SALDATURA SALDATURA AD ARCO SOMMERSO La saldatura ad arco sommerso (SAW - Submerged Arc Welding nella terminologia AWS) è un saldatura ad arco a filo continuo sotto protezione di scoria. Il fatto che l arco scocchi sotto la scoria permette di generare una grande quantità di calore che, essendo schermato dalla scoria, cattiva conduttrice termica, resta localizzato nel bagno di saldatura. Quindi la saldatura ad arco sommerso permette di operare con elevate velocità di saldatura e di deposito. La saldatura ad arco sommerso è un processo che può essere reso completamente automatico e può effettuare solo saldature longitudinali in posizione piana. Nella saldatura ad arco sommerso l'elettrodo è un filo continuo, che opera immerso in un letto di flusso, cioè di materiale solido, granulare, che in parte fonde e lascia una scoria di protezione sul cordone di saldatura. Il filo viene alimentato a velocità costante e l'arco viene spostato in avanti sempre a velocità costante. Quindi una macchina per saldatura ad arco sommerso è composta da: generatore di corrente alimentatore del filo (avvolto su un aspo) a velocità costante, montato su un carrello che trasla lungo la linea di saldatura tramoggia contenente il flusso, che lo lascia cadere davanti al filo eventuale dispositivo di recupero del flusso non fuso (che si muove dietro alla testa saldante) Dato che, man mano che la saldatura procede, la scoria (inizialmente liquida) solidifica sopra il cordone di saldatura, continuando a proteggerlo dal contatto con l'atmosfera, alla fine di ogni passata di saldatura è necessario rimuoverla per poter effettuare la passata successiva. Il filo Il metallo d apporto è un filo metallico non rivestito ed è fornito generalmente come filo pieno o come nastro; per la saldatura di acciai fortemente legati possono essere usati fili cavi che contengono gli elementi di lega. Le dimensioni del filo variano normalmente da 1,6 a 6,4 mm (da 1/16 a 1/4 di inch) di diametro. Con i fili di diametro più elevato la corrente d'arco può arrivare a 1600 A. In genere il filo viene fornito su aspi del peso da 10 a 500 kg. Il flusso Le funzioni del flusso sono quelle di: ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 1
favorire la stabilità dell'arco schermare il bagno di saldatura dall'atmosfera disossidare e purificare il bagno di saldatura modificare la composizione del materiale del cordone di saldatura Si usano due tipi di flussi: flussi prefusi o neutri e flussi agglomerati o attivi I parametri principali della saldatura ad arco sommerso sono: tipo di filo tipo di flusso intensità di corrente tensione velocità di avanzamento In generale: se aumenta l intensità di corrente aumentano la penetrazione e il volume depositato se aumenta la tensione diminuisce la penetrazione ma aumenta la larghezza del cordone se aumenta la velocità di saldatura diminuiscono sia la penetrazione sia la larghezza del cordone. La corrente utilizzata può essere sia continua che alternata con correnti molto elevate (1500-2000 A). ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 2
Saldatura in atmosfera controllata La protezione dell arco voltaico e del bagno da ossidazioni può essere ottenuta con la creazione intorno alla zona di fusione un atmosfera di protezione ottenuta con gas inerti o con gas attivi. I principali tipi di questo tipo di saldatura sono: saldature sotto protezione di gas inerte TIG: Tungsten Inert Gas MIG: Metal Inert Gas saldature sotto protezione di gas attivo MAG: Metal Activ Gas Saldatura TIG I procedimenti di saldatura TIG (Tungsten Inert Gas), MIG (Metal Inert Gas) e ad arco plasma hanno in comune oltre all arco elettrico, quale fonte di che genera il calore per la fusione del metallo, la protezione del bagno di fusione per mezzo di un gas. La protezione del bagno di fusione serve ad evitare con l ossidazione da parte dell aria del metallo fuso la sua alterazione e quindi il cambiamento delle caratteristiche (esempio: per gli acciai inossidabili la resistenza alla corrosione). Nel procedimento TIG l arco elettrico viene mantenuto tra un elettrodo di tungsteno (temperatura di fusione a circa 3370 C) ed il metallo da saldare, l arco fonde i lembi da unire e, quando richiesto, può essere aggiunto il metallo d apporto per formare il cordone. Un gas di protezione inviato dalla torcia avvolge la zona di fusione. La tecnica di lavoro è analoga a quella della saldatura ossiacetilenica, con una mano si tiene la torcia e con l altra si introduca la bacchetta del materiale d apporto. ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 3
Gli elementi che costituiscono un impianto sono: la torcia che porta l elettrodo di tungsteno e il gas di protezione; il generatore di corrente: si tratta, normalmente, di un trasformatore + raddrizzatori che eroga corrente continua. L arco è alimentato da un polo negativo, costituito dall elettrodo di tungsteno, e dal polo positivo collegato al pezzo da saldare; un dispositivo di innesco con generatore ad alta frequenza, raccomandato per evitare l inquinamento o il deterioramento dell elettrodo o del pezzo; una bombola per il gas di protezione con riduttore flussometro. Come gas protettivi inerti si usano sia l argon che l elio e, nel caso degli acciai inossidabili, miscele di argon-idrogeno e argon-elio. L argon è fornito in bombole che contengono fino a 6000 litri di gas alla pressione di circa 150 bar. La pressione è portata a poco più di 1 bar dal riduttore all uscita della bombola. La portata di gas dipende dalla natura del matallo da saldare. Generalmente il consumo è di 5-14 litri al minuto. I consumi maggiori si hanno nella saldatura di leghe leggere. Questo procedimento è caratterizzato dalla possibilità di saldare senza materiale d apporto, per semplice fusione dei lembi, quindi con assenza del sovrametallo dei cordoni. In questo caso si considera come spessore limite 1,5 mm circa, oltre tale spessore occorre usare metallo d apporto. La gamma di spessori normalmente consigliati in TIG si estende da 0,5 mm a 6 mm limite massimo di convenienza per risultato e velocità di esecuzione. Vantaggi: assenza di eventuali inclusioni di scoria torcia leggera e maneggevole tecnica esecutiva relativamente semplice si ottengono ottimi cordoni di saldatura saldando in tutte le posizioni ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 4
si possono saldare tutti i metalli ferrosi e non ferrosi. Svantaggi: basse velocità di esecuzione elevato costo del gas inerte Saldatura MIG A differenza del TIG la saldatura è sempre effettuata con metallo d apporto. La gamma di spessori saldabili si estende da 0,5 0,6mm a 10 15mm oltre può essere più vantaggioso il procedimento ad arco sommerso. Rispetto al TIG ha un tasso di deposito più elevato da 2,5 a 7 kg/h ed è quindi consigliabile per riempimenti e soprattutto per l esecuzione di cordoni in angolo. Come gas protettivo utilizza l argon e, nel caso di acciai inossidabili, miscele di argon- CO 2 -idrogeno. L elettrodo è costituito da un filo continuo nudo che serve da materiale d apporto; questo viene fatto avanzare automaticamente da un dispositivo meccanico man mano che si consuma fondendo nel bagno. Anche in questo caso si ha una pistola raffreddata ad acqua dalla quale passa anche il gas inerte. Questo procedimento di saldatura è un procedimento semiautomatico a elettrodo fusibile. Esiste anche la versione automatica nella quale anche l avanzamento lungo il giunto da saldare è realizzato automaticamente. ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 5
Saldatura MAG Come gas protettivo utilizza l anidrite carbonica CO 2 e miscele di varia composizione, ma che comunque contengono CO 2 in alta percentuale. L elettrodo è un filo nudo continuo e consumabile. La differenza tra i procedimenti MIG e MAG consiste solo nel gas protettivo. Saldatura elettrica a resistenza. E un procedimento di saldatura autogena a pressione, nel quale il calore necessario per portare a fusione locale la zona da saldare è prodotto dalla resistenza che una corrente elettrica ad alta intensità e bassa tensione incontra attraverso la zona stessa. La saldatura avviene senza materiale d apporto. Con questo procedimento si possono saldare acciai, alluminio, argento bronzo, rame, ecc. inoltre materiali tra loro diversi come ferro e rame, rame e ottone, ecc. Nella seguente figura è descritto il principio di funzionamento di questo tipo di saldatura. Tipi di saldatura La saldatura a resistenza e a pressione, a seconda delle tecniche e delle apparecchiature impiegate, possono essere eseguite in vari modi. Procedimenti con giunti a sovrapposizione: 1. a punti 2. a rulli 3. a rilievi. ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 6
Saldatura a punti E il procedimento più usato nel campo automobilistico e in carpenteria metallica (elettrodomestici, mobili metallici, ecc). Il ciclo di saldatura comprende le seguenti fasi: accostamento degli elettrodi sulle lamiere sovrapposte rapido passaggio di corrente molto intensa e contemporanea pressione esercitata sugli elettrodi; durante questa fase si forma il nocciolo fuso breve prolungamento della pressione, senza passaggio di corrente, per ottenere l omogeneità del punto di saldatura durante il raffreddamento. ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 7
Procedimenti con giunti di testa 1. a resistenza pura 2. a scintillio. ISIS MARGARITONE SALDATURA 2 Pagina 8