SALDATURA
SALDATURA (XXX, p. 497; App. II, 11, p. 772)
Procedimenti di saldatura. - Negli ultimi lustri i procedimenti di s. si sono perfezionati e ne sono stati messi a punto dei nuovi. L'Istituto internazionale della s. ne annovera, in un suo schema, una quarantina; per una classificazione dei più usati e di alcuni dei più interessanti, v. tabella.
I primi quattro procedimenti di s. autogena per fusione indicati nella classificazione sono già stati trattati nell'App. II, 11, p. 772 segg. Aggiungiamo solo che mentre il procedimento di s. assiacetilenica è sempre meno usato, quello ad arco con elettrodo infusibile di tungsteno in atmosfera inerte TIG (Tungsten Inert Gas) è oggi correntemente applicato nella s. di acciai legati, debolmente legati e anche non legati per s. di elevata qualità nel caso di spessori sottili e anche di spessori medi ed elevati limitatamente alla prima passata di s., che riesce regolare e ben raccordata con il materiale dei lembi. Il TIG è anche impiegato per la s. di nichel, alluminio, rame, titanio e loro leghe.
Il procedimento automatico di s. ad arco sommerso ha avuto grande diffusione; è oggi per lo più impiegato con la tecnica a passate multiple (100 mm di spessore si saldano con diverse decine di passate), che rinuncia alla grande produttività della tecnica a due passate contrapposte (App. II, 11, p. 773, fig. 2) ma conferisce in cambio al giunto migliori caratteristiche di plasticità e tenacità.
Il procedimento semiautomatico di s. ad arco a filo continuo in atmosfera inerte MIG (Metal Inert Gas) è schematicamente indicato in fig. 1; il saldatore maneggiando una pistola può "lavorare" il bagno in modo simile a quanto fa nella s. ad arco con elettrodi rivestiti. Così si saldano alcuni tipi di acciai debolmente legati, acciai inossidabili, nichel, alluminio, rame, titanio e loro leghe.
Quando il gas di protezione non è inerte ma è costituito da CO2, o da sue miscele con gas inerte, si ha il procedimento MAG (Metal Active Gas), assai diffuso; il bagno di s., ossidato dalla dissociazione del CO2 per effetto delle elevate temperature in gioco, viene disossidato da leghe Fe-Si e Fe-Mn presenti nel filo di apporto o in un flusso contenuto all'interno del filo stesso (filo animato). Il procedimento è usato per la s. di acciai dolci e di alcuni tipi di acciai debolmente legati. Sono prodotti anche fili animati in grado di sviluppare una tale quantità di fumi da non richiedere gas di protezione; essi cominciano a venir impiegati nella costruzione di carpenterie o di strutture di macchine mediamente sollecitate.
La s. a elettrogas e quella a elettroscoria sono procedimenti ancora a filo continuo che vengono utilizzati per la s. in verticale automatica di spessori medi e rispettivamente grandi e grandissimi di acciai dolci e bassolegati. Il bagno di s., originato da un arco elettrico e rispettivamente per effetto Joule dal passaggio della corrente in uno strato di scoria fusa (fig. 2), è mantenuto in posizione fino alla solidificazione da due pattini di rame raffreddati ad acqua.
La s. al plasma, di recente introduzione per spessori sottilissimi e sottili di acciai legati e di altri materiali nobili, utilizza come sorgente termica un velocissimo getto di gas portato a elevatissime temperature (anche oltre 30.000 oC) da un arco elettrico strozzato, cioè con dimensioni trasversali costrette.
La s. a fascio elettronico (fig. 3) e la s. laser usano l'energia di un fascio di elettroni prodotto nel vuoto da speciali cannoni elettronici e rispettivamente l'energia di una radiazione luminosa o infrarossa monocromatica e coerente generata da un cristallo cilindrico o da un tubo trasparente riempito di gas come CO2. Entrambi i procedimenti hanno elevato potere di penetrazione; per es., con il primo sono stati saldati un centinaio di millimetri di spessore di acciaio con una sola passata.
Per quanto riguarda i procedimenti di s. autogena per pressione, dei primi due indicati nella precedente classificazione, è già stato detto nel vol. XXX, p. 497. Il procedimento a induzione non differisce, per quanto riguarda la disposizione dei pezzi, dalla s. a resistenza di testa; il riscaldamento dei lembi dei pezzi avviene però grazie a correnti di Foucault originate da un campo magnetico variabile nel tempo. Nel procedimento da attrito il riscaldamento è invece originato dal reciproco movimento rotatorio dei pezzi, almeno uno dei quali è cilindrico; si saldano organi di macchina come semiassi per auto e veicoli pesanti.
Nel procedimento a esplosione, usato, per es., nella placcatura di acciai con alcuni materiali, come rame e titanio, il foglio da saldare al laminato di base viene violentemente proiettato su quest'ultimo da una carica esplosiva.
Nel procedimento a ultrasuoni si possono avere disposizioni simili a quelle della s. a resistenza a punti; l'energia ultrasonora (onde elastiche a frequenza assai superiore a quella udibile dall'orecchio umano) viene conferita al pezzo da speciali sonotrodi che applicano anche la pressione.
Saldatura del titanio. - Il titanio è un metallo di recente introduzione, con ridotto peso specifico, con eccezionali proprietà anticorrosione allo stato puro e con proprietà meccaniche assai elevate quando è legato con elementi come N, H, C, O (che formano soluzioni interstiziali) e con Al, V, Sr, Pa (che formano soluzioni di sostituzione); vi è anche la possibilità di effettuare trattamenti termici simili a quelli degli acciai poiché il Ti presenta una trasformazione allotropica a circa 880 °C. Questo metallo e le sue leghe (usati, per es., dall'industria chimica, aeronautica, spaziale, nelle auto da competizione) sono assai ossidabili e la s. viene eseguita con procedimento TIG (raramente MIG) in speciali camere riempite di argo o in aria con particolari precauzioni per evitare inquinamenti. Si saldano con buoni risultati anche leghe con snervamenti di 45 kg/mm2, eventualmente con trattamenti termici dopo s., per ricostituire l'originale struttura metallurgica.
Saldabilità degli acciai. - La richiesta di acciai da costruzione con caratteristiche meccaniche sempre più elevate ha incrementato l'uso degli acciai debolmente legati al Mn (1 ÷ 1,5%) con snervamento superiore a 36 kg/mm2 e ha reso abbastanza frequente nelle costruzioni più impegnate l'uso di acciai anche "microlegati" (con uno o più elementi tra Al, Nb, V, Zr, Ti) con snervamenti superiori a 40 ÷ 45 kg/mm2. Per il basso tenore di carbonio (max circa 0,20%) la saldabilità è buona, con i procedimenti ad arco e con precauzioni quali il preriscaldo dei lembi (a 70 ÷ 150 °C a seconda degli spessori e dei materiali) per evitare fenomeni di tempra e di criccabilità; in alcuni tipi di costruzioni si eseguono trattamenti di rinvenimento-distensione o di normalizzazione dopo saldatura. Si usano anche in costruzioni civili e militari acciai bonificati a basso tenore di carbonio (max circa 0,15%), debolmente legati con diversi elementi tra Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, V, Ti, B, ecc., che hanno snervamenti anche superiori a 70 kg/mm2. La loro s., con procedimento ad arco, è relativamente facile purché si adottino speciali precauzioni allo scopo, tra l'altro, di non modificare troppo la loro struttura metallurgica.
La necessità dell'industria criogenica di disporre di materiali relativamente economici che non diano luogo a fenomeni di fragilità a bassa temperatura, ha esteso l'uso di acciai debolmente legati (per es., 3,5%) o legati (9%) al Ni, ancora sufficientemente tenaci rispettivamente a circa −100 °C e −200 °C. La loro s. è delicata, ma riesce bene con alcuni procedimenti ad arco, adottando particolari precauzioni per ragioni in parte simili a quelle degli acciai bonificati succitati. I materiali d'apporto sono di composizione simile al materiale base per i tipi meno legati, oppure, in generale, sono degli acciai inossidabili austenitici speciali o delle leghe di nichel.
Controlli non distruttivi. - Negli ultimi anni è stato messo a punto e ha avuto un interessante sviluppo l'esame ultrasonoro, basato sulla proprietà delle onde elastiche con frequenza 2 ÷ 5 MHz di propagarsi nei metalli e di essere riflesse da discontinuità. Una complessa apparecchiatura elettronica consente a operatori molto esperti d'individuare posizione e natura di eventuali difetti. Vedi tav. f. t.
Bibl.: L. Griffing, Welding handbook, American welding society, 6 voll., New York 1971; Associazione italiana di metallurgia, Le prove non distruttive, Milano 1973; Istituto italiano della saldatura, La saldatura, vol. I, II, III, Genova 1975; G. Costa, G. M. Massa, Corso celere di saldatura, ivi, vol. I, 1975, vol. II, 1977.