L’ABC della saldatura ad arco
Come la polarità influenza le prestazioni dell’elettrodo nella saldatura ad arco
Il termine ‘polarità’ è usato per descrivere la connessione elettrica dell’elettrodo in relazione al terminale di una fonte di alimentazione. Con la corrente continua (DC), quando l’elettrodo è collegato al terminale positivo, la polarità è designata come elettrodo positivo della corrente continua (DCEP). Quando l’elettrodo è collegato al terminale negativo, la polarità è indicata come elettrodo negativo in corrente continua (DCEN). Quando si usa la corrente alternata (AC), la polarità cambia ogni mezzo ciclo di 50 o 60 Hz.
Perché la GMAW usa soprattutto DCEP
La grande maggioranza delle applicazioni di saldatura ad arco con gas metallico (GMAW) usa DCEP. Questa condizione produce un arco stabile, un trasferimento regolare del metallo, uno spruzzo relativamente basso, buone caratteristiche del cordone di saldatura e una penetrazione profonda per un’ampia gamma di correnti di saldatura. Al contrario, con il DCEN, la dimensione delle gocce fuse tende ad aumentare e il trasferimento delle gocce diventa irregolare, aumentando così gli spruzzi a grana grossa. Tuttavia, alcuni fili specifici con composizione chimica unica sono stati sviluppati appositamente per il DCEN, che offre prestazioni eccellenti su lamiere zincate. I tentativi di utilizzare la corrente alternata convenzionale sono stati generalmente infruttuosi a causa dell’arco instabile nel GMAW. Tuttavia, l’inverter allo stato dell’arte e la tecnologia di controllo digitale hanno sviluppato sorgenti di potenza GMAW pulsata AC per lamiere.
SMAW è il processo di saldatura più versatile in termini di polarità
La grande varietà di flussi di rivestimento per elettrodi rivestiti permette al processo SMAW di essere il più versatile in termini di polarità. La maggior parte degli elettrodi rivestiti utilizza AC o DCEP. Alcuni elettrodi, in particolare E6013 (RB-26), E6019 (B-17) e E7024 (ZERODE-43F) offrono buone prestazioni con AC, DCEP o DCEN. Al contrario, gli elettrodi ad alta cellulosa come l’E6010 (KOBE-6010), l’E7010-P1 (KOBE-7010S) e l’E8010-P1 (KOBE-8010S) per la saldatura di tubi sono progettati per l’uso solo con DCEP per un più agevole trasferimento delle gocce. Gli elettrodi Cr-Mo a basso tenore di carbonio come E7015-B2L (CMB-95) e E8015-B3L (CMB-105) sono anch’essi progettati per l’uso con il solo DCEP, per prestazioni migliori. Alcuni elettrodi specifici come LB-80UL per acciai ad alta resistenza e NB-1SJ per acciai a bassa temperatura sono raccomandati per l’uso di solo AC al fine di garantire i severi requisiti di resistenza e durezza all’impatto del metallo saldato nella fabbricazione.
Come la polarità influenza il SAW
La particolare combinazione di filo e flusso determina la scelta di AC, DCEP o DCEN nel SAW. Con il DCEP, il rapporto di consumo del flusso (il rapporto tra la quantità di scorie e la quantità di metallo depositato) è superiore a quello dell’AC di circa il 10-30% a seconda del tipo di flusso. Di conseguenza, la composizione chimica – quindi le proprietà meccaniche – del metallo saldato possono essere influenzate dalla polarità, anche se il grado di effetto dipende dal tipo di flusso. Questo è il motivo per cui è necessaria un’attenta scelta della combinazione di filo e flusso, tenendo conto della polarità della fonte di alimentazione da utilizzare quando il requisito di qualità del metallo saldato è rigoroso. La tabella 1 mostra un esempio dell’effetto della polarità sulla composizione chimica e sulle proprietà meccaniche del metallo saldato. In questi risultati di prova, si riconoscono marcate differenze in carbonio, ossigeno, 0,2%PS, TS e IV tra AC e DCEP.
| Polarità | C | Si | Mn | P | S | O |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AC | 0.07 | 0.30 | 1.61 | 0.017 | 0.005 | 0.067 |
| DCEP | 0.05 | 0.35 | 1.67 | 0.018 | 0.006 | 0.098 |
| Polarità | 0.2% PS (N/mm2) |
TS (N/mm2) |
El (%) |
RA (%) |
Av. IV a -40°C (J) |
|
| AC | 462 | 565 | 30 | 70 | 93 | |
| DCEP | 411 | 512 | 33 | 69 | 74 | |
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