Materiali d'apporto, materiali ausiliari e materiali utensili
- Tipi di fili di saldatura
- Acciai non legati e basso-legati
- Acciai fortemente legati e leghe a base nichel
- Alluminio e leghe di alluminio
- Altri materiali
Tipi di fili di saldatura
I fili di saldatura per la saldatura MIG/MAG di acciai non legati e di acciai da costruzione a grana fine sono definiti nella norma DIN EN 440. La norma distingue, in base alla composizione chimica, 11 tipi di fili di saldatura. Tuttavia contiene anche quei tipi di fili di saldatura che vengono normalmente impiegati in altri Paesi d’Europa. In Germania, ad esempio, vengono utilizzati in numero rilevante per gli acciai non legati solo i tipi G2Si1, G3Si1 e G4Si1. I tipi menzionati contengono nella sequenza indicata quantità crescenti di silicio e manganese, e perciò in media da 0,65 a 0,9 % di silicio e da 1,10 a 1,75 % di manganese. Per gli acciai a grana fine vengono impiegati anche i tipi G4Mo, G3Ni1 e G3Ni2. I fili animati di saldatura per la saldatura di questi acciai sono riportati in DIN EN 758. A seconda della composizione dell'anima si distingue tra tipi rutilici, tipo basici e tipi senza scoria. Accanto ai fili animati per la saldatura MIG/MAG, nella norma DIN EN 758 sono definiti anche fili animati autoprotetti che possono essere impiegati per la saldatura senza l‘aggiunta di gas di protezione. Vengono spesso utilizzati per la saldatura di riporto. I fili di saldatura per la saldatura di acciai resistenti alle alte temperature sono specificati nella norma DIN EN 12070, mentre i fili animati per questo tipo di acciai sono stabiliti nella norma DIN EN 12071. I fili di saldatura si estendono dalle varianti in lega di molibdeno ai fili con 1,2, 5, 5 e 9% di cromo fino ai fili di saldatura con il 12% di cromo. Altri elementi in lega disponibili sono il molibdeno, il vanadio ed il tungsteno. I fili animati possono avere una percentuale anche fino al 5 % di cromo. I fili di saldatura per la saldatura di acciai inossidabili e resistenti alle alte temperature sono specificati nella norma DIN EN 12072, mentre i fili animati per questo tipo di acciai sono stabiliti nella norma DIN EN 12073. Le norme distinguono apporti per acciai al cromo martensitici/ferritici, acciai austenitici, acciai ferritici/austenitici e acciai interamente austenitici altamente resistenti alle alte temperature, inoltre tipi speciali e tipi resistenti alle alte temperature.
Materiali per la saldatura MIG/MAG
Acciai non legati e basso-legati
Gli acciai non legati e basso-legati vengono saldati utilizzando miscele di gas M1, M2, M3 o biossido di carbonio puro. A causa della formazione ridotta di spruzzi, soprattutto nel livello superiore della potenza, in Europa prevalgono le miscele di gas. Generalmente questi acciai possono essere saldati in modo eccellente con il procedimento MAG. Un’eccezione è costituita dagli acciai ad alto contenuto di carbonio, come l’E 360, con ca. 0,45% C. A causa dell’elevata penetrazione del processo, il materiale di saldatura assorbe una quantità relativamente alta di carbonio attraverso la miscelazione e il pericolo di formazione di cricche dovute al calore è maggiore. Tutto ciò si può prevenire con delle misure precauzionali che riducono la penetrazione e di conseguenza la miscelazione. Ciò include bassi valori della corrente e la saldatura sul materiale di saldatura che fuoriesce - Attenzione: sussiste il pericolo di errori di legatura. La formazione di pori negli acciai non legati e debolmente legati è causata principalmente dall’azoto. Ciò potrebbe essere causato dalla diluizione durante la saldatura di acciai ad alto contenuto di azoto, ad esempio negli acciai nitrurati. Tuttavia, l’azoto viene solitamente assorbito dall’aria a causa dell’incompletezza della campana del gas di protezione. È possibile garantire una protezione maggiore, se è stata impostata la quantità corretta di gas di protezione e se vengono impedite le vorticosità del flusso del gas, ad esempio causate dagli spruzzi nell’ugello del gas di protezione o dalle instabilità del processo. L’impiego del biossido di carbonio come gas di protezione è meno sensibile a questo tipo di formazione dei pori rispetto alle miscele di gas. Nelle miscele di gas la sensibilità si riduce con l’aumentare del contenuto di CO2.
Acciai fortemente legati e leghe a base nichel
Anche questo gruppo di materiali può essere saldato principalmente con il processo di saldatura MIG/MAG. Per gli acciai fortemente legati vengono impiegati come gas di protezione miscele di argon/ossigeno con il 1-5% di ossigeno (M1.1) o argon con contenuti di CO2 fino al 2,5% (M1.2). Uno svantaggio significativo nella saldatura di acciai resistenti alla corrosione è rappresentato dalle pellicole di ossido che in seguito alla saldatura rimangono sul cordone e accanto ad esso. Queste pellicole devono essere rimosse completamente mediante spazzolatura, decapaggio o emissione di raggi prima che il componente venga utilizzato, perché esse compromettono il grado di resistenza alla corrosione. La pulizia richiesta per i cordoni saldati con il processo MAG è maggiore rispetto a quella necessaria per la saldatura con elettrodo rivestito, dove la protezione antiscorie impedisce che l’ossigeno penetri nella superficie del cordone in caso di temperature più elevate. Una parte dei vantaggi economici della saldatura parzialmente meccanizzata può, quindi, andare persa a causa dei costi più elevati di rifinitura. In questo senso, le miscele di gas contenenti CO2 si comportano in modo leggermente più conveniente rispetto a quelle contenenti O2. Perciò questo tipo di miscele viene utilizzato progressivamente con maggior frequenza. Tuttavia, la percentuale di biossido di carbonio presente nel gas di protezione non deve essere troppo elevata, poiché il gas che si decompone nell’arco causa la carbocementazione del materiale di saldatura e di conseguenza la riduzione della resistenza alla corrosione. Il contenuto di CO2 ammesso è dunque limitato a max. 5%. Durante la saldatura di acciai resistenti alla corrosione è fondamentale prevenire qualunque surriscaldamento, poiché i depositi di carburo di cromo potrebbero provocare lo sfaldamento e la riduzione della resistenza alla corrosione. Dunque è necessario controllare l’alimentazione del calore ed, eventualmente, consentire al materiale di raffreddarsi inserendo delle pause di raffreddamento durante il lavoro. Con i materiali del gruppo degli acciai completamente austenitici è possibile impiegare la saldatura a "freddo" per impedire la formazione di cricche dovute al calore. Poiché gli acciai austenitici non si infragiliscono sotto l’influsso dell’idrogeno, possono essere aggiunte all’argon anche alcune percentuali di idrogeno per l’aumento della potenza (innalzamento della velocità di saldatura). A causa del pericolo di formazione dei pori il contenuto di H2 non deve superare il 7%. Gli acciai duplex, che possiedono una struttura bifase di austenite e ferrite, presentano un rischio maggiore di formazione di cricche causate dall’idrogeno. Normalmente le leghe a base di nickel vengono saldate con il processo MIG utilizzando l’argon. Con il nickel puro e alcune leghe, le ridotte aggiunte di idrogeno possono ridurre le tensioni superficiali e di conseguenza migliorare la formazione del cordone.
alluminio e leghe di alluminio
I materiali in alluminio vengono saldati principalmente con processo MIG. Generalmente come gas di protezione viene impiegato l’argon. A causa dell’elevata conduttività termica dell’alluminio, l’aggiunta di elio si rivela particolarmente efficace. L’elio migliora, come già specificato, la conduttività termica e il contenuto termico dell’atmosfera del gas di protezione. Questo comporta una penetrazione più larga e profonda. Quando non è richiesta una penetrazione profonda, ad esempio nella saldatura di lamiere più sottili, la saldatura può essere eseguita più rapidamente con la stessa forma di penetrazione. Le sezioni di alluminio più spesse devono essere preriscaldate a causa dell’elevata conduttività termica del materiale. In questo modo non viene garantita solo una penetrazione sufficiente, ma viene diminuita anche la tendenza alla formazione dei pori, poiché il materiale di saldatura ha più tempo a disposizione per rilasciare il gas durante la solidificazione. L’utilizzo di gas di protezione contenenti elio – normalmente i contenuti corrispondono al 25 o al 50 % - consente la riduzione del preriscaldamento e in caso di spessori delle pareti inferiori il preriscaldamento potrebbe non essere necessario. Questo compensa parzialmente il prezzo più elevato dei gas contenenti elio. Nella saldatura MIG le difficoltà per l’eliminazione della pellicola di ossido con un elevato punto di fusione sul bagno sono praticamente inesistenti, poiché il polo positivo si trova sull’elettrodo (pulizia catodica). Tuttavia, si consiglia di eliminare le pellicole di ossido immediatamente prima della saldatura mediante raschiatura o spazzolatura, poiché esse sono igroscopiche e, perciò, incorporano l’idrogeno nel materiale di saldatura. L’idrogeno è l’unica causa della formazione dei pori durante la saldatura dei materiali di alluminio. L’alluminio presenta nello stato liquido un grado di solubilità relativamente alto per l’idrogeno, mentre nello stato solido questo gas non è praticamente solubile nel metallo. L’idrogeno assorbito durante la saldatura deve quindi lasciare il materiale di saldatura prima della solidificazione per non formare dei pori. Ciò non è sempre possibile, soprattutto per sezioni più spesse. Dunque, nei materiali di alluminio con pareti di spessore elevato non è possibile ottenere cordoni completamente privi di pori. L’effetto favorevole del preriscaldamento è stato già menzionato in precedenza. Le leghe di AlMg e AlSi tendono a formare le cricche dovute al calore durante la saldatura con contenuti di Si di circa l’1 % o con contenuti di Mg di circa il 2 %. Questi tipi di leghe devono essere evitati tramite la scelta del metallo di apporto. Spesso, i fili di saldatura con un contenuto di lega di un grado superiore sono migliori rispetto a fili di saldatura dello stesso tipo.
Altri materiali
Oltre ai materiali già menzionati, con il procedimento MIG vengono saldati in larga misura anche il rame e le relative leghe. Il rame puro necessita di un livello di preriscaldamento relativamente alto a causa dell’elevata conduttività termica, per impedire la formazione di errori di legatura. Il materiale di saldatura dei fili di bronzo, ad esempio i fili di bronzo di alluminio o di bronzo allo stagno, possiedono buono qualità antiattrito. Per questo motivo viene utilizzato per le saldature di riporto su superfici di scorrimento. Con questi tipi di saldatura eseguiti su materiali di ferro, la penetrazione deve essere mantenuta bassa con le precauzioni adatte, poiché il ferro presenta un basso grado di solubilità nel rame. Esso viene incorporato nel materiale di saldatura sotto forma di piccole sfere riducendo le proprietà di uso. Le condizioni per la brasatura MIG sono simili. Questo procedimento viene impiegato ad esempio per l’unione di lamiere zincate nel campo delle costruzioni di automobili. I fili di saldatura di bronzo al silicio e bronzo allo stagno vengono impiegati come metalli di apporto. L’evaporazione dello zinco viene ridotta a causa del basso punto di fusione di questi bronzi. La formazione dei pori è ridotta e la protezione fornita dal dallo strato di zinco viene mantenuta in prossimità del cordone e anche sul lato posteriore delle lamiere. Anche in questa situazione non deve verificarsi alcuna penetrazione nel materiale di acciaio, ma l’unione deve avvenire unicamente tramite le forze di diffusione e adesione, come avviene per la brasatura. Tutto ciò si può ottenere utilizzando parametri di saldatura adeguati e un posizionamento particolare della torcia, in modo che l’arco si formi solo sul bagno di fusione.
