Come saldare l’alluminio: guida e consigli sulla saldatura alluminio
“Cosa”, “come” e “perché” sulla saldatura dell’alluminio.
Quando si ha a che fare con lavori che richiedono qualità e prestazioni elevate, l’alluminio è tra i materiali di più largo impiego in grado di dare garanzie.
Sono le sue numerose caratteristiche, proprietà e vantaggi ad averlo infatti reso, oggi, una delle risorse più utilizzate nei vari settori (industria aerospaziale, settore automobilistico, edilizia e costruzioni, trasporti, elettronica, imballaggi, industria chimica, energia, settore militare, settore medico e sanitario).
Praticamente, quasi tutti i settori industriali traggono vantaggio dal peso ridotto dell’alluminio, con il quale è possibile realizzare parti in grado di far ottenere il massimo in termini di efficienza.
Economico eppure duraturo; malleabile, duttile e leggero, eppure estremamente resistente.
Ciò che permette all’alluminio di assicurare una simile efficienza sono le lavorazioni e i trattamenti a cui deve essere sottoposto, che richiedono competenza, capacità e precisione.
La saldatura dell’alluminio è una lavorazione complicata: per saperla fare ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione che puoi trovare in questo articolo.
Perché è così difficile saldare l’alluminio?
Quale tipo di saldatura è la migliore?
Cosa fare ancora prima di saldare?
Alluminio puro o Leghe di Alluminio: per sapere come saldarlo è bene conoscere:
- caratteristiche dell’alluminio
- tipologie di saldatura
Come saldare l’alluminio: le caratteristiche del metallo
L’alluminio è un elemento chimico che in natura si presenta spesso in forma combinata con altri elementi come zolfo, silicio e ossigeno.
Una volta era considerato un metallo anche più prezioso dell’oro: oggi è uno dei materiali più utilizzati al mondo.
L’alluminio è un metallo non ferroso duttile, caratterizzato dalla sua leggerezza e resistenza. Con una densità di 2,71 g/cm³, è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali e di consumo. La sua elevata conducibilità termica (204 W/m°C) ed elettrica lo rende prezioso per molte applicazioni. La temperatura di fusione relativamente bassa, intorno ai 660°C, lo rende facilmente lavorabile.
La nomenclatura ufficiale del Sistema a 4 cifre suddivide le leghe di alluminio in:
- Serie 1000: Alluminio puro
- Serie 2000: Con rame
- Serie 3000: Con manganese
- Serie 4000: Con silicio
- Serie 5000: Con magnesio
- Serie 6000: Con magnesio e silicio
- Serie 7000: Con zinco
- Serie 8000: Con ferro e litio
Di seguito le proprietà dei principali elementi con cui l’alluminio si lega.
- Il rame incrementa la resistenza a caldo (serie 2000)
- Il manganese aumenta la resistenza meccanica (serie 3000)
- Il silicio aumenta la fluidità e riduce il coefficiente di dilatazione (serie 4000)
- Il magnesio migliora la resistenza alla corrosione e la duttilità (serie 5000 e 6000)
- Lo zinco conferisce maggiore resistenza e durezza (serie 7000)
Tra le numerose caratteristiche e proprietà che hanno reso l’alluminio uno dei materiali più impiegati ci sono:
- Leggerezza
- Elevata conducibilità termica ed elettrica
- Resistenza alla corrosione
- Malleabilità e duttilità
- Basso potere radiante
- Non magnetico
- Non genera scintille per sfregamento
Le stesse proprietà che rendono l’alluminio così impiegato, sono le stesse che rendono così difficile la saldatura di due componenti del metallo.
Perché è difficile saldare l’alluminio
In particolare, saldare l’alluminio è complicato per via della sua:
- resistenza alla corrosione
- leggerezza
- conduttività termica
Una delle sfide principali è la formazione di ossido di alluminio sulla superficie del metallo durante il processo di saldatura.
Rischio di corrosione: L’alluminio forma rapidamente uno strato di ossido quando esposto all’aria, proteggendo il metallo dalla corrosione. Tuttavia, durante la saldatura, questo strato può interferire con il processo e compromettere la resistenza alla corrosione del giunto saldato.
Questo strato di ossido, noto anche come allumina, ha un punto di fusione molto più alto rispetto all’alluminio stesso, raggiungendo oltre i 2000°C, mentre l’alluminio fonde a circa 660°C (più di tre volte maggiore).
Spesso, infine, nella porosità dell’allumina possono essere trattenuti inquinanti come oli e vernici, un elemento disturbatore nel processo di fusione e saldatura.
Leggerezza e rischio di foratura: L’alluminio è noto per la sua leggerezza, ma questa caratteristica lo rende più suscettibile alla deformazione e al collasso durante la saldatura, specialmente se il metallo è sottoposto a pressioni eccessive. La bassa temperatura di fusione dell’alluminio può portare a una rapida fusione del metallo durante il processo di saldatura, aumentando il rischio di foratura o deformazione delle parti saldate.
Conduttività termica elevata: L’alluminio ha una conduttività termica cinque volte superiore a quella dell’acciaio, il che significa che il calore si diffonde rapidamente attraverso il metallo durante la saldatura. Questo può portare a una distribuzione non uniforme del calore e a una fusione irregolare del materiale, causando difetti nel giunto saldato.
Affrontare queste sfide richiede competenza tecnica, attrezzature specializzate e procedure di saldatura specifiche per l’alluminio. È fondamentale adottare precauzioni appropriate e seguire le migliori pratiche per garantire giunti saldati di alta qualità e prestazioni affidabili.
Saldatura alluminio: il processo
La saldatura dei metalli consiste nell’unire due o più pezzi di metallo tramite fusione, creando una giunzione forte e permanente. Il processo coinvolge l’applicazione di calore, pressione, o entrambi, spesso con l’aggiunta di un materiale d’apporto per formare il legame. Le tecniche comuni includono la saldatura MIG, TIG, ad arco e a resistenza.
Tipologie di saldatura
La saldatura è una tecnica essenziale nell’industria metalmeccanica e comprende vari metodi per unire i metalli. I due metodi più comuni sono la saldatura TIG (Tungsteno Inert Gas) e MIG (Metal Inert Gas).
Saldatura TIG
La saldatura TIG (Tungsteno Inert Gas), detta più specificatamente GTAW, utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile per creare l’arco elettrico necessario a fondere il metallo. Un gas inerte, solitamente argon o elio, circonda l’area del bagno di fusione, proteggendola dall’ossidazione causata dall’aria circostante.
Saldatura MIG/MAG
La saldatura MIG (Metal Inert Gas) e MAG (Metal Active Gas), entrambe nella terminologia di settore definite con sigla GMAW, sono processi di saldatura a filo continuo che utilizzano un gas di protezione per isolare il bagno di saldatura dall’atmosfera. La MIG impiega gas inerti come argon, adatta per materiali non ferrosi, mentre la MAG usa gas attivi come CO2 o miscele di gas, ideale per acciai al carbonio. Entrambi i metodi sono rapidi e efficienti, ma la MAG è più economica e versatile per l’industria pesante.
Saldatura MMA
La saldatura ad elettrodo rivestito, o Manual Metal Arc (MMA), con nomenclatura di settore SMAW, è una delle tecniche più antiche e diffuse per la saldatura dei metalli. Consiste nell’utilizzo di un elettrodo rivestito che funge sia da conduttore di corrente elettrica per creare l’arco di saldatura, sia da materiale d’apporto. Durante la saldatura, l’elettrodo si consuma e si fonde, depositando metallo sulla giunzione da saldare e creando così il giunto saldato.
Saldare l’alluminio con il processo MMA presenta alcune sfide specifiche. Per eseguire questa saldatura, è necessario utilizzare elettrodi con anima di alluminio e un generatore MMA con tensione a vuoto elevata, garantendo così l’innesco sicuro dell’arco di saldatura.
La saldatura alluminio MMA è adatta per materiali con spessori elevati. Su spessori sottili, l’alta temperatura dell’arco può facilmente perforare il materiale, causando danni irreparabili.
È comunemente utilizzata per la ricostruzione o il riporto di materiale su pezzi da riparare che verranno rifiniti successivamente, spesso attraverso tornitura o altre lavorazioni di finitura.
Saldatura alluminio: 9 aspetti da considerare
Prima di intraprendere il processo di saldatura dell’alluminio, è essenziale comprendere una serie di fattori chiave che influenzeranno il risultato finale. Questi aspetti sono fondamentali per garantire una saldatura efficace e di alta qualità. In questo capitolo, esploreremo gli elementi cruciali da considerare prima di avviare il processo di saldatura.
1) Caratteristiche dell’alluminio e leghe di alluminio
L’alluminio è un metallo leggero con un’elevata conducibilità termica ed elettrica. Le sue leghe offrono una vasta gamma di proprietà, tra cui resistenza alla corrosione, resistenza meccanica e lavorabilità. È fondamentale comprendere le caratteristiche specifiche dell’alluminio e delle sue leghe per selezionare il processo di saldatura più adatto e garantire risultati ottimali.
Non tutte le leghe di alluminio sono adatte alla saldatura, e pertanto è fondamentale selezionare quelle più idonee per ottenere risultati ottimali. Le leghe appartenenti alle serie 3XXX-5XXX-6XXX-7XXX tendono a garantire prestazioni eccellenti nel processo di saldatura. Al contrario, altre leghe potrebbero presentare difficoltà e risultare in saldature di qualità inferiore. Pertanto, una valutazione attenta del tipo di alluminio è essenziale per il successo del processo di saldatura.
2) Difetti della saldatura: cricche, porosità e soffiature
Durante il complesso processo di saldatura dell’alluminio, un aspetto cruciale è la prevenzione dei difetti quali cricche, porosità e soffierie. Questi difetti non solo compromettono l’aspetto estetico della saldatura, ma minano anche la sua integrità strutturale, riducendone l’efficacia complessiva. La formazione di cricche indica tensioni eccessive nel materiale, mentre la presenza di porosità suggerisce la presenza di gas intrappolati durante la solidificazione. Le soffierie, invece, si formano a causa di gas rilasciati nel bagno di fusione. Affrontare con precisione e cautela questi difetti è essenziale per garantire una saldatura di alta qualità.
3) Velocità di saldatura
Infine, la velocità di produzione rappresenta un elemento cruciale nella scelta del processo di saldatura più adatto. Nel valutare le opzioni disponibili, è essenziale considerare il rapporto tra qualità, costi e tempi di lavoro. La saldatura laser, ad esempio, offre una soluzione rapida e precisa che può essere vantaggiosa in determinate situazioni. Tuttavia, è importante notare che, per ottenere prestazioni ottimali, è necessario preparare con cura i lembi dei pezzi per la lavorazione. La scelta del metodo di saldatura deve quindi essere ponderata attentamente, tenendo conto di tutti questi fattori.
5) Resistenza meccanica
La resistenza meccanica dell’alluminio e delle sue leghe varia notevolmente a seconda della composizione chimica e del trattamento termico. Prima di procedere con la saldatura, è importante valutare la resistenza del materiale di base e assicurarsi che sia compatibile con le esigenze dell’applicazione finale. Ciò può richiedere l’impiego di leghe specifiche o l’adeguamento del processo di saldatura.
6) Gas di protezione utilizzato
La scelta del gas di protezione è un altro aspetto critico da considerare prima di iniziare la saldatura dell’alluminio. L’uso di gas inerti come l’argon è comune per proteggere il bagno di fusione dall’ossidazione e garantire una saldatura pulita e priva di difetti.
Il gas più comunemente utilizzato nella saldatura dell’alluminio è l’argon puro. Tuttavia, possono essere impiegate anche miscele di gas come l’argon-elio.
7) Aspetti operativi della saldatura
Prima di avviare il processo di saldatura, è fondamentale comprendere gli aspetti operativi specifici del metodo scelto, che sia TIG, MIG o un altro. Questo include la regolazione dei parametri di saldatura, la corretta manipolazione delle attrezzature e l’adozione delle pratiche di sicurezza appropriate.
8) Come scegliere il generatore
La selezione del generatore di saldatura è un passo cruciale che influenzerà la qualità e l’efficienza del processo di saldatura. Valutare attentamente le caratteristiche del generatore, come la sua capacità di regolazione della corrente e della tensione, in base alle esigenze specifiche dell’applicazione.
9) Tipi di trattamenti termici applicabili
In alcuni casi, potrebbe essere necessario applicare trattamenti termici dopo la saldatura per migliorare le proprietà del materiale e ridurre lo stress residuo. Valutare la possibilità e l’opportunità di applicare trattamenti termici come l’annealing o il post-riscaldamento in base alle esigenze dell’applicazione.
Come saldare l’alluminio
Se in questo articolo abbiamo approfondito che saldare alluminio può essere un processo delicato che richiede attenzione e precisione, in questo ultimo capitolo abbiamo raccolto una guida all’intero processo, dalla fase di preparazione al prodotto saldato.
1) Preparazione dei materiali
Prima di iniziare la saldatura, è essenziale preparare accuratamente i materiali. Rimuovi completamente lo strato di ossido di alluminio dalla superficie utilizzando carta smerigliata o una lima a maglia sottile.
Sgrassa i metalli e le barre d’apporto con uno specifico sgrassatore per metalli, quindi pulisci con una paglietta abrasiva e lascia asciugare.
Ricorda sempre di indossare dispositivi di protezione individuale (DPI), come occhiali e guanti protettivi, durante l’intero processo di saldatura per proteggere te stesso da eventuali lesioni o danni.
Assicurati di lavorare in un’area ben ventilata per evitare l’inalazione di fumi nocivi prodotti durante la saldatura.
Seguendo attentamente questi passaggi e tenendo presente l’importanza della sicurezza, sarai in grado di saldare l’alluminio in modo efficace e sicuro.
2) Preparazione del materiale di base
Prima di saldare, è importante che i materiali da unire abbiano caratteristiche simili tra loro, inclusa la temperatura di fusione.
Rimuovi la pellicola di ossido superficiale e tutte le impurità superficiali utilizzando spazzole con setole in acciaio inox o solventi appropriati. Assicurati di pulire le spazzole con uno sgrassatore per evitare contaminazioni.
Per evitare deformazioni e fusioni parziali, preriscalda i pezzi se necessario, mantenendo la temperatura sotto i 110°C.
3) Processo di saldatura
Esistono diversi metodi di saldatura dell’alluminio, tra cui TIG (Tungsten Inert Gas) e MIG (Metal Inert Gas). Scegli il metodo più adatto in base allo spessore del materiale e al tipo di giunto.
Durante la saldatura, assicurati di avanzare costantemente con la torcia e di mantenere una velocità di saldatura non troppo elevata per evitare deformazioni e fusioni incomplete, mai troppo lenta per evitare di sfondare il materiale.
Segui attentamente le istruzioni del generatore di saldatura e regola correttamente i parametri di corrente e tensione in base allo spessore del materiale e al metodo di saldatura utilizzato.
4) Controllo dei difetti
Durante e dopo la saldatura, controlla attentamente il giunto per individuare eventuali difetti come cricche, porosità o soffiature.
Se necessario, esegui ulteriori passaggi di saldatura per correggere eventuali difetti e garantire una saldatura resistente e di alta qualità.
Quale tipologia di saldatura è la migliore?
Determinare quale tipologia di saldatura sia la migliore dipende da vari fattori, tra cui il materiale da saldare, le condizioni operative, e gli obiettivi specifici del progetto.
Tutti i metodi di saldatura hanno vantaggi e svantaggi specifici che li rendono adatti a diverse applicazioni.
Vediamo i principali pro e contro di ciascun metodo nella saldatura dell’alluminio.
TIG
Pro:
Precisione: La saldatura TIG è nota per la sua precisione e la qualità dei giunti saldati, rendendola ideale per lavori dettagliati e estetici.
Pulizia: Il processo produce meno residui e spruzzi rispetto ad altri metodi, risultando in un lavoro finale più pulito.
Controllo: L’operatore ha un controllo maggiore sulla saldatura, permettendo regolazioni fini e saldature su materiali sottili.
Versatilità: È adatta per una varietà di materiali, compresi acciai inossidabili, alluminio e titanio.
Contro:
Tempo: La saldatura TIG richiede più tempo rispetto ad altre tecniche, rendendola meno efficiente per produzioni di massa.
Complessità: Richiede maggiore abilità tecnica e formazione per essere eseguita correttamente.
Costo: Le attrezzature e i materiali per la saldatura TIG possono essere costosi.
Produttività: Non è adatta per lavori che richiedono alta velocità di produzione.
MIG
Pro:
Velocità: La saldatura MIG è più veloce rispetto alla TIG, rendendola adatta per applicazioni industriali e produzioni su larga scala.
Facilità d’uso: È più facile da apprendere e utilizzare, adatta anche a saldatori meno esperti.
Versatilità: Può saldare una varietà di materiali e spessori, offrendo una maggiore flessibilità nelle applicazioni.
Continuità: Consente saldature continue e meno interruzioni rispetto ad altri metodi.
Contro:
Residui: Produce più spruzzi e residui rispetto alla saldatura TIG, il che può richiedere ulteriori operazioni di pulizia.
Precisione: È meno precisa rispetto alla TIG, il che può essere un limite per lavori che richiedono un alto livello di dettaglio.
Estetica: Il risultato finale può essere meno estetico e pulito, con una maggiore necessità di rifinitura post-saldatura.
Sensibilità al Vento: La saldatura MIG è meno efficace in ambienti all’aperto o ventilati a causa del gas di protezione.
MMA
Pro:
Versatilità: Può essere utilizzata su una vasta gamma di metalli e leghe, inclusi acciai, ghise, e alcuni metalli non ferrosi.
Equipaggiamento Semplice: Richiede attrezzature relativamente semplici e meno costose rispetto ad altri processi di saldatura.
Portabilità: Adatta per lavori in campo grazie alla natura portatile degli apparecchi di saldatura MMA.
Tolleranza: È più tollerante alla ruggine e allo sporco sulla superficie dei materiali rispetto ad altri metodi.
Contro:
Produttività Inferiore: È un processo più lento rispetto ad altre tecniche come MIG o TIG.
Qualità della Saldatura: Richiede maggiore abilità manuale per produrre saldature di alta qualità, specialmente su materiali difficili come l’alluminio.
Scoria: La formazione di scoria richiede un’ulteriore operazione di pulizia post-saldatura.
Spruzzi: Può generare più spruzzi rispetto ad altre tecniche, aumentando il tempo di pulizia.
TIG, MIG/MAG o MMA a confronto
Il sistema MIG è generalmente preferito per lavori che richiedono velocità e produttività, come nella costruzione di strutture e nell’industria automobilistica. Tuttavia, il metodo MIG può risultare meno estetico a causa dei residui e degli spruzzi prodotti durante la saldatura.
Al contrario, la saldatura TIG, pur essendo più lenta e richiedendo maggiore competenza, offre un livello superiore di precisione e pulizia, rendendola ideale per applicazioni che richiedono un alto livello di dettaglio e finitura, come nel settore aerospaziale e nella fabbricazione di prodotti di alta qualità.
La saldatura MMA è spesso scelta per la sua portabilità e versatilità in cantiere, nonché per la sua capacità di saldare in condizioni non ideali, sebbene richieda abilità manuale per ottenere saldature di alta qualità.
