Saldatura dei metalli

Risalgono al Medioevo i primi tentativi di unire parti in ferro riscaldandole sulla forgia e successivamente martellandole per renderle omogenee. Con il passare degli anni le tecnologie di saldatura si sono evolute sempre più, raggiungendo temperature sufficientemente elevate da non rendere più necessaria la caratteristica operazione di martellatura per unire i pezzi, a tutto vantaggio della precisione e della ripetibilità dell’operazione.

Che cosa è?

La saldatura è la tecnica di giunzione con la quale si realizza la continuità del materiale metallico tra due pezzi da congiungere. Il risultato dell’operazione è il cosiddetto “giunto saldato”, chiamato anche saldatura.
Il processo di saldatura coinvolge uno o più materiali che assolvono principalmente a due ruoli:

• uno è il materiale base, cioè quello che costituisce i pezzi da saldare. Può essere lo stesso per entrambi i pezzi (saldatura omogenea) o diverso (eterogenea).
• ’altro è il materiale d’apporto, ovvero quel materiale che viene introdotto sotto forma di bacchette, fili o nastri e viene depositato tra i lembi da unire.

Saldabilità

La saldabilità è la modalità di comportamento dei vari materiali nelle operazioni di saldatura ed esprime l’attitudine dei diversi materiali ad essere saldati. Si tratta di una caratteristica piuttosto complessa che riassume diverse qualità e che considera saldabile qualsiasi materiale usato per realizzare una giunzione, senza considerarne l’efficacia o la validità.

Esistono quindi diversi gradi di saldabilità:

• saldabilità operativa, riguarda la possibilità di realizzare, con una certa tecnologia operativa, una semplice connessione di saldatura fra due pezzi metallici

• saldabilità locale, si riferisce alle modificazioni microstrutturali locali, ovvero nel giunto e nella zona adiacente, che possono essere provocate dalle operazioni di saldatura

• saldabilità globale, possibilità che il giunto saldato possa correttamente entrare a far parte di una struttura o di una costruzione reale, fornendo la necessaria resistenza alle condizioni di esercizio

Tipologie di saldatura

Le tipologie di saldatura attualmente disponibili sono molto numerose, vedi figura. Per tentare una classificazione è utile considerare il cosiddetto “apporto termico”, ovvero l’entità di calore fornito dalla sorgente termica alla zona del giunto. Tale fattore determina non solo il transitorio termico che subisce il materiale durante l’operazione di saldatura, ma anche le modalità di fusione e risolidificazione del giunto.

Considerando il sistema di riscaldamento, gli standard europei EN ISO 4043, identificano sei grandi famiglie:

• saldatura manuale all’arco elettrico con elettrodo rivestito (SMAW), è uno dei procedimenti più diffusi e si effettua innescando un arco elettrico tra due elettrodi, uno dei quali consumabile dotato di un rivestimento di materiale inerte;

• saldatura a filo animato (FCAW), in questo caso al posto degli elettrodi a bacchetta viene utilizzato un filo avvolto in una bobina

• saldatura automatizzata all’arco sommerso (SAW), l’elettrodo è costituito da un filo continuo immerso in un letto di flusso

• saldatura semiautomatica MIG/MAG, il calore viene generato da un arco elettrico che si innesca tra il pezzo in lavorazione ed un elettrodo consumabile costituito da un filo continuo movimentato da un apposito sistema di trascinamento

• saldatura semiautomatica TIG, utilizza un elettrodo al tungsteno e impiega una atmosfera protettiva gassosa costituita da Argon e loro miscele

• saldatura manuale a fiamma ossigas (OFW), ottenuta dalla combustione di un gas con ossigeno e impiego di gas tecnici

Le tecnologie appena elencate adottano tutte accurati sistemi di protezione del giunto per evitare o limitare al massimo le interazioni con l’ambiente circostante e, in particolare, con i gas dell’aria.

Qualità dei giunti

Per verificare la qualità dei giunti saldati esistono diverse metodologie. Nel corso degli anni sono infatti state sviluppate procedure standardizzate che prevedono l’impiego di controlli non distruttivi e di prove distruttive.
Il primo metodo per il controllo di un giunto è senz’altro l’ispezione visiva, mediante la quale è possibile verificare la conformità alle specifiche geometriche del progetto, le distorsioni e l’eventuale presenza di difetti evidenti quali cricche, porosità, fusioni incomplete, ecc.
Abbiamo poi i controlli non distruttivi (CND) che possono evidenziare difetti affioranti in superficie o presenti appena sotto la superficie, attraverso controlli superficiali (liquidi penetranti o controlli magnetoscopici), oppure difetti interni al pezzo, tramite controlli volumetrici (controllo radiografico o ultrasonoro).
Infine possiamo utilizzare anche prove distruttive che, al contrario delle precedenti, prevedono la distruzione della giunzione e necessitano quindi di appositi campioni di prova. Lo scopo è principalmente quello di valutare le caratteristiche meccaniche (prove di trazione, di piega e di resilienza) o metallurgiche del giunto.