Saldatura TIG: la tecnica versatile per la precisione e la qualità

Che cosa è la saldatura a TIG e quando sceglierla? Ecco tutto ciò che devi sapere sulla saldatura Tungsten Inert Gas.

La saldatura a gas inerte di tungsteno (TIG, Tungsten Inert Gas), nota anche come Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), si distingue dagli altri tipi di saldatura in quanto è un processo di saldatura ad arco elettrico che utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile.

Adottata con successo già negli anni ‘40 per unire magnesio e alluminio, la saldatura TIG utilizza uno scudo di gas inerte per proteggere il bagno di saldatura.

Nello specifico, il TIG ha svolto un ruolo importante nell’incremento qualitativo della saldatura dell’alluminio.

La base del processo TIG è l’elettrodo di tungsteno, attraverso cui la corrente viene erogata. Esso non fonde alle temperature previste dal processo (superiori a 3.000 °C) e quindi non partecipa al bagno di fusione.

Il processo avviene grazie ad una torcia nella quale viene inserito l’elettrodo in tungsteno, attorno a cui passa il gas di protezione. L’operatore muove la torcia lungo il giunto, tenendola costantemente a qualche millimetro di distanza dal pezzo. Se la torcia, e quindi l’elettrodo, entrasse in contatto con il pezzo da saldare, si attaccherebbe al giunto e la saldatura sarebbe interrotta.

L’arco elettrico si forma tra l’elettrodo appuntito di tungsteno e il pezzo da saldare, garantendo estrema precisione. È proprio grazie a questo arco, molto intenso, che il pezzo finito avrà proprietà di grande resistenza.

Tutto ciò avviene in un’atmosfera inerte di Argon o Elio: il gas inerte fuoriesce dall’ugello per raffreddare e proteggere il materiale riscaldato e il bagno di fusione fluido dalle reazioni chimiche con l’ambiente.

La saldatura TIG può essere utilizzata per saldature dirette metallo-metallo e consente di ottenere saldature più pulite, prive di sbavature e, generalmente, di difetti.

Sebbene anche la saldatura MIG (GMAW) utilizzi un gas di protezione inerte (Elio o Argon), le due tipologie di saldatura non sono simili.

Ecco una delle maggiori differenze tra saldatura MIG e TIG: mentre la prima è utile per unire spessori importanti utilizzando materiale d’apporto, la seconda può essere eseguita con o senza materiali d’apporto su spessori sottili.

In particolare, i pezzi con spessore fino a 2,5 mm possono essere saldati senza materiale d’apporto; per spessori più importanti, i lembi devono essere smussati e richiedono l’utilizzo di materiale d’apporto.

Nel processo TIG, la saldatura viene eseguita con una fonte di alimentazione a corrente continua (DC) o alternata (AC).

La corrente continua (DC) con polarità diretta viene impiegata soprattutto per la saldatura TIG:

• degli acciai inossidabili,
• degli acciai al carbonio basso legati,
• del nichel e delle sue leghe,
• del rame e delle sue leghe,
• del titanio e delle sue leghe.

Per eliminare l’ossidazione, prima di avviare il processo di saldatura, è spesso necessaria un’accurata pulizia con una spazzola d’acciaio inossidabile o tramite decapaggio (procedimento chimico per eliminare l’ossido presente).

La corrente alternata (AC), solitamente, viene utilizzata per saldare materiali con una pellicola tenace di ossido superficiale, come nel caso dell’alluminio.

Nel processo TIG possiamo distinguere almeno due modalità di innesco principali:

• Innesco ad alta frequenza (HF): esso utilizza un impulso di tensione per innescare l’arco. È la modalità di avvio più comune e consiste in scintille ad alta tensione (migliaia di Volt) che provocano la rottura o ionizzazione della distanza elettrodo-pezzo. Una volta formata una nuvola di elettroni/ioni, la corrente può fluire dalla sorgente di alimentazione.
• Innesco TIG Lift: questo metodo necessita di un contatto fisico tra l’elettrodo e il pezzo. La partenza Lift, vista la mancanza dell’alta frequenza non crea disturbi elettromagnetici. Tuttavia, il contatto della punta dell’elettrodo con il materiale del pezzo può creare un inquinamento del bagno.

Come abbiamo visto, la caratteristica dell’elettrodo in tungsteno è quella di non essere consumabile. Questo metallo ha un elevato punto di fusione e offre una grande conduttività elettrica.

Grazie a questi elettrodi, l’arco e il bagno di saldatura sono protetti dalla contaminazione del gas inerte.

Il tungsteno può essere legato ad altri metalli, a seconda del tipo di saldatura per cui verranno utilizzati gli elettrodi. In particolare:

• elettrodo di tungsteno o wolframio puro, di colore verde
• elettrodo di tungsteno o wolframio torio, di colore rosso (dismesso)
• elettrodo di tungsteno o wolframio cerio 2%, di colore grigio
• elettrodo di tungsteno o wolframio lantanio 1%, di colore nero
• elettrodo di tungsteno o wolframio lantanio 1,5%, di colore oro
• elettrodo di tungsteno o wolframio lantanio 2%, di colore blu
• elettrodo di tungsteno o wolframio terre rare 0,8%, di colore turchese
• elettrodo di tungsteno o wolframio zirconio 0,8%, di colore bianco.

Se gli elettrodi in tungsteno puro sono solitamente utilizzati per la saldatura TIG dell’alluminio, quelli con l’aggiunta di cerio, per esempio, sono impiegati nella saldatura dell’acciaio per facilitare l’accensione dell’arco e ridurre il consumo dell’elettrodo.

A seconda della corrente usata, vengono selezionati il diametro dell’elettrodo e l’angolo di punta corretti. In genere, minore è la corrente, minore è il diametro dell’elettrodo e l’angolo della punta.

Nella saldatura in corrente alternata (AC), poiché l’elettrodo opera a una temperatura più elevata, si utilizza tungsteno con l’aggiunta di zirconio per ridurre l’erosione dell’elettrodo. A causa della grande quantità di calore generata sull’elettrodo, l’estremità dell’elettrodo assume un profilo sferico.

Il gas di protezione viene scelto in base al materiale da saldare:

• Argon puro – il gas di protezione più comunemente utilizzato per la saldatura di un’ampia gamma di materiali, tra cui acciai, acciaio inox, alluminio e titanio.
• Argon + 2-5% idrogeno – la miscela ha effetto riducente e favorisce la produzione di saldature dall’aspetto più pulito, senza ossidazione superficiale. L’arco è più caldo e più ristretto e, perciò, consente velocità di saldatura più elevate. Tra gli svantaggi dell’uso dell’idrogeno: il rischio delle tipiche cricche negli acciai al carbonio e la porosità del metallo saldato nelle leghe di alluminio.
• Elio puro e miscele Elio/Argon – l’aggiunta di Elio all’Argon aumenta la temperatura dell’arco. Ciò favorisce la velocità di saldatura e garantisce una penetrazione più profonda. Tra gli svantaggi dell’uso dell’elio, ricordiamo il costo elevato e la maggiore difficoltà di innesco dell’arco.

Nel caso di alcuni materiali ossidanti, è richiesta una protezione gassosa al rovescio, sempre con gas inerti.

Questo tipo di saldatura è applicato in tutti i settori industriali, ma è particolarmente adatto per saldature di alta qualità o estetiche. Nella saldatura manuale, l’arco relativamente piccolo si configura come ideale per lavorare lamiere sottili o per una penetrazione controllata (come nella saldatura dei tubi).

In quasi ottant’anni di storia, il TIG si è prestato a molte applicazioni, tra cui:

• Costruzione di veicoli a motore, automobili, cicli e motocicli
• Settore navale
• Produzione di veicoli aerospaziali e spaziali
• Tubazioni, impianti chimici, caldaie e stampi
• Industrie diverse, tra cui quella farmaceutica e alimentare

Se i materiali da saldare sono molto spessi, la saldatura MIG è generalmente più efficace di quella TIG. Tuttavia, se i materiali sono elettricamente resistenti e si riscaldano rapidamente, la saldatura TIG può essere appropriata. Il processo TIG è utile anche quando una saldatura non richiede metallo d’apporto, come nei casi in cui si combinano materiali sottili.

La saldatura TIG è utilizzata quando si saldano parti sottili o si desiderano saldature estetiche e precise.

Nel TIG robotizzato, variabili come il movimento della torcia, il pre-flusso del gas di protezione, la frequenza degli impulsi e altre, sono controllate automaticamente. Anche la lunghezza dell’arco può essere mantenuta in modo automatico con il controllo della tensione.

I vantaggi della saldatura TIG sono molteplici, tra cui:

• Saldature più resistenti: il processo produce saldature forti grazie all’elevata resistenza alla corrosione e la capacità di penetrare più in profondità.
• Saldature versatili: questa tipologia di saldatura può essere eseguita con o senza metallo d’apporto e permette di controllare altre variabili come l’apporto di calore.
• Giunti più puliti: il processo non produce schizzi e ciò elimina la necessità di una successiva pulizia.
• Saldature automatizzabili

Ci sono anche alcuni svantaggi da tenere in considerazione:

• la saldatura TIG richiede molta abilità. È, infatti, uno dei processi di saldatura più difficili da padroneggiare.
• Costi più elevati rispetto ad altri processi.

La saldatura a TIG fornisce giunti di elevata qualità, ma richiede una forte expertise per eseguirla.

Si possono distinguere diverse tipologie di saldatura TIG, tra cui:

• Saldatura TIG (a elettrodo infusibile con gas protettivo)
• Saldatura TIG con filo/bacchetta piena (AWS: GTAW)
• Saldatura TIG autogena
• Saldatura TIG con bacchetta animata
• Saldatura TIG con gas riducente con filo/bacchetta piena

Casa della Saldatura è un partner specializzato nelle tecniche di saldatura a TIG.

Tra le tecniche usate, Casa della Saldatura predilige la saldatura robotizzata a TIG e TIG con filo freddo AC e DC, eseguite rigorosamente con generatori di ultima generazione.

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