I diversi gas utilizzati nella saldatura TIG orbitale

Il gas di protezione protegge il bagno di fusione e il metallo trasferito all’arco di saldatura dall’aria ambiente. Dopo aver illustrato in dettaglio il ruolo dei gas nel campo della saldatura TIG orbitale, vediamo quali sono i gas comunemente utilizzati.

Per la saldatura si utilizzano 6 gas, in forma pura o in miscela

Argon, anidride carbonica, elio, ossigeno, idrogeno e azoto.

#1 ARGON

Un gas inerte monoatomico, pesante, neutro, incolore e inodore, presente nell'aria ambiente. La sua densità è leggermente superiore a quella dell'aria (d = 1,6 g/L). Si tratta del gas più comunemente utilizzato in Europa.

Grazie alla sua inerzia chimica e alla sua densità, l’argon è il gas più efficace per la protezione del bagno di fusione e dell’elettrodo. Si ionizza con relativa facilità (16 eV) e non provoca variazioni eccessive delle tensioni d’arco nellasaldatura TIG orbitale.

#2 ELIO

Un gas inerte monoatomico, neutro, incolore e inodore, più leggero dell'aria (d = 0,166 g/L). Questo gas è utilizzato principalmente negli Stati Uniti, ma in Europa rimane piuttosto costoso.

L'arco elettrico in atmosfera di elio raggiunge temperature più elevate rispetto a quello in atmosfera di argon, consentendo una maggiore velocità di saldatura, una migliore penetrazione e una riduzione del grado di porosità (ottimo per la saldatura di leghe di alluminio o rame).

D'altra parte, questo gas presenta alcuni svantaggi: non può essere ionizzato facilmente (25 eV) e la sua bassa densità lo rende sensibile alle correnti d'aria e alla convezione termica.

#3 IDROGENO

Questo gas riducente non viene mai utilizzato allo stato puro. Generalmente viene aggiunto all’elio o all’argon per ottenere un pre-gas binario o ternario, mentre l’azoto funge da gas di supporto (Duplex, BN2). L’idrogeno aumenta la tensione dell’arco e l’apporto termico, il che significa che è possibile aumentare la velocità di saldatura e ottenere una migliore penetrazione. Si tratta del gas ideale per la saldatura a strato singolo, ma è necessario adottare alcune precauzioni nel caso di acciai soggetti a fessurazione a freddo. Si dovrebbe evitare di utilizzare l’idrogeno per la saldatura di acciai martensitici o ferritici, nonché di alluminio e rame, poiché provoca la formazione di pori nel cordone di saldatura.

#4 AZOTO

Si tratta di un gas biatomico, inerte, incolore e inodore, presente nell’aria ambiente in una percentuale pari a circa l’80%. Generalmente questo gas viene utilizzato come gas di supporto, poiché non è molto costoso. Inoltre, questo gas ha un effetto positivo sulla struttura di alcuni acciai (duplex, super duplex, BN2). Nella saldatura di alcune particolari leghe di rame, può essere utilizzato come gas di pre-riempimento poiché è in grado di trasferire una quantità di energia maggiore rispetto all’argon o all’elio.

Tuttavia, il suo impiego principale è quello di gas di protezione preliminare, soprattutto per ragioni economiche. Questo gas instabile può causare instabilità dell’arco e un maggiore tasso diusura dell’elettrodo di tungsteno.

Tensione d'arco con gas diversi

AVVISO: La percentuale di azoto aggiunto al gas di pre-riempimento (argon) è limitata a un massimo compreso tra il 5 e l’8% per la saldatura TIG orbitale. L’utilizzo di una percentuale superiore potrebbe comportare il rischio di esplosione.

Le miscele di gas

I fornitori di gas propongono un numero sempre maggiore di miscele di gas, variando le proporzioni di argon/idrogeno, argon/elio/idrogeno, argon/elio/azoto e così via.

Non trascurate i consigli e la documentazione forniti dai fornitori o dai produttori di gas.

Test comparativi sui gas

Il tipo di gas influisce direttamente sui valori di penetrazione, sulla velocità di saldatura e sull'energia termica trasferita al pezzo. I valori indicati nelle figure sottostanti sono puramente indicativi. Questa prova è stata effettuata su acciaio inossidabile tipo 304L a velocità e corrente costanti. Il tipo di gas è direttamente correlato al materiale da saldare. Le miscele di argon/idrogeno/elio sembrano offrire maggiori vantaggi in termini di produttività, ma non sono così universalmente diffuse come altre, ad esempio quelle di argon ed elio, e pertanto non possono essere utilizzate per tutti i materiali.

L'importanza della densità relativa del gas rispetto all'aria ambiente

Tra i gas utilizzati come protezione, quelli pesanti come l’argon e l’anidride carbonica formano uno strato protettivo sopra il bagno di fusione. Al contrario, l’elio, l’azoto e l’idrogeno possono salire a vortice attorno all’ugello. Ecco perché la portata dell’elio deve essere superiore a quella dell’argon.

Compatibilità dei gas di pre-trattamento

Le tabelle seguenti illustrano la compatibilità dei gas utilizzati nella saldatura TIG orbitale in base ai metalli da saldare, nonché le diverse miscele di gas che possono essere impiegate come protezione.

Compatibilità dei gas di pre-trattamento

 *** consigliato

** possibile

* sconsigliato

X vietato

Diverse miscele utilizzate come gas di protezione:

La norma EN 439 indica una gamma di composizioni delle miscele di gas, tenendo conto del fatto che ogni fornitore propone le proprie miscele.

Conclusione:

Anche nella saldatura TIG orbitale, la scelta del gas di protezione giusto può spesso aumentare notevolmente la produttività. Scopri di più suigas di protezionenel nostro manuale gratuito