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Saldatrici TIG - HF DC

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Saldatrici TIG - HF DC

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La saldatura TIG (Tungsten Inert Gas), è un procedimento di saldatura ad arco con elettrodo infusibile (di tungsteno), sotto protezione di gas inerte, che può essere eseguito con o senza metallo di apporto,ovvero si ha la sola fusione del materiale base con eventuale aggiunta di materiale d’apporto sotto forma di bacchetta.
La saldatura TIG è uno dei metodi più diffusi, fornisce giunti di elevata qualità, ma richiede operatori specializzati.
...
Questa tecnologia di saldatura fu sviluppata inizialmente per l'industria aeronautica per sostituire i rivetti con le saldature.
Il procedimento si basa su una torcia nella quale è inserito l'elettrodo in tungsteno, attorno a cui fluisce il gas di protezione che, attraverso un bocchello ceramico, è portato sul bagno di fusione.
L’innesco avviene tramite contatto tra tungsteno e pezzo ( corto circuito simile alla saldatura MMA ) seguito da un sollevamento, oppure con l’ausilio di una scarica elettrica alta frequenza ( HF ), per cui il tungsteno viene mantenuto sollevato dal pezzo ed una scarica di tensione permette l’accensione dell’arco elettrico; l'operatore muove la torcia lungo il giunto per spostare il bagno di fusione, posizionando l'elettrodo infusibile di tungsteno ad una distanza massima di qualche millimetro e mantenendo stabile tale distanza. Si deve assolutamente evitare che l'elettrodo entri in contatto diretto con il pezzo da saldare altrimenti la bacchetta di tungsteno si "attacca" al giunto e si interrompe la saldatura. Nel caso in cui sia richiesto materiale d'apporto, contemporaneamente si sposta la bacchetta del materiale in modo tale da tenerla costantemente con l'estremità entro l'arco e comunque sotto la protezione del gas.
L'attrezzatura per effettuare una saldatura TIG è composta da un generatore di corrente ( DC per tutti gli acciai , AC/DC per Alluminio ), un generatore di alta frequenza ( interno o esterno alla saldatrice), una torcia composta da cavo, connessioni, eventuali tubi H2O, consumabili, tungsteno, da una bombola del gas di protezione (Argon o miscele di argon con elio-idrogeno ecc ), ed un'eventuale bacchetta di metallo d'apporto.
Uno dei principali vantaggi di questa tecnologia è che l'apporto di materiale nel bagno di saldatura è indipendente dall'apporto termico nella saldatura, a differenza di quanto accade nelle saldature a filo o a elettrodo consumabile. Date le sue caratteristiche il procedimento può essere utilizzato in qualsiasi posizione e può essere usato per saldature continue o per saldature a punti. Non è consigliabile l'uso di questo procedimento in luoghi aperti, dato che anche un vento leggero può disperdere il gas di protezione  ( dato che la portata del gas in uscita dalla torcia è minima, varia tra 5-20 l/min ).
Le macchine per saldare con procedimento TIG devono avere una caratteristica cadente, ovvero la tensione è tanto più bassa quanto più alta è la corrente richiesta. Alla macchina è collegata la torcia di saldatura ad una polarità ( - ) ed il pezzo da saldare all'altra polarità ( + ); in uscita si può utilizzare una corrente continua o alternata a seconda del materiale da saldare. 
Le macchine generalmente utilizzate sono a controllo elettronico, ovvero ad inverter. Tali macchine hanno un circuito di controllo che associato ad un pannello ( interfaccia uomo-macchina ) svolge varie funzioni per agevolare il compito dell'operatore, tra cui le seguenti regolazioni / impostazioni :corrente di saldatura, rampe e correnti secondarie, tempi di uscita del gas prima e dopo il periodo di saldatura ( utile per la protezione e ossidazione dell’elettrodo in tungsteno ), selezione della modalità di saldatura ( DC standard – DC pulsata – AC/DC ), modulazione della corrente, frequenza in modalità AC/DC, bilanciamento dell’onda in modalità pulsata o AC/DC
Gli elettrodi, devono essere di un materiale capace di resistere alle temperature dell'arco elettrico, si predilige il tungsteno ( Tf = 3410 °C ) o sue leghe. Il tungsteno, oltre ad avere caratteristiche termiche meccaniche migliori ad altri elementi, è preferito per il suo elevato potere termoelettrico (capacità di emettere elettroni ad elevata temperatura), che stabilizza l'arco. Al contempo però il tungsteno produce, se a contatto con O2,  un ossido con Tf = 1470 °C che comporta un decadimento della resistenza termica, ciò comporta l’utilizzo del gas di protezione dall’ossigeno . 
Per aumentare il potere termoelettrico del tungsteno, talvolta gli elettrodi sono legati / addittivati con piccole percentuali di altri elementi come il torio che garantisce maggiore emissione di elettroni , quindi si fornisce maggiore energia al pezzo a parità di corrente rispetto alle altre tipologie di elettrodo, si utilizza in modalità DC ( Fe – acciaio inox ), il lantanio che possiede caratteristiche simili al torio, quindi può essere usato in sostituzione ( Fe – acciaio inox ), il cerio con caratteristiche simili ai precedenti, viene utilizzato però anche in modalità AC/DC ( alluminio e sue leghe ), lo zirconio utilizzato per correnti medio-basse in modalità AC/DC ( alluminio e sue leghe )
In commercio si possono trovare  elettrodi di diversi diametri, i più diffusi sono 1.6 , 2.4 , 3.2 ,4.0 mm.
L'elettrodo, prima di essere utilizzato in DC, deve essere affilato perché la punta assuma una forma conica, in questo modo si aumenta la sua capacità di emettere elettroni e si indirizzano più facilmente quest'ultimi sul punto che si vuole saldare, quindi si ottiene un buon riscaldamento del bagno anche con correnti relativamente basse. Invece in AC/DC si deve tendere a far assumere all'elettrodo una forma piatta.
I gas usati più comunemente sono Ar o He, separatamente o in miscele. In alcune applicazioni speciali vengono usate miscele di Ar con H2. In genere si preferisce Ar puro alle altre soluzioni, per i seguenti vantaggi: favorisce la stabilità dell'arco, pulizia della superficie su leghe d’alluminio, costo relativamente basso, richiede portate più basse per fornire la stessa schermatura, penetrazione ridotta (utile in saldatura manuale su bassi spessori).
L'He viene utilizzato per la saldatura di lamiere di forte spessore (maggiore conducibilità termica, quindi maggiore penetrazione), viene usato in miscela con l'argon per bilanciare le caratteristiche dei due gas. Le portate di gas di protezione devono essere stabilite dal tecnico di saldatura, basandosi soprattutto sulla propria esperienza e su prove finalizzate al particolare lavoro ed alla particolare geometria.   Generalmente si utilizza la regola per cui la portata del gas (Lt/min) deve essere uguale al diametro dell’ugello ceramico montato sulla torcia.
Il procedimento TIG è particolarmente indicato quando devono essere saldati materiali di piccolo spessore, a partire da pochi decimi di mm. Considerando la bassa produttività, spesso viene usato per effettuare la prima passata di un giunto, mentre il riempimento viene effettuato successivamente con procedimenti a produttività più elevata ( ad esempio MIG/MAG o arco sommerso ). Altri campi di applicazione sono la costruzione di caldaie, contenitori, apparecchiature, tubazioni, riparazione utensili e stampi, aeronautica.
Questo procedimento può essere automatizzato, per questo aspetto è largamente usato, ad esempio, per la produzione di tubi saldati e per la saldatura dei tubi alle piastre tubiere degli scambiatori di calore.

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