente attrezzate per la saldatura. 
  I set contengono piccole bombole di ossigeno e acetilene, un apposito carrello e un kit di saldatura già assemblato (torcia + tubi + raccordi).
  Queste sono le soluzioni di Air Liquide dedicate alla saldatura autogena alla fiamma che utilizzano packaging combinati di ossigeno e acetilene:
  
  - OXYFLAM™ 500 (0,5 m³), ideale per piccoli lavori,
  - OXYFLAM ™ 1000 (1 m³), ideale per piccoli lavori ricorrenti,
  - MINITOP™ (1 m³), pronto all'uso: con riduttore di pressione integrato, non necessita di un riduttore supplementare,
  - ROLLERFLAM™ (2,3 m³), il miglior rapporto peso/autonomia, per tuo uso quotidiano.

• Saldatura LASER sorgente a CO₂: L’utilizzo dei LASER a CO₂ trova prevalentemente impiego nei processi di lavorazione continui (ad esempio saldatura tubi) automatici o semiautomatici, grazie alla sua buona flessibilità.

  La sorgente laserante a CO₂ richiede l’impiego di speciali miscele i cui componenti principali sono: Diossido di Carbonio (generazione del fascio), Azoto (acceleratore di processo), Elio (raffreddamento). Per la protezione del giunto di saldatura viene normalmente impiegato Argon oppure miscele di Argon, Elio, Azoto, Idrogeno, dosate in funzione della natura del materiale da saldare e della tipologia di impianto LASER utilizzato, con lo scopo di generare un cordone di ottimo aspetto ed elevata qualità. Questo procedimento impiega alte potenze che permettono di operare fino a  spessori di lamiera di diversi millimetri. 
  Per la saldatura LASER a CO₂ proponiamo la gamma di gas e miscele laseranti LASAL™: LASAL™ 1 (azoto), LASAL™ 2 (diossido di carbonio), LASAL™ 4 (elio) e le loro miscele in rapporti differenti a seconda dell’impianto utilizzato. 
  Per la scelta del gas di protezione la gamma ARCAL™ offre diverse soluzioni come Arcal™ Prime (argon), Arcal™ 32, Arcal™ 37 (miscele argon elio). In alternativa sono disponibili anche i prodotti della linea Noxal (miscele Argon Idrogeno) oppure LASAL™ 2001 (AZOTO).  

• Saldatura LASER sorgente fibra: Gli impianti con sorgente a fibra, essendo questa allo stato solido,  richiedono l’utilizzo dei soli gas di protezione di saldatura come ARCAL™ e LASAL™.

  I generatori LASER fibra di ultima generazione sono compatti, trasportabili e di ingombro ridotto e stanno trovando ampio impiego oltre che in automatico, anche in modalità manuale. Il processo sfrutta l’alta densità di energia creata da un fascio LASER per portare rapidamente a fusione due lembi di materiale generando un cordone (giunto di saldatura) ridotto (basso rapporto di diluizione) e pulito, di qualità ed estetica elevate. In particolare, la saldatrice LASER a fibra dotata di torcia manuale portatile, rende le operazioni di saldatura semplici; si propone talvolta come valida alternativa ai processi di saldatura ad arco tradizionali e, spesso, come valida alternativa, nelle operazioni di puntatura su lamiere sottili.
• Ecc.