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Metalli d'apporto
La funzionalità di avanzamento del filo è probabilmente l'aspetto che provoca più di frequente problemi quando si passa dalla saldatura GMAW dell'acciaio alla saldatura GMAW dell'alluminio. I saldatori riscontrano problemi principalmente con le apparecchiature, ad esempio la fusione del filo di saldatura in alluminio sulla punta di contatto. Ciò richiede lo smontaggio del sistema di avanzamento e la sostituzione della punta di contatto. Inoltre, questi problemi sono dispendiosi in termini di tempo e denaro. Questo articolo illustra i vari problemi associati alla funzionalità di avanzamento del filo nella saldatura GMAW dell'alluminio e come superarli.
La funzionalità di avanzamento del filo, in questo caso, può essere descritta come la capacità di alimentare costantemente il filo di saldatura in bobina durante la saldatura GMAW, senza interruzioni, durante il processo di saldatura.
La funzionalità di avanzamento del filo è di gran lunga più problematica quando si lavora l'alluminio rispetto a quando si lavora l'acciaio. Ciò è dovuto principalmente alla differenza tra le proprietà meccaniche dei materiali. Il filo di saldatura in acciaio è lavorato, può essere alimentato più facilmente su una distanza maggiore e può resistere a maggiori sollecitazioni meccaniche rispetto all'alluminio.
L'alluminio è più morbido, più soggetto a deformazioni o tagli durante l'operazione di avanzamento. Pertanto, questo metallo richiede molta più attenzione nella scelta e nella configurazione di un sistema di avanzamento per la saldatura GMAW. I problemi relativi alla funzionalità di avanzamento del filo possono aumentare quando si utilizzano fili di diametro inferiore e leghe di alluminio più morbide, come la 1100 e la 4043, rispetto alle leghe più dure, come la 5356.
I problemi della funzionalità di avanzamento del filo si manifestano spesso sotto forma di irregolarità nell'alimentazione del filo o di burn back (la fusione del filo di saldatura all'interno della punta di contatto). Per evitare problemi eccessivi di questo tipo con la funzionalità di avanzamento del filo, è importante comprendere l'intero sistema di avanzamento e il suo effetto sul filo di saldatura in alluminio.
Bobina - Se iniziamo con l'estremità della bobina del sistema di avanzamento, dobbiamo prima considerare le impostazioni dei freni. La tensione impostata per i freni deve essere ridotta al minimo. È necessario che venga applicata solo una pressione del freno sufficiente a evitare che la bobina si muova liberamente quando si interrompe la saldatura. Qualsiasi pressione al di sopra di tale livello aumenterà la probabilità che si verifichino problemi di avanzamento del filo e burn back. Per fornire una maggiore sensibilità all'interno dell'impianto frenante, sono stati sviluppati sistemi di frenata elettronica e combinazioni di configurazioni elettroniche e meccaniche. Questi sistemi sono particolarmente utili per migliorare l'avanzamento del filo di alluminio.
Guaine e guidafilo di ingresso e uscita - Le guaine e i guidafilo di ingresso e uscita, in genere realizzati in materiale metallico per la saldatura dell'acciaio, devono essere costituiti da un materiale non metallico come teflon o nylon per prevenire l'abrasione e il taglio del filo di alluminio.
Rulli traino - È necessario utilizzare rulli traino progettati appositamente per l'avanzamento dell'alluminio. Questi rulli hanno spesso contorni a U con bordi smussati e non affilati. Devono essere lisci, allineati e fornire la corretta pressione del rullo traino. I rulli traino con bordi affilati possono tagliare il filo di alluminio morbido. Questi tagli possono accumularsi all'interno del sistema di avanzamento e causare burn back in seguito a blocchi all'interno della guaina. La pressione eccessiva del rullo traino e/o il suo disallineamento possono deformare il filo di alluminio e aumentare la resistenza di attrito attraverso la guaina e la punta di contatto.
Punta di contatto - L'identificazione e la qualità della punta di contatto sono di enorme importanza. È opportuno utilizzare solo punte di contatto realizzate appositamente per la saldatura di fili di alluminio. La punta di contatto deve essere dotata di fori interni lisci e le estremità di ingresso e uscita delle punte devono essere prive di bave affilate che possono facilmente tagliare le leghe di alluminio più morbide. Il diametro del foro della punta di contatto deve essere maggiore di circa il 10-15% rispetto al diametro dell'elettrodo.
La qualità del filo di saldatura utilizzato per la saldatura GMAW può influenzare le caratteristiche della funzionalità di avanzamento del filo. Aspetti quali la levigatezza della superficie, il controllo del diametro del filo e il trattamento finale del filo durante l'operazione di roccatura possono favorire o ridurre la capacità di trasportare facilmente il filo attraverso il sistema di avanzamento. Per ridurre al minimo i problemi correlati alla funzionalità di avanzamento del filo, è opportuno considerare le caratteristiche di qualità costante del filo di saldatura in alluminio.
In termini di avanzamento del filo di alluminio, vengono utilizzati quattro sistemi di avanzamento riconosciuti:
Per la saldatura dell'alluminio, con le unità trainafilo push e quelle pull si rilevano limitazioni in base all'applicazione e alla distanza di avanzamento. In genere, questi sistemi sono limitati a una lunghezza pratica di circa 3,65 metri. Con le unità trainafilo push, il limite della distanza di avanzamento è il risultato della flessibilità del filo di alluminio e della sua tendenza a piegarsi e incurvarsi nella guaina guidafilo, mentre con le unità trainafilo pull è dovuto a un rapido aumento della resistenza di attrito nella guaina guidafilo, in particolare se sono presenti curve nel tubo protettivo.
Le unità trainafilo push-pull sono state sviluppate per superare i problemi di avanzamento del filo riscontrati negli altri sistemi e sono il metodo ottimale per l'avanzamento del filo di saldatura in alluminio. I sistemi push-pull possono migliorare la funzionalità di avanzamento del filo in molte applicazioni e sono spesso essenziali per operazioni più critiche/specialistiche come le applicazioni robotiche e automatizzate per garantire un avanzamento costante.
In genere, il sistema di avanzamento spool-on-gun è progettato per utilizzare bobine di filo da 0,45 kg montate nella torcia. Queste torce sono solitamente raffreddate ad aria e generalmente vengono utilizzate solo per fili di dimensioni inferiori e applicazioni non gravose. A causa della loro corrente nominale relativamente bassa, non sono ideali per la saldatura nella produzione continua per impieghi gravosi. Tuttavia, sono spesso abbastanza efficaci per la saldatura a punti e altre applicazioni per impieghi non gravosi.
La scelta del sistema di avanzamento più adatto per ciascuna applicazione si basa su fattori quali il tipo di saldatura (leggera o per impieghi gravosi), la dimensione e la lega dell'elettrodo (diametro grande o piccolo/lega d'apporto dura o morbida), la necessità di un tubo protettivo lungo e flessibile e l'importanza di ridurre al minimo il costo degli elettrodi (in genere, un filo con un diametro maggiore ha un prezzo inferiore rispetto a quello con un diametro inferiore).
Le esigenze delle applicazioni di saldatura variano notevolmente, così come il costo di ciascun sistema di avanzamento. Anche il costo dei tempi di fermo dovuti a problemi della funzionalità di avanzamento e dei pezzi di ricambio può essere ingente. Per questi motivi, è opportuno scegliere il sistema di avanzamento più adatto all'applicazione e configurarlo in modo da ottimizzarne la funzionalità di avanzamento.