TIG WELDING

Il generatore di corrente ha il compito di alimentare l'arco elettrico, che si crea tra il materiale base e l'elettrodo di tungsteno, attraverso la fuoriuscita di una quantità di corrente sufficiente per mantenerlo acceso.
Al proprio interno è presente generalmente un dispositivo di regolazione della corrente di saldatura, di tipo meccanico (shunt magnetico) od elettronico (sistema a tiristori od inverter).

È possibile identificare due categorie di appartenenza:

2. TORCIA PORTA ELETTRODO DI TUNGSTENO CON FASCIO DI CAVI

La torcia porta elettrodo è un dispositivo che ingloba l'elettrodo di tungsteno, ed è connessa a dei cavi collegati al generatore i quali hanno il compito di alimentarla elettricamente e di convogliarne il gas di protezione.
In funzione del tipo di impiego, vi possono essere torce a raffreddamento naturale, tramite il gas protettivo, qualora siano necessarie basse intensità di corrente, e torce a raffreddamento ad acqua, quando siano richieste correnti elevate (200 - 500 A) e saldature frequenti.

3. PINZA DI MASSA

La pinza con cavo di massa consente il collegamento elettrico tra il generatore di corrente e il materiale base da saldare. Il cavo deve avere una sezione e una lunghezza funzione dell'amperaggio massimo della sorgente di saldatura.

4. BACCHETTA DI MATERIALE D'APPORTO

Lo spessore del materiale, il tipo di giunto e le caratteristiche di saldatura desiderate influiscono sulla necessità di usare o meno un metallo d'apporto da aggiungere al bagno. L'aggiunta del metallo d'apporto nella saldatura manuale si effettua immergendo una bacchetta di materiale nella zona dell'arco, lateralmente al bagno di fusione.Il metallo d'apporto è molto spesso simile al metallo base e viene frequentemente addizionato con limitate quantità di disossidanti o altri elementi che migliorano le proprietà della zona fusa.

5. GRUPPO DI RAFFREDDAMENTO AD ACQUA

Il gruppo di raffreddamento ad acqua è un dispositivo utilizzato per il raffreddamento della torcia, se raffreddata ad acqua, per evitare sovrariscaldamenti eccessivi, qualora siano presenti elevate correnti di saldatura. Tale apparato, attraverso una pompa, consente la continua circolazione dell'acqua nella torcia e, tramite un  sistema di raffreddamento, ne controlla il surriscaldamento.

6. BOMBOLA DI GAS CON SISTEMA DI REGOLAZIONE

La bombola di gas con circuito di pressione è composta da:

• una bombola contenente il/i gas di protezione;
• un manometro, strumento utilizzato per segnalare la quantità di gas all'interno della bombola;
• un riduttore di pressione;
• un'elettrovalvola, presente nel caso in cui la torcia sia dotata di pulsante di innesco, comandata dallo stesso pulsante, il quale apre e chiude il flusso di gas a seconda delle necessità dell'operatore.

La funzione principale del gas di protezione è quella di sostituirsi all'aria in prossimità del bagno di fusione, dell'elettrodo e dell'estremità dell'eventuale bacchetta d'apporto per evitare il rischio della contaminazione di agenti nocivi presenti nell'atmosfera.
Le caratteristiche fisiche e chimiche del gas di protezione possono avere influenze diverse sulla saldatura a seconda dei diversi tipi di metallo. I gas di protezione utilizzati nella saldatura TIG sono: argon, elio, miscele argon-elio e miscele argon-idrogeno. E' comunque importante che questi gas siano puri il più possibile poiché anche irrilevanti percentuali di impurità possono influenzare la qualità della saldatura rendendola inaccettabile.

Durante la saldatura utilizzando come gas di protezione l'argon, l'arco è piuttosto stabile ma il bagno risulta meno caldo; ne consegue che tale gas è più indicato per la saldatura su spessori sottili. Si osserva che l'argon è un gas molto utilizzato per il suo costo assai più contenuto dell'elio; tale fattore risulta essere la maggiore discriminante nella scelta del  gas di protezione.

L'arco in elio sviluppa un calore superiore a quello sviluppato in argon; il suo impiego è quindi consigliato per la saldatura di materiali con elevata conducibilità termica, permettendo un aumento della velocità di saldatura. Poichè l'elio è più leggero dell'aria, per avere una giusta protezione del bagno è indispensabile il suo utilizzo in quantità superiori a quelle utilizzate per l'argon.

Le miscele di argon ed elio sono utilizzate per avere gas protettivi di caratteristiche intermedie.

Esistono in commercio  diversi tipi di elettrodi infusibili:

• elettrodi di tungsteno puro. Vengono impiegati con ridotte intensità di corrente e in corrente alternata perché l'arco risulta più stabile. Per quanto riguarda l'aspetto economico essi sono i meno costosi;
• elettrodi di tungsteno toriato. Sopportano elevate intensità di corrente. L'arco è di facile accensione e, una volta innescato, rimane piuttosto stabile. L'uso di questi elettrodi è indicato per la saldatura di acciai  in corrente continua in polarità diretta;
• elettrodi di tungsteno con zirconio. Vengono impiegati in saldatura manuale su alluminio, magnesio e sue leghe con una medio-bassa intensità di corrente;
• elettrodi al cerio. Sono caratterizzati da una elevata emissione di elettroni, permettono una buona penetrazione e una soddisfacente resistenza all'usura.

L'accensione dell'arco elettrico avviene mediante un rapido contatto fra l'elettrodo di tungsteno e il pezzo, oppure mediante apposito dispositivo di accensione senza contatto. Per non contaminare l'elettrodo o per evitare colpi d'arco sul materiale base, l'arco viene spesso innescato su una placchetta ben pulita (di rame oppure della stessa natura del materiale base) posta in prossimità del cianfrino.

Le tipologie di  accensione dell'arco utilizzate più di frequente sono:

• Innesco HF (alta frequenza)
  La scintilla pilota è fornita da un generatore ad alta frequenza che sovrappone alla tensione di saldatura un impulso ad alta tensione; la potenza di tale dispositivo è minima, tale comunque da permettere l'innesco a distanza dell'arco elettrico.
  L'innesco HF richiede l'utilizzo di una particolare torcia di saldatura, la quale presenta anche un pulsante che consente di comandare l'innesco.
• Innesco ad arco pilota
  In questo caso l'arco scocca tra l'elettrodo di tungsteno e un elettrodo ausiliario il quale può essere un anello posto sull'ugello della torcia stessa.
  L'accensione dell'arco pilota avviene per intervento di una scintilla ad alta frequenza che agisce nel circuito dell'arco pilota stesso; dopo che l'arco pilota è stato acceso, la scintilla pilota viene disinserita in quanto l'arco principale si innesca spontaneamente per semplice scarica dell'elettrodo di tungsteno reso incandescente in atmosfera di gas ionizzata. Tale innesco è usato soprattutto in impianti automatici.
• Innesco LIFT
  E' ottenuto mediante un dispositivo che fornisce una corrente di basso valore per non danneggiare la punta dell'elettrodo di tungsteno, quando lo stesso è a contatto con il materiale da saldare.
  Nell'istante in cui si allontana l'elettrodo dal pezzo, si crea una scintilla che causa l'accensione dell'arco; il generatore aumenta quindi la corrente di saldatura fino al valore inizialmente impostato. La partenza LIFT, per la mancanza dell'alta frequenza ha la proprietà di non creare disturbi elettromagnetici; il contatto della punta dell'elettrodo con il materiale da saldare crea comunque un inquinamento del bagno.
• Innesco a striscio (scratch)
  Tale innesco avviene mediante sfregamento dell'elettrodo di tungsteno sul pezzo da saldare, con la conseguente accensione dell'arco. A causa del contatto tra elettrodo e pezzo da saldare, sono presenti ad inizio cordone delle inclusioni di tungsteno che compromettono la qualità della saldatura.

L'applicazione di questo procedimento si riscontra principalmente nella saldatura degli acciai inossidabili, dell'alluminio e delle sue leghe, del nichel, del rame, del titanio e delle loro leghe. Gli acciai inossidabili si saldano in corrente continua (DC) con polarità diretta.
Si possono saldare senza materiale d'apporto pezzi con spessore fino a 2,5 mm; oltre tale spessore, i lembi devono essere smussati e richiedono l'utilizzo della bacchetta di materiale d'apporto, il quale deve essere particolarmente adatto alla qualità dell'acciaio inossidabile da saldare. Prima di procedere con la saldatura, è consigliata un'accurata pulizia con una spazzola d'acciaio inossidabile.

L'alluminio e le sue leghe si saldano in corrente alternata (AC) e richiedono, per una buona esecuzione del cordone, l'applicazione di un generatore di alta frequenza di adeguate caratteristiche. Se vi è una forte ossidazione, è bene sia eliminata con spazzola o decapaggio (procedimento chimico per eliminare l'ossido presente). Anche in questo caso si possono saldare senza materiale d'apporto materiali con spessore fino a 2,5 mm; oltre tale spessore, i lembi devono essere smussati e richiedono l'utilizzo della bacchetta di materiale d'apporto.

La saldatura in atmosfera di argon, con elettrodo al tungsteno, viene applicata anche agli acciai dolci e legati, nichel e sue leghe; rame e sue leghe, titanio e metalli nobili. Per tutti questi metalli e leghe si impiega corrente continua (DC) in polarità diretta.