Migliori pratiche per la saldatura di materiali sottili

Migliori pratiche per la saldatura di materiali sottili

Aspetti importanti da prendere in considerazione prima di saldare materiali sottili

Un'ampia parte della produzione in questo settore negli Stati Uniti è riservata ai materiali sottili. Questi materiali includono varie forme di tubazioni, angoli e lamiere piatte, in genere di spessore a partire da 0,51 a circa 4,76 mm e solitamente realizzati in acciaio inossidabile, acciaio al carbonio, zincati o in alluminio. Per determinare il tipo migliore di processo di saldatura, gas di protezione ed elettrodo da utilizzare, è opportuno iniziare dall'esame dell'applicazione. Qual è il tipo di materiale di base, lo spessore, le condizioni o la pulizia, la posizione di saldatura, l'attrezzatura di saldatura disponibile e l'abilità del saldatore? Quando si salda l'acciaio inossidabile o zincato, è importante ricordare la necessità di disporre di adeguati dispositivi di protezione individuale.

Quando si salda un materiale sottile, l'obiettivo è ridurre al minimo la distorsione e gli spruzzi, prevenire le bruciature e produrre una saldatura resistente con una fusione adeguata.

Di seguito sono illustrate le migliori pratiche per la saldatura di materiali sottili per garantire un giunto di buona qualità:

Acciaio al carbonio semplice per saldatura

Saldatura di acciaio al carbonio semplice mediante saldatura ad arco con metallo sotto protezione di gas (GMAW)

Per le applicazioni in acciaio al carbonio semplice, sono disponibili molte opzioni. Per il materiale più sottile fino a circa 1,63 mm, è consigliabile provare a utilizzare il processo di saldatura ad arco con metallo sotto protezione di gas (GMAW) in modalità di trasferimento in cortocircuito (SCT) con un metallo d'apporto di classificazione E70-S2, S3 o S6 da 0,5842 mm di diametro e gas di protezione costituito dal 75 percento di argon/25 percento di CO2. Su materiale di spessore da 0,51 a 4,76 mm, è opportuno utilizzare un metallo d'apporto di 0,762 mm di diametro.

Un'altra possibile opzione è l'utilizzo di GMAW pulsato con un gas di protezione ad alto contenuto di argon, ad esempio con il 95 percento di argon/5 percento di CO2 o argon/ossigeno. Le apparecchiature in grado di eseguire il processo GMAW pulsato sono più costose ma offrono vantaggi molto interessanti. La saldatura pulsata consente un maggiore controllo sull'arco di saldatura, offre un'ampia gamma di parametri operativi e genera una ridotta quantità di spruzzi.

Quando si salda in modalità SCT, è necessario utilizzare un leggero trascinamento o un angolo della torcia neutro rispetto alla direzione di avanzamento, in modo da produrre una ridotta quantità di schizzi. Per la saldatura pulsata, è opportuno spingere o trascinare il bagno di saldatura per determinare quale procedura genera il cordone dall'aspetto migliore. Tenere presente che non si deve arretrare tornando sul bagno, poiché ciò annulla la funzionalità pulsata.

Saldatura di acciaio al carbonio semplice mediante saldatura ad arco con fili animati (FCAW)

La saldatura ad arco con fili animati (FCAW) rappresenta un'altra opzione, sebbene non ideale perché produce uno strato protettivo costituito da scorie che deve essere rimosso dopo la saldatura. Le percentuali di efficienza di deposizione sono inferiori rispetto al processo GMAW e produce livelli maggiori di fumo e spruzzi di saldatura. Anche in questo caso, l'utilizzo di un elettrodo di piccolo diametro aiuterà a mantenere basso l'apporto di calore. Questo processo è particolarmente vantaggioso per la saldatura in cantiere, dove è possibile utilizzare fili animati autoprotetti. Non è richiesto alcun gas di protezione esterno e la maggior parte dei fili opera in corrente diretta a elettrodo negativo, quindi la maggior parte del calore viene generata nel filo metallico d'apporto e non nel materiale di base. Il processo GMAW opera invece in corrente diretta a elettrodo positivo, generando la maggior parte del calore nel materiale di base.

Saldatura di acciaio al carbonio semplice mediante saldatura ad arco in gas inerte con elettrodo infusibile di tungsteno (GTAW)

Il processo di saldatura ad arco in gas inerte con elettrodo infusibile di tungsteno (GTAW) è la scelta ideale per applicazioni di saldatura di volumi ridotti o di alta qualità. I vantaggi di questo processo includono saldature di alta qualità, assenza di spruzzi e la migliore fusione possibile. In alcuni casi, non è necessario un metallo d'apporto; a determinarlo sarà l'adattamento del giunto. Tenere presente che questo processo richiede un grado maggiore di abilità dell'operatore. Per ridurre al minimo la distorsione, utilizzare un piccolo elettrodo in tungsteno, ad esempio con un diametro di 2,38 mm, e molarlo finemente in direzione parallela alla lunghezza del tungsteno. Per il gas di protezione, è preferibile utilizzare argon al 100 percento.

Per alcune applicazioni, potrebbe essere necessario utilizzare la saldatura ad arco con elettrodo rivestito sui giunti. Assicurarsi di scegliere un elettrodo di piccolo diametro, utilizzare un basso amperaggio e mantenere una velocità di avanzamento rapido per produrre una buona saldatura a tutto tondo nelle posizioni piane e orizzontali. Se è possibile saldare solo in posizione verticale, aumentare l'amperaggio di saldatura di circa il 25 percento e saldare procedendo verticalmente verso il basso. Questo procedimento richiede pratica, ma può produrre una buona saldatura. Il metodo utilizzato più di frequente consiste nel saldare in posizione verticale verso l'alto, ma non è la scelta ideale per il metallo sottile.

Saldatura di acciaio inossidabile

Per l'acciaio inossidabile si utilizzano tecniche e strategie di saldatura simili a quelle impiegate per l'acciaio al carbonio. Il processo GMAW pulsato è preferibile ma, se il processo SCT è l'unica opzione disponibile, è opportuno aumentare l'induttanza dell'alimentazione (se possibile) per migliorare il controllo del bagno di saldatura.

La differenza principale è l'abbinamento del metallo d'apporto corretto al metallo di base. Per la saldatura di acciaio inossidabile 304, utilizzare un metallo d'apporto 308; per l'acciaio inossidabile 316, utilizzare un metallo d'apporto 316. Per la saldatura di acciaio inossidabile su acciaio al carbonio, utilizzare un metallo d'apporto 309. Le miscele di gas di protezione appropriate per il processo GMAW di acciaio inossidabile sono ad alto contenuto di argon, ad esempio con il 98 percento di argon/2 percento di ossigeno o CO2. Sebbene non economiche, sono disponibili anche miscele a tre gas e persino a quattro gas, che utilizzano altri gas come azoto o elio. È opportuno valutare la propria applicazione e scegliere in base alle esigenze. Il processo FCAW su acciaio inossidabile e acciaio al carbonio richiede il 100 percento di CO2 o una miscela con 75 percento di argon/25 percento di CO2.

Saldatura di alluminio

Quando si salda l'alluminio, la preparazione del giunto prima della saldatura è importante. Sebbene sia preferibile utilizzare un giunto di saldatura pulito per tutti i processi di saldatura, questo aspetto è particolarmente importante per l'alluminio in quanto presenta uno spesso strato di ossido con punto di fusione superiore rispetto al materiale di base. La preparazione del giunto mediante spazzolatura del filo o molatura dello strato di ossido e l'utilizzo di un solvente per pulirlo agevolerà la lavorazione e produrrà una saldatura più pulita.

I gradi di alluminio comunemente utilizzati richiedono in genere un metallo d'apporto ER4043/ER4047 o ER5356. Assicurarsi di abbinare il metallo d'apporto al materiale di base. Per il processo GMAW, le miscele di gas di protezione con almeno il 50 percento di elio e un bilanciamento di argon funzionano molto bene, ma sono anche costose. Per una soluzione più economica, è possibile utilizzare anche argon al 100 percento. Per il processo GTAW, utilizzare argon al 100 percento e un elettrodo di tungsteno di cerio di piccolo diametro al 2 percento.

La saldatura galvanizzata seguirà alcune delle stesse linee guida per l'acciaio al carbonio per saldatura, tranne quando si lavora lo strato di zinco sulla superficie, che non è adatto al processo di saldatura e in genere produce saldature con porosità e un aspetto del cordone di bassa qualità. Se si utilizza il processo GMAW, scegliere un gas di protezione a elevato contenuto di CO2, ad esempio una miscela al 75 percento di argon/25 percento di CO2. L'anidride carbonica è un gas attivo, quindi agevola il processo di pulizia del bagno di saldatura e può aiutare a prevenire problemi di porosità. Inoltre, grazie all'utilizzo di una tensione leggermente più alta e velocità di avanzamento inferiori, è possibile avere tempi adeguati per la degassificazione del bagno di saldatura e per legare più agevolmente le punte di saldatura.

Un'altra opzione consiste nell'utilizzare un filo animato di diametro inferiore, ad esempio un tipo a doppia schermatura. Questo filo utilizza un flusso interno per produrre uno strato protettivo costituito da scorie e un gas di protezione per pulire e proteggere il bagno di saldatura durante la solidificazione. Poiché questo processo dispone di due metodi di pulizia, può produrre il miglior aspetto del cordone e la migliore qualità della saldatura anche se presenta efficienze di deposito inferiori.

Sebbene non siano stati illustrati tutti gli scenari, i materiali di base e le applicazioni, queste informazioni costituiscono un buon punto di partenza.