saldatura

Lessico

sf. [sec. XIV; da saldare].

1) Procedimento mediante il quale viene realizzata una giunzione tra pezzi metallici per effetto di un apporto termico che può essere accompagnato o meno da un'azione meccanica di pressione; anche il punto in cui le parti sono state saldate: la saldatura della catena non ha retto al forte colpo. In particolare, nelle costruzioni, operazione di collegamento delle membrature di una struttura metallica realizzandone la continuità statica, utilizzata in alternativa alla chiodatura.

2) Più in genere, congiungimento, riunione: saldatura di frammenti ossei.

3) Fig., collegamento, coordinamento, continuità logica: non vi è saldatura tra i due episodi del romanzo.

Tecnica: saldatura autogena e brasatura

La saldatura può essere distinta in saldatura autogena e brasatura. Nella prima il metallo base partecipa attivamente alla formazione del giunto, arrivando a fusione (o perlomeno allo stato pastoso, come nella saldatura per forgiatura) e può esservi o meno presenza di metallo d'apporto; nella seconda il giunto viene realizzato collegando fra loro i lembi dei pezzi mediante un metallo d'apporto a punto di fusione più basso di quello del metallo base. Per taluni tipi di saldatura, quali la saldatura ad arco (manuale, automatica, sotto gas) o la saldobrasatura, è necessario procedere alla preparazione dei lembi, onde garantire che il giunto saldato interessi tutto lo spessore dei pezzi che vengono uniti. Per esempio per la saldatura di lamiere con spessore superiore a 3 mm, viene creato tra i lembi da unire uno smusso di forma opportuna entro il quale viene depositato, in una o più passate successive, il cordone di saldatura; i lembi possono, o no, giungere a fusione, secondo che si tratti di saldatura autogena o di saldobrasatura.

Tecnica: saldatura manuale

La saldatura manuale ad arco utilizza come sorgente di calore l'arco elettrico che scocca tra l'elettrodo e i pezzi che devono essere saldati. Avvicinando al pezzo da saldare l'elettrodo, sino a permettere il passaggio della corrente elettrica, la sua estremità si riscalda fortemente, provocando la ionizzazione dell'aria circostante e permettendo il passaggio di corrente, con creazione dell'arco voltaico, anche quando l'elettrodo sia portato a una certa distanza dal pezzo da saldare. Per effetto della temperatura dell'arco (superiore a 4000 ºC) l'elettrodo, maneggiato dall'operatore mediante una pinza portaelettrodo, fonde progressivamente creando, coi lembi del metallo base, un piccolo bagno di fusione. L'elettrodo è rivestito con materiale scorificante, che fonde con l'anima metallica e galleggia sul bagno di fusione; gli scopi di tale rivestimento sono molteplici: esso infatti esplica un'azione protettiva, separando il metallo fuso dal contatto con l'atmosfera, un'azione depurante, reagendo con le impurezze (zolfo e fosforo) presenti nel bagno di fusione, un'azione fisica, plasmando col proprio peso il cordone di saldatura che va formandosi, e un'azione elettrica, stabilizzando l'arco a opera di sali termoemissivi. La saldatura ad arco può avvenire con corrente continua o alternata. Operando in corrente continua si dice che viene utilizzata polarità diretta se l'elettrodo è collegato al polo negativo della saldatrice, polarità inversa se è collegato al polo positivo. Vengono utilizzate densità di corrente di 12÷16 A per mm² di sezione dell'elettrodo; gli elettrodi hanno diametro che va da 1,5 a 6 mm e lunghezza da 200 a 450 mm. Le saldatrici per saldatura manuale hanno caratteristica esterna tensione-corrente di tipo discendente, con tensione a vuoto di 60÷80 V. La saldatura può avvenire in diverse posizioni: può essere in piano, frontale, verticale, sopratesta.

Tecnica: saldatura autogena ad arco sommerso

Procedimento derivato da quello manuale. In essa l'elettrodo è sostituito da un filo nudo continuo, con diametro compreso fra 3 e 10 mm, che si svolge man mano da una bobina alimentando il bagno di fusione. Il rivestimento dell'elettrodo è sostituito da un flusso granulare in polvere che copre la zona di saldatura e l'arco scocca all'interno del flusso stesso (arco sommerso). La saldatura di questo tipo può essere condotta con corrente continua o, preferibilmente, alternata; le saldatrici sono a caratteristica esterna discendente, ma di potenza più elevata di quelle per la saldatura normale, in quanto si utilizzano correnti con densità di 30÷50 A per mm² nel filo-elettrodo. Questo procedimento, avendo un'elevata penetrazione, consente la saldatura di grossi spessori con un'unica passata e notevoli velocità di lavoro; trova applicazione nella costruzione di grossi serbatoi, nelle costruzioni navali, ecc. Alcuni moderni procedimenti di saldatura all'arco (TIG, MIG, MAG) utilizzano, allo scopo di proteggere il bagno di fusione dall'azione dell'ossigeno e dell'azoto atmosferici, un'atmosfera gassosa la cui azione sostituisce quella svolta dal rivestimento dell'elettrodo e dal flusso nel bagno di fusione. Il procedimento TIG (Tungsten Inert Gas, saldatura in gas inerte con elettrodo di tungsteno) utilizza un elettrodo non fusibile in tungsteno, situato in una “torcia” che costituisce il dispositivo di saldatura (è perciò necessario anche l'uso di una bacchetta di metallo d'apporto); alla torcia arrivano, attraverso una guaina flessibile, la corrente elettrica, il gas inerte di protezione e l'acqua di raffreddamento della torcia. Il gas inerte può essere argo, elio, o una miscela di argo e idrogeno, con tenori di idrogeno compresi tra il 6% e il 15%. La corrente di alimentazione è continua con polarità diretta per saldatura di acciai, rame e sue leghe, nichel e sue leghe, titanio, mentre per alluminio, magnesio e le loro leghe si usa corrente alternata ad alta frequenza. Il TIG è un procedimento di saldatura pregiato, utilizzato in applicazioni impegnative, quali saldature di acciai inox, alluminio, rame, nichel. I procedimenti MIG (Metal Inert Gas, saldatura in gas inerte con elettrodo fusibile) e MAG (Metal Active Gas, saldatura in gas attivo con elettrodo fusibile) utilizzano come elettrodo un filo continuo consumabile. Alla torcia, o pistola, giungono attraverso una guaina flessibile, il filo elettrodo, la corrente elettrica, il gas e l'acqua di raffreddamento. I gas utilizzati sono tra i gas inerti argo, elio e loro miscele, tra i gas attivi miscele argo-ossigeno, anidride carbonica, miscele argo-anidride carbonica, miscele argo-azoto; la scelta è fatta in base a considerazioni tecnico-economiche. L'alimentazione elettrica è a corrente continua, in polarità inversa, con densità di corrente nel filo-elettrodo comprese tra 100 e 400 A/mm², il che comporta un'elevatissima velocità di lavoro.

Tecnica: saldatura ossiacetilenica

Procedimento di saldatura autogena per fusione che utilizza come sorgente termica la fiamma ossiacetilenica, ottenuta bruciando acetilene con ossigeno a opera del cannello ossiacetilenico. All'uscita dal cannello i due gas, bruciando nel rapporto 1:1, danno luogo alla reazione

con formazione, all'interno della fiamma, di una zona conica, molto luminosa, detta dardo. A una distanza di ca. 1 mm dalla punta del dardo si ha la temperatura più elevata (3120 ºC). Nella zona attorno al dardo si forma il cosiddetto pennacchio dove si ha la combustione del CO a CO₂ e dell'H₂ a H₂O. La saldatura viene effettuata utilizzando metallo di apporto sotto forma di bacchetta di 2÷3 mm di diametro. Durante la fusione del metallo d'apporto, il cannello è tenuto in modo tale che la punta del dardo sfiori il bagno di fusione. La fiamma va regolata in modo che non vi siano né eccesso di acetilene, il che la renderebbe carburante, né eccesso di ossigeno, il che la renderebbe ossidante. Il campo di impiego della saldatura ossiacetilenica è stato molto ristretto dall'affermazione delle tecniche ad arco; viene ancora impiegata per saldatura di lamiera o di tubi di piccolo spessore (fino a 3 mm).

Tecnica: saldatura elettrica

La saldatura elettrica a resistenza è un procedimento di saldatura autogena per pressione, che utilizza come sorgente termica il calore sviluppato per effetto Joule: i due elementi da saldare vengono premuti uno sull'altro da elettrodi in rame raffreddati a circolazione d'acqua. Nella zona di contatto tra i due elementi si ha una resistenza ohmica di contatto, di valore molto superiore a quello offerto dalla lamiera, per cui al passaggio della corrente elettrica in tale zona si arriva alla fusione. È necessario utilizzare correnti molto intense (ca. 15.000 A per lamiere sovrapposte dello spessore di 3 mm) e tempi molto brevi (dell'ordine dei decimi di secondo) in modo che la zona interessata alla fusione sia solo quella di contatto tra i due elementi premuti l'uno sull'altro. La forza di compressione impiegata nel punto di saldatura può arrivare a ca. 400 kg. I problemi di questo tipo di saldatura sono legati agli elevati valori dell'intensità di corrente e ai brevissimi tempi di saldatura che comportano l'impiego di complessi apparati per l'interruzione e temporizzazione automatica della corrente. Tra le saldature a resistenza si possono distinguere quelle per punti (gli elettrodi sono due punzoni contrapposti), per rilievi (gli elettrodi sono piatti e su una delle due lamiere da unire sono ricavate per imbutitura delle protuberanze, così che il contatto tra loro è ottenuto solo su alcuni punti), a rulli (le lamiere sottili da saldare traslano, premute tra due rulli che funzionano da elettrodi; il circuito elettrico viene alternativamente chiuso e riaperto, così da creare un'alternanza di tempi caldi e di tempi freddi con conseguente formazione di una serie di punti di saldatura). L'applicazione della saldatura elettrica a resistenza riguarda soprattutto la fabbricazione di carrozzerie d'automobili, carcasse d'elettrodomestici, mobili metallici, ecc.

Tecnica: saldatura alluminotermica

Procedimento di saldatura autogena per fusione che utilizza come sorgente termica il calore derivante dalla reazione fortemente esotermica

Le polveri di ossido di ferro o di alluminio, miscelate e poste in un crogiolo, vengono fatte reagire innescando la reazione a opera di una miccia al perossido di bario; si crea così un bagno fuso di allumina (che galleggia) e ferro a 2500 ºC. Il fondo del crogiolo viene aperto e il ferro fuso cola tra i lembi da saldare portando anch'essi a fusione. Questo metodo di saldatura viene particolarmente applicato nelle ferrovie per la giunzione di testa delle rotaie.

Tecnica: saldature particolari

Esiste poi una serie di saldature particolari: nella saldatura a fascio elettronico la sorgente di calore è costituita da un fascio di elettroni accelerato; l'urto degli elettroni sul pezzo porta a fusione il metallo. È un procedimento molto costoso, che dà però risultati di notevole qualità; viene impiegato in industrie a tecnologia molto avanzata, come quella aeronautica. La saldatura per esplosione consente di realizzare l'unione di due metalli, per esempio una placcatura, utilizzando la pressione provocata da un'esplosione. La saldatura con elettroscoria è un procedimento automatico di saldatura verticale con arco sommerso, impiegato per la saldatura di lamiere di grosso spessore. La saldatura a scintillio viene impiegata per unire barre e tubi: i pezzi serrati da elettrodi vengono accostati l'uno all'altro e nella zona di contatto si giunge a fusione, con la proiezione di particelle fuse tutt'intorno (scintillio); i lembi vengono quindi premuti uno contro l'altro ottenendo l'unione per forgiatura. Nella saldatura autogena a fuoco, detta bollitura, i lembi da saldare sono scaldati alla fiamma fino a giungere a temperatura di forgiatura, quindi sono premuti con forza uno contro l'altro realizzando l'unione. La saldatura all'idrogeno atomico (arcatom), pressoché abbandonata dopo l'avvento dei procedimenti TIG, MIG e MAG, utilizza un'atmosfera di idrogeno dissociato. Le saldature al laser, al plasma, a ultrasuoni sono tecniche ancora allo studio che trovano limitate applicazioni in taluni settori molto specifici. Per quanto riguarda la brasatura è possibile distinguere la saldobrasatura, per la quale i lembi da unire vengono preparati con smussi analoghi a quelli realizzati per la saldatura autogena, dalla brasatura capillare, per la quale i lembi sono accostati fino a che tra essi rimanga solo una sottile fessura, tra cui il metallo d'apporto s'infiltra per capillarità. § Poiché le prestazioni di un giunto saldato risentono delle diverse variabili in gioco nella saldatura, quali il tipo di procedimento e i suoi parametri, il metallo base, il metallo d'apporto, il tipo degli elettrodi (nella saldatura ad arco), l'atmosfera usata (nelle saldature sotto gas), il tipo e la geometria del giunto, la sua posizione, la preparazione dei lembi, il numero delle passate, la temperatura degli eventuali preriscaldamenti, ecc., può essere necessario eseguire prove di qualifica del procedimento su dei saggi; da questi vengono ricavati provini (la cui forma è stabilita dalle diverse norme di unificazione) sui quali vengono eseguite prove di resilienza, di trazione, ecc.