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Saldatrici a elettrodo MMA

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Saldatrici a elettrodo MMA

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La saldatura a elettrodo rivestito (nella terminologia AWS è indicata come SMAW - Shielded Metal Arc Welding - ossia Saldatura ad arco con metallo protetto), è attualmente la tecnologia di saldatura più diffusa,principalmente per i bassi costi delle apparecchiature e per la versatilità di impiego. Fra l'altro è il procedimento più adatto per essere impiegato all'aperto (ad esempio in cantiere).
La saldatura ad arco con elettrodi rivestiti è un processo che sfrutta il calore
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generato da un arco che scocca tra l’elettrodo fusibile ed il pezzo, si usa generalmente per la saldatura dei materiali ferrosi.
Attualmente gli elettrodi rivestiti sono prodotti in varie forme con differenti funzioni, a seconda delle esigenze sia di sicurezza sia di operabilità sia estetiche della saldatura.
Quando si porta l'elettrodo ad una distanza opportuna dal pezzo, dopo il corto circuito, scocca l'arco elettrico, che fonde il materiale metallico dell'elettrodo, il rivestimento ed il metallo del pezzo che deve essere saldato. Il saldatore sposta manualmente la pinza, gestendo in tal modo il bagno di saldatura Al termine dell'operazione il saldatore deve scalpellare la crosta (scoria) che si è formata sopra la saldatura, la cui funzione è quella di proteggere il metallo nel corso del raffreddamento. Poiché che gli elettrodi hanno una lunghezza di qualche decina di centimetri devono essere sostituiti nel corso delle operazioni di saldatura. Sia la necessità di sostituire gli elettrodi, sia quella di scalpellare la scoria dopo aver effettuato la saldatura riducono la produttività del procedimento, riducendone quindi l'economicità.
Le macchine per saldare con procedimento MMA devono avere una caratteristica cadente , ovvero la tensione è tanto più bassa quanto più alta è la corrente richiesta. La necessità di avere una caratteristica cadente implica che al trasformatore (necessario per portare la tensione di rete, 220 o 380 V, alla tensione di utilizzo della macchina - c.a. 80 V a vuoto) deve essere accoppiato un opportuno circuito che abbatta la tensione fino ai valori d'arco (attorno ai 25 V) una volta che l'arco sia acceso. Alla macchina è collegata la pinza porta elettrodo ad una polarità ed il pezzo da saldare all'altra polarità, essa è da verificare caso per caso in base alla scelta dell’elettrodo.
La classe di macchine sopra descritta opera con un trasformatore a frequenza di rete (50/60 Hz), di potenza (o taglia) pari alla potenza della macchina saldatrice stessa. Ciò comporta che le macchine così costruite siano molto pesanti. Più recentemente sono state sviluppate saldatrici con trasformatore ad alta frequenza( 30 – 100 KHz ), che sono tanto più piccoli e leggeri, a parità di potenza, quanto più alta è la frequenza. La corrente elettrica ad alta frequenza è, in questo caso, fornita da un circuito elettronico di potenza detto inverter. Tali macchine hanno un circuito di controllo che può svolgere varie funzioni per agevolare il compito dell'operatore, tra le quali molto rilevanti sono : Regolazione rapida della corrente, anti-stick che evita l’incollamento dell’elettrodo sul pezzo, hot-start che migliora l’innesco dell’arco, arc-force che garantisce la stabilità dell’arco.
L'elettrodo è  costituito da una bacchetta di metallo, detta anima e da un impasto essiccato che la ricopre  detto rivestimento. L’anima è lunga normalmente 45 cm e ha un diametro che va da 1,5 a 9 mm, generalmente il metallo che la compone è uguale o migliore rispetto al materiale base da saldare. Il rivestimento è composto da vari materiali disossidanti. Durante la saldatura, quando l'elettrodo fonde, i componenti del rivestimento fondono anch'essi e reagiscono fra loro, modificando la composizione dell'atmosfera in cui scocca l'arco. Una volta giunti sul bagno di saldatura formano una scoria meno densa del metallo di fusione che, quindi, galleggia sul bagno, proteggendo la fusione dall'ossidazione atmosferica durante la fase di solidificazione.
Le funzioni del rivestimento in generale sono: Funzione elettrica, cioè deve stabilizzare l'arco facilitando la ionizzazione dell'atmosfera in cui scocca, Funzione protettiva, cioè deve impedire il contatto del metallo fuso (molto reattivo con ossigeno e azoto) con l'aria, quindi, sia in fase gassosa (nell'arco) sia in fase liquida (sopra il bagno di fusione), Funzione metallurgica, cioè deve poter portare nel bagno fuso elementi di lega o elementi che reagiscano con le impurezze del metallo base (principalmente zolfo e fosforo) per trasferirle nella scoria, Funzione operativa, cioè modificando le caratteristiche del bagno fuso (in particolare la viscosità), in modo che il saldatore possa lavorare in posizioni particolarmente difficili (Verticale e Sopratesta).
Per convenzione si indica come diametro dell’elettrodo non quello effettivo ma quello della sola anima metallica.
Hanno un rivestimento composto di materiale organico (cellulosa) associato ad elementi disossidanti (Mn e Si), quindi, avendo una grande quantità di H nell'arco, richiedono una tensione d'arco relativamente più elevata. Il rivestimento permette una forte proiezione di metallo dall'elettrodo nel bagno, quindi è possibile la saldatura in tutte le posizioni, anche con cianfrini stretti. Sono gli elettrodi che danno la massima penetrazione (fino a 2 volte il diametro dell'elettrodo, più 2 mm). Si utilizzano principalmente in prima passata
Hanno un rivestimento contenente ossidi di Ti (il rutilo infatti è il biossido di titanio), dando così bassa viscosità al bagno, permettono di ottenere saldature molto lisce e praticamente invisibili. Per questo motivo gli elettrodi al rutilo sono utilizzati principalmente per fini estetici, nel caso di passate multiple vengono utilizzati solo per le passate di superficie. In alcuni casi per associare le caratteristiche estetiche del rutilo alle caratteristiche elettriche o meccaniche di altri tipi di rivestimento sono associati a sostanze organiche (rutilcellulosici) o a carbonati basici (rutilbasici). Si utilizzano principalmente per l’ottima saldabilità, la facilità di utilizzo ( arco stabile e regolare ) e di rimozione della scoria. Il rivestimento contiene grandi quantità di carbonati di Ca e Mg, quindi dà reazione basica. Ca e Mg nel corso della fusione si combinano con S e P, quindi depurano molto a fondo il bagno di saldatura, ma aumentano la temperatura di fusione del rivestimento, quindi devono essere aggiunti opportuni sali (di F e Si) che complessivamente aumentano l'energia di ionizzazione necessaria per l'arco. Possono essere usati solo in DC con polarità inversa (positivo sulla pinza portaelettrodo). La presenza di notevoli quantità di elementi depuranti rende questi elettrodi molto utili per la saldatura di materiali contaminati da S o P. Questi elettrodi lavorano con un bagno piuttosto freddo, quindi possono essere utilizzati in tutte le posizioni. Le caratteristiche meccaniche del giunto sono praticamente identiche a quelle del materiale base. Contro questi vantaggi stanno le difficoltà operative (arco corto), la necessità di avere gli elettrodi costantemente deumidificati, per evitare la formazione di cricche a freddo e la formazione di una scoria che è difficile da rimuovere

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