La saldatura solida

Tecniche comuni includono la saldatura a frizione, a diffusione e a pressione. Viene impiegata nei settori aerospaziale, automobilistico e manifatturiero. La saldatura laser a conduzione termica è distinta perché utilizza indirettamente calore per fondere il materiale, non per unione solida.

Definizione di Saldatura Solida

La saldatura solida è un processo di giunzione dei materiali in cui i pezzi vengono uniti a temperatura controllata senza che avvenga la fusione dei materiali stessi. Invece di fondere il metallo, la giunzione avviene attraverso la pressione e, in alcuni casi, un riscaldamento limitato che avvicina le superfici in modo da formare un legame solido. Questo tipo di saldatura si basa sulla diffusione atomica e sul contatto diretto generato tra le superfici dei materiali. 

Tecniche di Saldatura Solida

Le principali tecniche di saldatura solida includono:

• Saldatura a freddo: Le superfici dei materiali vengono unite mediante pressione meccanica senza alcun riscaldamento.
• Saldatura per attrito (Friction Welding): Viene creata una giunzione riscaldando le superfici per attrito prima di applicare pressione. Un esempio noto è la saldatura per attrito con mescolamento (Friction Stir Welding - FSW), dove un utensile rotante ad alta velocità riscalda e mescola il materiale lungo la linea di giunzione.
• Saldatura per diffusione: Il calore e la pressione vengono applicati per lungo tempo in un ambiente controllato, in modo che i materiali si fondano a livello atomico senza fondere completamente.
• Saldatura a ultrasuoni: Si utilizzano onde ultrasoniche ad alta frequenza per unire i materiali tramite vibrazioni, spesso utilizzata per materiali come plastica o metalli sottili.
• Saldatura a esplosione: Utilizza l’energia generata da un’esplosione controllata per unire materiali diversi, spesso usata per unire metalli dissimili, come ad esempio l’acciaio inossidabile e il rame.

Tutte le tecniche menzionate non richiedono l’utilizzo di gas di protezione o assistenza.

Manufatti e Settori di Applicazione

La saldatura solida è utilizzata in una varietà di settori dove le giunzioni devono mantenere le caratteristiche originali del materiale base e dove risulta molto importante garantire l’assenza dei difetti tipici della saldatura a fusione (come porosità o cricche), o dove è necessario unire materiali dissimili. Alcuni esempi di manufatti e settori includono:

• Aerospace: La saldatura per attrito con mescolamento è ampiamente usata per giuntare pannelli di alluminio su aerei.
• Industria automobilistica: Viene utilizzata per la lavorazione di telai e parti strutturali, in particolare per unire metalli leggeri come l'alluminio.
• Elettronica: La saldatura a ultrasuoni viene impiegata per unire contatti elettrici o per la produzione di batterie al litio.
• Energia: Nella produzione di scambiatori di calore e tubazioni per l'industria nucleare e petrolifera, la saldatura solida garantisce giunzioni prive di difetti.
• Produzione di materiali compositi: La saldatura solida viene usata come standard per unire materiali ibridi senza compromettere la resistenza del manufatto.

Relazione tra saldatura solida e laser a conduzione termica

La saldatura laser a conduzione termica è una tecnica in cui il raggio laser riscalda il materiale fino a un punto di fusione, ma senza penetrare in profondità. Questo tipo di saldatura si basa sulla diffusione del calore attraverso il materiale, creando una giunzione superficiale molto precisa. Pur trattandosi di un processo di saldatura a fusione, ci sono analogie con la saldatura solida, soprattutto in termini di precisione e controllo del calore. Entrambe le tecniche possono essere utilizzate per applicazioni dove è essenziale minimizzare la zona termicamente alterata e comunque preservare le proprietà meccaniche del materiale e ottenere una giunzione resistente e di qualità. Tuttavia, la saldatura laser a conduzione termica si distingue per la sua capacità di creare giunzioni senza un'elevata penetrazione, il che la rende ideale per applicazioni su materiali sottili o componenti delicati, mentre la saldatura solida è preferita per giunzioni che richiedono l'integrità strutturale senza fusione.
Ci sono alcuni punti di contatto tra i due approcci:

• Precisione: Entrambe le tecnologie offrono elevata precisione e possono essere usate per applicazioni complesse.
• Settori di utilizzo: Entrambe le tecniche sono usate in settori avanzati come l'aerospaziale, l'automotive e l'elettronica, sebbene la saldatura laser sia più comune nelle applicazioni che richiedono fusione e la saldatura solida venga scelta quando si desidera evitare i difetti associati alla fusione del materiale.
• Materiali a strutture diverse: Entrambe possono essere utilizzate per unire materiali diversi, ma la saldatura solida è spesso preferita quando la fusione dei materiali dissimili potrebbe causare problemi di compatibilità o cambiamenti nelle proprietà del materiale.