Tra le varie tecniche, la saldatura a piena penetrazione emerge come una delle più cruciali e complesse. Questa richiede precisione e conoscenza approfondita per garantire risultati sicuri e duraturi.
In questo articolo esploreremo i fondamenti e le migliori pratiche per eseguire correttamente una saldatura a piena penetrazione, offrendo consigli pratici e indicazioni utili per i professionisti e per gli appassionati del settore.
Iniziamo!
Saldature a piena penetrazione e a cordoni d’angolo
I procedimenti di saldatura si differenziano sia in funzione della sorgente termica utilizzata che al tipo di protezione del bagno fuso usato.
Lo scopo dell’unione attraverso la saldatura è creare continuità tra i due pezzi.
Questa tipologia di lavorazione presenta molteplici vantaggi ma prevede personale specializzato, che sappia minimizzare il rischio di difetti, nonché attrezzatura e materiali adeguati.
Esistono quindi diverse tecniche per eseguire una saldatura (TIG, MIG, MAG…) e tre tipi di unione saldata:
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saldature a completa penetrazione (per unioni testa a testa o a T)
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saldature a parziale penetrazione (per unioni testa a testa o a T)
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saldature a cordoni d’angolo.
L’unione a completa penetrazione riguarda esclusivamente le saldature testa a testa e quelle a T.
Queste tipologie sono nettamente differenti per realizzazione, comportamento e verifiche da effettuare per controllare la qualità.
Come si esegue una corretta saldatura a completa penetrazione
Per eseguire correttamente una saldatura a piena penetrazione, se lo spessore del metallo è basso, generalmente inferiore a 4 mm, è sufficiente accostare i due lembi, senza effettuare la cianfrinatura (è necessario pulire accuratamente i lembi). Per rimuovere residui di sporco e l’ossido in superficie è possibile utilizzare dei detergenti e una buona spazzola metallica.
Nel caso di spessori entro i 4 mm può essere sufficiente una sola passata, soprattutto con tecnica di saldatura MIG/MAG a filo continuo (per un approfondimento leggi anche l'articolo "Come regolare il gas per le saldatrici a filo continuo").
Invece, con saldatura TIG il riporto con la bacchetta è minore e quindi potrebbero essere necessarie ulteriori passate.
Per spessori superiori ai 4 mm è bene, invece. preparare i lembi da saldare.
La preparazione dei lembi è necessaria per assicurare la giusta penetrazione e la facilità di saldatura.
Il tipo di preparazione da eseguire dipende da diverse variabili:
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la posizione della saldatura
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lo spessore delle lamiere
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il tipo di giunti
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quale è il metallo base
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quale penetrazione è richiesta dalla saldatura.
La cianfrinatura, la preparazione dei lembi del metallo base, è di particolare importanza per ottenere la completa penetrazione della saldatura.
La preparazione dei lembi per la saldatura a piena penetrazione
La preparazione dei lembi si può ottenere con taglio termico o lavorazione meccanica. In entrambi i casi, prima della saldatura, i lembi dovrebbero sempre essere controllati per rilevare eventuali difetti che potrebbero incidere sulla qualità del giunto. L’accuratezza di questa operazione è fondamentale per ottenere una buona saldatura.
Esistono vari tipi di cianfrinatura (il cianfrino è il termine che indica il taglio angolato di uno spigolo). La scelta del tipo di preparazione da eseguire dipende dallo spessore e dalla tecnica usata per saldare.
In generale, le cianfrinature possono essere a:
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“V” con smusso di 60°, indicato per spessori compresi tra 5 e 20 mm, con una distanza tra i lembi di 2,5-3,5 mm;
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“X” per spessori mediamente superiori a 15 mm, quando è possibile saldare anche dal lato opposto. La distanza tra i lembi può essere di 3-4 mm in base al procedimento di saldatura e alla posizione;
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“U” detta anche preparazione a bicchiere, per spessori maggiori a 20 mm. Questa preparazione non può essere realizzata mediante ossitaglio e risutla quindi più costosa.
Queste preparazioni si utilizzano per i giunti di testa.
Le cianfrinature a:
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“1/2 V” per spessori fino a circa 15 mm. Va eseguita ponendo attenzione a non sfondare lo spigolo vivo. Per questo si può utilizzare un sostegno, se ammesso dalle specifiche del progetto o dalla normativa di riferimento in base alle condizioni di servizio del giunto;
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“K” indicata sopra i 12 mm e quando la zona da saldare è accessibile da entrambi i lati;
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“J” indicata per spessori maggiori a 20 mm. La distanza tra i lembi oscilla da 3 a 4 mm
sono invece adatte a giunti a T in cui sia comunque richiesta la piena penetrazione.
L’angolo di cianfrino sul pezzo verticale può essere da 30° a 50° in base allo spessore del metallo. In questi casi resta la spalla da fondere con la piastra sotto nella prima passata di radice, che di solito è molto sottile e viene fatta in short arc, cioè con correnti basse. Successivamente si esegua una saldatura multipass.
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La posizione dei pezzi nella saldatura a completa penetrazione e le caratteristiche tecniche
Nella saldatura testa a testa, i pezzi da saldare sono allineati. Invece, nella saldatura a T sono disposti perpendicolarmente l’uno rispetto all’altro, formando un angolo retto.
In entrambi casi, come abbiamo visto, la preparazione dei lembi è necessaria e serve a creare lo spazio necessario ad accogliere il materiale d’apporto.
La completa penetrazione si ha quando la fusione del metallo di base è avvenuta lungo tutto lo spessore del pezzo da saldare.
La resistenza del giunto, in corrispondenza della saldatura, è praticamente uguale a quella di un elemento con la stessa forma realizzato in unico pezzo.
Una delle conseguenze principali di questo tipo di saldatura, infatti, è l’effettiva continuità tra i pezzi del giunto. Lo stato tensionale è quindi quasi uguale a quello del pezzo continuo. Poiché il materiale di apporto ha una resistenza pari o superiore a quella del materiale base, in teoria la rottura dovrebbe avvenire fuori dal giunto, nel caso non ci siano imperfezioni. Viceversa, in presenza di difetti la rottura può avvenire anche nella sezione saldata.
Nelle saldature a cordone d’angolo i pezzi da saldare sono invece sovrapposti o accostati, senza preparazione.
Il procedimento è più economico ma non ripristina la continuità della sezione resistente.
Questo influisce sulla possibilità di avere rottura in caso di fatica. Quindi le saldature di questo tipo sono sconsigliate in presenza di carichi ripetuti e in generale dove è richiesta la massima resistenza del pezzo.
Nell’ambito della progettazione si sceglie la tipologia di giunti in base alle prestazioni che il giunto deve garantire. Vanno quindi tenuti presenti alcuni aspetti significativi:
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la possibilità di effettuare controlli non distruttivi, secondo la normativa o le specifiche del progetto (sull'argomento leggi anche l'articolo "Cosa sono i controlli non distruttivi sulle saldature"). In generale infatti, i giunti testa a testa a piena penetrazione sono più facilmente ispezionabili rispetto ai giunti a “T”, a quelli con parziale penetrazione e con saldatura a cordone d’angolo.
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le saldature a cordone d’angolo ed a parziale penetrazione, proprio per la loro particolare forma, prevedono una concentrazione di tensioni che influiscono negativamente sulla resistenza.
Riflessioni finali
La saldatura a piena penetrazione è un processo che richiede precisione, conoscenza e abilità tecnica.
Attraverso l'esplorazione di concetti come la saldatura a piena penetrazione e a cordoni d’angolo, la preparazione dei lembi e la posizione dei pezzi, abbiamo gettato le basi per una comprensione approfondita di questa tecnica cruciale.
È importante sottolineare che il successo di questo tipo di saldatura dipende non solo dalla corretta esecuzione tecnica, ma anche dalla cura e dall'attenzione durante tutte le fasi del processo. Dalla preparazione dei materiali alla scelta delle impostazioni dell'attrezzatura e alla verifica della qualità del risultato finale, ogni passaggio richiede dedizione e competenza.
Ricordiamoci sempre che la sicurezza è prioritaria in qualsiasi ambiente di lavoro che coinvolga la saldatura. Investire tempo nella formazione e nell'aggiornamento sulle normative di sicurezza è essenziale per proteggere se stessi e gli altri.
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