introduzione
Il processo di saldatura del filo animato (o FCAW) è una saldatura ad arco che produce la coalescenza dei metalli riscaldandoli con un arco elettrico stabilito tra un elettrodo metallico tubolare continuo e consumabile e il metallo di base.
La protezione da archi e cordoni è fornita da un flusso di saldatura contenuto all'interno dell'elettrodo, che può essere integrato da un gas di protezione aggiuntivo fornito da una sorgente esterna.
Nota: FCAW è l'acronimo in inglese: Flux Cored Arc Welding.
Come funziona il processo
La saldatura con filo animato è stata sviluppata per combinare i vantaggi del processo MIG/MAG (semiautomatico o automatico) con quelli del processo ad elettrodo rivestito (rivestimento fusibile che forma gas inerti, scorie, elementi di lega, ecc.).In questo modo, il filo dell'elettrodo solido è stato sostituito da un altro, composto da un nucleo di flusso fusibile, simile a quello utilizzato nell'arco sommerso.
Esistono due tipi di fili animati:
Autoprotetto
Dove la protezione dell'arco e del bagno di saldatura avviene esclusivamente bruciando il flusso di polvere, contenuto nell'anima del filo. In altre parole, SENZA gas di protezione aggiuntivo.Alcune aziende hanno posto limitazioni all'uso di dispositivi autoprotetti.
Protezione aggiuntiva contro i gas
Dove, oltre ai gas generati dal flusso, viene utilizzato un gas aggiuntivo di protezione, che scorre attraverso lo stesso ugello da cui fuoriesce il filo tubolare. I gas normalmente utilizzati sono:- 100% CO2 (più comune).
- Ar + 2% di O2.
- Ar + dal 18 al 25% di CO2.
Utilizzando fili di diametro maggiore e range di corrente elettrica più elevati, rispetto al processo MIG/MAG, si ottengono elevate velocità di deposizione, unitamente a una buona penetrazione ed elevate velocità di saldatura.
Per questo motivo, finisce per essere il più comune negli stabilimenti che utilizzano la saldatura come processo produttivo principale.
Come i fili pieni utilizzati nei processi MIG/MAG, anche il filo animato è confezionato in forma continua (avvolta).
Per questo motivo possono essere utilizzati sia in processi semiautomatici che automatici. In entrambi i processi, il filo animato viene alimentato automaticamente attraverso una pistola.
Nel processo semiautomatico, il saldatore controlla il passo e la distanza dalla pistola al pezzo, nonché la velocità di avanzamento e la gestione dell'arco.
L'attrezzatura per il processo del filo animato è molto simile a quella utilizzata nel processo MIG/MAG. Tuttavia, devono essere fatte le seguenti avvertenze:
- La sorgente ha la capacità di generare una maggiore intensità di corrente;
- Le pistole, nei casi in cui l'intensità di corrente è elevata, vengono solitamente raffreddate con acqua o aria;
- Nel processo autoprotetto, il sistema del gas di protezione è inesistente.
Tipi di trasferimento metallico
I trasferimenti di metallo nel processo del filo animato, oltre ad essere una funzione dei parametri di saldatura utilizzati, sono anche una funzione del gas o della miscela di gas utilizzati. In questo processo, ci sono i seguenti tipi di trasferimento:Corto circuito
Caratterizzato dal costante processo di spegnimento e riaccensione dell'arco elettrico. Questo tipo di transfer permette di saldare in tutte le posizioni, con lo svantaggio di generare una grande quantità di schizzi.Globulare
E' il tipico transfer metallico prodotto dai fili animati; si verifica a correnti inferiori rispetto al trasferimento a spruzzo. C'è un'alta incidenza di schizzi di metallo fuso.A spruzzo
Si verifica quando si stabiliscono intensità di corrente elevate e tensioni d'arco elevate in relazione a un determinato diametro del filo. Poiché produce un'elevata velocità di deposito, il trasferimento dello spray è limitato alla sola posizione piatta.Un problema generato da questo tipo di trasferimento metallico è la possibilità di mancata fusione, dovuta al fatto che il getto metallico è diretto verso zone non sufficientemente riscaldate.
Il trasferimento spray è il più comune in FCAW perché l'intenzione è quella di saldare più velocemente e, per questo, la corrente viene normalmente aumentata.
Saldatura pulsata
Si tratta di un trasferimento spray sintetico ottenuto pulsando la corrente tra due livelli prestabiliti: una corrente di base sufficientemente bassa da mantenere stabile l'arco elettrico e raffreddare la vasca fusa ed una corrente di picco, maggiore della corrente di transizione globulare – spray.Per questo motivo l'energia di saldatura è bassa, rendendo più facile la saldatura con fili di grande diametro fuori dalla posizione piatta.
Tipi e funzioni dei materiali di consumo
Nella saldatura con filo animato i materiali di consumo utilizzati sono:Elettrodi
Sono fili animati con un nucleo formato da un flusso fusibile a basso contenuto di idrogeno. Quando il gas protettivo è di natura attiva, nella composizione chimica dell'elettrodo devono essere presenti elementi disossidanti come Mn e Si. Nel caso di fili autoprotetti, la presenza di AI esiste nella composizione chimica del flusso. Notare l'interno del filo nella figura seguente.
Le specifiche AWS A5.20 e A5.29 classificano i fili animati rispettivamente per acciai C-Mn e bassolegati. Per i fili in acciaio inossidabile classificati da AWS A5.22 vengono utilizzati.
Gas di protezione
Tra le varie opzioni di gas disponibili, il gas CO2 e le miscele di questi con Argon sono i più utilizzati. Vengono utilizzati se richiesto dalle specifiche dell'elettrodo.Caratteristiche e usi
La saldatura con filo animato ha come caratteristica principale l'elevata velocità di deposito che, unita ad una buona qualità della saldatura, ha trovato ampia applicazione in diversi settori dell'industria.Particolare attenzione deve essere prestata dal saldatore durante la rimozione delle scorie formate ad ogni passata depositata, al fine di evitare inclusioni nel giunto saldato.
Discontinuità indotte dal processo
L'ispettore di saldatura deve prestare attenzione alle seguenti discontinuità:Mancanza di fusione
Collegato al trasferimento di cortocircuito (a causa del basso apporto di calore).Mancanza di penetrazione
Legato anche al trasferimento di cortocircuito, che può derivare anche da un'inadeguata preparazione dello smusso o da un errore nella configurazione del giunto prescelto dal progetto.Inclusione di scorie
Carenza del saldatore nel processo di rimozione delle scorie, alta velocità, saldatura, progettazione del giunto inadeguata.Sottosquadro (Assomiglia a un morso)
Disabilità del saldatore o alta corrente combinata con bassa velocità di saldatura.Porosità
Compaiono quando la velocità di saldatura è elevata, non permettendo la diffusione dei gas attraverso il cordone. Nella saldatura con schermatura del gas, può essere causato da un flusso di gas o vento inadeguato nel sito di saldatura, che impedisce un'efficace protezione del bagno di saldatura.Possono verificarsi anche quando si utilizzano miscele ricche di argon nella saldatura di lastre spesse. Alte tensioni utilizzate nella saldatura.
Sovrapposizione
Legato al trasferimento per corto circuito o impossibilità del saldatore.Crepe
Di solito derivano da tecniche di saldatura e/o preparazione inadeguate. Metallo di base o impurità di consumo possono formare componenti durante la saldatura che portano alla formazione di crepe dopo il raffreddamento.Condizioni per la protezione personale
I dispositivi di protezione individuale (DPI) sono gli stessi utilizzati in altri processi di saldatura ad arco elettrico. Poiché la radiazione emessa è di maggiore intensità, i filtri utilizzati devono avere una densità maggiore.Il processo di saldatura con filo animato genera molto fumo. In questo modo l'ambiente deve avere una buona aerazione, preferibilmente tramite aspiratori.
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