Saldatura

 SALDATURA 

La saldatura MIG (Metal-arc Inert Gas) o MAG (Metal-arc Active Gas) (l'unica differenza fra le due è il gas che viene usato per la protezione del bagno di saldatura), indicate entrambe nella terminologia AWS come GMAW (Gas Metal Arc Welding - Saldatura ad arco con metallo sotto protezione di gas), è un procedimento di saldatura sviluppato dopo la Seconda Guerra Mondiale che ha assunto un peso, in termini di prodotto saldato per anno, sempre crescente. Uno dei principali motivi che hanno permesso questo sviluppo è stata la riduzione dei costi dei prodotti di elettronica, per cui sono state sviluppate macchine per saldatura semiautomatiche a costi accessibili anche per ditte di dimensioni medio-piccole (il costo, nel 2006, di una macchina MIG/MAG nuova per lavorazione ad alta produttività era poco meno di 10000 EUR). Una saldatrice MIG può essere acquistata a meno di 200 euro (30-90 ampere, con alimentazione monofase, portatili delle dimensioni di un forno microonde) o dai 1500 euro (trifase professionali, 200-250 ampere, integrate su carrello mobile).a
Indice

    1 Linee generali del procedimento
    2 La torcia per saldatura
    3 I gas di protezione
    4 Il trasferimento di metallo dal filo al bagno
    5 Applicazioni della saldatura MIG/MAG
    6 Difetti tipici della saldatura MIG/MAG
    7 Note
    8 Voci correlate
    9 Altri progetti

Linee generali del procedimento
Il procedimento di saldatura MIG/MAG è un procedimento a filo continuo in cui la protezione del bagno di saldatura è assicurata da un gas di copertura, che fluisce dalla torcia sul pezzo da saldare. Il fatto che sia un procedimento a filo continuo garantisce un'elevata produttività al procedimento stesso, e contemporaneamente la presenza di gas permette di operare senza scoria (entrambe queste caratteristiche aumentano l'economicità del procedimento nei confronti della saldatura a elettrodo). D'altra parte una postazione per saldatura MIG/MAG è necessariamente composta dai seguenti componenti (vedi figura a fianco):

        Torcia con duplice funzione: far scoccare l'arco fra il filo ed il pezzo e portare il gas di protezione sul bagno di saldatura
        Massa
        Generatore di corrente d'arco (nelle macchine moderne il controllo della caratteristica d'arco è effettuato elettronicamente)
        Meccanismo di avanzamento e controllo del filo
        Aspo avvolgifilo
        Bombola del gas di protezione

La presenza di tutti questi componenti, naturalmente, aumenta notevolmente il prezzo di una macchina per saldatura MIG/MAG nei confronti di una macchina per saldatura a elettrodo (che, praticamente, è poco più di un generatore di tensione con caratteristica cadente).
Aspo portafilo

Inoltre con i fili continui è possibile avere densità di corrente più elevate di quelle sopportabili dagli elettrodi rivestiti (in questi ultimi una densità di corrente eccessiva provoca la fessurazione del rivestimento, a causa dei coefficienti di dilatazione diversi fra anima metallica e rivestimento stesso), quindi è possibile ottenere penetrazioni maggiori, cioè riempimento del giunto con un numero minore di passate.

La saldatura MIG/MAG, come tutti i procedimenti a filo continuo, è un procedimento derivato dall'arco sommerso, ma, nei confronti quest'ultimo, ha il vantaggio che l'operatore può tenere l'arco sotto osservazione diretta, quindi può controllare l'esecuzione della saldatura come nei procedimenti a elettrodo (elettrodo rivestito e TIG), altri vantaggi nei confronti dell'arco sommerso sono la mancata formazione di scoria e la possibilità di saldare anche in posizioni non piane.
La torcia per saldatura
A fianco è riportato lo spaccato di una torcia per saldatura MIG/MAG. Nello spaccato è possibile individuare le parti principali che compongono la torcia:
  Impugnatura
  Isolante (in bianco) e inserto filettato per la guida del filo (in giallo)
  Ugello per il gas di protezione
  Pattino di contatto fra alimentazione elettrica e filo (guidafilo)
  Bocchello di alimentazione del gas di protezione

In alcuni casi la torcia ha un circuito di refrigerazione alimentato con acqua.
I gas di protezione

Il gas di protezione ha la funzione di impedire il contatto del bagno di fusione con l'atmosfera, quindi deve essere portato sul bagno di fusione direttamente dalla torcia. Inizialmente il procedimento prevedeva solo l'uso di Argon (gas inerte), quindi veniva usato solo per la saldatura di acciai inossidabili austenitici, dato il costo elevato del gas di protezione. Successivamente si vide che l'aggiunta di un gas ossidante (inizialmente Ossigeno e, successivamente, Anidride carbonica) non solo permetteva una protezione analoga, ma aveva effetti favorevoli sul trasferimento di metallo dal filo al bagno di fusione, quindi si diffuse la tecnica MAG, che utilizza un gas attivo per la protezione ed il procedimento fu esteso anche alla saldatura di acciai al carbonio.

I gas di protezione inerti più utilizzati sono Ar ed He, entrambi sono gas monoatomici inerti, ma, mentre l'Ar è più pesante dell'aria, quindi stagna sul bagno di fusione, garantendo una maggiore protezione, l'He è più leggero dell'aria, quindi fornisce una protezione minore, tuttavia, avendo una conduttività termica circa 10 volte quella dell'Ar, permette una penetrazione della saldatura maggiore. Per questo motivo l'utilizzo di He è limitato a giunti di elevato spessore o a materiali aventi elevata conducibilità termica (Cu o Al).

Invece i gas attivi sono generalmente miscele di Ar e CO2, con l'anidride carbonica che, in casi estremi, sostituisce l'Ar (comunque raramente viene usata in percentuale superiore al 25%). La presenza di CO2 aumenta la stabilità di posizionamento dell'arco su materiali ferromagnetici (acciai al carbonio o bassolegati). Inoltre la presenza di gas attivo permette una maggiore penetrazione del giunto. D'altra parte la presenza di CO2 provoca un aumento della corrente necessaria per avere un trasferimento di metallo a spruzzo fra il filo ed il bagno, aumenta gli schizzi (spatter) e diminuisce la stabilità elettrica dell'arco. Quindi per poter usare gas attivi con trasferimento a spruzzo, generalmente si utilizza una corrente pulsata, cioè una corrente che presenta picchi di intensità di durata e frequenza prestabilite, per avere un'immissione di energia continua, ma il distacco della goccia metallica solo durante la fase ad alta intensità di corrente.