La saldatura ad arco in gas inerte con elettrodo infusibile di tungsteno (Tungsten Inert Gas) è un procedimento in cui il calore necessario per l’esecuzione della saldatura è fornito da un arco elettrico mantenuto tra un elettrodo non consumabile ed il pezzo in lavorazione; l’elettrodo usato per condurre la corrente è un elettrodo di tungsteno o di lega di tungsteno.
La zona di saldatura, il metallo fuso e l’elettrodo non consumabile sono protetti dall’influenza degli agenti atmosferici grazie al gas inerte alimentato attraverso la torcia porta elettrodo. La saldatura con procedimento TIG può avvenire con l’apporto di altro materiale (bacchetta di materiale d’apporto) oppure mediante fusione del materiale base per effetto del calore prodotto dall’arco elettrico. La funzione principale del gas di protezione è quella di sostituirsi all’aria in prossimità del bagno di fusione, dell’elettrodo e dell’estremità dell’eventuale bacchetta d’apporto per evitare il rischio della contaminazione di agenti nocivi presenti nell’atmosfera.
Le caratteristiche fisiche e chimiche del gas di protezione possono avere influenze diverse sulla saldatura a seconda dei diversi tipi di metallo. I gas di protezione utilizzati nella saldatura TIG sono: argon, elio, miscele argon-elio e miscele argon-idrogeno.
E’ comunque importante che questi gas siano puri il più possibile poiché anche irrilevanti percentuali di impurità possono influenzare la qualità della saldatura rendendola inaccettabile.
Durante la saldatura utilizzando come gas di protezione l’argon, l’arco è piuttosto stabile ma il bagno risulta meno caldo; ne consegue che tale gas è più indicato per la saldatura su spessori sottili.
Si osserva che l’argon è un gas molto utilizzato per il suo costo assai più contenuto dell’elio; tale fattore risulta essere la maggiore discriminante nella scelta del gas di protezione.
L’arco in elio sviluppa un calore superiore a quello sviluppato in argon; il suo impiego è quindi consigliato per la saldatura di materiali con elevata conducibilità termica, permettendo un aumento della velocità di saldatura. Poiché l’elio è più leggero dell’aria, per avere una giusta protezione del bagno è indispensabile il suo utilizzo in quantità superiori a quelle utilizzate per l’argon. Le miscele di argon ed elio sono utilizzate per avere gas protettivi di caratteristiche intermedie.
Il generatore di corrente ha il compito di alimentare l’arco elettrico, che si crea tra il materiale base e l’elettrodo di tungsteno, attraverso la fuoriuscita di una quantità di corrente sufficiente per mantenerlo acceso.
Al proprio interno è presente generalmente un dispositivo di regolazione della corrente di saldatura, di tipo meccanico (shunt magnetico) od elettronico (sistema a tiristori od inverter).
È possibile identificare due categorie di appartenenza:
Esiste una ulteriore famiglia di generatori, e si identificano come generatori in corrente continua, indipendentemente dalla polarità del collegamento, e precisamente generatori in corrente continua modulata o pulsata.
Il generatore in corrente modulata è un generatore a corrente continua provvisto di particolari dispositivi che permettono la variazione dell’ampiezza della corrente di saldatura. La corrente modulata o pulsata si ottiene sovrapponendo alla corrente continua di base un’altra componente, solitamente ad onde quadre, producendo una pulsazione periodica dell’arco. Con questo sistema si ottiene un cordone di saldatura formato da una sovrapposizione continua di punti di saldatura i quali, uno dopo l’altro, formano un unico cordone. Si usa tipicamente su spessori sottili, dove bisogna controllare l’apporto di calore per evitare la perforazione del pezzo da saldare senza compromettere la penetrabilità della saldatura.
I principali vantaggi del processo di saldatura TIG sono:
La saldatura al plasma è poco usata in ambito fai da te ed è sostanzialmente un’evoluzione della saldatura a TIG. L’elettrodo si trova all’interno della torcia ed è la maggior parte delle volte in tungsteno, un metallo di colore tra il grigio e il bianco molto usato nelle lavorazioni industriali grazie alla sua elevata resistenza meccanica alla trazione e al calore. Inoltre, è molto utilizzata in questo tipo di lavorazione per il suo costo basso e le alte prestazioni che riesce a garantire. Con questa tecnica di saldatura l’elettrodo si trova all’interno della torcia: il gas protettivo lo riveste, ma l’arco di corrente rimane separato dal gas grazie a un ugello dal quale esce il metallo fuso (plasma).
Così l’arco, fuoriuscendo dall’orifizio dell’ugello ad altissima velocità, va a formare la saldatura. Per le caratteristiche stesse di resistenza al calore di cui parlavamo prima riguardo il tungsteno, questo può arrivare alla temperatura di circa 20.000°C e può raggiungere anche temperature più alte se si incrementa la focalizzazione della saldatura.
Il plasma si forma nella torcia dall’unione del gas plasmogeno che avvolge l’elettrodo e il campo elettrico presente. Così nasce il plasma che è un gas fortemente ionizzato. In questo modo si forma una grande quantità di energia estremamente concentrata che viene diretta all’esterno attraverso l’ugello con ottime prestazioni in termini di resistenza della saldatura e della precisione. Quest’ultima può essere regolata anche in base al tipo di ugello che viene montato sulla torcia di saldatura e che viene raffreddato ad acqua per resistere alle altissime temperature che si creano in questa tecnica di saldatura.
La Saldatura al Plasma è estremamente versatile e può essere effettuata pressappoco con ogni tipo di metallo (soprattutto acciaio al carbonio e basso legato, acciaio inossidabile, leghe di rame, nichel, cobalto e titanio) e con spessori medio alti. Una delle caratteristiche di questa tecnica di saldatura così efficace è il fatto di avere due afflussi di gas: uno protegge la saldatura dall’ossidazione esterna e uno avvolge l’elettrodo di tungsteno formando il nucleo dell’arco da cui si sprigiona il plasma.
