Guida informativa e pratica sulla saldatura ad arco, dalla saldatura manuale ad arco ad elettrodi rivestiti agli innovativi procedimenti ad arco sommerso, TIG, MIG e MAG, dall’attrezzatura all’iter operativo.
Saldare significa unire due pezzi tra loro sfruttando il calore che produce la combustione di un gas (acetilene) e l’ossigeno o l’arco elettrico che scocca tra i pezzi da unire ed un elettrodo, con temperature che rispettivamente toccano i 3000 ed i 5000°C. La saldatura è detta autogena, se il metallo base (pezzi da unire) partecipa attivamente al procedimento di saldatura, eterogenea o brasatura se alla saldatura partecipa solo il materiale d’apporto. Più in particolare, la saldatura autogena è detta per fusione se i lembi dei pezzi da unire vengono fusi e solo accostati per pressione se tra i pezzi da unire viene esercitata una certa pressione, oltre ad averli accostati e fusi i lembi. Nella saldatura autogena il materiale d’apporto e dello stesso materiale dei pezzi da unire e fonde alla stessa temperatura. Nella brasatura i lembi dei pezzi da saldare vengono solo riscaldati, mentre al procedimento partecipa il solo materiale d’apporto, diverso dal metallo base, con un punto di fusione inferiore. Il metallo d’apporto si presenta sotto forma di barrette o di filo (filo continuo), avvolto in matasse.
Per un risultato ottimale, il bagno di fusione deve essere protetto da problemi di ossidazioni, bisogna creare una barriera all’ossigeno presente nell’aria. Nella saldatura ad arco manuale con elettrodo, tale funzione di protezione della zona di saldatura è affidata alla combustione del rivestimento dell’elettrodo. Nelle cosiddette saldature ad arco sommerso, indicate per grossi spessori, a tanto provvede il flusso di polvere che sommerge il bagno di saldatura, mentre per le saldature in procedimento gassoso provvede un gas.
Il procedimento nasce all’inizio del secolo scorso. Inizialmente i risultati non furono lusinghieri, dal momento che i primi elettrodi, completamente nudi e privi di antiossidanti, non assicuravano alcuna protezione all’arco elettrico ed al bagno di saldatura, dai problemi di ossidazione. L’inconveniente non durò a lungo, perché ben presto si comprese che gli elettrodi andavano integrati con prodotti disossidanti, per proteggere il bagno di saldatura dall’ossigeno presente nell’aria. In un primo momento questo materiale antiossidante venne sistemato all’interno della bacchetta, ma dopo non molto si constatò che era meglio sistemarlo all’esterno, arrivando all’attuale bacchetta, dove l’anima interna rappresenta l’elettrodo mentre il rivestimento esterno protegge il bagno da problemi di ossidazioni. Tra i rivestimenti maggiormente apprezzati per il rapporto prezzo/qualità del cordone di saldatura, troviamo il biossido di titanio. Caratterizzata dalla economicità dell’attrezzatura e dalla praticità di utilizzo, nonostante l’avvento di procedimenti innovativi, come il TIG, MIG e MAG, la saldatura ad arco con elettrodi rivestiti resta uno dei procedimento maggiormente diffuso, contraddistinto dalla sigla SMAW, Shielded Metal Arc Weding, letteralmente: saldatura ad arco con metallo protetto.
Filo alimentazione; interruttore per accendere e spegnere; due pinze, una per la massa ed una seconda porta elettrodo; manopola di regolazione intensità di corrente.
1-Spazzolate i lembi dei pezzi da saldare e accostateli tra di loro. Stabilite il diametro dell’elettrodo e l’intensità di corrente. Il diametro dell’elettrodo e l’intensità di corrente sono due grandezze che dipendono dallo spessore dei pezzi da unire. In genere, sul retro di ogni saldatrice è apposta una tabella che riporta indicativamente questi valori, per i materiali più comuni. A scopo esemplificativo, per acciaio dolce, spessori 2-3mm, intensità corrente 55-65 ampere, risulta indicato un elettrodo diametro 2mm. E’ importante trovare il giusto equilibrio tra diametro dell’elettrodo e intensità di corrente. Infatti un elettrodo troppo sottile potrebbe richiedere una corrente talmente bassa da non risultare in grado di riscaldare a sufficienza i pezzi da unire, viceversa un elettrodo troppo spesso potrebbe richiedere una corrente talmente alta da bucare il pezzo da saldare.
2-Collegate la pinza di massa al pezzo da saldare, mentre con la seconda pinza reggete l’elettrodo ospitato dal porto elettrodo, dall’estremità privo di rivestimento (guaina).
3- Accendete l’interruttore e avvicinate l’elettrodo alle linea di giunzione, con un’angolazione di 65-70%.
4-Strofinate la punta dell’elettrodo lungo sul pezzo da saldare, seguendo la linea di saldatura. Non appena scocca l’arco, tirate leggermente l’elettrodo dal lato dell’angolazione, ossia dal lato che bisogna procedere per la creazione del cordone di saldatura. Il corto circuito generato produce luce e calore che fonde il materiale d’apporto, elettrodo metallico e rivestimento, nonché i lembi dei pezzi da saldare.
5-Procedete con regolarità lungo la linea di giunzione, mantenendo la punta dell’elettrodo scostata di qualche millimetro dal metallo base, fino a completare la saldatura. In pratica, rispetto alle parti da unire, l’elettrodo va tenuto ad una distanza prossima al suo diametro. Per una buona saldatura e un cordone pulito e privo di irregolarità, bisogna avanzare con una velocità costante, come costante bisogna mantenere la distanza tra la punta dell’elettrodo e la le parti da saldare. Bisogna regolare la velocità di avanzamento in modo che il cordone presenti un diametro quasi doppio di quello dell’elettrodo (parte metallica della bacchetta, escluso il rivestimento).
6-Attendete che il cordone di saldatura si raffreddi completamente, dopo di che picchiettatelo con la punta del martello al fine di rimuovere la scoria superficiale che ha protetto il cordone da problemi di ossidazione, mentre si raffreddava. Per lo scopo utilizzerete una spazzola metallica.
Durante le operazioni di saldatura, l’operatore deve indossare: maschera e occhiali di protezione; guanti e tuta ignifuga.
Difetti più comuni della saldatura manuale ad arco.
Mancanza o eccesso di penetrazione del cordone di saldatura. In questo tipo di saldatura le cosiddette mancanze di penetrazione sono difficile da evitare, in particolare in occasione delle riprese a seguito del cambio di elettrodo, mentre l’eccesso di penetrazione può interessare l’intera linea di giunzione, in presenza di una corrente eccessiva o lembi molto distanti tra di loro, o può essere localizzata in presenza di punti di sfondamento.
Rispetto alla saldatura manuale presenta il vantaggio di essere più veloce, in quanto elimina i tempi morti richiesti per la sostituzione degli elettrodi, che vengono sostituiti da un filo continuo nudo avvolto su apposito rocchetto e trascinato o spinto da un motorino. La protezione del bagno di fusione dall’ossidazione, conseguenza della presenza di ossigeno e azoto presenti nell’aria, viene assicurata dalla caduta di un getto granulare in polvere, che da un serbatoio scende con regolarità sul bagno di fusione. Di questo flusso, la parte che fonde, senza creare fumo, cattivi odori, ecc, crea uno strato di scorie sul cordone di saldatura, da rimuovere successivamente, picchiettando e spazzolando la parte interessata, mentre la parte in eccesso è recuperabile e riutilizzabile. Con questo procedimento tutte le operazioni sono robotizzate: avanzamento del filo, avanzamento dell’elettrodo lungo la linea di giunzione e la caduta del flusso di polvere.
Fermo restando l’utilizzo del filo continuo nudo, in luogo dell’elettrodo rivestito, e della protezione dell’arco e del bagno di fusione dalla caduta del flusso in polvere, che sommerge la zona, da cui il nome, all’operatore è riservato il compito di guidare l’elettrodo lungo la linea di giunzione, mentre restano automatizzate la caduta della polvere di protezione e l’avanzamento del filo.
Oltre al filo continuo, sono caratterizzati dalla presenza di un gas inerte che avvolge e protegge l’arco elettrico e l’intera zona di fusione dai problemi di ossidazione.
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