Tipi ed effetti del gas di protezione per saldatura

Nelle discussioni sul processo di saldatura, si dà spesso importanza alla composizione chimica del metallo, all'apporto termico e ad altri parametri di saldatura. Ma bisogna anche considerare l'importanza del gas di protezione per la creazione di saldature pure e di alta qualità. Un'ampia gamma di gas di protezione, come argon, elio, idrogeno e azoto, proteggono il bagno di saldatura dalle impurità atmosferiche.

Tuttavia, la scelta del gas di protezione dipenderà dal materiale da saldare e dal processo di saldatura. Per una saldatura di successo è fondamentale comprendere questi gas di protezione o miscele di gas e la loro applicabilità a diversi materiali.

Tipi di gas di protezione per la saldatura

I gas di protezione per la saldatura sono solitamente inerti per impedire interferenze chimiche con il materiale saldato e rimangono costanti anche in condizioni operative estreme. Questi gas puri proteggono l'arco dalle impurità esterne, tra cui polvere, scorie o gas atmosferici. Di conseguenza, le saldatrici possono impedire la formazione di bolle d'aria nel bagno di saldatura, garantendo al contempo saldature pulite e lisce. I gas di protezione per la saldatura più comuni includono:

Gas inerti

Argon: gas nobile con bassa reattività, l'argon è il gas di protezione più comunemente utilizzato e conveniente. L'argon è preferibile per impedire l'ingresso dell'aria mantenendo al contempo la stabilità dell'arco, soprattutto quando si lavora con metalli come alluminio, titanio o acciaio. Nella saldatura MIG e TIG, l'argon viene utilizzato nella fase di saldatura primaria o per spurgare la parte inferiore del giunto.

Elio: L'elio è sempre stato la scelta preferita per gli esperimenti scientifici grazie alle sue proprietà uniche. È più leggero dell'aria, non congela e può essere liquefatto a temperature inferiori a 232 °C. In termini di saldatura, queste proprietà implicano che l'elio richieda una portata maggiore rispetto a gas come l'anidride carbonica o l'argon e fornisca una buona conduttività termica. Pertanto, ad alta tensione, è possibile creare un arco più caldo. Se miscelato con un gas come l'argon, le proprietà dell'elio possono essere migliorate, in modo da creare un arco uniforme per un apporto termico e una penetrazione ottimali. L'elio è ideale per saldare metalli come alluminio, rame e magnesio.

Se miscelati, argon ed elio possono migliorare le proprietà di trasferimento del calore.

Gas semi-inerti

Anidride carbonica (CO²): nella saldatura MIG, l'anidride carbonica migliora la velocità di saldatura e la profondità di penetrazione, migliorando al contempo le proprietà meccaniche del giunto. Tuttavia, può anche consentire la formazione di maggiori schizzi di saldatura e compromettere la qualità della saldatura stessa. Di conseguenza, la CO2 è preferita come gas di miscelazione.

Ossigeno: in genere è preferibile che piccole quantità di ossigeno si mescolino con gas primari come l'argon. Nella combinazione ottimale, l'ossigeno può contribuire a migliorare la fluidità del metallo fuso, stabilizzare l'arco e ridurre al minimo gli schizzi. Tuttavia, se utilizzato in eccesso, l'ossigeno aumenta il rischio di fragilità.

Azoto: l'azoto è utile quando sono richieste stabilità dell'arco e una migliore penetrazione della saldatura e viene utilizzato principalmente come gas di protezione per applicazioni di saldatura laser. Se miscelato con altri gas, l'azoto può migliorare le proprietà meccaniche dei metalli ricchi di azoto, impedendone la perdita.

Idrogeno: Quando si salda il nichel e alcuni tipi di acciaio inossidabile, l'idrogeno può essere utilizzato come gas di protezione. In una miscela con CO² e argon, l'idrogeno può facilitare la saldatura a fessura stretta migliorando la temperatura dell'arco, la fluidità del metallo fuso e la penetrazione della saldatura, per ottenere una superficie di saldatura liscia e pulita. Tuttavia, se utilizzato con metalli come acciaio o alluminio, l'idrogeno può causare problemi come fragilità da idrogeno e porosità della saldatura.

Questi gas di protezione per la saldatura, se utilizzati nelle miscele appropriate, possono bilanciarsi a vicenda per produrre un risultato di saldatura eccellente. Alcune miscele efficaci includono:

Quali gas di protezione si dovrebbe scegliere?

L'ampia gamma di gas di protezione per saldatura sopra discussa serve a vari scopi in diverse applicazioni di saldatura. Pertanto, è necessario comprendere che lo stesso gas o miscela può produrre risultati completamente diversi se utilizzato con processi di saldatura diversi. L'argon, la scelta comune per la saldatura TIG, protegge idealmente il bagno di saldatura dall'invasione dell'ossigeno e raffredda la torcia di saldatura. Tuttavia, se utilizzato per la saldatura MIG, l'argon riduce la tensione e la potenza dell'arco e provoca un arco instabile e cordoni alti. Al contrario, quando per la saldatura TIG vengono utilizzati gas non inerti come CO2 o ossigeno, che sono scelte comuni per la saldatura MIG, la loro reattività può causare difetti come porosità, crepe o la combustione degli elettrodi di tungsteno.

La scelta del gas di protezione corretto per il processo di saldatura desiderato è quindi un fattore importante da considerare. Il gas di protezione corretto non è necessario solo per ottenere un risultato di alta qualità, ma anche per garantire la sicurezza della saldatura. L'adattamento della saldatura orbitale può migliorare i risultati e garantire il controllo della portata attraverso misure automatizzate. Utilizzando il gas più compatibile, in forma pura o miscelata, con il corretto processo di saldatura, è possibile ottenere la migliore resa di saldatura possibile.

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