La saldatura è un collegamento di parti solide che realizza la continuità del materiale fra le parti che vengono unite. La saldatura, in genere, presuppone la fusione delle parti che vengono unite, a differenza della brasatura, in cui viene fuso unicamente il materiale d’ apporto. Con la saldatura viene garantita quindi anche la continuità delle caratteristiche del materiale delle parti così unite. Da quanto sopra consegue che la saldatura è un collegamento permanente che si differenza anche da altri collegamenti permanenti (es. chiodatura o incollatura) che non realizzano la continuità metallica.
Sviluppo della saldatura
Fin dal Medio Evo si univano parti in ferro riscaldandole al calor rosso sulla forgia e successivamente martellandole fino a renderle omogenee. Tuttavia, per avere dei procedimenti di saldatura con caratteristiche omogenee e riproducibili, fu necessario arrivare al 1901 con la saldatura ossiacetilenica, in cui si univano le parti per fusione dei lembi. In questo procedimento di saldatura l’energia necessaria alla fusione dei pezzi era fornita dalla combustione di un gas (nel caso specifico acetilene) con ossigeno puro. Raggiungendo temperature sufficientemente elevate (e superiori alla temperatura di fusione del ferro) non era più necessaria l’operazione di martellatura per unire i pezzi, a tutto vantaggio della semplicità e della ripetibilità dell’operazione.
Agli inizi del XX secolo si svilupparono generatori elettrici sufficientemente potenti per generare un arco avente una potenza sufficiente alla fusione del ferro. Il primo procedimento di saldatura che fu sviluppato utilizzando l’energia dell’arco elettrico fu il procedimento ad elettrodo non protetto, attualmente completamente abbandonato a favore del procedimento a elettrodo rivestito, in cui il rivestimento svolge tutta una serie di funzioni fondamentali per la produzione di un giunto di buone caratteristiche. A tutt’oggi (2006) la saldatura a elettrodo rivestito è il procedimento più diffuso nel mondo. Nel 1925 veniva messo a punto il procedimento di saldatura a resistenza, oggi utilizzato ampiamente in ambito industriale per produzioni di grande serie.
Nel corso della Seconda Guerra Mondiale fu sentita l’esigenza di produrre giunti saldati di buona qualità con una produttività molto maggiore di quella che poteva essere data dall’elettrodo rivestito, quindi negli Stati Uniti fu iniziato lo studio dei procedimenti a filo continuo, ed in particolare dell’arco sommerso, che permetteva una produttività ed una riproducibilità assolutamente maggiori di quelle dei procedimenti ad elettrodo rivestito.
Nel dopoguerra furono sviluppati (anni cinquanta) i procedimenti MIG e MAG per avere una produttività confrontabile con quella dell’arco sommerso, pur con una maggiore flessibilità di impiego. In parallelo fu sviluppato il procedimento TIG, che permetteva un controllo molto preciso delle caratteristiche della saldatura ed una lavorazione continua, che non era permessa dall’elettrodo rivestito. Infine negli anni settanta furono sviluppati i procedimenti ad energia concentrata, cioè electron beam e laser, che permettono di limitare la zona di materiale modificata dalla saldatura. Attualmente sono in corso studi per la saldatura per diffusione, in cui non si porta a fusione il materiale da saldare, ma si sottopone a pressione ad una temperatura sufficientemente elevata perché gli atomi del reticolo cristallino diffondano attraverso la superficie di separazione dei pezzi, in modo da realizzare giunti a temperature relativamente basse.
Principali procedimenti di saldatura
| Denominazione italiana | Denominazione AWS | Sigla |
| Saldatura Ossiacetilenica | Oxyfuel Gas Welding | OFW |
| Saldatura ad Elettrodo Rivestito | Shielded Metal Arc Welding | SMAW |
| Saldatura MIG/MAG | Gas Metal Arc Welding | GMAW |
| Saldatura TIG | Gas Tungsten Arc Welding | GTAW |
| Saldatura ad Arco sommerso | Submerged Arc Welding | SAW |
| Saldatura al Plasma | Plasma Arc Welding | PAW |
| Saldatura Laser | Laser Beam Welding | LBW |
| Saldatura a Resistenza | Resistance Welding | RW |
| Saldatura a Fascio di Elettroni | Electron Beam Welding | EBW |
| Saldatura a Elettroscoria | Electorslag Welding | ESW |
| Saldatura a Elettrogas | Electorgas Welding | EGW |
| Saldatura per Attrito | Friction Stir Welding | FSW |
Nella tabella sono indicati principali procedimenti di saldatura, con la denominazione italiana, quella dell’AWS (American Welding Society) e la sigla usata dall’AWS. Per i particolari del singolo procedimento ci si può riferire alla voce relativa.
Applicazioni della saldatura
La saldatura è utilizzata principalmente per la costruzione di recipienti sottoposti a sforzi significativi (principalmente dovuti a pressione) (caldareria) o per costruzione di strutture di supporto più o meno complesse (carpenteria). Fuori da queste due applicazioni, che già coprono un’area estremamente vasta di impieghi, la saldatura è utilizzata nella costruzione di veicoli, sia marittimi, sia aerei sia terrestri. Lo sviluppo iniziale della saldatura venne proprio da questo campo di applicazioni, in particolare dalla necessità delle costruzioni navali, che richiedevano la giunzione di lamiere di spessore eccessivo per le chiodature con una notevole resistenza ed un peso, per quanto possibile, limitato. La caratteristica principale della saldatura è di creare strutture monolitiche, cioè strutture che non presentano discontinuità di caratteristiche in presenza dei giunti. Questa particolarità della saldatura è di notevole importanza sia quando è richiesta una resistenza meccanica uniforme sia quando è richiesta una resistenza uniforme ad aggressioni esterne (per esempio a corrosione). date queste caratteristiche la saldatura ha applicazioni notevoli in diversi campi dell’ingegneria:
- Ingegneria meccanica: costruzione di strutture meccaniche di forma complessa e sottoposte a sforzi significativi
- Ingegneria civile: costruzione di strutture metalliche di supporto a edifici o ponti
- Ingegneria chimica: costruzione di recipienti (a pressione o meno), di casse di pompe, di casse di valvole e di reti di tubazioni
- Ingegneria nucleare: recipienti a pressione per reattori, tubazioni, strutture di sicurezza e contenimento
- Ingegneria dei trasporti: costruzione di veicoli terrestri e navali
- Ingegneria aeronautica: strutture portanti per aeromobili
Controllo delle saldature
Le implicazioni di sicurezza collegate all’uso della saldatura, soprattutto nel campo dei recipienti a pressione e dell’ingegneria civile hanno imposto criteri sulla garanzia dell’affidabilità delle saldature. Questo controllo avviene su due fasi distinte:
- Controllo del personale e del procedimento (controllo preventivo)
- Controllo del giunto saldato (controllo di produzione)
Controllo e qualifica dei procedimenti di saldatura
La saldatura, nel caso che implichi problemi di sicurezza, deve essere effettuata solo da personale qualificato e utilizzando procedimenti qualificati, le norme di qualifica dei procedimenti variano a seconda del campo di applicazione ed a seconda del materiale che deve essere saldato. In particolare in ambito europeo si seguono le Euronorme EN 15614-1 per la qualifica dei saldatori e le EN UNI 288 per la qualifica dei procedimenti, mentre negli Stati Uniti si applicano le norme ASME Sect. IX. In genere per qualificare un procedimento devono essere eseguiti dei talloni, che vengono controllati con metodi non distruttivi e da cui sono ricavati provini per prove distruttive (trazione, piegatura, resilienza, etc.)
Controllo dei giunti saldati dopo produzione
Il giunti saldati, dopo l’esecuzione, vengono sottoposti a controlli non distruttivi più o meno estesi, a seconda dell’affidabilità richiesta al giunto, inoltre per un numero prefissato di metri di saldatura o di giunti (in dipendenza dal campo di applicazione) vengono prodotti altri talloni che saranno sottoposti a prove distruttive (generalmente quelle più significative fra quelle già subite nel corso della qualifica del procedimento).
