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Il ruolo dei gas di protezione
nella saldatura 2
S Tra le diverse modalità che le soluzioni miscele.
tecnologiche attuali permettono di adottare Introducendo i gas nobili, ossia che non
per la protezione del bagno di saldatura hanno interazione chimica con gli elementi
dall'azione contaminante dell'atmosfera, costituenti l'atmosfera od il bagno di
sicuramente l'afflusso di un gas addotto alla saldatura, possiamo citare tipicamente
torcia di saldatura attraverso un circuito l'Argon (Ar) e l'Elio (He). Il primo, più diffuso
esterno, riveste una scelta ampiamente rispetto al secondo per ragioni di costo – e
utilizzata, in particolare nel caso dei processi non solo, come si vedrà nel seguito – è
di saldatura ad arco quali il processo a filo caratterizzato da un elevato numero atomico
continuo (GMAW o MIG/MAG) ed il processo (18), condizione che ne comporta un basso
ad elettrodo infusibile (GTAW o TIG). potenziale di ionizzazione che, riportato sul incisioni marginali. saldatura al materiale base. Va considerato
Citati questi due processi è opportuno piano pratico, si traduce in una buona L'opposto si può dire per l'elio; questo gas è che, nel caso di acciai inossidabili a matrice
sottolineare come nel primo caso – processo stabilità d'arco sia nella fase di innesco che infatti caratterizzato da un numero atomico austenitica, è possibile sostituire all'Elio una
GMAW – il gas di protezione possa essere durante la saldatura. Per contro questo gas è estremamente basso (2), di conseguenza il percentuale (tipicamente fino al 5%) di
scelto sia di tipo attivo che inerte, mentre nel caratterizzato da una bassa conducibilità potenziale di ionizzazione aumenta Idrogeno che, per sua stessa natura chimica,
secondo caso – processo GTAW – il gas debba termica (0,01772 W/m·K), comportando una notevolmente comportando la necessità di tende a cedere calore al bagno, garantendo
essere di tipo inerte o attivo non ossidante concentrazione del calore al centro del impiegare parametri di saldatura (tensione in un incremento della penetrazione e, al
(quindi riducente). bagno e causando una penetrazione che, in particolare) più elevati, al fine di garantire un contempo, un migliore raccordo con il
Dal momento che il gas di protezione non ha gergo, viene definita “a dito” (Figura 1, arco stabile sia nella fase di innesco che di materiale base (paragonato rispetto
il solo scopo di proteggere il bagno di sinistra). Questa condizione, in saldatura. D'altro canto, la conducibilità all'impiego del solo Argon). L'Idrogeno,
saldatura (oltre all'arco ed al consumabile), abbinamento a velocità di saldatura elevate termica dell'Elio è di un ordine di grandezza inoltre, è un gas di tipo riducente, di
ma anche quello di ottimizzare la (tipiche ad esempio dei processi superiore rispetto a quella dell'Argon (0,152 conseguenza tende a ridurre la formazione di
produttività e/o la qualità del prodotto automatizzati / robotizzati) o ad elevati valori W/m·K), permettendo quindi una maggiore ossidi superficiali ed al rovescio (qualora la
saldato, è bene valutare le caratteristiche di di corrente adottati, può comportare distribuzione del calore sul cordone di miscela sia impiegata anche per la
ogni singolo gas impiegato nella saldatura l'insorgere di imperfezioni di profilo saldatura e sulle zone adiacenti e protezione al rovescio) limitando, di
ad arco per poi considerare l'impiego delle piuttosto critiche quali ad esempio le comportando di conseguenza una forma conseguenza, lo sviluppo di colorazioni di
della penetrazione che tipicamente viene rinvenimento (Figura 2).
1 definita “a coppa” (Figura 1, destra). Arriviamo dunque alle miscele attive di tipo
Ma quando è necessario impiegare gas o ossidante. A questa categoria appartengono
miscele di gas nobili quali Argon ed Elio nella sostanzialmente l'Ossigeno e l'anidride
saldatura di acciai inossidabili? La risposta è carbonica. Il primo ha un effetto di riduzione
funzione principalmente del processo che della tensione superficiale del bagno di
viene impiegato. Nel dettaglio, tali gas hanno saldatura e del materiale d'apporto fuso
senso di essere impiegati in abbinamento al comportando, di conseguenza, un buon
processo di saldatura GTAW dove, come già raccordo del cordone con il materiale base,
detto, non possono essere adottate miscele una buona stabilità d'arco durante la fase di
di tipo ossidante talvolta usate per la trasferimento (le gocce hanno dimensioni
saldatura di questi acciai. minori, comportando quindi una minore
In questo caso sarà quindi necessario interferenza con l'arco elettrico) ed una Fig. 1
Schema della geometria di
considerare un gas nobile, tipicamente riduzione dei parametri di saldatura penetrazione nel caso di
impiego di gas Argon
l'Argon e, qualora il processo fosse (corrente, in particolare), necessari per (sinistra) ed Elio (destra).
automatizzato o robotizzato e si volesse raggiungere la modalità di trasferimento Fig. 2
scongiurare il rischio di insorgenza di difetti spray arc. Naturalmente, data la natura Gradazione delle
colorazioni di rinvenimento
di profilo che potrebbero fungere da innesco prettamente ossidante di questo gas, la su acciaio inossidabile
austenitico (estratto da
di attacchi localizzati (o tenso-corrosione o percentuale di impiego in miscela con gas AWS D18.2).
corrosione-fatica), è possibile adottare una inerte (Argon) non supera generalmente il
miscela Argon – Elio (di solito 70% Ar / 30% 2% andando così a costituire la tipica miscela
He), ottimizzando il raccordo del bagno di Argon – Ossigeno 98%-2% di solito
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