Manuale di saldatura 2

SALDATURA TIG
“ TUNGSTENO GAS INERTE”
La saldatura TIG “ Tungsten Inert
Gas” e’ una saldatura per fusione.
Anche questa saldatura viene
protetta da un gas protettivo.
Il principio della costruzione di un
giunto saldato, si basa sull’innesco di
un arco elettrico tra il pezzo di
lavoro e l’elettrodo.
Quest’ultimo e’ Infusibile, quindi
rimane integro durante il processo di
saldatura.
Se viene immesso metallo d’apporto,
quest’ultimo e’ parte del pezzo di
lavoro; come diceva un Fisico di
Dublino: Nella procedura TIG il
materiale si salda da solo.
Il bagno di saldatura, quindi come
detto puo’ essere Singolo o Misto;
Singolo se nella saldatura il pezzo
viene FUSO/UNITO, Misto se vi e’
Metallo di
Apporto+Fusione=GIUNTO.
Il Gas che protegge la saldatura e’
ARGON in genere puro al 99,99%.
Si protegge la saldatura con tale gas,
poiche’ l’atmosfera cede ossigeno che
innesca Ossidazione, quindi Brucia il
Bagno di saldatura.
Ci sono casi in cui puo’ essere usato
ARGON+IDROGENO o FORMIER
ARGON+AZOTO.
INTRODUZIONE
IL CICLO DI LAVORO
La Saldatura TIG puo’ essere
manuale o automatica.
Nell’operazione manuale, l’operatore
punta l’elettrodo nella direzione del
giunto da fare, inclinando la torcia ed
avanza mentre si fonde il “ Pool” del
bagno.
Se viene richiesto metallo d’apporto,
si aggiunge durante l’avanzamento
della torcia nel “ Pool” quindi nella
fusione liquida del bagno.
Le barrette ( o il metallo di apporto),
vengono solitamente fornite nella
lunghezza di 1 metro, anche se
l’operatore spesso le ricava dallo
stesso materiale che salda.
ARC LENGTH = Lunghezza dell’arco,
questa controlla la saldatura e puo’
essere tra 2 e 5mm.
HEAT IMPUT = O Gradiente
Termico gestito dalla corrente
impostata ovviamente dall’operatore.
TRAVEL SPEED = Arco di tempo di
fusione del POOL.
FUNZIONAMENTO DEL TIG
Un Arco Elettrico avvia il dispositivo
dal generatore escludendo l’azione
diretta dell’Elettrodo.
SCELTA DELLA CORRENTE :
Nella saldatura TIG puo’ essere usata
sia la corrente CONTINUA (DC o
direct current) che ALTERNATA (AC
Alternating Current).
In DC (Direct Current); con Elettrodo
connesso al negativo del Generatore
si usa per :
• Acciai Al Carbonio
• Rame e Leghe
• Acciai Inossidabili
• Nichel e Leghe
• Titanio e Leghe
• Zirconio e Leghe
In AC (Alternating Current) si usa
per:
• Alluminio E Leghe
• Magnesio e Leghe
• Alluminio-Bronzo
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GENERATORI TIG
I Generatori che si utilizzano nella
saldatura TIG dovrebbero fornire
una corrente costante a valori
costanti; vengono chiamati anche
DCU “ Drooping Characteristic’ Unit”
Il Generatore o “ Raddrizzatore”
viene usato frequentemente in
Corrente Continua (DC) ecco perche’
una comune saldatrice puo’ essere
utilizzata dovunque; proprio per la
disponibilita’ della corrente
alternata.
I Generatori MONOFASE sono usati
quasi universalmente su Alluminio
tuttavia oggi si salda questo metallo
in TIG ad Onda Quadra.
Un Generatore combinato AC/DC
puo’ essere utilizzato laddove esiste
una lavorazione MISTA.
I Moderni generatori oggi combinano
delle caratteristiche di CORRENTE
COSTANTE ad un VOLTAGGIO
COSTANTE e vengono chiamati
INVERTERS.
ALCUNI SUGGERIMENTI
Cratere a fine Saldatura :
Ridurre gradualmente la corrente alla
fine della Saldatura, onde evitare
crateri.
Troppa Ossidazione Termica
“ TROPPO NERO” a fine saldatura :
Continuare a puntare la torcia a fine
saldatura con il GAS APERTO al fine
di aspettare il raffreddamento del
giunto; L’equazione e’ chiara +CALORE
+ OSSIDI
UN GENERATORE DOVREBBE
ESSERE EQUIPAGGIATO DI :
• Pedale ON/OFF Switch
• Controllo Remoto sulla
gestione della corrente.
• START/UP Corrente
• Controllo sul flusso del GAS.
Controllo sull’acqua di
raffreddamento; ugello e valvola
soprattutto su saldature con
correnti forti.
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GLI ELETTRODI NELLA SALDATURA TIG
Nella Saldatura TIG viene utilizzato
un elettrodo in TUNGSTENO (Da qui
deriva l’acronimo della saldatura
stessa : Tungsteno Gas Inerte).
Esistono anche in TORIO o TORIOZIRCONIO; questi vengono preferiti per
dare una migliore stabilita’ all’arco e meno
instabilita’ in partenza al giunto.
Gli elettrodi TORIATI contengono un 2%
di TORIO (o meglio Ossido di Torio); e
viene utilizzato nella saldatura TIG in
corrente continua (DC).
Gli elettrodi ZIRCONIATI contengono un
2% di Zirconio (Ossido di Zirconio); e
sono raccomandati nella saldatura in
Corrente Alternata (AC); ad es;. su
Alluminio.
Il diametro dell’Elettrodo viene scelto in
base al Range della corrente per la
stabilita’ dell’arco stesso.
Un diametro eccessivo dell’Elettrodo
potrebbe trasportare picchi eccessivi di
corrente aumentando il gradiente termico
della saldatura quindi aumentando il punto
di fusione.
Si consiglia di affilare la punta
dell’Elettrodo con abrasivi al carburo
di silicio prima di saldare.
Dovrebbe inoltre essere evitata la
contaminazione con altri metalli, in
quanto il loro punto di fusione,
potrebbe essere piu’ basso
dell’Elettrodo.
Per saldare in DC o Corrente
Continua, occorre avere un angolo
acuto sulla punta.
Mentre in AC (Corrente Alternata),
basta una smussatura alla estremita’
dell’elettrodo.
Vedi foto.
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TORCIE TIG
IL GAS PROTETTIVO
Una Torcia TIG viene scelta in base al
Il gas e’ di importanza strategica nella
gradiente termico che dovra’ sopportare.
saldatura TIG; esso stabilizza il
Una Torcia TIG non deve surriscaldarsi.
processo, sottrae parte
A Correnti sopra 150 Ampere
dell’ossidazione termica con una cappa
occorrerebbe raffreddare ad acqua la
gassosa che elimina ossigeno.
torcia.
A Correnti inferiori il flusso del Gas
Inoltre con un buon flusso di gas
Protettivo e’ sufficiente a provvedere ad
protettivo e’ possibile aumentare la
un buon raffreddamento.
proiezione dell’elettrodo.
IL Vantaggio della saldatura TIG e’ anche
Tale operazione, permette una
la disponibilita’ di un Range di grandezze
migliore visibilita’ del bagno di
di torcie che permette anche di saldare
piccolissimi componenti.
saldatura ed una migliore stabilita’
IL NOZZLE o UGELLO posizionato a
dell’arco elettrico.
cappello sull’elettrodo spara il gas
protettivo il quale elimina ossigeno nel
processo TIG.
E’ Importante quindi avere un flusso
adeguato al giunto da fare.
Eccesso e Scarsita’ di flusso ARGON
diviene sfavorevole sia per l’estetica del
giunto saldato sia per le caratteristiche
metallurgiche dello stesso.
GAS NELLA SALDATURA TIG
ARGON PURO : Adatto a tutti i
metalli.
ARGON-ELIO; Miscela che permette
maggior penetrazione e velocita’ di
esecuzione su Alluminio e relative
leghe e su Rame e Leghe.
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TIG ad arco PULSATO
A correnti basse, il TIG e’
difficilmente controllabile.
Se la corrente viene immessa ad
impulsi l’arco diviene piu’ stabile e la
generazione termica che viene
riportata sul giunto saldato e’
inferiore.
Nell’ Arco pulsato si lavora a correnti
piu’ basse, ma gli impulsi sono
sovrapposti.
La frequenza delle pulsazioni e la loro
durata vengono impostate
dall’operatore il quale dovra’ gestire,
prima di tutto il bagno di saldatura e
la generazione termica che ne deriva.
Nel TIG PULSATO si possono anche
utilizzare delle torcie convenzionali,
ma il Generatore e’ specifico per Tale
tipo di Saldatura.
L’ Arco pulsato e’ molto interessante
per saldare pezzi inferiori ad 1mm di
spessore. In questo modo, si evitano
rischi di sfondamenti o bruciature.
L’ Arco pulsato e’ anche utilizzato per
saldare componenti cilindrici; ma in
questo modo non si migliora la
velocita’ di saldatura ma la sua
costruzione; infatti sia l’altezza che
la larghezza con il TIG PULSATO
divengono uniformi.
Questo e’ un grande vantaggio nella
saldatura robotizzata.
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PUNTATURE TIG
La puntatura TIG fornisce
un’alternativa importante laddove il
fissaggio e’ possibile
geometricamente da una parte sola.
PROTEZIONE GASSOSA
Su un giunto piano di testa (Vedi
disegno); il ROOT cioe’ la base della
saldatura, e’ esposta ad ossidazione.
Questo e’ un grosso problema su:
Acciai Inossidabili, Alluminio e leghe,
In questa tecnica l’Elettrodo viene
Titanio poiche’ si impoverisce la
tenuto e fissato ad una distanza sulla qualita’ della saldatura stessa.
superficie ad intervalli regolari.
Le Ossidazioni devono essere evitate
L’ Arco permette di effettuare
con il raffreddamento e la protezione
saldature regolari circolari con buona gassosa.
penetrazione sulle lastre; (Vedi
disegno). Dopo intervalli di tempo
determinati, in genere (tra 0,4 ed 1
secondo).
Contestualmente nella stessa
operazione la corrente a fine punto si
riduce onde evitare crateri OVERMELTING.
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INFORMAZIONI SULLE SALDATURE TIG e MIG-MAG parte 1
Sia nella saldatura TIG che MIG-MAG
e’ possibile effettuare giunti in piano.
Nel MIG-MAG si possono utilizzare
sia la tecnica DIP che il PULSE
TRANFER.
La distanza tra le lamiere, dipende
dallo spessore e dal tipo di giunto
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INFORMAZIONI SULLE SALDATURE TIG e MIG-MAG parte 2
Un allineamento di 2 lamiere, va fatto Il controllo dell’angolo tra la pistola
perfetto, preferibilmente morsettate di saldatura e la superficie del pezzo
e con un supporto in rame
su una lamiera piana e’ piuttosto
ARGOPROTETTO.
critico nella saldatura MIG-MAG.
Su lamiere lunghe per evitare
distorsioni e’ possibile “ Imbastire” o
All’Inglese effettuare dei “ Tack
Welds” di 10mm a 50mm di intervallo.
Tali Imbastiture si rifonderanno dopo
la saldatura definitiva.
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INFORMAZIONI SULLE SALDATURE TIG e MIG-MAG parte 3
Nalla saldatura MIG-MAG lo
SPRAY ARC puo’ essere
utilizzato sia su saldature in
piano che su giunti a T in
Piano in Verticale ed in
Orizzontale.
Tutte le saldature verticali
e sopratesta hanno bisogno
di correnti basse (Low
Current LC); cio’ e’ possibile
saldando ad Arco Pulsato o
in Spray Arc (Nel caso MIGMAG).
Fino a 6mm di spessore, si
possono preparare i lembi da
saldare ancora a sezione
quadra.
Smussature SINGOLE o
DOPPIE devono prepararsi
su spessori superiori.
Le dimensioni e le
preparazioni dei lembi da
saldare, dipendono dal
materiale e dallo spessore di
esso.
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INFORMAZIONI SULLE SALDATURE TIG e MIG-MAG parte 4
In Alternativa sul ROOT puo’ essere
fissata una lamina metallica (Backing
Strip); che puo’ essere rimossa
successivamente dopo la saldatura.
Oggi nella protezione al rovescio
esistono molte tecniche; ad es;. I
NASTRI CERAMICI o i POLIMERI
CERAMICI ( Back. Strip Polymer).
Il numero dei passaggi di
riempimento di una saldatura
importante come questa: “ ROOT
RUN” dipendono dallo spessore del
pezzo e dal tipo di materiale, ma
soprattutto dal tipo di saldatura che
e’ stato scelto.
La penetrazione di una saldatura nel
caso del ROOT RUN vengono
inficiate dalla difficolta’ del
controllo del bagno di saldatura a
quelle profondita’ e a quelle potenze
di trasferimento dell’arco elettrico.
Il Root Run puo’ essere lavorato ad
MMA (Elettrodo), dopo il primo
passaggio sul ROOT a TIG; come
avviene in molti casi negli Acciai
Inossidabili su forti spessori.
Le condizioni di Saldatura
MULTIPASS verranno viste
A pag 32 e 33.
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PIPE AND TUBE JOINTS 1
Nel PIPEWORK o lavorazione sui tubi,
ci sono 3 principali tipi di saldatura:
• Giunto di Testa “ BUTT”
• Raccordo a T “ BRANCH”
• Flange “ FLANGE”
Se possibile durante la saldatura, i
tubi andrebbero ruotati, per poter
mantenere la saldatura in posizione.
Puo’ venire utilizzata la tecnica del
MIG-MAG in Spray Arc o DIP Arc
oppure in Arco Pulsato su bassi
spessori; come spesso avviene su
Acciai Inossidabili.
Se la saldatura dovra’ essere
effettuata in posizione fissa e ci si
dovra’ spostare da posizione piana a
verticale o sopratesta “ OVERHEAD”,
La saldatura MIG-MAG DIP o ad
ARCO PULSATO puo’ aiutare ad
avanzare intorno al giunto.
Prima della saldatura per “ Clampare”
il pezzo usare la tecnica del TACK
WELD per mantenere l’allineamento.
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PIPE AND TUBE JOINTS 2
Nel Piping in forti spessori, il ROOT
Le Flangie si possono saldare
RUN puo’ essere effettuato in TIG o
raccordate o di testa, come viene
MIG-MAG con DIP o Arco Pulsato o in
indicato in figura:
MMA (Elettrodo).
Con la Saldatura TIG e’ possibile
proteggere il rovescio della saldatura
riempiendo di gas protettivo:
( ARGON o AZOTO o FORMIER)
L’INTERNO DEL TUBO.
Tale tecnica permettera’ sia il controllo
del bagno al rovescio; (Profilo
Geometrico), ma anche la penetrazione
del giunto stesso.
Per rendere piu’ semplice la
saldatura di una flangia, basta
utilizzare un posizionatore e
permettere la rotazione della
flangia stessa durante la
saldatura.
La PREPARAZIONE DEI LEMBI e’
fondamentale per la riuscita di una
buona saldatura.
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DIFETTI DELLE SALDATURE 1
POROSITA’
SCARSA FUSIONE
• Flusso gassoso troppo elevato
• Lunghezza dell’arco troppo
• Ugello Ostruito
corta.
• Draughty Conditions; Basso
• Corrente troppo bassa.
apporto termico (Taglio Termico).
• Velocita’ di lavoro troppo
• Umidita’ sul pezzo o sul materiale
lenta (In WELD MAG).
d’apporto.
• Preset sull’Induttanza
• Vernici o Grassi sulla superficie
scorretto nella saldatura
del metallo.
MAG.
SCARSA PENETRAZIONE
• Corrente troppo bassa
• Distanza tra i lembi troppo piccola
• Mancanza di sbavatura del ROOT
quindi la spalla e’ troppo spessa.
• Tecnologia Povera.
• Giunto NON Allineato.
UNDERCUT o TAGLIO TERMICO
• Velocita’ di lavoro troppo
elevata
• Corrente troppo bassa
• Tecnologia povera
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DIFETTI DELLE SALDATURE 2
SPRUZZI DI SALDATURA “SPATTER”
SALDATURA TIG
• Induttanza insufficiente (MAG).
• Inclusione di Tungsteno
• Lunghezza d’arco troppo corta.
• Corrente troppo alta per
• Voltaggio troppo basso (MAG)
il diametro dell’elettrodo
• Presenza di Ruggine sul pezzo.
• Si e’ usato un elettrodo
TORIATO in saldatura in
corrente continua AC
Crepe o “ Centre line Cracks”
• Basso Volaggio, Corrente Troppo
Alta.
• Alto contenuto di zolfo (Acciai).
• Materiale di apporto NON
CORRETTO (Avviene su Acciai
Inossidabili ed Alluminio).
• Preriscaldo Non Corretto.
• Saldatura Fredda
Aldila’ delle Caratteristiche
peculiari di una saldatura; che
pure vanno rispettate, occorre
avere in questo processo:
1) Pulizia dei materiali
2) Quando vengono saldate
delle leghe; attenzione
alle contaminazioni.
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TABELLA RIASSUNTIVA PER I GAS PROTETTIVI in TIG
PROTEZIONE DEI METALLI CON I GAS PROTETTIVI IN
SALDATURA
Tutti i tipi di Metalli.
ARGON PURO
ALLUMINIO e LEGHE “ Tutti gli spessori”, RAME e LEGHE “
ARGON 70%
Tutti gli spessori”, NICHEL E LEGHE “ Tutti gli spessori”,
ELIO 30%
ACCIAI INOSSIDABILI “ Tutti gli spessori”. Per Saldature
Manuali, Orbitali, Automatiche, Robotizzate.
ALLUMINIO e LEGHE “ FORTI SPESSORI”
RAME e LEGHE “ FORTI SPESSORI”
ELIO 75%
ARGON 25%
ARGON 68%
ELIO 30%
IDROGENO 2%
ACCIAI INOSSIDABILI “ TUTTI GLI SPESSORI”
NICHEL e LEGHE “ TUTTI GLI SPESSORI”. Per Saldature
Manuali, Orbitali, Automatiche, Robotizzate.
ARGON +
Dal 1-3% IDROGENO
ARGON +
5% IDROGENO
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ACCIAI INOSSIDABILI.
NICHEL e LEGHE .
ACCIAI INOSSIDABILI; Impianti automatizzati, Saldature
Orbitali.
NICHEL e LEGHE; Impianti automatizzati, Saldature Orbitali.
Benefici del Gas protettivo
ARGON 70% ELIO 30%
SCAMBIO TERMICO AUMENTATO
Molto adatto su metalli con elevata conducibilita’ termica e molto adatto su grossi
spessori
Migliore penetrazione
Velocita’ di saldatura aumentata.
Bassa emissione di fumi di OZONO.
Benefici del Gas protettivo
ARGON 68%, ELIO 30%, IDROGENO 2%
Incremento delle velocita’ di saldatura
Migliore penetrazione
Bassa Ossidazione Termica.
Riduzione dei consumi di Gas Protettivo, quindi economia di esercizio.
Riduzione del “ POST-WELD CLEANING” pulitura della saldatura.
Bassa emissione di Fumi di Ozono.
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