Cosa si può saldare con le saldatrici a elettrodo?

La saldatrice a elettrodo, conosciuta anche come saldatura ad arco con elettrodo rivestito (SMAW – Shielded Metal Arc Welding), rappresenta una delle tecniche di saldatura più tradizionali e affidabili disponibili. Questo metodo, sviluppato oltre un secolo fa, continua a essere uno strumento fondamentale per saldatori professionisti e appassionati del fai da te grazie alla sua robustezza, semplicità d’uso e versatilità. Ma cosa si può effettivamente saldare con questa tecnica? In questo articolo approfondiremo le capacità, i materiali compatibili e le principali applicazioni della saldatura a elettrodo.

Come funziona la saldatura a elettrodo

Prima di esplorare cosa si può saldare, è importante comprendere il principio di funzionamento. La saldatura a elettrodo utilizza un arco elettrico che si forma tra l’elettrodo rivestito e il pezzo da saldare. Durante il processo, l’elettrodo si consuma gradualmente, fornendo sia il materiale d’apporto che il rivestimento protettivo che si scioglie creando una scoria che protegge il bagno di fusione dall’ossidazione atmosferica.

Materiali saldabili con la saldatrice a elettrodo:

Acciaio al carbonio

L’acciaio al carbonio rappresenta il materiale più comunemente saldato con la tecnica a elettrodo. Questo materiale, caratterizzato da diverse percentuali di carbonio (da 0,05% a 2%), offre un’eccellente saldabilità quando si utilizzano gli elettrodi appropriati. Per gli acciai a basso tenore di carbonio (fino a 0,25%), si possono utilizzare elettrodi rutilici (E6013) o basici (E7018), che garantiscono saldature di alta qualità con buona resistenza meccanica.

Gli acciai a medio e alto tenore di carbonio richiedono maggiore attenzione, spesso necessitando di preriscaldamento per evitare la formazione di strutture fragili nella zona termicamente alterata. L’uso di elettrodi basici a basso idrogeno è fondamentale per prevenire la cricca a freddo, un difetto comune in questi materiali.

Acciaio legato

Gli acciai legati, contenenti elementi come cromo, nichel, molibdeno e vanadio, possono essere saldati efficacemente con elettrodi specifici. Questi materiali sono ampiamente utilizzati nell’industria per la loro superiore resistenza meccanica e resistenza alla corrosione. La scelta dell’elettrodo deve essere accurata, preferendo quelli con composizione chimica simile al materiale base per mantenere le proprietà metallurgiche desiderate.

Per acciai legati ad alta resistenza, è spesso necessario un preriscaldamento tra 150-300°C e un raffreddamento controllato post-saldatura per evitare tensioni interne e cricche. Gli elettrodi basici sono generalmente preferiti per la loro capacità di produrre saldature con basso contenuto di idrogeno.

Acciaio inossidabile

La saldatura dell’acciaio inox con elettrodi rivestiti è perfettamente fattibile utilizzando elettrodi specifici per inox. Esistono diverse tipologie di elettrodi a seconda del tipo di acciaio inossidabile: austenitici (serie 300), ferritici (serie 400) e martensitici. Gli elettrodi per acciaio inossidabile austenitico, come quelli della serie E308 o E316, sono i più comunemente utilizzati.

È fondamentale mantenere un apporto termico contenuto per preservare le proprietà di resistenza alla corrosione dell’acciaio inossidabile. Un raffreddamento troppo lento può causare la precipitazione di carburi di cromo, riducendo la resistenza alla corrosione intercristallina.

Ghisa

La saldatura della ghisa rappresenta una delle sfide più complesse nella saldatura a elettrodo, ma è assolutamente possibile con le tecniche appropriate. La ghisa, caratterizzata dall’alto contenuto di carbonio (2-4%) e dalla presenza di grafite, tende a formare zone dure e fragili durante la saldatura.

Esistono due approcci principali: la saldatura a caldo, dove il pezzo viene preriscaldato a 500-600°C, e la saldatura a freddo utilizzando elettrodi speciali al nichel o ferro-nichel. Gli elettrodi al nichel puro sono particolarmente efficaci perché rimangono austenetici anche a temperatura ambiente, evitando la formazione di strutture fragili.

Alluminio

La saldatura dell’alluminio con elettrodi rivestiti rappresenta una sfida tecnica particolare, ma è possibile con elettrodi specifici e tecniche appropriate. L’alluminio e le sue leghe presentano caratteristiche che rendono la saldatura più complessa: alta conducibilità termica, tendenza all’ossidazione superficiale e coefficiente di dilatazione elevato.

Per saldare l’alluminio con elettrodi rivestiti si utilizzano elettrodi speciali con anima in lega di alluminio e rivestimento contenente fluoro che aiuta a rimuovere lo strato di ossido superficiale. È fondamentale pulire accuratamente la superficie prima della saldatura, rimuovendo completamente lo strato di ossido con spazzole in acciaio inox o solventi specifici.

La tecnica richiede un arco corto e movimenti rapidi per evitare il surriscaldamento locale. Il preriscaldamento a 150-200°C può essere utile per spessori maggiori. Nonostante le difficoltà, questa tecnica è utilizzata per riparazioni in campo dove non è disponibile attrezzatura TIG o MIG.

Acciai per utensili

Gli acciai per utensili, caratterizzati da alta durezza e resistenza all’usura, possono essere saldati con elettrodi specifici ad alta lega. Questi materiali richiedono particolare attenzione al ciclo termico, spesso necessitando di preriscaldamento e trattamento termico post-saldatura per ripristinare le proprietà originali.

Metalli dissimili

Una delle caratteristiche distintive della saldatura a elettrodo è la capacità di unire metalli dissimili. È possibile saldare, ad esempio, acciaio al carbonio con acciaio inossidabile utilizzando elettrodi appropriati che creino una transizione graduale delle proprietà chimiche e meccaniche.

Tipologie di elettrodi e loro applicazioni

Elettrodi rutilici

Gli elettrodi rutilici, caratterizzati da un rivestimento a base di biossido di titanio, sono ideali per principianti e per lavori generali su acciai dolci. Offrono un arco stabile, facilità di innesco e buona finitura estetica del cordone. Sono perfetti per saldature in tutte le posizioni e producono una scoria facilmente removibile.

Elettrodi basici

Gli elettrodi basici, con rivestimento a base di carbonato di calcio e fluoruro di calcio, sono la scelta preferita per saldature di qualità su acciai strutturali e ad alta resistenza. Producono depositi con basso contenuto di idrogeno, riducendo significativamente il rischio di cricche a freddo. Sono ideali per applicazioni critiche dove la tenacità e la resistenza sono fondamentali.

Elettrodi cellulosici

Gli elettrodi cellulosici sono caratterizzati da un rivestimento organico che produce una penetrazione profonda e un arco penetrante. Sono particolarmente indicati per la saldatura in posizione verticale discendente e per la realizzazione di passate di radice in tubazioni ad alta pressione.

Applicazioni principali della saldatura a elettrodo

Costruzioni e carpenteria pesante

Nel settore delle costruzioni, la saldatura a elettrodo è insostituibile per la realizzazione di strutture portanti, ponti, edifici industriali e opere civili. La capacità di lavorare in tutte le posizioni, anche in condizioni ambientali difficili, rende questa tecnica ideale per i cantieri. Le saldature strutturali richiedono spesso certificazioni specifiche e l’uso di elettrodi basici per garantire la massima affidabilità.

Industria navale

La costruzione e riparazione navale fa largo uso della saldatura a elettrodo per l’assemblaggio di scafi, ponti e strutture interne. La resistenza alle condizioni marine e la possibilità di lavorare in spazi ristretti rendono questa tecnica particolarmente adatta. Gli acciai navali, spesso ad alta resistenza, richiedono procedure di saldatura specifiche e personale qualificato.

Settore petrolifero e chimico

Nell’industria petrolifera e chimica, la saldatura a elettrodo viene utilizzata per la costruzione di tubazioni ad alta pressione, serbatoi di stoccaggio e impianti di raffinazione. Le condizioni operative estreme richiedono saldature di altissima qualità, spesso soggette a rigorosi controlli non distruttivi.

Riparazioni e manutenzioni industriali

Una delle applicazioni più importanti della saldatura a elettrodo è nella manutenzione industriale. La possibilità di utilizzare gruppi elettrogeni portatili rende questa tecnica ideale per riparazioni in loco di macchinari, strutture e impianti. La versatilità degli elettrodi disponibili permette di intervenire su una vasta gamma di materiali e situazioni.

Settore ferroviario

L’industria ferroviaria utilizza la saldatura a elettrodo per la costruzione e manutenzione di carri ferroviari, locomotive e infrastrutture. Le sollecitazioni dinamiche e i carichi elevati richiedono saldature di qualità eccellente, spesso realizzate con procedure qualificate e personale certificato.

Arte e decorazione

Nel campo artistico e decorativo, la saldatura a elettrodo offre la possibilità di creare opere scultoree e elementi architettonici in ferro battuto. La facilità di controllo dell’arco permette di realizzare dettagli fini e finiture estetiche di pregio.

Vantaggi della saldatura a elettrodo

Portabilità e semplicità

Uno dei principali vantaggi della saldatura a elettrodo è la semplicità dell’attrezzatura richiesta. È sufficiente una saldatrice, elettrodi e dispositivi di protezione individuale. Non sono necessari gas di protezione esterni o sistemi complessi di alimentazione del filo, rendendo questa tecnica ideale per lavori in campo aperto o in condizioni difficili.

Versatilità posizionale

La saldatura a elettrodo può essere eseguita in tutte le posizioni: piana, verticale, sopratesta e frontale. Questa versatilità è fondamentale per la saldatura di strutture complesse dove l’accesso può essere limitato.

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Resistenza alle condizioni ambientali

A differenza di altre tecniche di saldatura, quella a elettrodo è meno sensibile alle condizioni ambientali avverse come vento, umidità e polvere. Il rivestimento dell’elettrodo fornisce la protezione necessaria al bagno di fusione anche in presenza di correnti d’aria.

Costi contenuti

Il costo dell’attrezzatura e dei materiali di consumo per la saldatura a elettrodo è generalmente inferiore rispetto ad altre tecniche più sofisticate. Questo aspetto la rende accessibile anche per piccole officine e hobbisti.

Penetrazione profonda

Gli elettrodi cellulosici e alcuni tipi di elettrodi rutilici offrono un’eccellente penetrazione, particolarmente utile per la saldatura di spessori elevati o per la realizzazione di passate di radice in giunti a completa penetrazione.

Limitazioni e considerazioni

Velocità di deposizione

La velocità di deposizione della saldatura a elettrodo è generalmente inferiore rispetto a tecniche semi-automatiche o automatiche. Questo può rappresentare uno svantaggio in applicazioni dove la produttività è un fattore critico.

Qualità del cordone

La qualità estetica del cordone dipende fortemente dall’abilità dell’operatore. La rimozione della scoria e la possibile presenza di inclusioni richiedono particolare attenzione e, in alcuni casi, operazioni di finitura aggiuntive.

Limitazioni di spessore

Per spessori molto sottili (sotto 1,5 mm), la saldatura a elettrodo può essere problematica a causa dell’elevato apporto termico localizzato. In questi casi sono preferibili tecniche come la saldatura TIG.

Fumi di saldatura

Il processo genera quantità significative di fumi che richiedono sistemi di aspirazione fumi adeguati, soprattutto in ambienti confinati. La composizione dei fumi dipende dal tipo di rivestimento dell’elettrodo utilizzato.

Preparazione e tecniche di saldatura

Preparazione dei giunti

La corretta preparazione dei giunti è fondamentale per ottenere saldature di qualità. I bordi devono essere puliti, privi di ruggine, vernice o altri contaminanti. Per spessori elevati è spesso necessario preparare cianfrini con angoli appropriati per garantire la completa penetrazione.

Tecnica di saldatura

La tecnica di saldatura varia in funzione della posizione e del tipo di giunto. L’angolo dell’elettrodo, la velocità di avanzamento e la lunghezza dell’arco devono essere attentamente controllati per ottenere risultati ottimali. La tecnica del “weaving” può essere utilizzata per aumentare la larghezza del cordone su passate di riempimento.

Controllo delle distorsioni

Le distorsioni sono un problema comune nella saldatura a elettrodo a causa dell’elevato apporto termico localizzato. Tecniche come la sequenza di saldatura, l’uso di dispositivi di bloccaggio e il pre-riscaldamento possono aiutare a minimizzare questo problema.

La saldatura a elettrodo rimane una delle tecniche più versatili e affidabili disponibili oggi. Nonostante l’avvento di tecnologie più moderne, la sua semplicità, portabilità e capacità di produrre saldature di alta qualità in condizioni difficili ne fanno ancora uno strumento indispensabile per molte applicazioni industriali e artigianali. La chiave del successo risiede nella corretta selezione degli elettrodi, nella preparazione adeguata dei giunti e nell’abilità dell’operatore nel controllare i parametri di saldatura.