Cos'è la saldatura dei metalli?

L'importanza della saldatura dei metalli nella produzione moderna è evidente. Rappresenta un ponte di collegamento tra il mondo manifatturiero e una delle tecnologie chiave per realizzare progetti strutturali complessi e la produzione di prodotti. Con il continuo progresso tecnologico e la continua espansione dei campi di applicazione, la saldatura dei metalli svolgerà un ruolo sempre più importante nel futuro dell'industria manifatturiera. Cos'è la saldatura dei metalli? Oggi vi porterò a scoprire la definizione, i principi di base, i metodi principali e i campi di applicazione della saldatura dei metalli.

Cos'è la saldatura dei metalli?

La saldatura dei metalli è un'operazione che unisce due o più oggetti metallici (dello stesso metallo o di metalli diversi) tramite calore o pressione, o entrambi. Il metodo di saldatura dei metalli può essere utilizzato per unire perfettamente due metalli correlati ed è un'importante attività legata all'edilizia, solitamente utilizzata per unire materiali tramite l'applicazione di calore. I processi di saldatura includono vari tipi e metodi, come la saldatura ad arco, la saldatura MIG, la saldatura TIG e la saldatura ad arco con bacchetta (arco di piombo), ognuno con le sue caratteristiche e i suoi utilizzi unici. La saldatura dei metalli è ampiamente utilizzata in molti settori, come la produzione di macchinari, la cantieristica navale, l'industria aerospaziale, la produzione automobilistica, l'industria petrolchimica, la tecnologia elettronica e l'edilizia.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi della saldatura dei metalli?

La saldatura dei metalli è un'importante tecnologia di giunzione che presenta una serie di vantaggi e svantaggi.

Quali sono i materiali più comuni utilizzati nella saldatura dei metalli?

Esistono molti materiali comunemente utilizzati nella saldatura dei metalli . Di seguito sono riportati alcuni materiali metallici comuni e le loro applicazioni nella saldatura:

1 Acciaio:

• Acciaio dolce: ha una buona saldabilità e viene spesso utilizzato per realizzare varie parti e componenti strutturali.
  Acciaio a medio tenore di carbonio: come l'acciaio 45, che presenta buone proprietà meccaniche complessive ed è spesso utilizzato per produrre parti mobili ad alta resistenza, come giranti di turbine, pistoni di compressori, ecc.
• Acciaio legato: come il 40Cr, che presenta buone proprietà meccaniche complessive dopo tempra e rinvenimento. Viene spesso utilizzato per la produzione di componenti a media velocità e carico medio, come ingranaggi per macchine utensili, alberi, ecc. Anche l'acciaio per stampi è un tipo di acciaio legato e viene spesso utilizzato per la produzione di vari stampi.

2. Alluminio e leghe di alluminio:

Le leghe di alluminio sono leggere e resistenti alla corrosione e sono ampiamente utilizzate nei settori aerospaziale, automobilistico, delle apparecchiature elettroniche e degli elettrodomestici. La saldatura laser delle leghe di alluminio può produrre involucri saldati con un'elevatissima resistenza e senza rischio di pori o crepe.

L'acciaio inossidabile comprende l'acciaio inossidabile austenitico, l'acciaio inossidabile ferritico e l'acciaio inossidabile martensitico.L'acciaio inossidabile austenitico ha buone prestazioni di saldatura, l'acciaio inossidabile ferritico ha una forte tenacità e l'acciaio inossidabile martensitico ha un effetto di saldatura insoddisfacente ma è economico. L'acciaio inossidabile è comunemente utilizzato nell'industria alimentare e medica per le sue proprietà igieniche.

4. Rame e leghe di rame:

Il rame e le sue leghe presentano un'elevata conduttività elettrica, conduttività termica e resistenza. La saldatura laser consente di saldare i materiali in rame in modo rapido ed efficiente e può essere utilizzata per realizzare parti strutturali complesse e componenti elettronici. Il rame e le sue leghe sono comunemente utilizzati anche in applicazioni elettriche e decorative.

5. Ghisa:
Sebbene la ghisa abbia una scarsa saldabilità, può comunque essere utilizzata per riparare alcune parti importanti in ghisa dopo opportuni processi di saldatura, come il preriscaldamento e la scelta delle bacchette di saldatura appropriate.

6. Altri metalli non ferrosi:
Come titanio, nichel, stagno, cromo, niobio, oro, argento e altri metalli e loro leghe. Questi metalli presentano diverse caratteristiche di saldatura nella saldatura laser o con altri metodi di saldatura e possono essere selezionati in base alle esigenze specifiche.

7. Lega speciale:
Come le leghe a base di nichel, le leghe a base di cobalto, ecc. Queste leghe hanno proprietà fisiche e chimiche speciali e sono spesso utilizzate per la saldatura in ambienti difficili, come alte temperature, alta pressione e corrosione.

Quali sono i diversi tipi di saldatura dei metalli?

La saldatura dei metalli è un processo importante per unire i metalli. I metodi di saldatura possono essere suddivisi in diverse tipologie a seconda del grado di riscaldamento e delle caratteristiche del processo durante la saldatura. Ecco alcuni tipi comuni di saldatura dei metalli:

1. Saldatura MIG (saldatura ad arco con gas metallico – GMAW)

Un metodo di saldatura ad arco che utilizza un elettrodo fuso e un gas esterno come mezzo d'arco per proteggere le gocce di metallo, il bagno di saldatura e il metallo ad alta temperatura nella zona di saldatura. Il gas protettivo utilizza solitamente gas inerte (come argon o elio), adatto alla saldatura di materiali come alluminio e leghe di alluminio, rame e leghe di rame e acciaio inossidabile. Non si verificano praticamente perdite per ossidazione e combustione durante il processo di saldatura, il processo metallurgico è semplice e il costo è relativamente basso.

2. Saldatura TIG (Saldatura ad arco di tungsteno a gas – GTAW)

Un elettrodo di tungsteno non fondente viene utilizzato per generare un arco sotto la protezione di gas inerte per riscaldare e fondere il pezzo. La qualità della saldatura è elevata ed è adatta alla saldatura di alta qualità di vari materiali metallici, tra cui acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, leghe di alluminio, ecc. L'arco è stabile e l'efficienza termica è elevata, consentendo una saldatura ad alta velocità e continua.

3. Saldatura ad arco con metallo schermato (SMAW)

Un metodo di saldatura semplice da usare e altamente flessibile, in grado di adattarsi alle esigenze di saldatura di diversi tipi di acciaio, diversi spessori e diverse posizioni spaziali. La qualità della saldatura è fortemente influenzata dal livello tecnico del saldatore, che richiede elevate competenze operative ed esperienza. L'attrezzatura è semplice ed economica, adatta alla saldatura di piccoli lotti, di diverse tipologie e di pezzi di forma complessa.

4. Saldatura ad arco animato (FCAW)

Il filo di saldatura animato fuso viene utilizzato come elettrodo, il materiale di base come elettrodo secondario e CO₂ pura o CO₂+Ar come gas protettivo. Il filo di saldatura è riempito con una miscela di flusso che crea un sottile strato di scoria liquida che avvolge le goccioline e ricopre il bagno di fusione durante la saldatura, offrendo ulteriore protezione. È adatto per la saldatura automatica, semiautomatica o completamente automatica. Ha un'elevata efficienza di saldatura ed è adatto per la saldatura di acciaio al carbonio, acciaio legato a bassi parametri, acciaio inossidabile e ghisa.

5. Saldatura ad arco sommerso (SAW)

L'arco brucia sotto lo strato di flusso e la macchina completa automaticamente l'accensione dell'arco, l'alimentazione dell'elettrodo, il movimento dell'arco e altre azioni. La corrente di saldatura è elevata, la produttività è elevata e la profondità di penetrazione è elevata, il che può far risparmiare tempo di lavorazione delle scanalature e materiali di saldatura. L'effetto protettivo è buono, il processo metallurgico è perfetto, i parametri di saldatura sono stabili e la forma della saldatura è estetica. Tuttavia, l'adattabilità è scarsa, è adatta solo per posizioni di saldatura piane, la struttura dell'attrezzatura è complessa e l'investimento è elevato.

In che modo i processi di saldatura influiscono sulla scelta del metallo?

1. Saldatura MIG (saldatura ad arco con gas metallico – GMAW)

• Tipo di metallo: la saldatura MIG è adatta per acciaio inossidabile, alluminio, magnesio, rame e altri metalli. Analogamente alla saldatura TIG, anche la saldatura MIG utilizza gas inerte (come l'argon) o gas reattivi (come l'anidride carbonica o una miscela di gas) per la protezione. Per saldature che richiedono velocità di saldatura più elevate e una maggiore profondità di penetrazione, la saldatura MIG è la scelta più adatta.
• Limitazioni : la saldatura MIG richiede elevati requisiti per quanto riguarda l'ambiente di saldatura ed è necessario garantire l'effetto di protezione del gas per evitare l'ossidazione della saldatura.

2. Saldatura TIG (Saldatura ad arco di tungsteno a gas – GTAW)

• Tipo di metallo : il principale vantaggio della saldatura TIG è la possibilità di saldare una varietà di metalli e leghe, tra cui acciaio inossidabile, leghe di nichel, titanio, alluminio, magnesio, rame, ecc. L'arco è concentrato e l'apporto termico è controllabile, rendendolo ideale per la saldatura di lamiere sottili e metalli ad alto punto di fusione. Per i metalli attivi (come alluminio, magnesio) e le loro leghe, la saldatura TIG può prevenire efficacemente l'ossidazione grazie alla protezione con gas inerte (come l'argon) e garantire la qualità della saldatura.
• Limitazioni : sebbene la saldatura TIG sia ampiamente applicabile, potrebbe essere meno efficiente per la produzione di grandi volumi e la saldatura di lamiere spesse.

3. Saldatura ad arco con metallo schermato (SMAW)

• Tipo di metallo: la saldatura ad arco può saldare acciaio al carbonio, acciaio bassolegato, acciaio inossidabile e altri metalli. Protegge il cordone di saldatura dai gas e dalle scorie generati dal rivestimento della bacchetta di saldatura ed evita la contaminazione del cordone di saldatura da parte di ossigeno e azoto presenti nell'atmosfera. Per saldature con strutture complesse difficili da meccanizzare o saldare automaticamente, la saldatura ad arco offre una buona adattabilità.
• Limitazioni: l'efficienza della saldatura ad arco è relativamente bassa e richiede elevate competenze da parte del saldatore.

4. Saldatura ad arco animato (FCAW)

• Tipo di metallo: la saldatura ad arco con filo animato combina i vantaggi della saldatura ad arco con elettrodo e della saldatura con protezione di gas, ed è adatta alla saldatura di una varietà di materiali metallici. Il filo di saldatura è riempito di polvere, che fonde durante il processo di saldatura e produce gas protettivo e scoria per proteggere la saldatura. È particolarmente adatta per le applicazioni in cui sono richieste saldature di alta qualità, come la saldatura di apparecchiature sotto pressione.
• Limitazioni: la saldatura ad arco con filo animato richiede elevati requisiti in termini di qualità del filo e di processo di saldatura. È necessario garantire che la polvere sia distribuita uniformemente e che i parametri di saldatura siano ragionevoli.

5. Saldatura ad arco sommerso (SAW)

• Tipo di metallo: la saldatura ad arco sommerso è ampiamente utilizzata nella saldatura di pezzi pesanti come strutture in acciaio, caldaie e recipienti a pressione grazie alla sua elevata efficienza, all'alta qualità e alla facilità di automazione.È adatto per la saldatura di acciaio al carbonio, acciaio bassolegato e altri metalli ferrosi, ma presenta problemi di applicabilità nella saldatura di metalli non ferrosi (come rame, alluminio, magnesio) perché la sua elevata conduttività termica e la facile ossidazione possono portare a una scarsa qualità della saldatura.
• Limitazioni: la saldatura ad arco sommerso richiede elevati requisiti per l'ambiente di saldatura ed è necessario garantire una copertura uniforme del flusso e una combustione stabile.

Quali sono gli strumenti essenziali per la saldatura dei metalli?

Gli utensili e le attrezzature necessari per la saldatura dei metalli includono principalmente saldatrici, elettrodi, morsetti per saldatura, materiali di riempimento, ecc.

1. Macchina per saldatura

La saldatrice è l'attrezzatura principale per la saldatura dei metalli e viene utilizzata per convertire l'energia elettrica in energia termica necessaria per la saldatura. I tipi di saldatrici più comuni includono:

• Saldatrice: una sorgente di energia per saldatura utilizzata per convertire la corrente alternata in bassa tensione e alta corrente. È un'attrezzatura essenziale nelle operazioni di saldatura.
• Macchina per saldatura laser: utilizza il raggio laser come fonte di calore per la saldatura, offrendo i vantaggi di elevata precisione, elevata efficienza e piccola zona termicamente alterata.
• Saldatrice a ultrasuoni: l'energia generata dalle vibrazioni ultrasoniche fonde e unisce i metalli, adatta alla saldatura di alcuni materiali specifici.

2. Elettrodo

Gli elettrodi svolgono la funzione di trasmettere la corrente, fondere il metallo e formare le saldature durante il processo di saldatura. A seconda del metodo di saldatura, anche la forma dell'elettrodo varia:

• Bacchetta per saldatura: nella saldatura elettrica, la bacchetta per saldatura funge da elettrodo ed è costituita da un'anima metallica e da un rivestimento. Quando la bacchetta per saldatura entra in contatto con la saldatura e viene sottoposta a tensione, si fonde e forma una saldatura con la saldatura.
• Elettrodi per pistola per saldatura: nella saldatura a gas o in alcuni metodi di saldatura speciali, la pistola per saldatura può contenere elettrodi per generare e mantenere un arco o una fiamma.
• Elettrodo per saldatura a resistenza: nella saldatura a resistenza, l'elettrodo viene utilizzato per bloccare la saldatura e far passare la corrente elettrica, in modo che la saldatura si fonda e si unisca sotto l'azione del calore di resistenza. Questi elettrodi sono solitamente realizzati in materiali come rame, cromo, zirconio e rame, resistenti alle alte temperature e dotati di buona conduttività elettrica.

3. Morsetto di saldatura

La pinza per saldatura è uno strumento utilizzato per trattenere la bacchetta di saldatura e trasmettere la corrente di saldatura durante le operazioni di saldatura. Non solo garantisce al saldatore un controllo stabile dell'elettrodo durante il processo di saldatura, ma protegge anche, in una certa misura, le mani del saldatore dalle alte temperature e dalla luce dell'arco. Pertanto, una pinza per saldatura può anche essere considerata un dispositivo di sicurezza.

4. Materiali di riempimento

In alcuni metodi di saldatura, per aumentare la resistenza e la tenuta della saldatura, è necessario utilizzare materiali di apporto:

• Filo per saldatura: nei metodi di saldatura come la saldatura con gas di protezione e la saldatura ad arco con gas di tungsteno, il filo per saldatura viene inserito nella saldatura come materiale di riempimento e forma una saldatura insieme al metallo di base fuso.
• Saldatura: nei metodi di saldatura a bassa temperatura, come la brasatura, la lega per saldatura viene utilizzata per riempire la saldatura e unire le parti metalliche. La lega per saldatura è solitamente realizzata con leghe metalliche a basso punto di fusione, come le leghe stagno-piombo.

Domande frequenti

1. Qual è il significato della saldatura dei metalli?

La saldatura dei metalli è un importante metodo di lavorazione dei metalli. La sua importanza si riflette principalmente nel fatto che la saldatura può collegare materiali metallici di materiali, forme e dimensioni diverse per formare una struttura complessiva, migliorandone così la resistenza e la stabilità. Attraverso la saldatura, le parti metalliche danneggiate possono essere riparate e la loro durata prolungata, e le parti metalliche possono essere lavorate e trasformate per soddisfare esigenze di utilizzo specifiche. La saldatura svolge un ruolo importante nella produzione di prodotti metallici, come strutture in acciaio, tubi metallici, binari ferroviari, ecc., che vengono realizzati mediante la tecnologia di saldatura.

2. Quale metallo di saldatura viene utilizzato?

Nella saldatura dei metalli, il metodo di saldatura utilizzato dipende principalmente da fattori quali il materiale, lo spessore, i requisiti di resistenza e le condizioni di produzione del metallo.Di seguito sono riportati alcuni metodi di saldatura comuni e i materiali metallici applicabili: Saldatura ad arco: adatta per la saldatura di vari materiali metallici, tra cui acciaio, alluminio, rame, ecc. I metodi di saldatura ad arco comuni includono la saldatura ad arco manuale, la saldatura ad arco sommerso, la saldatura ad arco di argon, ecc. Saldatura a gas: utilizzando la combustione di ossigeno e gas per produrre alte temperature, è adatta per la saldatura di materiali metallici sottili e leghe con punti di fusione più bassi. Saldatura laser: con elevata precisione ed efficienza, è adatta per la saldatura di parti di precisione e materiali a piastra sottile, come acciaio inossidabile, lega di alluminio, ecc. Saldatura a resistenza: adatta per la saldatura di piccole parti metalliche come lamiere sottili e filamenti, nonché strutture metalliche che richiedono connessioni ad alta resistenza.

3. Che cosa è la saldatura e a cosa serve?

La saldatura è un metodo per unire pezzi adiacenti applicando calore o pressione, o entrambi, con o senza materiale d'apporto. La saldatura è utilizzata in un'ampia varietà di applicazioni e la saldatura dei metalli svolge un ruolo importante nello sviluppo di aeromobili, veicoli spaziali e altri settori dei trasporti. La saldatura ad arco con gas di tungsteno (GTAW) è utilizzata nello sviluppo di aeromobili e altri settori dei trasporti, dove la precisione della GTAW si sposa bene con l'alluminio e le leghe speciali per la riduzione del peso e del consumo di carburante. La tecnologia di saldatura dei metalli è ampiamente utilizzata nell'industria edile per creare telai in acciaio strutturalmente resistenti mediante la fusione di vari componenti in acciaio. Inoltre, la saldatura dei metalli è ampiamente utilizzata nella produzione di recipienti a pressione, ponti, strutture edili, aeromobili e veicoli spaziali, carrozze ferroviarie e per impieghi generali, nonché nei settori della cantieristica navale, automobilistico, elettrico, elettronico e della difesa. La saldatura dei metalli è ampiamente utilizzata anche nell'industria automobilistica per una varietà di scopi, tra cui la riparazione di veicoli e la produzione di serbatoi di carburante, recipienti a pressione e tubazioni.

4. Qual è il principio della saldatura?

In parole povere, il principio della saldatura consiste nell'utilizzare il calore per fondere materiali metallici e formare un legame tra i metalli. Il processo specifico include principalmente: 1. Riscaldamento: quando la saldatura inizia, il metallo nella zona di saldatura deve essere riscaldato da una fonte di calore per portarlo alla temperatura di fusione. 2. Fusione: sotto l'azione della fonte di calore, il metallo nella zona di saldatura si fonde gradualmente formando un bagno di fusione. Gli atomi di metallo nel bagno di fusione perdono la loro forza legante e possono muoversi liberamente. 3. Raffreddamento e solidificazione: il bagno di fusione si solidificherà gradualmente dopo il raffreddamento, formando una combinazione solida di metallo. Durante il processo di solidificazione, gli atomi di metallo nel bagno di fusione si riorganizzano per formare una struttura cristallina. 4. Legame metallico: attraverso il processo di riscaldamento, fusione e raffreddamento, gli atomi di metallo nella parte da saldare si diffondono e si combinano tra loro, formando una forte connessione.

Riepilogo

La saldatura dei metalli è un metodo per unire pezzi adiacenti mediante l'applicazione di calore o pressione, o entrambi, con o senza materiale d'apporto. La saldatura dei metalli è una tecnologia versatile che non solo è ampiamente utilizzata in vari settori, ma fornisce anche un valido supporto per ottenere elevata resistenza, elevata precisione, elevata affidabilità e durata. Con il continuo sviluppo e l'innovazione della tecnologia di saldatura, la saldatura dei metalli continuerà a svolgere un ruolo sempre più importante in futuro.

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