Le 7 principali tecniche di saldatura

Quanti e quali sono i tipi di saldatura? Esploriamo le principali tecniche di saldatura e capiamo in quali situazioni è meglio impiegarle

La saldatura è un processo fondamentale nell’industria e nella produzione. Consiste nell’unione di due o più parti di metallo mediante la fusione del materiale di base (talvolta, con l’aggiunta di materiale di apporto). Questa tecnica è utilizzata in molti settori, come l’automotive, l’aeronautica, l’edilizia, e nella produzione di componentistica, attrezzature industriali a scopo medicale, alimentare, elettrodomestico e molto altro.

Tramite i processi di saldatura è possibile unire parti metalliche in modo permanente, creando giunzioni robuste e resistenti in grado di difendersi da sollecitazioni meccaniche e termiche.

Inoltre, la saldatura offre la possibilità di eseguire realizzazioni complesse, soddisfacendo le più diversificate esigenze progettuali, grazie alla disponibilità di una vasta gamma di processi e tecnologie.

Abbiamo già visto come la scienza e lo sviluppo dei materiali e delle tecnologie produttive abbiano portato all’ampliamento e all’affinamento delle tecniche di saldatura nella storia: nei prossimi paragrafi, invece, risponderemo alla domanda “Quali sono i metodi di saldatura?”.

Innanzitutto, esistono due macrocategorie di saldatura: autogene ed eterogene.

Per sapere di più sulle saldature eterogene, leggi anche “Qual è la differenza tra brasatura e saldatura?”.

Per quanto riguarda le saldature in senso stretto, i processi maggiormente sviluppati in ambito industriale appartengono al gruppo della saldatura per fusione.

Il calore, generato in vari modi, viene usato per fondere il materiale base.

È fondamentale ricordare che la scelta della giusta tecnica di saldatura va presa in base alle esigenze del progetto, alle geometrie e al materiale coinvolto.

I processi più comunemente utilizzati si possono classificare nei seguenti sottogruppi.

Tra i processi a gas, ricordiamo sicuramente quello ossiacetilenico, quanto meno per la sua storicità, anche se non è più largamente usato.

La saldatura ossiacetilenica è un procedimento che utilizza la fiamma ottenuta dalla combustione dell’acetilene (C2H2) con l’ossigeno (O2) per fondere i le estremità dei materiali da lavorare, senza impiegare elettricità. La temperatura della fiamma va regolata per ottenere una fusione adeguata dei materiali e, per creare una saldatura solida, viene impiegato materiale di apporto sul giunto.

Questa tecnica, utilizzata fin dal principio del secolo scorso, è oggi poco diffusa rispetto ad altre tecnologie di saldatura a causa dell’evoluzione delle tecniche del settore.

La tecnica della saldatura ad arco si caratterizza per l’uso di un arco elettrico al fine di generare il calore necessario alla saldatura. Comunemente utilizzata per la saldatura di parti in metallo di spessore medio, richiede attenzione e competenza per essere eseguita correttamente.

La Saldatura ad Arco Manuale, nota anche come “saldatura ad elettrodo rivestito” (MMA) è un processo di saldatura semplice ed economico, che ha avuto molta fortuna nel corso della storia.

Quando l’elettrodo rivestito viene portato a contatto con i materiali da saldare, crea un arco elettrico tra l’elettrodo e i materiali stessi. L’arco elettrico fonde i bordi dei pezzi metallici da unire e il materiale di apporto presente nell’elettrodo viene depositato nella giunzione per creare la saldatura.

Tra i vantaggi della saldatura ad arco manuale possiamo citare:

• la flessibilità, in quanto può essere utilizzata per saldare una vasta gamma di materiali ferrosi e non,
• l’estrema economicità rispetto ad altre tecnologie di saldatura.

Tuttavia, la tecnica non è largamente utilizzata nelle lavorazioni industriali di precisione poiché meno efficiente in termini di qualità e velocità rispetto ad altre tecniche di saldatura (la sostituzione dell’elettrodo interrompe di fatto il flusso di lavoro). Le saldature prodotte con questo metodo sono soggette a porosità, crepe e scarsa penetrazione. In generale, questo tipo di saldature sono meno durevoli di quelle prodotte da altri tipi di saldatura.

La saldatura ad arco sommerso (SAW) è una tecnica di saldatura a filo che utilizza un arco elettrico sommerso sotto un letto di granelli di fusione (solitamente costituito da ossidi, carbonato, silicati e ferroleghe) per fondere i materiali da saldare, proteggendo il processo dall’ossidazione e dalla contaminazione atmosferica.

Questa tipologia di saldatura consente di saldare velocemente materiali spessi in una sola passata, grazie alla grande quantità di calore generata dall’arco sommerso. Per questo motivo, la tecnica è spesso usata nelle lavorazioni in serie.

Nonostante ciò, la saldatura può essere costosa e poco versatile, viste le attrezzature necessarie. Inoltre, consente di saldare certamente con meno abilità, ma anche con minore precisione. Questa tecnica non è adatta per spessori sottili.

La saldatura TIG (Tungsten Inert Gas) è una tecnica di saldatura a gas inerte. Questa tipologia di lavorazione utilizza una gamma di elettrodi di tungsteno, a seconda del materiale che si vuole saldare, per generare l’arco elettrico necessario alla saldatura. Gli elettrodi in tungsteno sono detti “infusibili” in quanto non prendono parte al processo di fusione.

Il gas inerte (Argon, o miscele di Argon) viene utilizzato per proteggere la saldatura dall’ossidazione. Inoltre, alcuni materiali ossidanti richiedono anche una protezione gassosa al rovescio, sempre con gas inerti.

Può essere anche utilizzato metallo d’apporto per formare il cordone di saldatura.

Se la saldatura è automatizzata, il metallo d’apporto avrà la forma di filo. Con il procedimento di saldatura TIG con filo freddo, la velocità di saldatura aumenta notevolmente, evitando il rischio di saldature non uniformi.

È considerato uno dei metodi di saldatura più difficili da padroneggiare, ma produce saldature di altissima qualità e altamente resistenti. Questa tecnica richiede una notevole abilità e precisione da parte dell’operatore e non è adatta per i metalli bassofondenti (Stagno, Piombo, Zinco).

Tuttavia, si presta bene alla saldatura di un’ampia gamma di materiali, compresi acciaio inox, alluminio e rame. Molto utilizzata nell’industria aerospaziale, la tecnologia consente anche di saldare materiali di spessore sottile.

La saldatura TIG può essere più costosa di altre tecnologie di saldatura a causa dei macchinari impiegati, dell’utilizzo di gas inerte e della maggiore complessità.

La saldatura MIG (Metal Inert Gas) e la saldatura MAG (Metal Active Gas) sono tecniche di saldatura a filo continuo che utilizzano gas di protezione (inerte oppure attivo) per proteggere la saldatura.

Il filo di saldatura continuo, alimentato attraverso una pistola di saldatura, è rivestito da un flusso di gas (argon, elio, anidride carbonica o loro miscele) che protegge la saldatura dall’ossidazione, dalla formazione di bolle e dalla contaminazione atmosferica.

L’arco elettrico generato tra il filo di saldatura e i materiali da saldare fonde i bordi dei materiali e crea un giunto solido.

In funzione della tensione dell’arco e della corrente che lo attraversa, possiamo distinguere:

• Modalità “short arc”: con tensioni d’arco basse (minori di 20 Volt) e bassa corrente. La solidificazione del cordone di saldatura è rapida, quindi questa modalità è adatta per la saldatura in ogni posizione e per gli spessori sottili. Tuttavia, richiede tempi di esecuzione abbastanza lunghi.
• Modalità “spray arc”: con tensioni d’arco superiori a 25 Volt ed elevate correnti. La fluidità del bagno di fusione è elevata, per cui la solidificazione del cordone di saldatura è più lenta. Perciò, è adatta solo per la saldatura in piano e per gli spessori importanti. Tuttavia, i tempi di esecuzione sono minori rispetto alla precedente modalità.

La saldatura MIG è spesso utilizzata per lavorare su metalli come l’acciaio inossidabile, il rame, il nichel, l’acciaio al carbonio, l’alluminio e altri ancora. Tra tutti i processi di saldatura, questo è il più diffuso nell’edilizia e nell’industria automobilistica.

La saldatura MAG si utilizza solitamente per acciai con basso tenore di carbonio per l’economicità del gas che utilizza.

Tra i vantaggi della saldatura MIG/MAG ricordiamo:

• velocità elevata di saldatura, accompagnata da risultati di alta qualità,
• costi più economici rispetto alla saldatura TIG,
• versatilità su una vasta gamma di materiali, compresi acciaio inox, alluminio, acciaio ferroso.

La saldatura a resistenza utilizza il calore prodotto per effetto Joule dal passaggio di energia elettrica. È comunemente utilizzata per saldare lamiere sottili (carrozzerie, involucri di elettrodomestici, mobili metallici). È rapida e poco costosa, ma può essere utilizzata solo su materiali conduttori.

Questo tipo di saldatura può essere a resistenza oppure a scintillio. Nel primo caso, i pezzi da saldare sono compressi, mentre nel secondo sono solamente accostati.

La saldatura a proiezione è una tecnica di saldatura a resistenza che utilizza una pressa per unire i materiali da saldare.

Questo tipo di saldatura è estremamente precisa e i risultati della lavorazione sono qualitativamente elevati. Inoltre, è adatta per saldare una vasta gamma di materiali, anche di spessore molto sottile.

È necessario che gli operatori siano esperti nell’uso di questa tecnica, in quanto la pressione concentrata sul giunto può causare deformazioni localizzate.

La saldatura capacitiva viene utilizzata per fissare perni e inserti metallici su materiali come ferro, alluminio, ottone e acciaio inox.

Viene definita saldatura a scarica di condensatori perché sfrutta la tensione dell’energia immagazzinata in una batteria di condensatori per scaricarla successivamente nella zona di unione tra i due materiali.

Appartengono a questo gruppo i procedimenti che utilizzano fasci di energia che riescono a concentrare sul pezzo potenze molto elevate. Tra le tipologie di saldatura, oltre a quella laser, ricordiamo anche la saldatura a fascio di elettroni (EBW) e al plasma (PAW).

La saldatura laser (LBW – Laser Beam Welding) è una tecnica di saldatura che utilizza un fascio di luce laser preciso e ad alta energia.

Il fascio altamente concentrato viene focalizzato sulla zona di giunzione dei materiali da saldare. Ciò è utile per unire saldamente anche i più piccoli dispositivi medici impiantabili.

La saldatura laser è adatta per una vasta gamma di materiali, compresi acciaio, alluminio, rame e titanio. La tecnologia consente anche di saldare materiali di spessore molto sottile.

Tuttavia, la tecnica è più efficace per saldature lineari e semplici e richiede l’utilizzo di attrezzature specializzate, il ché la rende costosa. Inoltre, può essere meno adatta per saldature di grandi dimensioni o per realizzare giunti complessi.

Infine, la saldatura laser può essere sensibile alle variazioni di spessore e di riflettività dei materiali e, per questo motivo, richiede attenzioni particolari.

Nella saldatura per attrito non c’è fusione: si tratta di un processo di saldatura allo stato solido. Per questo motivo, spesso non viene considerata come una tipologia di saldatura, ma piuttosto come una tecnica di forgiatura.

Tra le principali tecniche, citiamo la saldatura per attrito stirata (FSW) e la saldatura per attrito rotativa inerziale (IRW).

In generale, la scelta della tecnica di saldatura dipende dalle caratteristiche del materiale da unire, dalla geometria delle parti da saldare, dalle proprietà meccaniche richieste e dalle specifiche del progetto. Ogni tecnica di saldatura ha vantaggi e limitazioni: la scelta dipende dall’applicazione.

Ad esempio, la saldatura MIG/MAG è utilizzata spesso in ambito industriale grazie alla sua versatilità e alla sua capacità di saldare diversi tipi di materiali. La saldatura TIG, invece, è preferita per la sua precisione e per la qualità estetica delle saldature ed è spesso utilizzata nell’industria dell’aeronautica e della produzione di attrezzature mediche.

In ogni caso, è fondamentale che la tecnica di saldatura sia padroneggiata da professionisti altamente qualificati, in grado di garantire la qualità e la sicurezza delle saldature effettuate.

Casa della Saldatura, azienda con sede in provincia di Brescia e attiva dal 1986 nel settore delle saldature sui metalli, è specializzata in processi produttivi robotizzati e manuali. Tra le diverse tecniche padroneggiate e utilizzate per realizzare prodotti semilavorati, finiti e assiemi complessi dagli alti standard qualitativi, predilige i le seguenti tipologie saldatura:

1. Saldatura TIG
2. Saldatura a filo (MIG-MAG)
3. Saldatura a proiezione (Puntatura)
4. Saldatura a scarica di condensatore (Capacitiva)