Il collegamento di parti solide che realizza la continutà del materiale fra i corpi che vengono uniti, viene definito come saldatura.
Video riguardanti corrette tecniche di saldatura sono visionabili qui:
www.youtube.com/watch?v=yI4bGRqG4F4
www.youtube.com/watch?v=TeBX6cKKHWY
La fusione delle parti che devono essere unite è caratteristica della saldatura dei metalli; mentre nella brasatura o saldobrasatura viene fuso unicamente il materiale d’ apporto.
Attraverso la saldatura viene garantita quindi anche la continuità delle caratteristiche del materiale dei corpi così uniti. La saldatura dei metalli è perciò un collegamento permanente che si differenza anche da altri collegamenti permanenti (chiodatura o incollatura), attraverso i quali non si ottiene però la continuità metallica.
LO SVILUPPO DELLA SALDATURA NEGLI ANNI
L’unione di parti in ferro veniva ralizzata fin dal Medio Evo, queste, riscaldate al calor rosso sulla forgia, venivano successivamente martellate fino a essere rese omogenee.
Per ottenere dei procedimenti di saldatura metalli con caratteristiche omogenee e riproducibili, fu necessario arrivare al 1901 con la saldatura ossiacetilenica, in cui le parti venivano unite per fusione dei lembi.
L’energia necessaria alla fusione dei pezzi, in questo procedimento di saldatura dei metalli, era fornita dalla combustione di un gas (in questo caso l’acetilene) con ossigeno puro.
Grazie alle elevate temperature (superiori alla temperatura di fusione del ferro) raggiunte attraverso questo processo, non era più necessaria l’operazione di martellatura per unire i pezzi: aumentava quindi la semplicità e della ripetibilità dell’operazione.
Verso l’inzio del XX secolo si svilupparono generatori elettrici che generavano un arco avente una potenza sufficiente alla fusione del ferro.
Il procedimento ad elettrodo non protetto, fu il primo processo di saldatura metalli sviluppato utilizzando l’energia dell’arco elettrico; fu tuttavia completamente abbandonato a favore del procedimento a elettrodo rivestito, in cui il rivestimento svolge tutta una serie di funzioni fondamentali per la produzione di un giunto di buone caratteristiche, al giorno d’oggi (2006) la saldatura a elettrodo rivestito è il procedimento più diffuso nel mondo.
Il procedimento di saldatura metalli a resistenza venne messo a punto nel 1925, oggi è utilizzato ampiamente in ambito industriale per produzioni di grande serie. Durante la Seconda Guerra Mondiale fu sentito il bisogno di produrre giunti saldati di buona qualità con una produttività molto maggiore di rispetto a quella che poteva essere data dall’elettrodo rivestito, quindi negli Stati Uniti fu iniziato lo studio dei procedimenti a filo continuo, ed in particolare dell’arco sommerso, che permetteva una produttività ed una riproducibilità notevolmente maggiori di quelle dei procedimenti ad elettrodo rivestito.
I procedimenti MIG e MAG furono sviluppati nel dopoguerra, grazie a questi si poteva avere una produttività confrontabile con quella dell’arco sommerso, pur con una maggiore flessibilità di impiego.
Il procedimento di saldatura TIG, che permetteva un controllo molto preciso delle caratteristiche della saldatura metalli ed una lavorazione continua, (non consentita dall’elettrodo rivestito) fu sviluppato in parallelo.
I procedimenti ad energia concentrata, cioè electron beam e laser, che permettono di limitare la zona di materiale modificata dalla saldatura dei metalli furono sviluppati negli anni ’70 .
Al giorno d’oggi sono in corso studi per la saldatura per diffusione, in cui non si porta a fusione il materiale da saldare, ma lo si sottopone a pressione ad una temperatura sufficientemente elevata perché gli atomi del reticolo cristallino diffondano attraverso la superficie di separazione dei pezzi, così da realizzare giunti a temperature relativamente basse.
I PRINCIPALI PROCEDIMENTI DI SALDATURA METALLI
Qui sotto sono indicati principali processi di saldatura, con la denominazione italiana, quella dell’AWS (American Welding Society) e la sigla usata dall’AWS.
(Denominazione italiana – Denominazione AWS – Sigla)
Elettrodo rivestito – Shielded Metal Arc Welding – SMAW
Ossiacetilenica – Oxyfuel Gas Welding – OFW
Arco sommerso – Submerged Arc Welding – SAW
MIG/MAG – Gas Metal Arc Welding – GMAW
TIG – Gas Tungsten Arc Welding – GTAW
Elettrogas – Electorgas Welding – EGW
Saldatura laser – Laser Beam Welding – LBW
Saldatura a plasma – Plasma Arc Welding – PAW
Saldatura a resistenza – Resistance Welding
Elettroscoria – Electorslag Welding – ESW
Electron beam – Electron Beam Welding EBW
CAMPI DI IMPIEGO DELLE SALDATURE METALLI
Tra i maggiori campi di impiego delle saldature vi sono la costruzione di recipienti sottoposti a sforzi significativi (principalmente dovuti a pressione) (caldareria), di strutture di supporto più o meno complesse (carpenteria) e la realizzazione di impianti di tubazioni per teleriscaldamento, acqua condizionata, acquedotti, gasdotti e ossidotti.
La saldatura metalli è utilizzata inoltre nella costruzione di veicoli, sia marittimi, sia aerei sia terrestri.
La saldatura metalli si sviluppò inizialmente grazie a questo campo, infatti le costruzioni navali richiedevano la giunzione di lamiere di spessore eccessivo per le chiodature con una notevole resistenza ed un peso, per quanto possibile, limitato.
La saldatura dei metalli ha come caratteristica principale quella di creare strutture monolitiche, cioè strutture che non presentano discontinuità di caratteristiche in presenza dei giunti, ottenedo quindi resistenza meccanica e resitenza alle aggressioni esterne, uniforme.
LA SALDABILITA’ DEI METALLI
Qui sotto sono indicati i metalli più usati con un rating di saldabilità
(da 0 per la saldatura impossibile a 5 per una buona saldabilità)
Saldabilità degli acciai
Tipo di acciaio – Saldabilità
Acciai al C 5
Acciai basso legati al Mn 4
Acciai ad alto carbonio (>0.45%) 1
Acciai bonificati 3
Acciai al Cr Mo 3
Acciai inossidabili austenitici 5
Acciai inossidabili martensitici 2
Ghise 0
Saldabilità dei materiali non ferrosi
Metallo o lega – Saldabilità
Rame 4
Leghe di Cu 2
Leghe di Nickel 5
Alluminio 4
Leghe di Al 3
Piombo 4
Titanio e leghe 4
Metalli refrattari (Nb, Ta) 1
Metalli refrattari (W e Mo) 0
LA BRASATURA O SALDOBRASATURA (nel campo della saldatura di metalli).
L’operazione della brasatura consiste nel collegare diversi pezzi metallici con l’aiuto di un metallo d’apporto senza la fusione dei pezzi da assemblare. Il metallo d’apporto penetra per capillarità fra i pezzi da congiungere.
La saldobrasatura è un procedimento molto antico per l’unione di parti metalliche, conosciuto già dai tempi dei Fenici e dagli Etruschi. È un procedimento molto diffuso ancora oggi ed applicato, sia dall’industria che nell’artigianato.
La brasatura è impiegata in particolar modo dove: è necessario contenere il riscaldamento del pezzo, i giunti sono costituiti da materiali difficilmente saldabili, i pezzi sono di natura differente e la loro saldatura è impossibile, l’aspetto estetico del giunto è di importanza prioritaria o indispensabile
A seconda della temperatura di fusione del metallo d’apporto possono essere utilizzati diversi mezzi di riscaldo. La brasatura può essere effettuata sia con mezzi simili a quelli utilizzati per la saldatura ossiacetilenica (brasatura al cannello) sia con riscaldamento elettrico (tipiche, sotto questo aspetto, sono le saldobrasature utilizzate in elettronica) sia, per ottenere giunti di qualità più elevata e più controllabile, in forno sotto vuoto o sotto atmosfera controllata.
La temperatura di fusione della lega brasante determina poi la brasatura dolce o la brasatura forte. I più importanti campi d’applicazione sono ad esempio:industrie di casalinghi, rubinetterie, automobilistiche, elettrodomestici, impianti chimici e termosanitari per la brasatura di tubazioni in rame con giunto a bicchiere La brasatura dolce: detta anche saldatura a stagno, o saldobrasatura quando la lega fonde a meno di 400°C. La brasatura forte: detta anche saldatura ad ottone, quando la lega fonde a più di 400°C. Le leghe per saldo brasatura Le leghe per brasatura sono generalmente composti eutettici di due metalli. Le brasature dolci sono effettuate usando come materiale brasante leghe di stagno, piombo e antimonio. Invece per le brasature forti si usano leghe di argento, oro, palladio, rame e nickel. Spesso per le brasature che devono essere effettuate a temperature superiori a 1000°C si utilizza il nickel o solo o in lega binaria o ternaria. Le caratteristiche di base della lega brasante devono essere quella di bagnare il metallo (o i metalli) base e quella di poter salire per capillarità entro meati molto stretti dato che le dimensioni tipiche di un meato per brasatura sono attorno a 1/10 di mm.
