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Introduzione

Saldatura Processo utilizzato per unire in modo fisso e continuo due o più parti di metallo mediante riscaldamento, aumento di pressione, oppure per mezzo di una combinazione di entrambi i fattori. La maggior parte dei processi può essere suddivisa in due categorie principali: saldatura a pressione e saldatura a caldo; quest'ultima è oggi il procedimento più usato.

Lo sviluppo di nuove tecnologie nella prima metà del XX secolo ha fatto sì che la saldatura sostituisse la bullonatura e la chiodatura in molti tipi di costruzione, come ponti, edifici e navi, e si affermasse come processo di base nelle industrie motoristiche e aeree. Il processo di saldatura richiesto dipende dalle proprietà fisiche dei metalli, dal loro campo di utilizzo e dagli impianti produttivi a disposizione. Normalmente i tipi di saldatura vengono classificati in funzione delle sorgenti di calore e pressione utilizzati.

La saldatura per bollitura fu il primo processo a pressione; praticato per secoli da fabbri e altri artigiani, è oggi in disuso. I metalli vengono portati a una temperatura idonea in una fornace e la saldatura viene realizzata tramite lavorazione al maglio o altri dispositivi a pressione meccanica. I processi di saldatura a gas, ad arco e a resistenza sono quelli maggiormente utilizzati. Trovano impiego anche le saldature alla termite, con laser e a fascio elettronico.

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Saldatura a gas

La saldatura a gas è un processo che avviene a pressione ambiente e che sfrutta il calore generato da una fiamma a gas. La fiamma viene applicata in modo diretto per riscaldare i bordi da unire e il metallo di apporto, un filo o una bacchetta detti di saldatura, che viene fuso nel punto di giunzione. Questo procedimento può essere effettuato con una attrezzatura portatile e non richiede alcuna sorgente di energia elettrica. Le superfici da unire e il filo di saldatura sono rivestiti con una sostanza fondente che riduce i rischi di una saldatura difettosa e isola i materiali dall'aria.

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Saldatura ad arco

I processi di saldatura ad arco, che sono oggi i più utilizzati in particolare per la lavorazione degli acciai, richiedono una sorgente elettrica in corrente continua o alternata. Il passaggio di corrente induce un arco voltaico, che genera una quantità di calore sufficiente per fondere il metallo e formare la saldatura.

Rispetto ad altri metodi, la saldatura ad arco è più rapida grazie alla altissima concentrazione di calore, e presenta distorsioni più basse nel punto di giunzione. Inoltre esistono alcuni processi di saldatura ad arco che non necessitano del fondente. I metodi più utilizzati prevedono l'impiego di un elettrodo metallico schermato, a gas-tungsteno, a gas-metallo e ad arco sommerso.

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Arco con elettrodo metallico schermato

In questo processo, un elettrodo metallico viene rivestito con una sostanza fondente e connesso a un polo di un generatore di corrente elettrica, mentre il metallo da saldare viene collegato all'altro polo. Il breve contatto tra metallo e punta dell'elettrodo crea un arco voltaico, e l'intenso calore che si genera permette la saldatura delle due parti grazie al metallo di apporto fornito dall'elettrodo. Questo processo, sviluppato nei primi del Novecento, viene principalmente utilizzato per la saldatura dell'acciaio.

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Arco a gas-tungsteno

Nella saldatura a gas-tungsteno si ricorre a un elettrodo di tungsteno. Un gas inerte, come l'argo, l'elio, o l'idrogeno, viene utilizzato per prevenire l'ossidazione del metallo. Il calore dell'arco che si forma tra elettrodo e metallo permette di fondere i bordi del medesimo. Si può aggiungere metallo ponendo un filo di saldatura nell'arco o nel punto di giunzione. Questo processo, pur considerevolmente più lento degli altri, può essere usato con la maggior parte dei metalli e produce una saldatura di alta qualità.

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Arco a gas-metallo

Nella saldatura a gas-metallo, che può essere utilizzata per la lavorazione di tutti i metalli più comuni, un elettrodo viene circondato con argo o anidride carbonica, oppure rivestito con una sostanza fondente, in modo da isolarlo dall'aria. L'arco voltaico fonde l'elettrodo e le gocce si uniscono al metallo liquefatto formando la saldatura.

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Arco sommerso

La saldatura ad arco sommerso è simile a quella ad arco a gas-metallo, ma la schermatura viene ottenuta immergendo l'arco e la punta del filo in uno strato di materiale granulare fusibile. Si tratta di un processo ad alta efficienza che viene usato soltanto con gli acciai.

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Saldatura alla termite e a resistenza

Nella saldatura alla termite, il calore viene generato dalla reazione chimica risultante dall'accensione di una miscela di polvere di alluminio e ossido ferrico, nota come termite. Il calore generato è sufficiente per fondere l'acciaio prodotto dal ferro che fornisce il metallo d'apporto per la saldatura. Questo processo viene impiegato principalmente per saldare rotture o linee di giunzione in sezioni in acciaio o in ferro, e nella saldatura di rotaie ferroviarie.

Nella saldatura a resistenza, il calore viene prodotto dal passaggio di corrente elettrica in un conduttore a elevata resistenza. Gli elettrodi vengono posti sulle superfici delle parti da saldare, applicando una notevole pressione sulle parti e, per un breve tempo, una intensa corrente. Nel punto di contatto tra le due parti di metallo, la resistenza offerta al passaggio della corrente elettrica produce una quantità di calore sufficiente per innalzare la temperatura oltre il punto di fusione dei metalli, determinando la saldatura. Questo processo viene largamente utilizzato nella produzione di lamierati sottili o di filo metallico, e laddove siano richieste saldature ripetitive effettuate da macchine automatiche o semiautomatiche.

5.

Nuovi processi

Nella seconda metà del XX secolo si è andato diffondendo l'utilizzo delle saldature con laser e a fascio elettronico. Si tratta di metodi che offrono alta qualità e rapidità di realizzazione, e trovano quindi valida applicazione in campo motoristico e aerospaziale.