La saldatura è il procedimento che permette l'unione fisico/chimica di due giunti mediante la fusione degli stessi, o tramite metallo d'apporto. Tale materiale può essere il materiale componente le parti stesse che vengono unite, ma può anche interessare materiale estraneo a esse, detto materiale di apporto: nel primo caso si parla di saldatura autogena (con o senza materiale d'apporto a seconda dei casi) nel secondo di saldatura eterogenea o brasatura (in cui la fusione interessa solo il materiale d'apporto).
Realizza un collegamento permanente che si differenzia da altri collegamenti permanenti (ad esempio chiodatura o incollatura) che non realizzano la continuità del materiale. Con alcuni processi di saldatura autogena, qualora eseguita correttamente e secondo certi principi, viene garantita anche una continuità quasi totale nelle caratteristiche stesse del materiale delle parti unite.
Nella sua accezione più ampia la saldatura si riferisce all'unione mediante apporto di calore di diversi materiali tra loro, o con materiali simili, dato che si effettua comunemente ad esempio la saldatura di materie plastiche. Anche il vetro può essere "saldato", ma la saldatura per antonomasia avviene tra metalli.

Storia

Fin dal Medioevo si univano parti in ferro riscaldandole al calor giallo-bianco sulla forgia e successivamente martellandole fino a renderle omogenee. Tuttavia, per avere dei procedimenti di saldatura con caratteristiche omogenee e riproducibili, fu necessario arrivare al 1901 con la saldatura ossiacetilenica, in cui si univano le parti per fusione dei lembi. In questo procedimento di saldatura l'energia necessaria alla fusione dei pezzi era fornita dalla combustione di un gas (nel caso specifico acetilene) con ossigeno puro. Raggiungendo temperature sufficientemente elevate (e superiori alla temperatura di fusione del ferro) non era più necessaria l'operazione di martellatura per unire i pezzi, a tutto vantaggio della semplicità e della ripetibilità dell'operazione.

Saldatura a elettrodo rivestito.

Agli inizi del XX secolo si svilupparono generatori elettrici sufficientemente potenti per generare un arco avente una potenza sufficiente alla fusione del ferro. Il primo procedimento di saldatura che fu sviluppato utilizzando l'energia dell'arco elettrico fu il procedimento a elettrodo non protetto, attualmente 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.
Nel 1925 veniva messo a punto il procedimento di saldatura a resistenza, oggi utilizzato ampiamente in ambito industriale per produzioni di grande serie.
Nel corso della Seconda guerra mondiale fu sentita l'esigenza di produrre giunti saldati di buona qualità con una produttività maggiore di quella che poteva essere data dall'elettrodo rivestito, quindi negli Stati Uniti fu incominciato lo studio dei procedimenti a filo continuo, e in particolare dell'arco sommerso, che permetteva una produttività e una riproducibilità assolutamente maggiori di quelle dei procedimenti a elettrodo rivestito.
Nel dopoguerra furono sviluppati (anni cinquanta) i procedimenti MIG e MAG per avere una produttività confrontabile con quella dell'arco sommerso, pur con una maggiore flessibilità di impiego. In parallelo fu sviluppato il procedimento TIG, che permetteva un controllo molto preciso delle caratteristiche della saldatura e una lavorazione continua, che non era permessa dall'elettrodo rivestito.
Infine negli anni settanta furono sviluppati i procedimenti a energia concentrata, cioè electron beam e laser, che permettono di limitare la zona di materiale modificata dalla saldatura.
Attualmente sono in corso studi per la saldatura per diffusione, in cui non si porta a fusione il materiale da saldare, ma si sottopone a pressione a una temperatura sufficientemente elevata perché gli atomi del reticolo cristallino diffondano attraverso la superficie di separazione dei pezzi, in modo da realizzare giunti a temperature relativamente basse.

Il processo di saldatura


Saldatura circonferenziale su un tubo (si nota la zona termicamente alterata con colorazione diversa del metallo)
Ogni tipo di saldatura avviene mediante procedimenti differenti e macchinari specifici. Si può comunque descrivere un procedimento generico che accomuna i diversi processi di saldatura.

Tipologie base di cianfrino
Per realizzare una saldatura di due parti è necessario anzitutto preparare i due lembi del giunto mediante quella che viene definita cianfrinatura. Quindi il giunto viene scaldato a diverse temperature a seconda del processo impiegato.
Quando il giunto viene riscaldato fino a fondere unendo così i lembi col materiale stesso del giunto o con l'aiuto di un materiale di apporto a esso omogeneo si parla di saldatura autogena. Se invece una volta riscaldato il giunto al di sotto della temperatura di fusione viene fuso su di esso un materiale di apporto a esso eterogeneo e con punto di fusione più basso si parla di saldatura eterogena o brasatura.
Il calore necessario all'attuazione del processo viene ottenuto con diversi sistemi:
  • Una fiamma prodotta per combustione di un gas con aria o ossigeno.
  • Un arco elettrico che viene formato tra due elettrodi (uno di essi può essere il pezzo stesso).
  • Resistenza elettrica ottenuta per effetto Joule al passaggio di una corrente attraverso i pezzi da saldare.
  • Laser a elevata potenza o altri sistemi di apporto di energia non da fiamma.

Saldatura ossiacetilenica.
Per ottenere una saldatura resistente, tecnicamente buona ed esente da imperfezioni, la zona di fusione deve essere protetta da fenomeni di ossidazione e il metallo fuso deve essere depurato da scorie. Per evitare l'ossidazione la saldatura deve avvenire quindi in atmosfera il più possibile priva di ossigeno (inerte): a tale scopo nella zona in prossimità della saldatura devono essere aggiunte sostanze come gas, borace, silicati e carbonati, che creino una "nube protettiva" nei pressi del bagno di fusione e che permettano l'espulsione delle scorie. Nella saldatura ossiacetilenica si produce un'atmosfera riducente, mentre la saldatura ad arco viene effettuata nell'atmosfera prodotta dalla combustione del rivestimento dell'elettrodo o sotto flusso di gas.
Il metallo di apporto può essere in forma di barrette o di filo continuo, che vengono avvicinate alla zona di fusione (saldatura a fiamma e saldatura TIG, in inglese tungsten inert gas) o costituire il vero e proprio elettrodo che si fonde a causa dell'arco elettrico che esso stesso provoca.

Saldatura a punti[modifica | modifica wikitesto]


Saldatrice a punti.
Detta anche saldatura puntuale (spot welding in inglese) o chiodi di saldatura, spesso realizzata tramite saldatrici a induzione, è un tipo di saldatura a resistenza e consiste nel far combaciare le parti di materiale da saldare e nel comprimere i due pezzi mediante una macchina. Successivamente, il passaggio di energia elettrica scalda i corpi da saldare fino ad arrivare al punto di fusione in meno di 15 secondi, unendo così i due materiali da un chiodo interno particolarmente resistente che dura nel tempo. Questo genere di saldatura è adottata in molti centri di presagomatura per rendere staffe doppie prodotte in un unico passaggio più rigide e quindi maneggiabili.

Saldatura per puntatura[modifica | modifica wikitesto]

La saldatura per puntatura ( tack welding ), salvo quando il termine non sia utilizzato impropriamente per indicare la saldatura puntuale di cui sopra, non si riferisce a un particolare processo di saldatura, quanto piuttosto a un'applicazione particolare dei processi di saldatura già accennati. Si tratta di generare punti di saldatura sul perimetro dei pezzi da unire, senza creare cioè un cordone di saldatura ovvero una saldatura continua senza interruzioni, quanto realizzando molteplici punti posti a distanze più o meno regolari tra loro. Questo modo di procedere viene spesso usato per unire parti sottoposte a scarsi sforzi meccanici, o comunque tra le quali la saldatura non debba creare un giunto ermetico. Viene utilizzato tipicamente in processi di saldatura non automatizzati come imbastitura utile a tenere assieme le parti in vista di una successiva saldatura continua.




























Posizione di saldatura

In funzione del cordone si distinguono le seguenti posizioni di saldatura:
  • in piano - il cordone è in corrispondenza dell'estradosso dei pezzi saldati
  • verticale
  • frontale
  • sovratesta - il cordone è in corrispondenza dell'intradosso dei pezzi saldati

Tipi di giunto


alcuni tipi di giunto 1) di testa, 2) di testa con cianfrinatura; 3) a sovrapposizione; 4) a T
In base alla posizione relativa dei pezzi da saldare si distinguono i seguenti tipi di giunto
  • di testa
  • a L
  • a T
  • di spigolo
  • a sovrapposizione