Come Saldare ad Arco

La saldatura ad arco con metallo protetto è il processo di giunzione di due pezzi di metallo usando un elettrodo rivestito che viene sciolto in un arco elettrico e diventa parte fusa dei pezzi da saldare. Questo articolo descrive l'uso di un elettrodo rivestito ("bastoncino") e di una semplice saldatrice alimentata da un trasformatore.

Passaggi

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Comprendi come funziona la saldatura ad arco. L'arco elettrico si forma sulla punta di un elettrodo quando la corrente passa tra il metallo che stai saldando e lo spazio d'aria che li divide. Ecco alcuni dei termini e la loro descrizione utilizzati in questo articolo:
- Saldatrice. Questo è il termine utilizzato per descrivere la macchina, che converte la corrente alternata da 120-240 volt al voltaggio necessario per saldare, tipicamente 40-70 volt alternata, ma anche una varietà di tensioni continue. Tale dispositivo ha generalmente un grosso trasformatore, un circuito regolatore di tensione, una ventola di raffreddamento e un selettore per l'amperaggio. La persona che salda viene chiamata saldatore. Una saldatrice ha bisogno di un saldatore che la usi.
- Cavi. Questi sono i cavi conduttori isolati in rame che trasportano l'alto amperaggio e l'elettricità a basso voltaggio al pezzo di metallo da saldare.
- Porta elettrodo, o "pungiglione", è l'estremità del cavo che contiene l'elettrodo, ed è la parte che il saldatore tiene per effettuare la saldatura.
- Messa a terra e morsetto. Si tratta del cavo della massa o quello che chiude il circuito e precisamente il morsetto che viene attaccato al metallo in lavorazione, che permette alla corrente di scorrere attraverso il metallo da saldare.
- Amperaggio. È il termine elettrico, usato per descrivere la corrente elettrica fornita all'elettrodo.
- Corrente continua e polarità inversa. Questa è una configurazione differente utilizzata nella saldatura ad arco, che offre una maggiore versatilità, specialmente in applicazioni di saldatura generali e per usare certe leghe che non saldano facilmente con una tensione alternata. La saldatrice che produce questa corrente ha un circuito raddrizzatore o preleva la corrente da un generatore. Questo tipo di macchina è molto più costosa di un tipico saldatore a tensione alternata.
- Elettrodi. Ne esistono di tipi differenti, specifici per determinate saldature, utilizzati per leghe e tipi di metalli diversi, quali ghisa o ferro malleabile, acciaio inox o cromo, alluminio e acciaio temperato o concentrato al carbonio. Un elettrodo tipico è costituito da una barra di metallo semilavorato nel centro (vergella), coperta di un rivestimento speciale (flusso) che brucia quando usi l'arco, consumando ossigeno e producendo anidride carbonica nella zona di saldatura, per evitare che il metallo si ossidi o bruci nella fiamma dell'arco durante il processo di saldatura. Eccone elencati alcuni, e il loro impiego:
  - Gli elettrodi E6011, fatti di acciaio dolce e rivestiti in fibra cellulosa. Nell'identificazione degli elettrodi è importante il carico di rottura, che si misura in PSI x 1,000. In questo caso, il rendimento dell'elettrodo sarebbe di 60.000 PSI.
  - Gli elettrodi E6010, con polarità inversa, sono comunemente usati per saldare i condotti del vapore e dell'acqua e in particolare per saldare dal basso poiché il metallo resta in posizione allo stato liquido mentre viene fuso dal flusso di corrente diretta, che passa dall'elettrodo al metallo in lavorazione.
  - Sono anche disponibili altri elettrodi E60XX per saldature specifiche, ma non verranno trattati in questo articolo dato che gli elettrodi E6011 sono quelli comuni e gli elettrodi E6010 sono quelli comuni per le saldature a inversione polare.
  - Gli elettrodi E7018, hanno un basso contenuto di idrogeno, con un carico di rottura di circa 70.000 PSI. Vengono impiegati per saldare materiale da costruzione e in lavorazioni dove è necessario un materiale più forte e resistente. Anche se questi elettrodi forniscono più potenza, rendono molto difficile ottenere un buon risultato sulla lavorazione di metalli sporchi (vernice, ruggine o galvanizzati). Si chiamano elettrodi a basso idrogeno a causa dei tentativi di ottenere una bassa concentrazione di idrogeno. Questi elettrodi dovrebbero essere conservati in un forno a una temperatura tra i 120 e i 150ºC. Essendo questa temperatura superiore al punto di ebollizione dell'acqua (100°C), previene l'accumulo di umidità (condensa) sull'elettrodo.
  - Gli elettrodi in nichel e in lega. Questi vengono usati per saldare ferro tenue e malleabile e hanno una resa maggiore, per permettere l'espansione e la contrazione del metallo che viene saldato.
  - Elettrodi diversi. Questi elettrodi sono fatti di una lega speciale che dà migliori risultati per saldare l'acciaio temperato o duro.
  - Elettrodi in alluminio. Sono più recenti e permettono di saldare l'alluminio con una saldatrice convenzionale invece di una con flusso a gas, quali MIG (metallo) o TIG (tungsteno), riferendosi spesso a una saldatura a "eliarco" essendo l'elio il gas impiegato. I nomi ufficiali creati dalla società americana delle saldature (AWS) per la saldatura ad arco sono: saldatura ad arco con metallo protetto (SMAW), saldatura ad arco con tungsteno (TIG) e la saldatura ad arco con metallo (MIG).
  - Le misure degli elettrodi. Gli elettrodi sono disponibili in una varietà di tagli, ottenuti misurando dal diametro del centro metallico di ciascun elettrodo. Gli elettrodi in acciaio dolce sono disponibili con un diametro da 1,5 a 9,5 mm e la misura da utilizzare è determinata dall'amperaggio della saldatrice e dallo spessore del materiale da saldare. La scelta della misura varia in base all'amperaggio. Selezionare un'amperaggio corretto per un dato elettrodo dipenderà dal materiale da lavorare e dalla penetrazione, perciò in questo articolo tratteremo solamente degli amperaggi specifici.
- Equipaggiamento di sicurezza. Una parte fondamentale della saldatura è saper usare correttamente l'equipaggiamento per garantire una sicurezza efficiente. Ecco alcuni elementi tipici che sono necessari per saldare in modo sicuro.
  - Casco da saldatore. È la maschera che viene indossata per proteggere la persona che lavora dal flash luminoso dell'arco e dalle scintille che vengono generate durante la saldatura. Le lenti della maschera sono molto scure per proteggere gli occhi all'esposizione del flash luminoso che potrebbe bruciare la retina. Il livello minimo dell'oscurità delle lenti è 10. Le maschere migliori sono quelle con lo strato scuro rialzabile lasciandone uno trasparente di protezione, in modo da permettere un lavoro più fluido. Le maschere prodotte oggigiorno sono le migliori. Hanno delle lenti appena oscurate da usare anche con le molatrici e con il cannello da taglio. Quando invece usi l'arco per saldare, la lente si oscura automaticamente al livello 10. Le maschere più moderne hanno ulteriori livelli auto-oscuranti.
  - Guanti. Sono dei guanti speciali in pelle isolata che arrivano a 15 cm sui polsi e proteggono le mani e gli avambracci. Proteggono anche dalle scariche elettriche se mentre saldi tocchi per sbaglio l'elettrodo.
  - Protezione in pelle. Si tratta di una giacca che copre le spalle e il petto del saldatore, quando si salda dal basso per evitare che le scintille ti cadano addosso bruciando i vestiti.
  - Stivali. Bisogna indossarli e legarli fino a 15 cm sulla gamba per evitare che le scintille ti brucino i piedi quando stai saldando. Devono avere una suola isolante e devono essere fatti di una materiale che non fonde o brucia facilmente.
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Impara i passaggi per saldare come si deve. Saldare è molto più che spostare avanti e indietro del metallo e di unirlo insieme. La procedura comincia nel posizionare bene i pezzi da saldare. Smussa un po' i pezzi troppo grossi per riempirli bene e saldarli in modo efficace. Ecco i passaggi base per completare una semplice saldatura.
- Forma l'arco. Questo è il procedimento per creare un arco tra l'elettrodo e il pezzo in lavorazione. Se l'elettrodo consente il passaggio della corrente nel pezzo, non si avrà abbastanza calore per fonderli e giuntarli.
- Muovi l'arco per creare una "perlina". La perlina è il metallo dell'elettrodo sciolto e mischiato con il metallo sciolto del pezzo in lavorazione per riempire lo spazio tra i pezzi da fondere insieme.
- Lavora le perline. Fallo ondeggiando l'arco avanti e indietro lungo la saldatura, muovi l'arco a forma di zig zag o a forma di 8, in maniera che il metallo si distribuisca in larghezza ottenendo la forma della giunzione desiderata.
- Raschia e spatola la saldatura man mano. Ogni volta che completi un "passaggio", ovvero da una estremità all'altra, devi rimuovere la "scoria", ovvero il rivestimento sciolto dell'elettrodo, dalla superficie della perlina saldata, in modo da avere del metallo fuso pulito al prossimo passaggio.
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Metti insieme il materiale e gli attrezzi che ti serviranno per cominciare a saldare. Cioè la saldatrice, gli elettrodi, i cavi, i morsetti e il metallo da saldare.
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Prepara un area sicura dove lavorare, preferibilmente un tavolo di acciaio o di altro materiale non infiammabile. Fai pratica con qualche pezzo di acciaio dolce spesso circa 4,5 mm.
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Prepara il metallo da saldare. Se il metallo è composto da due pezzi che devono essere uniti nel processo di saldatura, limali lungo le zone da unire insieme. Questo permetterà all'arco di ottenere una penetrazione sufficiente che fonderà le due parti in un'unica bolla di metallo fuso, penetrando a sua volta attraverso tutto lo spessore. In ogni caso, devi rimuovere prima vernice, grasso o altri materiali in superficie per lavorare con del materiale fuso pulito mentre saldi.
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Usa delle morse per tenere i pezzi di metallo insieme. Pinze, ganasce, morsa o morsetti andranno bene. Dovrai adattare e combinare l'uso di questi oggetti in base al lavoro da svolgere.
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Attacca il morsetto della massa al pezzo più grande da saldare. Assicurati di collocarlo in un punto "pulito" per permettere al circuito elettrico di chiudersi con una resistenza minima. Come è stato già precedentemente accennato, la ruggine o la vernice interferirà con il lavoro rendendo difficile la formazione dell'arco quando saldi.
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Scegli l'elettrodo appropriato e il giusto amperaggio per il lavoro da svolgere. Ad esempio, una lastra di metallo spesso 6 mm può essere saldata in maniera efficace usando un elettrodo E6011 di 3 mm a 80-100 amp. Posiziona l'elettrodo nel porta elettrodo assicurandoti che il materiale conduttivo del morsetto all'estremità dell'elettrodo sia sul metallo pulito.
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Accendi la saldatrice. Dovresti poter notare il ronzio proveniente dal trasformatore. Il rumore della ventola potrebbe non essere percepito. Alcune ventole si innescano solo quando è necessario. Se non è il tuo caso, controlla il circuito elettrico o gli interruttori nel contatore. Le saldatrici richiedono molta potenza per funzionare, spesso un circuito pari o superiore a 60 amp e 240 volt.
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Tieni il porta elettrodo dal manico con la tua mano dominante, mettendo l'elettrodo in una posizione tale da poter toccare con la punta il metallo da saldare con un movimento più naturale possibile. Tieni la visiera del casco alzata in modo da vedere bene i movimenti da eseguire, pronto ad abbassarla quando cominci a saldare per proteggere gli occhi. Prova a battere la punta dell'elettrodo contro il metallo da saldare per "prendere confidenza" prima di accendere, ma ricordati di protegge sempre gli occhi.
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Scegli il punto da cui partire. Posiziona la punta dell'elettrodo vicino al metallo, quindi abbassa la visiera. Batti la punta dell'elettrodo contro il metallo per chiudere il circuito elettrico, quindi tiralo velocemente un po' indietro per creare l'arco elettrico tra l'elettrodo e il metallo da saldare. Un altro modo per fare un arco è strofinarlo come per accendere un fiammifero. Questo spazio d'aria, crea una buona resistenza nel circuito elettrico che produce la fiamma o "plasma" e il calore necessario per liquefare l'elettrodo e i metalli adiacenti.
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Strofina l'elettrodo sulla superficie del metallo, portandolo un po' indietro quando vedi formare un arco elettrico. Hai bisogno di tanta pratica per farlo poiché ogni misura diversa di elettrodo e di amperaggio richiede uno spazio diverso tra l'elettrodo e il pezzo da saldare, ma se riesci a mantenere quello spazio costantemente, si formerà quindi un arco elettrico. Normalmente, questo spazio non deve essere superiore al diametro dell'elettrodo stesso. Fai pratica con l'arco, tenendo l'elettrodo a una distanza di 3 - 4,5 mm dal pezzo in lavorazione, dopo spostati lungo la zona da saldare. Mentre sposti l'elettrodo, il metallo verrà fuso creando così la saldatura.
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Fai pratica spostandoti con l'elettrodo, lungo la zona da saldare finché non riesci a ottenere un arco costante spostandoti a una buona velocità pur mantenendolo allineato. Quando avrai imparato a mantenere l'arco, dovrai imparare a costruire le perline. Queste sono il materiale che lega i due pezzi insieme. La tecnica per farlo dipende dalla larghezza dello spazio da saldare e dalla profondità. Più muovi lentamente l'elettrodo e più la saldatura andrà in profondità nel pezzo; per aumentare la grandezza di una perlina, muovi a zig zag o ondeggia l'elettrodo.
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Mentre saldi, mantieni l'arco stabile. Se l'elettrodo si attacca al metallo, muovi il porta elettrodo per sbloccarlo. Se l'arco è perso perché si sposta l'elettrodo troppo lontano dalla superficie del metallo, arresta il processo e pulisci i residui dal punto in cui lavori in modo che quando rifai l'arco per continuare, non ci saranno scorie nella zona di saldatura a contaminare quella nuova. Non formare mai una perlina su una scoria poiché quest'ultima si scioglierebbe creando delle bolle nel nuovo strato, sporcando e indebolendo la saldatura.
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Fai pratica con l'elettrodo eseguendo un movimento a mo' di spazzola in modo da formare delle perline più larghe. Ciò ti permetterà di riempire meglio la saldatura con un solo passaggio, lasciandola più pulita. Sposta l'elettrodo lateralmente con un movimento a zig zag, curvo o a forma di 8.
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Regola l'amperaggio in base al materiale usato e alla penetrazione desiderata. Se ottieni una saldatura non omogenea, con delle crepe intorno alle perline o con il metallo adiacente bruciato, riduci gradualmente l'amperaggio fino a raggiungere le condizioni desiderate. Mentre, se hai difficoltà a strofinare o mantenere l'arco, sarà necessario aumentarlo.
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Quando hai finito, pulisci la saldatura. Dopo aver finito, rimuovi le scorie dalla saldatura per permettere alla vernice di attaccare meglio o semplicemente per motivi estetici. Spatola e raschia per rimuovere le scorie rimanenti. Se la superficie deve essere piatta (per poter montare il pezzo saldato con un altro) usa una smerigliatrice angolare per sistemare la saldatura. Una saldatura pulita, specialmente dopo averla piallata, è più facile da esaminare per vedere se è bucherellata, se ci sono delle piccole crepe o altri difetti.
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Vernicia la saldatura con della vernice anti-ruggine per proteggerla dalle corrosioni. I metalli appena saldati, tendono a corrodersi velocemente se esposti a certi elementi quali umidità e condensa.

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Consigli

Quando saldi pezzi troppo grandi da poterli unire insieme con una morsa, uniscili prima con delle piccole saldature a intervalli per evitare che si muovano.
Alcuni ascoltano il suono prodotto dall'arco per giudicare la qualità della saldatura. Scoppiettii e rumore a scatti potrebbero indicare un arco inconsistente o un amperaggio improprio.

Avvertenze

I metalli restano roventi a lungo a saldatura ultimata, quindi tieni lontano animali e bambini fino a quando non si siano raffreddati.
Controlla i cavi e le connessioni di tanto in tanto per evitare incidenti e shock elettrici.
Le saldatrici utilizzano un amperaggio molto pericoloso, quindi usa i cavi e le connessioni con cautela. Non saldare mai in condizioni di umidità o su materiale bagnato senza l'esperienza necessaria.
Proteggiti dalle scintille coprendoti con i guanti, con il casco e con la protezione in base alla saldatura da fare. Non saldare mai senza il casco protettivo.
Evita di respirare i fumi prodotti dalle saldature. Vale sopratutto per i metalli galvanizzati e per quelli verniciati con pittura tossica.
L'intensa luce di un arco elettrico può causare delle bruciature come quelle del sole, quindi indossa gli indumenti e le protezioni adatte per ridurre l'esposizione.
Controlla le citazioni in basso per ulteriori avvertenze e precauzioni.

Cose che ti Serviranno

Saldatrice, cavi, morse ed elettrodi
Strumenti per la preparazione e la pulizia delle saldature, tra cui un martello, spazzola metallica e una smerigliatrice angolare.
Equipaggiamento di sicurezza