Il filo per la saldatura ad arco sommerso
Flusso per saldatura ad arco sommerso
Flusso per saldatura ad arco sommerso
Il filo per la saldatura ad arco sommerso è fornito generalmente come filo pieno o come nastro, per la saldatura di acciai fortemente legati possono essere usati fili cavi che contengono gli elementi di lega. Nel caso in cui la presenza di rame non provochi danni al materiale da saldare, si preferisce usare fili ramati esternamente, come protezione contro lo sfregamento degli organi di alimentazione e per aumentare la conducibilità elettrica del filo; nel caso non sia possibile la ramatura, generalmente i fili vengono nichelati. Le dimensioni del filo variano normalmente da 1,2 a 6,4 mm di diametro. Con i fili di diametro più elevato la corrente d’arco può arrivare a 1600 ampere. In genere il filo viene fornito su aspi del peso da 10 a 500 kg.
Le funzioni del flusso sono quelle di:
- favorire la stabilità dell’arco
- schermare il bagno di saldatura dall’atmosfera
- disossidare e purificare il bagno di saldatura
- modificare la composizione del materiale del cordone di saldatura
I componenti principali del flusso sono MnO-SiO2 o CaO-SiO2, in base ai diagrammi di stato rispettivi, vengono determinati gli intervalli di fusione e le strutture che si formano nella scoria. In genere i composti presenti nel flusso sono:
- composti di manganesee di silicio con funzioni disossidanti;
- silicati di sodio o potassio, con funzioni agglomeranti e ionizzanti per migliorare la stabilità dell’arco;
- biossido di titanio(rutilo) per aumentare la tensione superficiale e la viscosità del bagno di fusione;
- composti di calcio metallo e magnesioche reagiscono con lo zolfo il fosforo per depurare il bagno, questi composti conferiscono al flusso un comportamento basico;
- CaF2che funziona come fondente, tuttavia la sua funzione anti-ionizzante rende l’arco meno stabile; quindi, deve essere usato insieme a forti quantità di sali di potassio;
- possono essere presenti leghe di ferro con funzioni metallurgiche.
Per quanto riguarda il comportamento elettrico, il flusso solido deve essere sempre isolante, altrimenti si avrebbero forti dispersioni di potenza elettrica in zone non interessate alla saldatura. Invece il flusso fuso può essere anche molto conduttivo (un flusso con conducibilità elettrica molto elevata porta la saldatura da arco sommerso a condizioni operative simili a quelle della saldatura a elettroscoria). In genere si opera con flussi contenenti quantità notevoli di silicato di calcio che permette un sia pur limitato passaggio di corrente attraverso la scoria fusa.
L’azione protettiva viene svolta essenzialmente dal flusso in fase liquida (non in fase gassosa come nell’utilizzazione di elettrodi rivestiti), questo dovuto principalmente al fatto che la quantità di flusso presente, rapportata al metallo del filo, è molto superiore alla quantità di rivestimento rapportata al metallo dell’elettrodo.
Operativamente, al flusso sono richieste diverse caratteristiche:
- avere forte viscosità ad alta temperatura per coprire il bagno di saldatura;
- formare una scoria sufficientemente fragile da permetterne l’asportazione dopo l’esecuzione della passata di saldatura;
- la temperatura di fusione e la densitàdel flusso fuso devono essere entrambe inferiori a quelle del metallo di saldatura (per la temperatura di fusione è consigliato un valore attorno ai 1300 °C);
- avere un’opportuna granulometria, la percentuale di particelle di flusso di piccole dimensioni deve tendere ad aumentare con elevate correnti d’arco.
I flussi possono essere classificati in base a (classificazione europea):
- sistema di fabbricazione
- attività metallurgica
- MS (Manganese Silicate) – Silicio e manganese
- CS (Calcium Silicate) – Silicio e calcio
- AR (Aluminate Rutile) – Alluminio e rutilo
- AB (Aluminate Basic) – Alluminato, calcio e magnesio
- FB (Fluorides Basic) – Fluoro, calcio e magnesio
L’AWS (denominazione USA) classifica invece i flussi principalmente in base alle caratteristiche meccaniche del deposito.
I flussi prefusi si ottengono per fusione di materie grezze fuse in forno elettrico e successivamente raffreddate sotto getto d’acqua. L’aspetto del flusso fuso è vetroso. I vantaggi sono una buona omogeneità chimica, minore igroscopicità, facile riciclaggio, reazioni metallurgiche ripetibili. Non sempre è possibile realizzare flussi per le alte temperature richieste per la fusione (superiori a 1500 °C).
I flussi agglomerati si ottengono invece per mescolanza di materie grezze mescolate a secco. Successivamente queste miscele sono formate in palline in presenza di silicato di sodio o potassio e di un liquido. Infine, il flusso viene essiccato in forno (a temperature inferiori a quelle richieste per la fusione) e macinato. Rispetto ai flussi fusi, si ha una maggiore facilità di aggiunta di disossidanti ed elementi di lega. D’altra parte, i flussi agglomerati sono sensibilmente più igroscopici dei flussi fusi e c’è la possibilità che cambino la composizione per segregazione dei componenti.