Saldatura alluminio TIG: corrente alternata e parametri
Perché l’alluminio esige corrente alternata, che cosa fanno bilanciamento e frequenza, le correnti per spessore, 4043 o 5356 — e i tre difetti tipici.
L’alluminio punisce quasi tutte le abitudini portate dall’acciaio. Fonde a meno della metà della temperatura, conduce il calore diverse volte più in fretta, porta uno strato di ossido che non fonde affatto e assorbe idrogeno non appena passa allo stato liquido. Ognuno di questi punti ha una risposta, ed è di questo che tratta la pagina.
L’ossido è tutto il problema
L’alluminio fonde intorno a 660 °C. L’ossido di alluminio che si forma sulla sua superficie dopo pochi secondi di esposizione all’aria fonde intorno a 2050 °C.
Quella distanza è tutta la difficoltà. Scaldando il giunto, il metallo sottostante diventa liquido mentre la pelle che lo copre resta solida: una pellicola tenace e trasparente sopra un bagno di fusione, che tiene separate le due facce del giunto e intrappola ciò che resta sotto.
Due cose agiscono contro di essa: la pulizia meccanica prima dell’arco e la corrente alternata durante l’arco.
Perché alternata, e che cosa fanno bilanciamento e frequenza
In corrente alternata ogni semionda svolge una funzione distinta:
- Elettrodo negativo (EN) porta calore al pezzo. È la metà che penetra.
- Elettrodo positivo (EP) inverte il verso e l’arco strappa l’ossido dalla superficie — l’effetto di pulizia catodica, visibile come la banda chiara e attaccata accanto al cordone. Scalda anche l’elettrodo, motivo per cui una regolazione interamente positiva lo distruggerebbe.
Due comandi di qualsiasi inverter moderno governano tutto ciò:
Il bilanciamento fissa la proporzione. Più EN significa più penetrazione e un elettrodo più freddo; più EP, più pulizia. La gran parte del lavoro si colloca tra il 65 e il 75 % di EN. Conviene andare verso più pulizia solo con materiale davvero sporco o molto ossidato — e pulire oltre il necessario spreca soltanto calore e arrotonda l’elettrodo.
La frequenza determina quanto è concentrato l’arco. Bassa, intorno a 60 Hz, dà un arco largo e morbido e una banda di pulizia ampia. Alta, da 120 a 200 Hz o più, lo restringe e lo indurisce — controllo migliore su lamiera sottile e negli angoli, in cambio di un suono più aspro e di una zona pulita più stretta.
Se un impianto offre uno solo dei due, quello che conta è il bilanciamento.
Elettrodo e ugello
Sui vecchi impianti a trasformatore lo standard era il tungsteno puro (verde): forma la punta sferica di cui la corrente alternata aveva bisogno. Su un inverter moderno funziona meglio il tungsteno al 2 % di lantanio (azzurro) o uno al cerio — mantiene la punta affilata, innesca più affidabilmente e accetta più corrente a parità di diametro.
La punta si affila nel senso dell’asse dell’elettrodo, mai di traverso. Le rigature trasversali deviano l’arco di lato.
Vale la pena usare la lente di gas: la saldatura dell’alluminio trae beneficio più di altre da un involucro di protezione ampio e calmo, e permette di sporgere di più l’elettrodo in un angolo senza perdere la protezione.
Parametri indicativi per spessore
Tutto ciò che segue è un punto di partenza per un giunto di testa in piano, con argon puro. Un procedimento qualificato prevale su qualsiasi di questi valori.
| Spessore | Corrente (CA) | Elettrodo | Apporto |
|---|---|---|---|
| 1,6 mm | 60–80 A | 1,6 mm | 1,6 mm |
| 3,2 mm | 125–160 A | 2,4 mm | 2,4 mm |
| 4,8 mm | 180–225 A | 2,4 mm | 3,2 mm |
| 6,4 mm | 225–275 A | 3,2 mm | 3,2 mm |
Dietro c’è la regola pratica dei circa 40 A per millimetro di spessore. Regge fino a circa 6 mm; oltre pesano più la preparazione dei lembi e il preriscaldo che il valore.
Due correzioni che nessuna tabella può fare al posto dell’operatore:
- L’alluminio chiede più corrente all’inizio che alla fine. La sua conducibilità porta via l’energia da una lamiera fredda, e appena il pezzo si scalda la stessa regolazione buca. Un pedale o una rampa di discesa risolve; una corrente fissa su un cordone lungo, no.
- In posizioni difficili bisogna abbassare la corrente e mettere in conto che il bagno voglia uscire dal giunto.
Materiale d’apporto: 4043 o 5356
In nove casi su dieci è uno dei due.
La 4043 contiene silicio. Scorre più facilmente, bagna meglio ed è meno incline a criccare sulle leghe 6000 dei profili estrusi. È la bacchetta indulgente.
La 5356 contiene magnesio. È più resistente, più rigida — cosa che conta se viene alimentata a macchina — e si anodizza a un colore vicino a quello del materiale base, mentre la 4043 scurisce. Sulle leghe 5000 si impone comunque, e nei giunti strutturali anche.
Dove il disegno non prescrive nulla, decide che cosa conta: aspetto dopo l’anodizzazione e resistenza puntano alla 5356; facilità di lavoro e resistenza alla criccatura sui profili, alla 4043.
I tre difetti che causano la maggior parte degli scarti
Porosità. L’alluminio liquido scioglie idrogeno e lo espelle solidificando. L’idrogeno viene da umidità, grasso, olio da taglio o da una bacchetta maneggiata a mani nude. Prima sgrassare con acetone, poi togliere l’ossido meccanicamente — in quest’ordine, perché spazzolare una superficie unta non fa che spingere il grasso nel metallo.
Inclusioni di ossido. Una spazzola inox che abbia toccato acciaio al carbonio trasferisce ferro nell’alluminio e semina insieme inclusioni e corrosione. Una spazzola che non tocchi nient’altro. E pulire poco prima di saldare: lo strato di ossido si riforma subito.
Deformazione e sfondamento. La dilatazione dell’alluminio è circa il doppio di quella dell’acciaio, e il suo basso punto di fusione lascia poco margine. Puntare più spesso di quanto sembri necessario, usare un sostegno su lamiera sottile e tenere basso l’apporto termico — il che di solito significa avanzare più in fretta invece di abbassare la corrente.
Che cosa cambia il filo caldo
L’alluminio è una delle applicazioni in cui un apporto alimentato meccanicamente si nota di più, e per due ragioni che nulla hanno a che vedere con la velocità.
La prima è il controllo del bagno. Il TIG manuale sull’alluminio richiede di intingere una bacchetta tenera in un bagno che a stento mantiene la forma, su un materiale che quasi non avvisa prima di cedere. Un trainafilo consegna la stessa quantità ogni secondo, e l’operatore gestisce al suo posto angolo di torcia e avanzamento.
La seconda è il calore. Deformazione e sfondamento nell’alluminio sono problemi termici, e il calore è funzione di quanto tempo l’arco resta su un punto. Alimentare l’apporto caldo e in continuo permette di avanzare più in fretta, quindi entra meno energia nella lamiera per lo stesso giunto.
È esattamente la combinazione su cui è costruito TIP TIG: un filo caldo oscillato meccanicamente su un arco TIG convenzionale, con lo stesso argon puro. Sull’alluminio attacca insieme porosità, controllo del bagno e deformazione, ed è per questo che si tratta di una delle applicazioni più forti del procedimento. La guida a metalli e leghe mostra dove vale lo stesso ragionamento.
In sintesi
L’alluminio ha bisogno della corrente alternata perché il suo ossido non fonde; il bilanciamento regola la pulizia e la frequenza la concentrazione dell’arco. Si parte intorno a 40 A per millimetro e si scende via via che il pezzo si scalda. La 4043 per lavorare comodi, la 5356 per resistenza e colore. E va accettato che la maggior parte dei difetti nell’alluminio si decide prima dell’innesco: da quanto pulito e asciutto era il giunto.