Comportamento del flusso di elettroni in funzione del diametro e della geometria degli elettrodi

L'elettrodo in tungsteno svolge un ruolo fondamentale nel processo di saldatura TIG orbitale, poiché il suo impiego consente di ottenere l'arco elettrico e la sua geometria influisce direttamente sulla qualità della saldatura. Nella scelta dell'elettrodooccorre tenere conto di diversi criteri: il materiale, il diametro, la lunghezza, le dimensioni, la geometria e lo stato della superficie dell'elettrodo sono tutti parametri da considerare.

Tra questi criteri, in questo articolo ci concentreremo in particolare sul diametro e sulla geometria dell’elettrodo.

In che modo la scelta del diametro e della geometria dell’elettrodo influisce sul comportamento del flusso di elettroni e, di conseguenza, sulla saldatura finale nel processo di saldatura TIG? Che cos’è un “flat spot” e come si sceglie una punta piatta adeguata?

In questo articolo ti forniamo tutte le risposte a queste domande.

Il ruolo di un elettrodo affilato nel processo di saldatura

L'affilatura dell'elettrodo rappresenta il parametro più determinante che influenza le caratteristiche dell'arco di saldatura e la geometria del cordone di saldatura. Un elettrodo affilato facilita l'innesco dell'arco, ma può deteriorarsi rapidamente, causando potenziali inclusioni di tungsteno nella saldatura.

L'affilatura deve quindi essere parte integrante della procedura di saldatura. Per garantire una stabilità ottimale dell'arco, l'affilatura deve essere sempre eseguita nella direzione longitudinale dell'elettrodo. L'affilatura perpendicolare deve essere evitata a tutti i costi, poiché comporta instabilità dell'arco e un risultato di saldatura del tutto casuale.

Se la punta dell'elettrodo viene affilata, sussiste il rischio che si smussi e che il tungsteno si stacchi e cada nel bagno di fusione, causando così una contaminazione della saldatura.

Ciò potrebbe quindi apparire come una macchia bianca nella radiografia della saldatura.

L'importanza del punto piatto

Una punta piatta contribuisce a prolungare la durata dell’elettrodo, ma deve essere realizzata con cura e non deve essere troppo ampia, per non rendere l’arco instabile e non canalizzato. Si raccomanda quindi di utilizzare una punta piatta adeguata per ottenere stabilità dell’arco, un buon trasferimento di elettroni e una maggiore durata dell’elettrodo, senza rischiare la formazione di inclusioni di tungsteno.

Questa figura illustra il comportamento del flusso di elettroni in funzione della geometria dell'elettrodo.

Come si vede qui, gli elettroni lasciano sempre l'elettrodo in direzione perpendicolare alla sua superficie.

È importante scegliere una punta piatta all'estremità dell'elettrodo, scelta in base alla corrente utilizzata. L'uso di una punta piatta adeguata consentirà di ottenere un flusso di elettroni lineare, che chiameremo flusso effettivo.

Questo flusso raggiunge l'elettrodo in un'area molto ristretta, che costituirà la zona di massimo riscaldamento e la zona di fusione.

Più il flusso è concentrato e meglio il calore viene focalizzato su una zona circoscritta, più la fusione risulterà ottimale. È proprio questa azione che vi consentirà – senza che il saldatore debba eseguire un movimento a pendolo – di fondere spessori fino a 3 mm in modalità automatica.

Comportamento del flusso di elettroni in funzione del diametro dell'elettrodo

Le figure riportate sopra illustrano l'influenza del diametro sul flusso di elettroni.

Si può osservare che la scelta del diametro dell’elettrodo è un fattore determinante, poiché il flusso di elettroni all’interno dell’elettrodo ha un raggio proporzionale all’intensità: maggiore è l’intensità, maggiore sarà il flusso. Immaginiamo il caso in cui il diametro del flusso sia equivalente al diametro del punto piatto (illustrato qui nella figura1); in tal caso, il flusso effettivo all’uscita dall’elettrodo è ottimale.

D'altra parte, nel caso in cui il flusso sia maggiore rispetto alla punta piatta (come illustrato qui nel diagramma2), si verificherà una dispersione degli elettroni che si diffondono perpendicolarmente. La zona di riscaldamento risulterà quindi più ampia e perderà la propria efficienza.

Nel caso opposto, in cui il flusso fosse inferiore alla punta piatta (come illustrato nella figura3), sussiste il rischio di deriva e instabilità dell’arco poiché il flusso effettivo non può essere incanalato e “si bilancia” sulla punta piatta: la zona di riscaldamento risulta quindi estesa.

Poiché gli elettroni non vengono incanalati all'uscita, tenderanno a concentrarsi negli angoli e a spostarsi lateralmente durante la fase di bassa corrente (soprattutto nel caso di una saldatura che richiederebbe una preparazione con smussatura).

Raccomandiamo pertanto di scegliere un diametro e una geometria adeguati al fine di ottenere stabilità dell'arco, un buon trasferimento di elettroni e garantire così una lunga durata dell'elettrodo senza il rischio di inclusioni di tungsteno.

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