Questa tipologia di saldatura sfrutta come già detto un elettrodo fusibile, viene detta a filo continuo perché in generale l’elettrodo è costituito da un filo che viene continuamente alimentato in modo da avere in continuo nuovo materiale di apporto.
La principale differenza che esiste tra mig e mag è costituita dal tipo di gas che andiamo ad utilizzare.
L’attrezzatura necessaria per poter eseguire al meglio questo tipo di saldatura è costituita dalla macchina elettrica come abbiamo visto già nel caso di saldatura con elettrodo rivestito, una pistola per raddrizzare l’arco elettrico sull’elettrodo e quindi sul pezzo da saldare, la pistola in questo caso sostituisce il compito che era svolto prima dalla pinza saldatrice, il metallo di base che costituisce al tempo stesso l’elettrodo per poter saldare è costituito da un filo che si trova avvolto su una bobina, che a volte è collocata sulla stessa pistola del saldatore, oppure sulla macchina saldatrice come raffigurato, il filo viene fatto avanzare in maniera costante attraverso due rullini di pressione che sono alimentati direttamente dalla macchina elettrica, la velocità di avanzamento e la velocità di fusione dei
fili deve essere costante in modo da avere una lunghezza dell’arco costante.
La pistola è raffreddata con un sistema a circolazione di acqua.
Il gas protettivo è contenuto nella bombola, e arriva alla pistola attraverso un’apposita tubazione passando attraverso un apposito riduttore di pressione, e dove necessario riscaldatore.
L’operatore ha il controllo di inizio e fine fuoriuscita del gas attraverso un pulsante di start e stop.
I gas impiegati nella saldatura mig sono essenzialmente argon o elio, che garantiscono un’efficace azione di protezione dell’arco e del metallo fuso
dall’azione dell’aria, con questi gas è possibile saldare indistintamente tutte le leghe di interesse industriale.
Tuttavia il costo di questi tipi di gas è molto elevato, e questo tipo di spesa non sempre può essere giustificato dal tipo di materiale che stiamo utilizzando, ad esempio nella saldatura di un acciaio a basso tenore di carbonio si utilizza la saldatura mag, che come gas, in questo caso attivo utilizza anidride carbonica, molto meno costosa rispetto i gas che abbiamo visto precedentemente.
Questa tipologia di saldatura può essere completamente automatizzato, questo si fa fissando la pistola su appositi supporti e movimentando il giunto che si vuole saldare.
Questa tipologia a differenza della tig che vedremo dopo ha sempre materiale d’apporto, inoltre a differenza della saldatura ossiacetilenica in cui il saldatore può allargare quanto vuole la larghezza del cordone movimentando la fiamma, in questa tipologia il rapporto tra energia materiale apportato e metallo base che arriva a fusione è costante.
Fusione dell’elettrodo e del metallo base avvengono in maniera contemporanea, per non creare discontinuità in questo tipo di saldatura c’è bisogno di procedere in maniera estremamente regolare, altrimenti si corre il rischio di avere punti con cordone largo e altri punti in cui il cordone si presenta molto stretto.
La velocità di avanzamento è strettamente legata sia al diametro dell’elettrodo sia all’intensità della corrente utilizzata, e questi a loro volta dipendono dallo spessore della lamiera da saldare.
Molto spesso non si riesce ad effettuare la saldatura in una sola passata, si procede quindi effettuando più passate fino ad avere un cordone di grandezza voluta.
Il trasporto del metallo fuso sul giunto di saldatura è leggermente differente rispetto alla modalità vista prima con l’elettrodo rivestito.
Nella prima fase appena si forma l’arco elettrico il calore da esso prodotto riscalda il punto di contatto con il pezzo, in questo punto il metallo comincia a fondere e si forma una piccola vasca detta cratere, che ha dimensioni molto ridotte che difficilmente superano i 2 mm di diametro.
Contemporaneamente alla formazione del cratere fonde anche l’estremità dell’elettrodo e il metallo che progressivamente fonde si raccoglie sottoforma di goccia che aumenta velocemente di volume ; all’aumentare di volume la goccia trascinata dall’arco elettrico si allunga sempre di più fino a congiungersi con il metallo liquido presente nel cratere, una volta che si ha l’unione l’arco elettrico si spegne per una frazione di secondo, per poi riaccendersi una volta che la goccia ha abbandonato l’elettrodo, alla fine di questo processo avremo quindi una goccia di metallo d’apporto che sarà aggiunto al materiale base.
Questo ciclo si ripete continuamente e rapidamente con una frequenza che a seconda del materiale con cui è stato fatto l’elettrodo e dell’intensità della corrente varia dalle 10 alle 40 gocce al secondo.
Il passaggio di ogni gocciolina solitamente si divide in quattro passi fondamentali, dette fasi dell’arco :
- formazione di metallo fuso sul pezzo e sull’elettrodo - formazione della goccia sull’elettrodo
- congiungimento di goccia e metallo fuso presente nel cratere che causa lo spegnimento dell’arco elettrico
- passaggio della gocciolina sul cratere e riaccensione dell’arco.
In tutte queste fasi l’arco è sempre avvolto da gas caldissimi che assumono tutte le caratteristiche della fiamma e che facilitano la riaccensione dell’arco, in questa fase è sempre presente il gas protettivo, inerte o meno,
che a volte si preferisce preriscaldare proprio per impedire che si raffreddino i gas benevoli che avvolgono l’arco elettrico.
Bisogna garantire delle determinate condizioni per garantire la saldatura con elettrodi metallici.
Se si fa scoccare l’arco elettrico con uno dei lembi di due pezzi da saldare vi si depositerà il metallo proveniente dall’elettrodo, spostando pian piano l’elettrodo verso l’altro lembo il metallo depositato formerà un ponticello di unione e proseguendo con il moto oscillatorio si formerà un vero e proprio collegamento.
Durante la saldatura è buona norma rispettare le seguenti condizioni:
- arco ben diretto , ben regolato e stabile
- scegliere un’opportuna intensità di corrente elettrica - movimento regolare dell’elettrodo
Vediamo più nel dettaglio i 3 punti da osservare.
L’arco si dice ben diretto quando prosegue secondo il prolungamento dell’asse dell’elettrodo, capita spesso, e questo problema si sente maggiormente quando trattiamo gli elettrodi nudi, che l’arco venga deviata in maniera laterale e problema ancora più grave non ha una direzione costante.
Se abbiamo una saldatura con un arco che non è ben direzionato il risultato sarà di qualità molto scarsa con una penetrazione molto ridotta.
Oltre alla direzione dell’arco abbiamo detto che l’arco deve anche essere ben regolato, questo è un fattore che si riferisce alla lunghezza dell’arco, infatti se abbiamo un arco troppo lungo succede che l’intensità di corrente che arriva sul pezzo è troppo bassa, per cui il riscaldamento della lamiera non è sufficiente e il cratere non risulta ben fuso, inoltre la forza
elettromotrice non garantisce un veloce distacco delle gocce, queste hanno quindi tutto il tempo di ingrossarsi, avremo quindi gocce meno frequenti e più grosse con il risultato di non avere una buona miscela tra metallo fuso presente nel cratere e goccia, quindi abbiamo una saldatura di scarsa penetrazione.
Se l’arco non mantiene una direzione costante insorge anche il problema della protezione del bagno fuso, in quanto i gas che stiamo usando, siano che siano inerti siano che sia anidride carbonica, non riescono a garantire la completa copertura del bagno fuso che tende quindi ad ossidarsi, con un arco diretto all’indietro rispetto alla direzione di saldatura avremo un bagno fuso allungato e quindi una parte che non si è ancora solidificata che rimane scoperta.
Questi inconvenienti si evitano usando degli archi elettrici più corti , la lunghezza dove è possibile deve essere circa la metà del diametro.
Un arco elettrico si definisce stabile quando non si spegne per piccole variazioni della lunghezza, un arco stabile serve perché per quanto il saldatore possa essere esperto è molto difficile che riesca a tenere la mano perfettamente ferma.
L’arco deve essere stabile e non spegnersi perché ad ogni ripresa si ha una discontinuità nel cordone di saldatura, discontinuità che rappresenta sempre un punto debole per il cordone, influiscono sulla stabilità dell’arco principalmente il tipo di corrente impiegata e la qualità dell’elettrodo, che come già detto deve avere un grande grado di purezza.
Con gli elettrodi rivestiti si ottiene un arco più stabile rispetto agli elettrodi nudi, e la stabilità aumenta all’aumentare dello spessore del rivestimento.
Passiamo ora alla scelta dell’opportuna intensità di corrente.
se scegliamo una corrente troppo bassa si ha una penetrazione insufficiente, questa condizione è riconoscibile per il fatto che si ha un deposito del materiale alquanto rilevato, questo a causa del fatto che la corrente che abbiamo utilizzato non era sufficiente per formare un cratere che avesse dimensioni sufficienti, avremo quindi la formazione che grosse goccioline che arrivate sul metallo base non trovano un opportuno vano dove inserirsi, in questo caso data la scarsa fusione del metallo base non si ha saldatura ma incollaggio dei due lembi.
Per contro se l’intensità di corrente è troppo alta il materiale base fonde in eccesso quindi il cordone risulta alquanto affondato, o se la lamiera è troppo sottile rischiamo di sfondarla.
In questo caso pur avendo una profonda penetrazione la saldatura continua a risultare debole, perché come si può vedere dalla figura si ha una riduzione della sezione resistente , inoltre i due solchi ai bordi del cordone costituiscono l’innesco per una frattura a fatica.
Una saldatura con un’opportuna intensità di corrente deve dar luogo ad un deposito leggermente sporgente e ben raccordato con la lamiera , tanto più il raccordo lamiera cordone risulta regolare tanto maggiore sarà la penetrazione della saldatura.
La corrente adeguata dipende dalla qualità e dal diametro dell’elettrodo, dallo spessore della lamiera e dalla posizione in cui si effettua la saldatura,
solitamente il valore di corrente in funzione del diametro dell’elettrodo è riportato sulla scatola che contiene gli elettrodi stessi, o su tabelle.
Un altro fattore importante nell’esecuzione della saldatura elettrica è quello di avere un movimento ben regolato dell’elettrodo.
Come abbiamo detto il trasferimento di materiale si ha sotto forma di tante goccioline che si susseguono velocemente l’una dopo l’altra, per ottenere una buona saldatura occorre che queste vengano distribuite in maniera omogenea su una certa zona in modo da ottenere un cordone di saldatura della grossezza richiesta, per fare questo bisogna dare all’elettrodo un movimento periodico tale da spostare il cratere lungo tutta la larghezza della saldatura.
La traiettoria da seguire varia a seconda dalla posizione in cui si esegue la saldatura, dal tipo di preparazione che abbiamo dato al giunto, per ogni oscillazione bisogna assicurare che il metallo apportato trovi ben caldo il materiale apportato nell’oscillazione precedente in modo da avere una saldatura continua, infatti se l’oscillazione è fatta troppo lentamente il materiale depositato ha il tempo di raffreddarsi e quindi avremo che la saldatura totale risulterà una serie di cordoni che si sovrappongono tra loro,
per questo nel caso di grossi spessori per non rallentare troppo l’oscillazione si preferisce effettuare la saldatura in più passate.
Sempre per questo motivo è sconsigliato fare dei cordoni troppo larghi, quindi bisogna evitare di dare alla V ( o alle altre forme del giunto ) un angolo troppo grande.
Entrambe le tipologie di saldatura viste finora sono con elettrodo metallico che si consuma , in generale si può sintetizzare dicendo che le saldature
con elettrodo rivestito si usano su giunti di scarsa importanza, dove vogliamo una giunzione economica e veloce da eseguire, se vogliamo una saldatura con una resistenza sensibilmente maggiore usiamo una mag, dove come gas protettivo usiamo un’economica anidride carbonica, che spesso viene opportunamente preriscaldata per aumentare la velocità di saldatura, questa tipologia ha dei costi maggiori rispetto alla prima, inoltre bisogna prestare attenzione alla movimentazione della bombola di gas protettivo, se poi vogliamo ancora migliorare la qualità del giunto ricorriamo alla mig, utilizzando cioè come gas protettivo i più costosi elio o argon, ottenendo una saldatura di ottima qualità.
Nelle ultime due tipologie i costi sono aumentati anche dal maggiore costo dell’attrezzatura infatti abbiamo bisogno di una pistola che riesca a far uscire il gas inerte.
Un altro fattore che bisogna scegliere nell’esecuzione della saldatura è tra corrente continua e corrente alternata.
Dal punto di vista della stabilità dell’arco è preferibile l’uso della corrente continua, che da un arco più stabile e consente l’uso di qualsiasi tipo di elettrodo, non bisogna però dimenticare che l’energia oggi viene fornita interamente sottoforma di corrente alternata, quindi per avere corrente continua abbiamo bisogno di tutta una serie di trasformatori, che comunque comportano anche loro l’uso di ulteriore energia.
In generale possiamo dire che le macchine che funzionano a corrente alternata sono da preferire per lavori eseguiti in officina, dove l’operatore lavorando con più agio e con migliori condizioni operative riesce comunque a tenere stabile l’arco elettrico, per saldature eseguite in opera su postazioni che molto spesso possono risultare instabili e scomode per
favorire la stabilità dell’arco si preferisce lavorare con macchine a corrente alternata.
Come abbiamo già detto si possono trovare in commercio elettrodi di varia forma e dimensione, i fabbricanti di elettrodi sono soliti suddividere i vari diametri degli elettrodi con dei numeri detti calibri, ad esempio un elettrodo avente l’anima con un diametro di 3,25 mm viene definito un calibro 10, a calibri maggiori corrispondono diametri minori, il diametro più piccolo solitamente utilizzato è un calibro 16 corrispondente ad un diametro di 1,5mm, mentre un calibro 0 corrisponde ad un diametro di 10mm, per diametri maggiori sino a 6mm si usano solo i numeri pari, per diametri maggiori ci sono anche i numeri dispari.
Nella tabella seguente sono riportati i dati dei calibri più comuni:
Il calibro 16 è quello che meno viene utilizzato perché per spessori di lamiera così sottili si preferisce usare una più economica saldatura ossiacetilenica, anche i diametri più grandi sono raramente utilizzati perché in caso di saldature di grosso spessore si preferisce eseguire la saldatura in più passate, i valori di intensità di corrente elencati sono da intendersi solo a titolo di orientamento.
Per quanto riguarda la scelta del diametro dell’elettrodo , anche se la saldatura può essere eseguita in diverse passate non si deve pensare che l’elettrodo può essere scelto di qualsiasi diametro.
Ad esempio per saldare una lamiera di 20mm non si potrà usare un elettrodo avente un diametro di 2 mm neanche per la prima passata, questo oltre che per motivi economici, usando un elettrodo troppo piccolo si fanno troppe passate a discapito del tempo di saldatura, anche per motivi pratici di qualità del giunto in quanto con un elettrodo piccolo si avrà un’intensità di corrente minore e quindi una penetrazione molto bassa.
I valori più opportuni del numero di passate sono riportate nelle tabelle seguenti, dove è indicato anche la preparazione più opportuna di preparazione del giunto.
Saldatori più esperti nel caso in cui si debbano eseguire saldature di scarsa resistenza e penetrazione, possono adottare anche soluzioni con minor numero di passate per eseguire il lavoro in minor tempo.
La passata più complicata da eseguire è la prima in quanto ci sono maggiori pericoli di sfondamento della lamiera, nelle passate successive bisogna prestare attenzione ad allargarsi per tutta la larghezza del cordone.