Cos'è la saldatura TIG

La saldatura con gas inerte di tungsteno (TIG), nota anche come saldatura ad arco di tungsteno con gas (GTAW), utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile e un gas di protezione inerte. - La saldatura TIG consente l'unione di oggetti senza l'uso di materiale d'apporto, ottenendo saldature più ordinate e prive di spruzzi.

Nel processo di saldatura TIG, l'arco si forma tra un elettrodo di tungsteno appuntito e il pezzo in lavorazione in un'atmosfera inerte di argon o elio. Il piccolo e intenso arco fornito dall'elettrodo appuntito è ideale per saldature di alta qualità e precisione. Poiché l'elettrodo non si consuma durante la saldatura, il saldatore TIG non deve bilanciare l'apporto di calore proveniente dall'arco man mano che il metallo si deposita dall'elettrodo di fusione. Quando è necessario il metallo d'apporto, è necessario aggiungerlo separatamente al bagno di fusione.

Fonte di energia

La saldatura TIG deve essere eseguita con una fonte di alimentazione a corrente costante e cadente, CC o CA. Una fonte di alimentazione a corrente costante è essenziale per evitare che vengano assorbite correnti eccessivamente elevate quando l'elettrodo viene cortocircuitato sulla superficie del pezzo. Ciò potrebbe accadere deliberatamente durante l'innesco dell'arco o inavvertitamente durante la saldatura. Se, come nella saldatura MIG, viene utilizzata una fonte di alimentazione con caratteristica piatta, qualsiasi contatto con la superficie del pezzo danneggerebbe la punta dell'elettrodo o fonderebbe l'elettrodo sulla superficie del pezzo. In corrente continua, poiché il calore dell'arco è distribuito circa un terzo al catodo (negativo) e due terzi all'anodo (positivo), l'elettrodo ha sempre polarità negativa per prevenire il surriscaldamento e la fusione. Tuttavia, il collegamento alternativo alla fonte di alimentazione con polarità positiva dell'elettrodo CC ha il vantaggio che quando il catodo si trova sul pezzo in lavorazione, la superficie viene pulita dalla contaminazione di ossido. Per questo motivo l'AC viene utilizzata quando si saldano materiali con un tenace film di ossido superficiale, come l'alluminio.

Inizio dell'arco

L'arco di saldatura può innescarsi graffiando la superficie, formando un cortocircuito. Solo quando il cortocircuito viene interrotto scorre la corrente principale di saldatura. Esiste tuttavia il rischio che l'elettrodo si attacchi alla superficie e causi inclusioni di tungsteno nella saldatura. Questo rischio può essere ridotto al minimo utilizzando la tecnica del "lift arc", in cui il cortocircuito si forma a un livello di corrente molto basso. Il modo più comune per avviare l'arco TIG è utilizzare HF (alta frequenza). L'HF è costituita da scintille ad alta tensione di diverse migliaia di volt che durano pochi microsecondi. Le scintille HF provocano la rottura o la ionizzazione della distanza tra elettrodo e pezzo. Una volta che si è formata una nuvola di elettroni/ioni, la corrente può fluire dalla fonte di energia.

Nota: poiché l'HF genera emissioni elettromagnetiche (EM) anormalmente elevate, i saldatori devono essere consapevoli che il suo utilizzo può causare interferenze, soprattutto nelle apparecchiature elettroniche. Poiché le emissioni EM possono essere disperse nell'aria, come le onde radio, o trasmesse lungo i cavi di alimentazione, è necessario prestare attenzione per evitare interferenze con i sistemi di controllo e gli strumenti in prossimità della saldatura.

L'HF è importante anche per stabilizzare l'arco AC; in AC, la polarità dell'elettrodo viene invertita ad una frequenza di circa 50 volte al secondo, provocando l'estinzione dell'arco ad ogni cambio di polarità. Per garantire che l'arco si riaccenda ad ogni inversione di polarità, vengono generate scintille HF attraverso la distanza tra elettrodo e pezzo in coincidenza con l'inizio di ogni semiciclo.

Elettrodi

Gli elettrodi per la saldatura CC sono normalmente di tungsteno puro con un contenuto di thoria compreso tra l'1 e il 4% per migliorare l'accensione dell'arco. Additivi alternativi sono l'ossido di lantanio e l'ossido di cerio che si ritiene forniscano prestazioni superiori (innesco dell'arco e minor consumo degli elettrodi). È importante selezionare il diametro dell'elettrodo e l'angolo della punta corretti per il livello della corrente di saldatura. Di norma, quanto più bassa è la corrente, tanto minori saranno il diametro dell'elettrodo e l'angolo della punta. Nella saldatura CA, poiché l'elettrodo funzionerà a una temperatura molto più elevata, viene utilizzato il tungsteno con aggiunta di zirconio per ridurre l'erosione dell'elettrodo. Va notato che a causa della grande quantità di calore generato sull'elettrodo, è difficile mantenere una punta appuntita e l'estremità dell'elettrodo assume un profilo sferico o "a sfera".

Gas di protezione

Il gas di protezione viene selezionato in base al materiale da saldare. Le seguenti linee guida possono aiutare:

Argon + 2 al 5% H2 - l'aggiunta di idrogeno all'argon renderà leggermente il gas, favorendo la produzione di saldature dall'aspetto più pulito senza ossidazione superficiale. Poiché l'arco è più caldo e più ristretto, consente velocità di saldatura più elevate. Gli svantaggi includono il rischio di cricche da idrogeno negli acciai al carbonio e la porosità dei metalli saldati nelle leghe di alluminio.

Elio e miscele elio/argon: l'aggiunta di elio all'argon aumenterà la temperatura dell'arco. Ciò favorisce velocità di saldatura più elevate e una penetrazione della saldatura più profonda. Gli svantaggi dell'utilizzo dell'elio o di una miscela elio/argon sono l'alto costo del gas e la difficoltà nell'innesco dell'arco.

Applicazioni

La saldatura TIG viene applicata in tutti i settori industriali ma è particolarmente adatta per saldature di alta qualità. Nella saldatura manuale, l'arco relativamente piccolo è ideale per materiali in fogli sottili o per penetrazione controllata (nella radice delle saldature di tubi). Poiché il tasso di deposito può essere piuttosto basso (utilizzando un'asta di apporto separata), MMA o MIG possono essere preferibili per materiali più spessi e per passaggi di riempimento in saldature di tubi a pareti spesse.

La saldatura TIG trova ampia applicazione anche negli impianti meccanizzati sia in modalità autogena che con filo d'apporto. Tuttavia, sono disponibili diversi sistemi "pronti all'uso" per la saldatura orbitale di tubi, utilizzati nella produzione di impianti chimici o caldaie. I sistemi non richiedono abilità manipolative, ma l'operatore deve essere ben addestrato. Poiché il saldatore ha meno controllo sul comportamento dell'arco e del bagno di saldatura, è necessario prestare particolare attenzione alla preparazione del bordo (lavorata meccanicamente anziché preparata a mano), all'adattamento del giunto e al controllo dei parametri di saldatura.