Saldatura Keyhole: rivoluzione per velocità e qualità nella saldatura TIG e al plasma

Dall'industria alimentare al settore aerospaziale, ovunque siano richieste saldature di alta qualità, molte aziende si affidano alla saldatura TIG. Questo processo potrebbe essere paragonato a una limousine di lusso: di alta classe ma un po' lenta in termini di velocità. E proprio questo può diventare un problema nei processi di produzione che utilizzano la tecnologia di saldatura TIG: il processo TIG può essere inefficiente a causa della sua bassa velocità, in particolare per materiali più spessi che richiedono più passaggi.

Ma esiste un aiuto sotto forma di saldatura keyhole a passaggio singolo, che consente sia saldature perfette sia alte velocità di saldatura.

Cos'è la saldatura keyhole?

Il principio della saldatura keyhole si basa su un arco con densità energetica particolarmente elevata. Si differenzia dalla saldatura TIG in quanto l'energia dell'arco è focalizzata su una piccola area anziché su una grande, il che comporta una penetrazione profonda e stretta.

La saldatura keyhole richiede metalli con scarsa conducibilità termica Se il materiale di base ha una scarsa conducibilità termica, ne risulta un accumulo di calore in un'area concentrata, che è un prerequisito per il metodo keyhole. I materiali tipici utilizzati sono acciai ad alta lega o Duplex. Al contrario, migliore è la conducibilità termica, meno adatto è il materiale per la saldatura keyhole.

Se si desidera unire acciai legati utilizzando la saldatura keyhole, è necessario tenere presente che le varie leghe si comportano completamente diversamente dai metalli puri in termini di conducibilità termica. Ad esempio, il nichel ha una buona conducibilità termica. Tuttavia, quando utilizzato in una lega a base di nichel, ha una scarsa conducibilità termica ed è quindi perfettamente adatto alla saldatura keyhole.

Esempi di proprietà di saldatura in relazione alla conducibilità termica

Scarsi conduttori termici
Buone proprietà di saldatura keyhole / Titanio / Duplex / Leghe a base di nichel / Acciai Cr-Ni

Buoni conduttori termici
Scarse proprietà di saldatura keyhole / Rame / Alluminio / Nichel

Preparazione del giunto per la saldatura keyhole

Per una buona formazione della radice, l'arco deve bruciare liberamente sul lato inferiore del materiale. Si consiglia un'apertura minima di 8 x 8 millimetri.

PLASMA KEYHOLE WELDING

La saldatura keyhole al plasma è spesso utilizzata nella costruzione di serbatoi e tubazioni, nonché nella costruzione di apparecchiature in acciaio inossidabile e chimiche. Un'applicazione tipica è la saldatura a giunto semplice di saldature longitudinali e circonferenziali su tubi, serbatoi e pavimenti a pareti spesse.

Giunto a squadra semplice

Gli spessori del materiale variano tra tre e dieci millimetri. Per spessori di parete superiori a 10 millimetri, la saldatura keyhole al plasma viene utilizzata principalmente per la saldatura della radice.

Funzione e vantaggi della saldatura al plasma

Nella tecnologia di saldatura, la saldatura al plasma è un processo in cui l'arco è ristretto dal gas al plasma. Ciò crea un arco concentrato e quasi cilindrico, che cambia in base al diametro dell'ugello al plasma e alla quantità di gas al plasma utilizzato. Il getto di plasma stesso è composto da un getto di gas ionizzato e accelerato, che viene fatto passare attraverso un ugello al plasma speciale.

Arco TIG (temperature fino a 15000°C) vs Arco PLASMA (temperature fino a 30000°C):

L'alta pressione del plasma forma quello che viene chiamato un keyhole all'inizio della cucitura, attraverso il quale il materiale di base viene fuso in tutta la sua profondità. Ciò consente di saldare materiali ad alta lega di cromo-nichel con spessori di parete fino a 10 mm utilizzando giunti a squadra semplice. In genere viene utilizzato un filo freddo per riempire il keyhole e contrastare il cedimento della radice. La saldatura a passaggio singolo senza prelavorazione è possibile fino a uno spessore del materiale di otto millimetri.

Processo keyhole al plasma:

In confronto alla saldatura TIG, la saldatura keyhole al plasma offre notevoli vantaggi in termini di qualità e costo, nonché una velocità ineguagliabile:

• Evitare un dispendioso lavoro di preparazione delle cuciture (prelavorazione e smussatura dei bordi del pezzo)

• Riduzione del consumo di filo aggiuntivo a causa di volumi di riempimento minori (giunto a squadra semplice anziché giunto a Y o a U)
  
  

  
  
  

• Minore distorsione del componente a causa del minor apporto di energia

• La minore distorsione del componente e il basso rinforzo della saldatura riducono al minimo le lavorazioni successive

TIG KEYHOLE WELDING

Diverse varianti di saldatura keyhole basate sul TIG sono state introdotte sul mercato nel tempo da diverse aziende. La maggior parte di esse sono state sviluppate appositamente per la saldatura meccanizzata di giunti. Proprio come la saldatura keyhole al plasma, la saldatura keyhole TIG viene spesso utilizzata laddove sono richiesti alti standard in termini di qualità delle cuciture e di convenienza economica.

Tuttavia, la saldatura keyhole TIG non è altrettanto adatta per unire materiali rivestiti, come lamiera zincata. La saldatura keyhole al plasma è particolarmente adatta in questo caso, poiché l'ugello alplasma protegge l'elettrodo e consente una maggiore durata.

Saldatura keyhole TIG presso Fronius: ArcTig

Il processo di saldatura keyhole TIG di Fronius è noto come "ArcTig". Le differenze essenziali tra questo e il processo di saldatura keyhole al plasma sono le seguenti: invece di utilizzare gas al plasma, la tecnologia ArcTig utilizza un raffreddamento ad alte prestazioni su larga area per concentrare l'arco. Ciò ha permesso a Fronius di abbassare le temperature all'elettrodo di tungsteno fino alla punta dell'ago. Ne risulta un arco altamente concentrato e quindi efficace. Anche in questo caso, la densità energetica è elevata e il processo viene utilizzato per la saldatura a passaggio singolo. Inoltre, non è richiesta alcuna prelavorazione e il processo può essere utilizzato per lavorare su materiali con uno spessore del foglio fino a dieci millimetri.

L'uso di ArcTig è vantaggioso anche per molti altri materiali. Ciò è dovuto al fatto che ci sono meno parametri da considerare a causa dell'assenza di una fonte di alimentazione al plasma e di gas al plasma. Ciò semplifica la saldatura e risparmia tempo. E poiché non è richiesta né una fonte di alimentazione al plasma né gas al plasma, ne derivano notevoli risparmi sui costi.