I Tre Grandi Processi

MIG, TIG e Stick

Ci sono dozzine di processi di saldatura, ma tre dominano il mestiere. Ognuno ha punti di forza e compromessi.

MIG (GMAW — Gas Metal Arc Welding) — Un processo alimentato a filo. La macchina alimenta una bobina di filo di riporto attraverso la pistola mentre il gas di protezione (solitamente una miscela di argon-CO2) protegge il bagno di saldatura dalla contaminazione. Il MIG è veloce, facile da imparare e ottimo per il lavoro in produzione su acciaio dolce e alluminio. È il processo scelto nelle officine di produzione e carrozzeria.

TIG (GTAW — Gas Tungsten Arc Welding) — Il processo di precisione. Un elettrodo di tungsteno non consumabile crea l'arco, e il saldatore alimenta la bacchetta di riporto a mano con l'altra mano. Gas di protezione argon puro. Il TIG produce le saldature più pulite e precise ed è richiesto per l'aerospazio, l'acciaio inossidabile alimentare e i tubi a parete sottile. È il più lento dei tre ed il più difficile da padroneggiare.

Stick (SMAW — Shielded Metal Arc Welding) — Il cavallo da tiro. Un elettrodo rivestito di flux fonde e deposita il metallo di riporto mentre il flux crea il suo stesso gas di protezione e lo strato di scoria. Nessuna bombola di gas esterno necessaria. Stick funziona all'aperto con vento e pioggia, su metallo arrugginito o sporco, e in spazi stretti. I saldatori di condutture, gli operai di ferro strutturale e i team di riparazione sul campo si affidano ad esso.

Il processo giusto dipende dal metallo, dalla giunzione, dall'ambiente e dallo standard di qualità.

Scegliere il Processo Giusto

Un'officina di fabbricazione riceve tre lavori in una settimana. Il primo lavoro consiste nel saldare tubi in acciaio inossidabile per uno stabilimento di lavorazione alimentare — le saldature devono essere perfettamente pulite senza contaminazione. Il secondo lavoro consiste nel riparare una trave d'acciaio incrinata su un ponte esterno con vento gelido a gennaio. Il terzo lavoro consiste nel saldare 200 staffa di acciaio dolce identiche su una catena di montaggio.

Fisica dell'Arco Elettrico

Cosa Succede Quando Colpisci un Arco

L'arco di saldatura è una scarica elettrica sostenuta attraverso uno spazio tra l'elettrodo e il pezzo in lavorazione. Quando il circuito si chiude, la corrente scorre attraverso il gas nello spazio, ionizzandolo in plasma — il quarto stato della materia.

Quel plasma raggiunge temperature tra 6.000 e 10.000 gradi Fahrenheit, molto al di sopra del punto di fusione dell'acciaio (intorno ai 2.500 F). Il calore intenso crea un bagno di saldatura — una piccola pozza di metallo fuso sul pezzo.

La Zona Termicamente Alterata (ZTA) — L'area che circonda il bagno di saldatura che non si fonde ma diventa abbastanza calda da cambiare la microstruttura del metallo. La ZTA può diventare fragile o indebolita se il saldatore applica troppo calore o si muove troppo lentamente. Controllare l'input di calore è una delle competenze più importanti nella saldatura.

Gas di Protezione — Il metallo fuso reagisce violentemente con l'ossigeno e l'azoto nell'aria. L'ossidazione crea porosità (minuscole bolle di gas intrappolate nella saldatura) e indebolisce la giunzione. Il gas di protezione — argon, CO2 o una miscela — sposta l'atmosfera attorno al bagno di saldatura, mantenendolo pulito.

Senza protezione, il bagno di saldatura assorbe gas atmosferici e la saldatura risultante è porosa, fragile e strutturalmente inutile. Ogni processo di saldatura ha una qualche forma di protezione — gas esterno in MIG e TIG, rivestimento di flux in Stick.

Perché la Protezione è Importante

Un saldatore sta eseguendo MIG su una piastra di acciaio dolce all'aperto. Una forte raffica di vento attraversa l'area di lavoro. L'arco sembra normale, ma quando il saldatore rimuove gli spruzzi e ispeziona il cordone, è pieno di minuscoli buchi e sembra ruvido e poroso.

Controllare il Calore

Due saldatori eseguono la stessa giunzione su piastre d'acciaio identiche. Il saldatore A si muove velocemente con amperaggio moderato. Il saldatore B si muove lentamente con amperaggio elevato, mettendo molto più calore nel metallo.

Entrambe le saldature sembrano accettabili in superficie, ma la piastra del saldatore B è deformata e piegata, e il metallo accanto alla saldatura è decolorato e fragile.

Le Cinque Giunzioni Fondamentali

Come i Pezzi di Metallo Si Uniscono

Ogni collegamento saldato inizia con il modo in cui i pezzi sono posizionati l'uno rispetto all'altro. Ci sono cinque configurazioni di giunzione di base.

Giunzione a testa — Due pezzi posizionati bordo a bordo nello stesso piano. Utilizzato per piastre e tubi. La giunzione più comune nel lavoro strutturale e a pressione. Spesso richiede smussatura (rettificazione di un angolo sui bordi) per consentire la penetrazione completa su materiale spesso.

Giunzione a sovrapposizione — Due pezzi che si sovrappongono. Semplice, resistente a taglio, comune nel lavoro con lamiera e carrozzeria.

Giunzione a T — Un pezzo impostato perpendicolarmente a un altro, formando una forma a T. La saldatura è tipicamente una saldatura a cordone d'angolo all'intersezione.

Giunzione d'angolo — Due pezzi che si incontrano ad angolo retto lungo i loro bordi, formando una L. Usato in telai, scatole e recinti.

Giunzione di bordo — Due pezzi impostati in parallelo con i loro bordi allineati. Utilizzato principalmente per lamiera sottile e applicazioni a basso stress.

Le saldature a cordone d'angolo sono saldature triangolari depositate nell'angolo interno di una giunzione a T, giunzione a sovrapposizione o giunzione d'angolo. Le saldature a scanalatura riempiono una scanalatura preparata (smusso) tra due pezzi in una giunzione a testa.

I simboli di saldatura sui piani dicono al saldatore esattamente quale tipo di saldatura fare, la sua dimensione, lunghezza e posizione. Il simbolo di base si trova su una linea di riferimento con una freccia che punta alla giunzione. Il simbolo del tipo di saldatura va sulla linea di riferimento — sotto la linea significa saldare dal lato della freccia, sopra la linea significa saldare dall'altro lato.

Leggere il Lavoro

Un ingegnere strutturale ti invia un disegno per una riparazione su una ringhiera in acciaio di una struttura. Quattro gambe in tubo quadrato devono essere saldate a una piastra di copertura piatta. Le giunzioni in cui le gambe incontrano la parte inferiore della piastra sopporteranno il peso completo di qualsiasi cosa posta sul tavolo.

Pericoli di Saldatura e Protezione

I Non-Negoziabili

La saldatura produce pericoli che possono causare lesioni permanenti o morte. La sicurezza non è facoltativa — è la prima competenza che ogni saldatore professionista padroneggia.

Radiazione UV e infrarossa — L'arco emette luce ultravioletta intensa che causa l'occhio da arco (fotokeratite), che sente come sabbia negli occhi e può causare cecità temporanea. L'esposizione prolungata causa ustioni cutanee simili a gravi scottature solari. Un casco di saldatura appropriato con la lente di ombra corretta (ombra 10-13 per la saldatura ad arco) è obbligatorio. I caschi ad oscuramento automatico passano da un'ombra chiara all'ombra di saldatura in millisecondi quando l'arco colpisce.

Fumi e ventilazione — La saldatura vaporizza metallo, flux e rivestimenti, producendo fumi che contengono manganese, cromo, zinco e altri composti tossici. L'acciaio galvanizzato (rivestito di zinco) produce fumi di ossido di zinco che causano febbre da vapori di metallo — sintomi simili all'influenza che colpiscono ore dopo l'esposizione. I fumi in acciaio inossidabile contengono cromo esavalente, un cancerogeno noto. La ventilazione adeguata, l'estrazione dei fumi o un respiratore è richiesta.

Pericoli elettrici — Le macchine di saldatura forniscono alta corrente a tensione relativamente bassa, ma la tensione a circuito aperto (tipicamente 60-80 volt) può fornire una scossa fatale in condizioni umide. Non saldare mai in acqua stagnante. Ispezionare cavi e connessioni per danni. Sempre mettere a terra correttamente il pezzo.

Fuoco e ustioni — Scintille e metallo fuso viaggiano fino a 35 piedi. Ripulisci l'area dai materiali infiammabili. Indossa abbigliamento resistente alle fiamme, guanti in pelle e stivali in pelle. È richiesta una sentinella quando si salda vicino a materiali combustibili.

Riepilogo PPE: casco di saldatura (ombra corretta), occhiali di sicurezza sotto, guanti in pelle, giacca o maniche resistenti alle fiamme, stivali in pelle, protezione per le orecchie in spazi chiusi e un respiratore quando la ventilazione è insufficiente.

Decisioni sulla Sicurezza

Arrivi in un cantiere per saldare una riparazione su una ringhiera in acciaio all'interno di una piccola sala meccanica. La stanza non ha finestre e una porta singola. Ci sono scatole di cartone e stracci oleosi immagazzinati nell'angolo a circa 10 piedi dal luogo della saldatura. Il pavimento ha alcune pozzanghere da una recente perdita di tubo.

Dove Ti Porta la Saldatura

Carriere di Saldatura e Certificazione

La saldatura non è una carriera — è una piattaforma che apre porte a dozzine di specializzazioni, molte delle quali ben pagate e in costante domanda.

Saldatore di condutture — Unisce sezioni di oleodotti, gasdotti e condutture idriche sul campo. Spesso saldatura Stick o discendente su tubi in acciaio al carbonio. I saldatori di condutture viaggiano costantemente e guadagnano compenso premio. Un saldatore di condutture esperto può guadagnare oltre 100.000 dollari all'anno.

Saldatore subacqueo (saldatore iperbarico) — Salda su piattaforme offshore, scafi di navi e infrastrutture sottomarine. Combina la certificazione di immersione commerciale con competenze di saldatura. Una delle specializzazioni di saldatura più retribuite e pericolose.

Saldatore aerospaziale — Saldatura TIG su leghe esotiche come titanio, Inconel e alluminio-litio per aeromobili e veicoli spaziali. Estrema precisione e standard di pulizia. Ogni saldatura è ispezionata e documentata.

Saldatore di ferro strutturale — Salda acciaio strutturale su edifici, ponti e attrezzature pesanti. Spesso lavora in altezza su connessioni di travi.

Certificazione — L'American Welding Society (AWS) amministra i test di qualificazione del saldatore. Il più comune è la qualificazione del Codice di Saldatura Strutturale AWS D1.1. Superare un test di certificazione significa che hai saldato un provino che è stato piegato o sottoposto a radiografia e ha superato l'ispezione. Le certificazioni sono specifiche per processo, posizione e materiale — una certificazione per MIG su piastra non copre TIG su tubo.

Per iniziare — I programmi di saldatura del college comunitario (da 6 mesi a 2 anni), i programmi di scuola tecnica e gli apprendistati sindacali (tipicamente da 3 a 5 anni con addestramento retribuito sul lavoro) sono i principali punti di ingresso. Gli apprendistati combinano l'insegnamento in aula con la saldatura nel mondo reale sotto la supervisione di un artigiano.

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Collega la Saldatura al Tuo Futuro

Ora conosci i principali processi di saldatura, la fisica dell'arco, come le giunzioni sono progettate e la disciplina della sicurezza che il mestiere esige.