Polarità GTAW: un'introduzione

Le correnti elettriche sono una parte fondamentale della saldatura ad arco e la polarità è una parte inevitabile dell'elettricità. La polarità è semplicemente l'aspetto di avere due poli diametralmente opposti e, in termini elettrici, la polarità è la direzione del flusso di corrente nel circuito tra questi poli opposti. Nella corrente continua (CC), il flusso di corrente avviene da un polo all'altro. Nella corrente alternata (CA), la direzione del flusso non è fissa e l'elettricità alterna il suo flusso nella direzione di ciascun polo in egual misura. Non dovrebbe sorprendere, visto quanto sia fondamentale l'elettricità per la saldatura ad arco, che la comprensione della polarità e dei flussi sia CC che CA siano essenziali per creare saldature accettabili, e la polarità GTAW è particolarmente importante per la saldatura orbitale.

Unità elettrodo positiva a corrente continua e unità elettrodo negativa

Nella saldatura a corrente continua, la corrente elettrica può fluire verso entrambi i poli del circuito. La configurazione più comune tra i vari tipi di saldatura è quella con elettrodo negativo a corrente continua (DCEN), in cui il pezzo metallico funge da polo positivo. Questo fenomeno è comunemente chiamato polarità diretta e questo flusso di corrente è standard anche oltre la saldatura. In sostanza, il polo negativo dell'elettrodo è la terra e l'innesco di un arco completa il circuito. Si tratta dello stesso flusso di corrente standard nei veicoli, anche quelli elettrici più sofisticati sono alimentati a corrente continua e con messa a terra negativa. Tuttavia, esiste anche la polarità inversa o l'elettrodo a corrente continua positivo (DCEP), in cui il metallo base da saldare funge da negativo o massa. Nella tabella sottostante viene descritto in dettaglio il modo in cui questi due diversi flussi di corrente modificano il circuito.

Unità elettrodo a corrente continua negativo vs. unità elettrodo a corrente continua positivo

Quando si tratta di saldatura con corrente alternata, poiché la corrente alterna tra le due direzioni, si applicano gli elementi sia di DCEN che di DCEP. Ciò presenta alcuni vantaggi. La saldatura con corrente alternata aiuta a rompere gli ossidi e a pulire le superfici di lavoro, distribuendo il calore in modo più uniforme tra l'Unità elettrodo e il lato del pezzo in lavorazione dell'arco. Insieme, questi elementi offrono un maggiore controllo sul calore e sulla deposizione del metallo durante la saldatura. Tuttavia, la saldatura con corrente alternata non è sempre una buona soluzione per ogni tipo di applicazione di saldatura.

La saldatura ad arco con filo metallico (GMAW) e la saldatura ad arco con nucleo di flusso (FCAW) dipendono in parte dal fatto che il calore viene concentrato sul filo Unità elettrodo consumabile per fonderlo rapidamente e consentire elevati livelli di deposizione del metallo. Nella saldatura di metalli con un'altissima resistenza al calore, come l'acciaio inossidabile e le leghe di nickel, la suddivisione uniforme del calore tra il pezzo in lavorazione e la punta dell'Unità elettrodo rende più difficile e lenta la fusione del materiale depositato e del pezzo in lavorazione, poiché il calore sul lato del pezzo in lavorazione si riduce. Questo tipo di efficacia ridotta è il motivo per cui le macchine GTAW sono per lo più a corrente continua e la polarità della maggior parte delle Unità elettrodo GTAW è negativa.

Perché la polarità GTAW è per lo più DCEN

La saldatura ad arco con gas tungsteno (GTAW) è per lo più DCEN. Ci sono un paio di ragioni per questo. Innanzitutto, la saldatura GTAW è un processo di saldatura a bassa deposizione. Infatti, il suo più grande vantaggio è che realizza saldature molto pulite, molto piccole e molto precise, proprio grazie a questa deposizione lenta e altamente controllata. Il calore concentrato sul pezzo durante la saldatura DCEN favorisce la penetrazione e la fusione della saldatura. Al contrario, il DCEP viene raramente, se non mai, utilizzato con la saldatura GTAW a causa del livello di calore concentrato sull'unità elettrodo non consumabile, aumentando notevolmente la possibilità che venga contaminato e, come minimo, riducendo drasticamente la durata di un'unità elettrodo di tungsteno piuttosto costoso.

Lo svantaggio della polarità DCEN GTAW è che non possiede alcune delle proprietà di rottura dell'ossidazione tipiche del DCEP. Su metalli come l'alluminio, sui quali gli ossidi si formano istantaneamente su una superficie esposta, è più difficile realizzare saldature pulite a causa della relativa difficoltà di rimozione di tali ossidi. Non è impossibile saldare l'alluminio con la polarità DCEN GTAW, ed è anzi piuttosto comune: richiede solo un livello di abilità maggiore. Per l'alluminio e metalli simili è generalmente preferita la saldatura GTAW con corrente alternata, poiché la polarità della corrente alternata aiuta a rompere gli ossidi superficiali senza applicare livelli di calore troppo elevati sull'unità elettrodo. La combinazione di fattori migliora la produttività della saldatura dell'alluminio rispetto alla saldatura DCEN GTAW. Tuttavia, su metalli più resistenti al calore, come nella saldatura TIG di tubi in acciaio inossidabile, la produttività della saldatura GTAW con corrente alternata può essere influenzata negativamente, poiché solo metà del ciclo di corrente trasmette calore al pezzo da lavorare e ciò può influire negativamente sulla penetrazione e sulla fusione, rendendo il completamento della saldatura un processo molto più lungo.

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