TIG Una tecnica da scoprire

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1 TIG Una tecnica da scoprire Manuele Dabalà Dip. Ingegneria Industriale Università di Padova

2 Introduzione Il TIG, Tungsten Inert Gas, è una tecnica di saldatura ottenuta mediante un arco elettrico tra un elettrodo di tungsteno e il materiale da saldare. L elettrodo, la zona fusa e quella adiacente (zona termicamente alterata) sono schermati dalla contaminazione atmosferica mediante un flusso di gas inerte uscente dalla torcia. Il gas inerte, Argon, generalmente è inattivo e non reagisce con gli altri gas

3 Introduzione Con il TIG, si possono ottenere T> C La torcia produce il riscaldamento del giunto Se la saldatura richiede materiale d apporto, esso deve essere aggiunto manualmente. Con il TIG si possono saldare acciai inox, leghe di nickel (Monel), titanio, alluminio, ottoni, bronzi, e anche oro. Con il TIG si possono saldare metalli dissimili

4 Vantaggi del TIG Arco concentrato: localizzazione del riscaldamento con realizzazione di stretta ZTA Nessuna scoria: nessun uso di flussante, migliore visualizzazione della saldatura Nessuna scintilla o spruzzatura: nessun trasferimento di materiale attraverso l arco. Pochi fumi: rispetto ad altre tecniche, comunque consigliata ventilazione. Saldatura adatta a molti metalli 05 giugno 2014 Buona per piccoli spessori

5 Svantaggi del TIG Bassa velocità di avanzamento Bassa velocità di deposizione del materiale d apporto Elevata manualità Emissione di UV maggiore di altri processi Maggior costo delle attrezzature Concentrazione di gas inerte nelle zone di saldatura: consigliata ventilazione

6 Procedura di Saldatura Il diametro della torcia dovrebbe essere almeno tre volte il diametro dell elettrodo in modo da fornire una adeguata schermatura da parte del gas inerte.

7 Procedura di Saldatura Si definisce estensione dell elettrodo è la distanza dell elettrodo che esce dalla torcia. L estensione dell elettrodo non dovrebbe essere più grande del diametro interno della torcia

8 Procedura di Saldatura La lunghezza dell arco è definita come la distanza tra l elettrodo e il giunto All elettrodo va periodicamente appuntito. Questa operazione produce polvere nociva, specialmente negli elettrodi toriati

9 Procedura di Saldatura La punta dell elettrodo deve essere effettuata con abrasivo fine L abrasivo deve essere pulito in modo da non contaminare l elettrodo di tungsteno con altri materiali

10 Procedura di Saldatura L affilatura se non effettuato in modo corretto provoca oscillazioni dell arco e non corretta esecuzione della saldatura.

11 Procedura di Saldatura L affilatura per elettrodi che devono lavorare con polarità alternata non deve essere effettuata. Preferibile la formazione di una bolla sulla punta

12 24 maggio 2013 Polarità della saldatura TIG

13 Procedura di Saldatura La scelta nella dimensione dell elettrodo deve essere effettuata sulla base di polarità dell arco (continuo od alternato), flusso di gas e amperaggio.

14 Procedura di Saldatura La scelta della tipologia di elettrodo dipende dal tipo di polarità.

15 Saldatura alternata Le saldatrici TIG tradizionali usano un trasformatore per trasformare l alta tensione e basso amperaggio della rete, in bassa tensione e alto amperaggio determinanti per una corretta saldatura. La tensione tradizionale è di tipo sinusoidale

16 Saldatura alternata Ovvero vi è un graduale cambiamento tra un massimo positivo e zero (dove non vi è formazione dell arco) e quindi un graduale aumento fino ad un massimo negativo Questo graduale cambiamento rende difficile il re-innesco dell arco ogni volta che passa per lo zero (dove si estingue).

17 Saldatura alternata Le moderne saldatrici invece utilizzano una forma d onda quadra anziché sinusoidale. In questo modo il passaggio attraverso lo zero risulta molto rapido e di conseguenza non si ha difficoltà nello spegnimento/riaccensione dell arco, conferendo maggiore stabilità

18 Saldatura alternata L onda quadra risulta eccezionale per materiali dove la pulizia e la penetrazione della saldatura sono critici. L onda quadra ha un maggiore tratto positivo, che aumenta la pulizia, e negativo, che aumenta la penetrazione dell arco

19 Saldatura alternata Con le moderne saldatrici inoltre è possibile modificare la quantità di energia nel tratto positivo e in quello negativo

20 Saldatura alternata Utilizzando una maggiore energia positiva si ha una maggiore azione pulente dell arco ma una minore penetrazione. Si ottiene una saldatura più larga

21 Saldatura alternata Utilizzando una maggiore energia negativa si esalta la profondità di saldatura con evidente minore pulizia

22 Saldatura alternata L utilizzo di un inverter nella saldatura permette non solo di cambiare la forma del ciclo di saldatura, ma anche di cambiare la frequenza o di lavorare con controllo indipendente dell amperaggio. Questo rende la saldatura TIG manuale molto più professionale e qualitativamente migliore.

23 Saldatura alternata L effetto della frequenza sulla saldatura è notevole. Lavorando a basse frequenze (50-60 Hz) si ottiene un arco poco penetrante e diffuso

24 Saldatura alternata Lavorando invece a frequenze elevate (200 Hz o più) si ottiene la focalizzazione dell arco con conseguente aumento della penetrazione

25 Saldatura alternata Questa modalità di saldatura risulta estremamente vantaggiosa quando si devo effettuare delle saldature a T

26 Saldatura alternata Utilizzando alte frequenza si ottiene un arco più stretto e profondo che permette una maggiore penetrazione

27 Saldatura alternata Anche la forma della punta dell elettrodo deve essere modificata se la frequenza dell arco viene cambiata.

28 Saldatura alternata Utilizzando una maggiore energia negativa, si aumenta la velocità di saldatura fino al 20% in quanto si aumenta la penetrazione.

29 Gas per saldatura TIG Nella saldatura TIG il gas deve essere inerte. Infatti non si possono usare gas attivi (contenenti CO 2 ) a meno non volere la distruzione dell elettrodo di tungsteno. Pertanto i gas utilizzati nel TIG sono argon, miscele argon-elio ed elio (più costoso)

30 Gas per saldatura TIG In tabella si riportano i vantaggi e svantaggi dei diversi gas.

31 Modalità di saldatura TIG Per far scoccare l arco occorre mantenere elettrodo e giunto in contatto per 1-2 secondi e sollevare lentamente l elettrodo. In questo modo l arco si forma durante il sollevamento

32 Modalità di saldatura TIG Questo metodo viene utilizzato al posto dello scratch, in polarità negativa, o alternata a bassa frequenza.

33 Modalità di saldatura TIG La saldatura senza materiale d apporto viene effettuata con una velocità costante e movimenti oscillatori.

34 Modalità di saldatura TIG La saldatura con materiale d apporto viene effettuata con la bacchetta a formare un angolo di 15.

35 Modalità di saldatura TIG Nel caso di saldature di testa, mantenere l elettrodo quasi perpendicolare, con piccole oscillazioni lungo la direzione di saldatura.

36 Modalità di saldatura TIG Nel caso di saldature a T, mantenere l elettrodo a 40 rispetto alla T e 70 rispetto alla direzione di saldatura.

37 Modalità di saldatura TIG Nel caso di saldature a sovrapposizione:

38 Modalità di saldatura TIG Nel caso di saldature ad angolo:

39 Modalità di saldatura TIG I parametri suggeriti per varie tipologie di saldatura di alluminio

40 Innovazioni nel TIG Sebbene il TIG sia una tecnica di saldatura ormai consolidata, negli ultimi anni sono comparse diverse innovazioni che riguardano sia gli elettrodi che le modalità In primis l utilizzo degli inverter ha permesso di ottenere maggiori produttività in quanto vi sono maggiori controlli della forma d onda della corrente applicata all elettrodo. 24 maggio 2013

41 Innovazioni nel TIG Il Keyhole TIG o K-TIG è una tipologia di saldatura che permette di avere elevate potenze in quanto riesce, mediante una elevatissima focalizzazione dell arco, ad ottenere una pozza fusa a forma di buco di serratura. Si ottengono così elevate produttività con migliore qualità del giunto saldato (paragonabili a saldature al plasma o EBW) con costi minori. 24 maggio 2013

42 Innovazioni nel TIG Il Top-TIG è una nuova torcia nella quale è incorporato il materiale d apporto con un angolo di maggio 2013

43 Innovazioni nel TIG Con questa tecnica si ottengono elevate qualità in quanto non si hanno spruzzature Inoltre è adatto alle saldature ad angolo, specialmente quando l accesso della torcia TIG è limitato La velocità di saldatura con questa tecnica è paragonabile a quella di un MIG 24 maggio 2013

44 Innovazioni nel TIG L utilizzo di torce bi o tri catodo sono adesso disponibili In queste torce 2 o 3 elettrodi di tungsteno sono in serie e hanno diverse funzioni: Il primo agisce come pre-riscaldo Il secondo come elettrodo saldante Il terzo come addolcitore 24 maggio 2013

45 24 maggio 2013 Innovazioni nel TIG

46 Conclusioni Il TIG è una tecnica ormai consolidata, ma le innovazioni e in particolare l automazione di questa tecnica la rendono ancora una tecnica appetibile ed attuale. Il corretto settaggio, i migliori controlli delle saldatrici moderne rendono il TIG una tra le tecnologie di saldatura che produce giunti con le migliori caratteristiche qualitative a costi contenuti. 24 maggio 2013

47 24 maggio 2013