introduzione
MIG (o MAG) è il processo di saldatura ad arco elettrico con un elettrodo consumabile sotto protezione antigas, che utilizza un filo pieno come elettrodo e un gas inerte (MIG) o un gas attivo (MAG) come protezione antigas. Conosciuto anche come saldatura ad arco di metallo a gas (o GMAW).
Come funziona il processo
La saldatura MIG/MAG utilizza il calore di un arco elettrico che si stabilisce tra un elettrodo nudo alimentato in modo continuo e il metallo di base per fondere la punta dell'elettrodo e la superficie del metallo di base in corrispondenza del giunto da saldare.La protezione dell'arco e del bagno di saldatura fusa è data interamente da un gas alimentato esternamente, che può essere inerte, attivo o una miscela di questi. Pertanto, a seconda del gas, possiamo avere i seguenti processi:
• Processo MIG (METAL INERT GAS): iniezione di gas inerte. Il gas può essere:
- argon
- elio
• Processo MAG (METAL ACTIVE GAS): iniezione di gas attivo o una miscela di gas che perdono le loro caratteristiche di inerzia quando parte del metallo base viene ossidato. I gas utilizzati sono:
- 100% CO2
- CO2 + dal 5 al 10% di O2
- argon + dal 15 al 30% di CO2
- argon + 5-15% O2
- argon + dal 25 al 30% N2
Le scorie formate nei processi di saldatura ad elettrodo rivestito e saldatura ad arco sommerso non si formano nel processo di saldatura MIG/MAG, poiché in questi processi non viene utilizzato il flusso. Tuttavia, da elettrodi ad alto contenuto di silicio si forma una pellicola vetrosa (che sembra vetro) di silice, che deve essere trattata come scoria.
La figura seguente mostra come funziona il processo di saldatura MIG/MAG.
- Tasso di deposito maggiore rispetto alla saldatura con elettrodo rivestito.
- Meno gas e fumo dalla saldatura.
- Elevata versatilità.
- Grande capacità di applicazione.
- Salda un'ampia gamma di spessori e materiali.
Nel processo semiautomatico, l'elettrodo viene alimentato automaticamente attraverso una torcia (o pistola). Il saldatore controlla l'inclinazione e la distanza tra la torcia e il pezzo, nonché la velocità di avanzamento e la gestione dell'arco.
Il processo di saldatura MIG/MAG può essere utilizzato anche per l'applicazione del rivestimento superficiale.
Attrezzatura per saldatura
L'attrezzatura di base per la saldatura MIG/MAG è composta dai seguenti elementi: una pistola di saldatura (meglio nota come torcia), un generatore di saldatura, una bombola di gas di protezione e un sistema di azionamento del filo.La figura seguente mostra l'attrezzatura di base necessaria per il processo di saldatura MIG/MAG.
La torcia contiene un tubo di contatto per trasmettere la corrente di saldatura all'elettrodo e un ugello del gas per dirigere il gas di protezione in prossimità dell'arco e del bagno di saldatura. Il trainafilo è costituito da un piccolo motore a corrente continua e da una ruota motrice.
Il flusso del gas di protezione è regolato dal flussometro e dal regolatore del riduttore di pressione. Questi consentono un'erogazione costante di gas all'ugello della pistola ad una portata preimpostata.
La maggior parte delle applicazioni di saldatura MIG/MAG richiedono alimentazione in corrente continua di polarità inversa (DC+, elettrodo collegato al polo positivo). In questa situazione si ha un arco più stabile, un trasferimento stabile, pochi spruzzi e buone caratteristiche del cordone di saldatura.
La corrente continua in polarità diretta non viene spesso utilizzata e la corrente alternata non è stata utilizzata in questo processo fino a tempi recenti. Oggi esiste già la possibilità di saldare l'alluminio con corrente alternata.
Tipi di trasferimento di metallo d'apporto
Nella saldatura con elettrodi consumabili, come nella saldatura MIG/MAG, il metallo fuso sulla punta del filo deve essere trasferito al bagno di saldatura. I principali fattori di influenza sono:- Intensità e tipo di corrente.
- Tensione d'arco.
- Densità corrente.
- Natura del filo dell'elettrodo.
- Prolunga per elettrodo stick-out.
- Gas di protezione.
- Caratteristiche della fonte di alimentazione.
Globulare
Si verifica con una bassa corrente rispetto al calibro (diametro) dell'elettrodo. Il metallo si trasferisce dall'elettrodo al pezzo in lavorazione sotto forma di globuli, ciascuno di diametro maggiore dell'elettrodo. I globuli si trasferiscono nella pozzanghera senza molta direzione e la comparsa di schizzi è abbastanza evidente.Con trasferimento spray
Si verifica a correnti elevate. Il metallo d'apporto fuso si trasferisce attraverso l'arco sotto forma di goccioline fini. Con il trasferimento a spruzzo la velocità di deposizione può arrivare fino a 10 kg/h. Tuttavia, questo tasso di deposito limita il metodo alla posizione.Per trasferimento di corto circuito
La fusione inizia globulare e la goccia aumenta di dimensione fino a toccare la pozza fusa, producendo un cortocircuito e spegnendo l'arco. Sotto l'azione di determinate forze, la goccia viene trasferita alla parte. Questo processo consente la saldatura in tutte le posizioni ed è un processo a energia relativamente bassa, che ne limita l'utilizzo per spessori maggiori.
Tramite saldatura ad arco pulsante
Mantiene un arco di corrente basso come elemento di sfondo e inietta impulsi di corrente elevata su questa corrente bassa. Il trasferimento del metallo d'apporto avviene tramite il getto di goccioline durante questi impulsi. Questa caratteristica della corrente di saldatura fa sì che l'energia di saldatura sia inferiore, il che rende possibile la saldatura in posizione verticale mediante l'uso di fili di grande diametro.
Lo svantaggio è che richiede una saldatrice specifica per controllare gli impulsi. Un altro svantaggio è fare una radice, poiché si ritiene che bassi livelli di corrente portino alla mancanza del difetto di fusione.
La maggior parte della saldatura MIG/MAG a spruzzo viene eseguita in posizione piatta. Le saldature MIG/MAG a trasferimento ad arco pulsato e cortocircuito sono adatte per la saldatura in tutte le posizioni. Quando si salda in posizione sopraelevata, vengono utilizzati elettrodi di piccolo diametro con il metodo di trasferimento di cortocircuito. Il trasferimento spray può essere utilizzato con corrente continua pulsata.
La modalità di cortocircuito è stata ampiamente utilizzata per la sua comodità, ma presenta uno svantaggio dovuto al basso apporto di calore che produce. Questo piccolo calore può generare una mancanza di fusione e per questo motivo è limitato da alcune aziende.
Tipi e funzioni dei materiali di consumo: gas ed elettrodi
Lo scopo principale del gas di protezione nella saldatura MIG/MAG è proteggere la saldatura dalla contaminazione atmosferica. Il gas di protezione influenza anche il tipo di trasferimento, la profondità di penetrazione e la forma del cordone.Argon ed elio sono gas di protezione utilizzati per saldare la maggior parte dei metalli ferrosi. La CO2 è ampiamente utilizzata per la saldatura di acciai a basso tenore di carbonio (precedentemente chiamati acciai "dolci"). Quando si seleziona un gas di protezione, il fattore più importante da tenere a mente è che più denso è il gas, più efficace sarà la sua protezione dall'arco.
Gli elettrodi per saldatura MIG/MAG sono simili o identici nella composizione a quelli di altri processi di saldatura che utilizzano elettrodi nudi e, per il caso specifico della saldatura MAG, contengono elementi disossidanti come silicio e manganese in determinate percentuali.
Tanto per essere chiari, l'elemento disossidante è quello che sottrae l'ossigeno dalla pozza fusa o lo trasforma in qualcosa di meno dannoso. Se si lascia l'ossigeno nella pozza, rimane intrappolato nella saldatura dopo la solidificazione sotto forma di pori (o porosità).
Di norma, le composizioni dell'elettrodo e del metallo di base dovrebbero essere il più simili possibile e, in particolare per il processo MAG, deve essere presa in considerazione l'aggiunta di elementi disossidanti (perché la pulizia dei giunti non è così attenta come nel processo MAG).
Comportamento dell'atmosfera attiva nel processo MAG
Per atmosfera attiva si intende l'iniezione di gas di protezione attivo, cioè in grado di ossidare il metallo durante la saldatura. Per facilitare il ragionamento sui fenomeni coinvolti, prendiamo come esempio l'iniezione di anidride carbonica (CO2).
FeO + C -> Fe + CO
Può accadere che il monossido di carbonio (CO) non lasci il bagno di saldatura, causando pori o porosità nel metallo di saldatura.
Il problema si risolve aggiungendo elementi disossidanti come il manganese. Il manganese reagisce con l'ossido di ferro, dando origine all'ossido di manganese, che, non essendo un gas, va nelle scorie (FeO + Mn -+ MnO).
Il manganese, invece, deve essere aggiunto in quantità compatibile con il FeO formatosi. L'eccesso di Mn farà sì che parte di esso venga incorporato nella saldatura, determinando una maggiore durezza del metallo di saldatura e, quindi, una maggiore probabilità di fessurazione. In sintesi, quindi, si verificano le seguenti reazioni:
• Nell'atmosfera attiva:
CO2> CO + ½ O2
Fe + ½ O2> FeO
• Quando si trasforma liquido/solido:
FeO+C> Fe + CO
• Con l'aggiunta di elementi disossidanti:
FeO + Mn> Fe + MnO (MnO va alle scorie)
In teoria GMAW non genera scorie ma in pratica può formare una scoria vetrosa (come si può vedere sopra). Un'altra possibilità è che MnO rimanga nella saldatura come inclusione.
Nella saldatura con atmosfera attiva (processo MAG e tutti gli altri con atmosfera attiva) è sempre opportuno prestare attenzione ai seguenti dettagli:
- All'aumentare della velocità di solidificazione, aumenta la probabilità di pori e porosità;
- L'ossidazione può causare pori e porosità. Un'eccessiva disossidazione, aumentando la resistenza meccanica a trazione della saldatura, ne aumenta la temprabilità (tempra per trattamento termico). Il rischio di cracking sarà maggiore.
Caratteristiche e usi
Il processo di saldatura MIG/MAG produce saldature di alta qualità con procedure di saldatura adeguate.Poiché non viene utilizzato un flusso, la possibilità di inclusione di scorie simili all'elettrodo rivestito o al processo ad arco sommerso è minima e, d'altra parte, può verificarsi l'inclusione di una scoria vetrosa caratteristica del processo se la pulizia interpass non viene eseguita propriamente. L'idrogeno nella saldatura è praticamente inesistente.
La saldatura MIG/MAG è un processo di saldatura in tutte le posizioni a seconda dell'elettrodo e del gas o dei gas utilizzati. Può saldare la maggior parte dei metalli e può essere utilizzato anche per la deposizione di rivestimenti superficiali.
È in grado di saldare spessori superiori a 0,5 mm con trasferimento di corto circuito. La velocità di deposizione può raggiungere i 15 kg/h a seconda dell'elettrodo, della modalità di trasferimento e del gas utilizzato.
Discontinuità indotte dal processo
Nella saldatura MIG/MAG possono verificarsi le seguenti discontinuità:Mancanza di fusione
Può succedere nella saldatura MIG/MAG con trasferimento di corto circuito. Si verifica anche con trasferimento a spruzzo o spruzzatura assiale quando si utilizza una bassa corrente.Mancanza di penetrazione
Il suo verificarsi è più probabile con il trasferimento di cortocircuito (a causa del basso apporto di calore).Inclusioni di scorie
L'ossigeno contenuto nel metallo base stesso, o quello catturato durante la saldatura in condizioni di protezione carenti, forma ossidi nel bagno di saldatura. Il più delle volte questi ossidi galleggiano nel bagno di saldatura, ma possono rimanere intrappolati sotto il metallo di saldatura, dando luogo all'inclusione di scorie.Schegge, curve, doppi lamierini e crepe interlamellari
Possono emergere o apparire nelle saldature con un alto grado di restrizione.Sottosquadri (assomigliano a un morso)
Quando lo fanno, è dovuto all'incapacità del saldatore.Porosità
Come abbiamo già visto, i pori e le porosità sono causati dal gas intrappolato nella saldatura nella saldatura MIG/MAG, si verifica il seguente meccanismo: il gas di protezione iniettato senza rispettare determinati requisiti tecnici può spostare l'atmosfera che lo circonda, che contiene ossigeno e azoto.L'ossigeno e l'azoto dell'atmosfera possono dissolversi nel bagno di saldatura, dando origine a pori e porosità nel metallo di saldatura.
Sovrapposizione
Può succedere con il trasferimento di cortocircuito.Crepe
Possono verificarsi crepe nella saldatura con tecnica scadente, come l'uso di metallo d'apporto inappropriato. Per inappropriato intendo la scelta o la specifica del materiale di consumo (responsabilità del tecnico)Condizioni per la protezione personale
Nella saldatura MIG/MAG l'emissione di radiazioni ultraviolette è elevata. C'è anche il problema delle proiezioni metalliche. Il saldatore deve indossare dispositivi di sicurezza convenzionali come guanti, tute, occhiali protettivi per gli occhi, ecc.Quando si salda in spazi ristretti, non si può dimenticare la necessità della ventilazione forzata, oltre a rimuovere dall'area contenitori contenenti solventi che possono decomporsi in gas tossici per azione dei raggi ultravioletti.
Informazioni sulla Saldatura
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Citazione
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Luz, Gelson. Che cos'è la saldatura MIG, MAG o GMAW?. Blog Materiali. Gelsonluz.com. gg mmmm aaaa. URL.
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