Saldatura: tecniche e considerazioni

Breve storia della saldatura

La storia della saldatura a filo risale all'antichità, con la forgiatura e il meticoloso assemblaggio di metalli preziosi. Tuttavia, la rivoluzione industriale ha fatto da catalizzatore per progressi trasformativi, in particolare lo sviluppo della saldatura ad arco elettrico nel XIX secolo. Negli ultimi decenni, l'integrazione dell'automazione e della robotica ha rivoluzionato le pratiche di saldatura, consentendo livelli senza precedenti di efficienza, precisione e ripetibilità.

Cosa si può saldare? La versatilità delle tecniche moderne 

Sebbene i materiali metallici come acciaio, alluminio, rame e ottone rimangano il pilastro delle applicazioni di saldatura, la gamma di materiali saldabili si è notevolmente ampliata. Diversi tipi di materiali, tra cui termoplastiche e alcuni compositi, vengono ora saldati di routine in contesti industriali specializzati. La scelta della tecnica di saldatura appropriata dipende dalle proprietà specifiche del materiale, tra cui il punto di fusione, la conducibilità termica e la reattività chimica.

Il variegato panorama dei tipi di saldatura: un'analisi dettagliata

La saldatura per fusione comprende una serie di tecniche che prevedono il riscaldamento dei materiali di base fino al loro punto di fusione, consentendo loro di unirsi senza soluzione di continuità. Il gas svolge un ruolo fondamentale in molti di questi processi, poiché serve a proteggere il bagno di saldatura fuso dalla contaminazione atmosferica e a stabilizzare l'arco. 

La saldatura MIG (Metal Inert Gas) e MAG (Metal Active Gas), ad esempio, impiegano miscele di gas di protezione, come l'argon o il diossido di carbonio, per garantire una saldatura di alta qualità, rendendola adatta a progetti di fabbricazione di grandi dimensioni e a sistemi automatizzati. 

La saldatura TIG (Tungsten Inert Gas), rinomata per la sua precisione e controllo, utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile e un gas inerte di protezione, tipicamente l'argon, per produrre saldature pulite e prive di difetti. 

La saldatura laser, che sfrutta un fascio di luce altamente focalizzato, offre una precisione eccezionale e un apporto di calore minimo, consentendo la saldatura di componenti delicati e metalli dissimili. 

La saldatura ossiacetilenica, una tecnica tradizionale, impiega una miscela di gas ossigeno e acetilene per generare una fiamma ad alta temperatura per fondere il materiale, spesso utilizzata nei lavori di riparazione e per realizzare tagli precisi.

La saldatura a pressione consiste nell'unire i materiali applicando pressione, con o senza l'applicazione di calore. La saldatura a punti per resistenza, una tecnica fondamentale nella produzione automobilistica, utilizza corrente elettrica e pressione per creare saldature localizzate in punti specifici. 

La saldatura per attrito, un processo allo stato solido, sfrutta il calore ottenuto dall'attrito meccanico per unire i materiali, trovando applicazioni nell'industria aerospaziale e automobilistica.

La saldatura con metallo d'apporto, esemplificata dalla brasatura, prevede l'uso di un materiale aggiuntivo per creare il giunto. Il metallo d'apporto si scioglie e scorre nel giunto, formando un forte legame metallico. La scelta del metallo d'apporto è fondamentale per garantire la compatibilità con i materiali di base e ottenere le proprietà meccaniche desiderate. 

La saldatura autogena, invece, viene eseguita senza l'aggiunta di alcun metallo d'apporto, basandosi esclusivamente sulla fusione dei materiali di base.

Le diverse tecniche di saldatura: manuale, semiautomatica e automatica

Le tecniche di saldatura sono diverse, ognuna adatta a specifiche applicazioni, materiali e requisiti di produzione. La scelta della tecnica influisce in modo significativo sulla qualità, l'efficienza e il costo dell'operazione di saldatura.
La saldatura manuale, spesso associata alla saldatura ad arco con elettrodo rivestito (SMAW) o alla saldatura a elettrodo rivestito con elettrodi rivestiti, dipende fortemente dall'abilità dell'operatore. Il saldatore controlla la lunghezza dell'arco, la velocità di spostamento e la manipolazione dell'elettrodo. Questo metodo è versatile, adatto a varie posizioni e ambienti, e viene spesso utilizzato per la manutenzione, la riparazione e la fabbricazione di strutture in acciaio. Tuttavia, richiede una formazione altamente qualificata dei saldatori e può essere meno efficiente per la produzione di grandi volumi. L'elettrodo stesso fornisce il materiale di apporto e il rivestimento offre protezione dalla contaminazione atmosferica. 

La saldatura semiautomatica, come la saldatura MIG/MAG, utilizza una saldatrice per alimentare automaticamente un elettrodo a filo continuo, mentre l'operatore controlla la posizione della torcia e la velocità di spostamento. Ciò consente velocità di deposizione più elevate e una migliore uniformità rispetto alla saldatura manuale. La saldatura MIG/MAG è ampiamente utilizzata nei settori automobilistico, manifatturiero ed edile, offrendo versatilità ed efficienza. Il gas utilizzato per la protezione cambia a seconda del materiale da saldare. Anche la saldatura ad arco con filo animato (FCAW) è un processo semiautomatico, che utilizza un filo tubolare con un nucleo di flusso, che fornisce la propria schermatura. 

La saldatura automatica prevede l'uso di robot e sistemi automatizzati per eseguire l'intera operazione di saldatura. Questa tecnica è ideale per la produzione di grandi volumi, saldature ripetitive e geometrie complesse. La saldatura automatica offre alta precisione, uniformità e produttività. È comunemente usata nell'assemblaggio automobilistico, nella produzione aerospaziale e nella costruzione navale. L'automazione della saldatura laser è molto comune, a causa dell'alta precisione necessaria per questo tipo di saldatura. La saldatura ad arco sommerso (SAW) è un altro processo automatizzato, in cui l'arco è sommerso sotto una coltre di flusso granulare. Questo è spesso usato per grandi saldature strutturali.

Fattori essenziali da considerare durante la saldatura: un approccio olistico

Per ottenere risultati di saldatura ottimali è necessario prestare meticolosa attenzione a numerosi fattori.

1. Il tipo e lo spessore del materiale determinano la tecnica di saldatura, la scelta del materiale d'apporto e i parametri, poiché materiali diversi presentano punti di fusione e conducibilità differenti. 
2. La posizione di saldatura (piana, orizzontale, verticale, sopraelevata) influisce sul controllo del bagno di fusione e sulla scelta della tecnica, con la saldatura sopraelevata che presenta maggiori difficoltà. 
3. Le condizioni ambientali come temperatura, umidità e ventilazione influenzano la qualità della saldatura; l'elevata umidità e il vento possono causare difetti, mentre un'adeguata ventilazione è fondamentale per l'eliminazione dei fumi. 
4. La scelta, la taratura e la manutenzione delle attrezzature sono fondamentali per ottenere prestazioni costanti, così come l'impostazione precisa dei parametri (tensione, corrente, velocità di spostamento). 
5. Il design del giunto, inclusi l'angolo di smusso e l'accoppiamento, influisce sulla resistenza della saldatura e richiede un'attenta preparazione. 
6. Il preriscaldamento e il trattamento termico post-saldatura sono spesso necessari per i materiali soggetti a fessurazione, migliorandone le proprietà meccaniche. 
7. La compatibilità e la pulizia del materiale d’apporto sono essenziali per saldature solide. Tenendo conto di questi fattori, i saldatori garantiscono saldature di alta qualità che soddisfano le esigenze industriali.

Le Applicazioni della saldatura: una vasta gamma di settori

La versatilità della saldatura la rende indispensabile in un'ampia gamma di settori. Il settore automobilistico si affida alla saldatura per la fabbricazione e la riparazione di telai e componenti dei veicoli. Il settore aeronautico utilizza la saldatura per creare componenti leggeri e ad alta resistenza per aerei e veicoli spaziali. Il settore navale impiega la saldatura nella costruzione e riparazione di grandi strutture marittime, tra cui navi, sottomarini e piattaforme offshore. Il settore energetico utilizza la saldatura nella costruzione e manutenzione di condutture, centrali elettriche e infrastrutture per le energie rinnovabili.

Saldatura e sicurezza

La sicurezza è una priorità assoluta nella saldatura. L'esposizione a fumi, calore intenso, radiazioni ultraviolette (UV) e rischi elettrici comporta rischi significativi per la salute e la sicurezza dei lavoratori. 
I fumi della saldatura, contenenti diverse sostanze tossiche e particolato, possono causare gravi problemi respiratori, tra cui bronchite cronica, asma e cancro ai polmoni. Una corretta ventilazione, compresi sistemi di ventilazione locale e di estrazione dei fumi, è necessaria per ridurre al minimo l'esposizione. La protezione delle vie respiratorie, come i respiratori antiparticolato e i respiratori ad aria compressa, deve essere utilizzata quando i controlli tecnici sono insufficienti.
L'elevato calore e le scintille generate durante la saldatura possono provocare gravi ustioni e incendi. Indumenti, guanti e stivali ignifughi sono essenziali per proteggere il corpo dal calore e dalle scintille. 
Le radiazioni UV provenienti dall'arco possono causare gravi ustioni agli occhi e alla pelle. I caschi da saldatura dotati di filtri e schermi facciali adeguati sono essenziali per proteggersi dalle radiazioni UV e infrarosse. I rischi elettrici, tra cui scosse ed elettrocuzione, richiedono il rigoroso rispetto dei protocolli di sicurezza. Per prevenire incidenti elettrici è fondamentale adottare procedure adeguate di messa a terra, isolamento e lockout/tagout.
È necessario indossare sempre dispositivi di protezione individuale (DPI), tra cui caschi da saldatura, guanti, indumenti ignifughi, protezioni acustiche e respiratorie. Per garantirne l'efficacia è fondamentale ispezionare e sottoporre a manutenzione regolare i DPI.
La formazione e le certificazioni sono essenziali per i saldatori professionisti. La formazione continua garantisce che i saldatori rimangano aggiornati sulle nuove tecniche, materiali e norme di sicurezza. Le certificazioni dimostrano competenza e aderenza agli standard del settore.
Le misure di sicurezza efficaci includono:

• Controlli accurati: Implementazione di sistemi di ventilazione ed estrazione dei fumi per ridurre al minimo l'esposizione a fumi e gas.
• Protezione respiratoria: utilizzo di respiratori adeguati per proteggersi da fumi e particolato nocivi.
• Protezione per occhi e viso: utilizzo di caschi da saldatura con filtri adeguati e schermi per il viso per proteggersi dalle radiazioni UV e IR.
• Protezione del corpo: utilizzo di indumenti, guanti e stivali resistenti al fuoco per proteggersi dal calore e dalle scintille.
• Protezione dell'udito: utilizzo di tappi per le orecchie o cuffie per proteggersi dal rumore.
• Sicurezza elettrica: garantire una corretta messa a terra e isolamento delle apparecchiature elettriche.
• Prevenzione incendi: mantenere l'area di lavoro libera da materiali infiammabili e avere a disposizione estintori.
• Formazione e certificazione: fornire una formazione completa e garantire che i saldatori siano certificati secondo gli standard del settore.

Dando priorità alla sicurezza e aderendo alle migliori pratiche, i saldatori professionisti possono ridurre al minimo i rischi e garantire un ambiente di lavoro sicuro e produttivo.
Per maggiori informazioni, ti suggeriamo il nostro articolo: Sicurezza della saldatura.