Come preparare il metallo per la saldatura laser?

La saldatura laser consente di realizzare giunti esteticamente gradevoli, sottili e ripetibili con un apporto di calore relativamente ridotto al pezzo. Tuttavia, per ottenere un cordone di saldatura uniforme, non è sufficiente la sola scelta della potenza dell’apparecchio, della velocità di avanzamento della testa di saldatura e del gas di protezione. Lo stato della superficie e l’accuratezza nella preparazione degli elementi da unire rivestono un’importanza fondamentale.

Ruggine, olio, umidità, vernice, scorie, refrigerante e residui di taglio possono causare porosità, scheggiature, una formazione instabile del bagno di fusione e difficoltà nell’ottenere una fusione ripetibile. Pertanto, prima di iniziare il lavoro, è necessario prestare attenzione non solo ai parametri della saldatrice, ma anche alla pulizia, alla geometria dei bordi e al fissaggio stabile dei pezzi.

Perché la pulizia della superficie è così importante?

Il raggio laser concentra una grande quantità di energia su un’area ridotta. Le impurità presenti nel punto di giunzione si riscaldano molto rapidamente, evaporano o reagiscono con il metallo fuso. Ciò può compromettere il processo di saldatura e lasciare nella saldatura bolle di gas, inclusioni o scolorimenti.

Tra le cause dei problemi figurano, tra l’altro, oli, lubrificanti, ossidi, umidità, residui di emulsione refrigerante e sporco trasferito dagli utensili. Anche un sottile strato di patina untuosa può compromettere la stabilità del processo, specialmente nel caso di elementi sottili e giunti che richiedono un elevato livello estetico.

Le superfici intorno al futuro giunto devono essere asciutte, pulite e prive di spessi strati di ossidi e di materiali organici. La pulizia non riguarda solo i bordi stessi, ma anche l’area su entrambi i lati del giunto, lungo la quale verrà fatta scorrere la testa laser o l’ugello di protezione.

Quando eseguire la pulizia prima della saldatura?

È preferibile eseguire la preparazione della superficie il più vicino possibile all’inizio della saldatura. Il metallo pulito, se lasciato per un periodo prolungato in un ambiente umido, polveroso o grasso, può ricoprirsi nuovamente di incrostazioni oppure sporcarsi durante il trasporto e il posizionamento sulla postazione di lavoro.

Nella produzione in serie è opportuno introdurre una procedura fissa di preparazione dei pezzi. Tale procedura dovrebbe specificare la sequenza delle operazioni, i detergenti da utilizzare, il tipo di panno, le modalità di conservazione dei pezzi dopo la pulizia e le regole di controllo prima della saldatura. In questo modo, ogni pezzo arriva alla postazione di lavoro in condizioni simili e il processo risulta più facilmente ripetibile.

Rimuovere olio, grasso e refrigerante

La prima fase dovrebbe essere lo sgrassaggio. I pezzi, dopo operazioni di taglio, tornitura, fresatura, foratura o levigatura, possono essere ricoperti di olio da taglio, emulsione refrigerante, agenti conservanti o tracce di grasso lasciate dalle mani.

Per lo sgrassaggio occorre utilizzare un prodotto adatto al metallo in questione e conforme ai requisiti del processo. Dopo la pulizia, la superficie deve asciugarsi completamente. Non si deve iniziare la saldatura se sul pezzo sono rimasti liquidi, umidità o uno strato di sporco disciolto.

Non è sufficiente strofinare il pezzo con un panno qualsiasi. Un panno sporco può solo spalmare l’olio su una superficie più ampia. È preferibile utilizzare materiali puliti e non polverosi ed evitare di toccare l’area preparata a mani nude. In caso di elementi con elevati requisiti di qualità, è consigliabile lavorare indossando guanti puliti.

Rimuovere ruggine, vernice e scorie

Prima della saldatura laser, l’acciaio nero deve essere privo di ruggine friabile, vernice, scorie spesse, rivestimenti protettivi e residui di lavorazioni precedenti. Le impurità devono essere rimosse sia dalla linea di giunzione sia dall’area che sarà esposta al calore e al gas di protezione.

Per la preparazione della superficie è possibile ricorrere alla levigatura, alla spazzolatura, alla sabbiatura, al lavaggio tecnico o alla pulizia laser. La scelta del metodo dipende dal tipo di contaminazione, dal materiale e dalla qualità della superficie richiesta. La pulizia laser consente di rimuovere con precisione ruggine, vernice, olio e strati di lavorazione senza contatto meccanico con il materiale.

Dopo la levigatura o la spazzolatura, è necessario rimuovere accuratamente polvere, trucioli e particelle di abrasivo. Occorre inoltre prestare attenzione a non provocare graffi troppo profondi, a non surriscaldare i bordi sottili e a non alterare la geometria del giunto. Nel caso di lamiere sottili, anche un danno minimo al bordo può rendere difficile ottenere una saldatura uniforme.

Come preparare l’alluminio alla saldatura laser?

L’alluminio richiede particolare attenzione a causa dello strato di ossido e della sensibilità del processo all’umidità e allo sporco. Gli ossidi di alluminio hanno un punto di fusione diverso rispetto al materiale di base, mentre l’idrogeno proveniente, tra l’altro, dall’umidità, dai lubrificanti e dallo sporco superficiale può aumentare il rischio di porosità della saldatura.

In primo luogo è necessario sgrassare la superficie, quindi rimuovere gli ossidi con un metodo adeguato. È possibile utilizzare una spazzola in acciaio inossidabile destinata esclusivamente all’alluminio. La spazzola non deve essere stata precedentemente utilizzata per la pulizia dell’acciaio, poiché potrebbe trasferire particelle estranee sul materiale da lavorare.

In caso di giunti complessi, è opportuno prestare attenzione anche allo stato del filo d’apporto, se utilizzato. Il filo deve essere pulito, asciutto e protetto dallo sporco. Le impurità presenti sul materiale d’apporto possono finire direttamente nel bagno di fusione.

Assicurati che i componenti siano perfettamente allineati

Una superficie pulita non è sufficiente se i pezzi non sono ben allineati. I bordi devono aderire in modo uniforme e la fessura lungo l’intera lunghezza del giunto deve essere il più possibile regolare. Variazioni improvvise della distanza possono causare una fusione irregolare, il cedimento del cordone di saldatura, un riempimento insufficiente o la necessità di correggere continuamente la velocità di avanzamento.

I componenti devono essere fissati saldamente nella maschera di posizionamento o serrati in modo tale da non spostarsi sotto l’effetto del calore, delle vibrazioni e dei movimenti dell’operatore. Nella produzione in serie, una maschera di posizionamento ben realizzata è uno dei presupposti fondamentali per una saldatura laser ripetibile.

In caso di fessura più ampia è possibile utilizzare un filo di apporto, poiché la saldatura laser può essere eseguita sia senza materiale di apporto che con esso. Ciò non sostituisce tuttavia la corretta preparazione dei bordi, l’allineamento dei pezzi e il controllo delle dimensioni prima dell’inizio del lavoro.

Rimuovere le bave e controllare i bordi

Dopo il taglio al laser, al plasma, meccanico o con sega, sui bordi possono rimanere bave, scorie, irregolarità taglienti e sovraccarichi di fusione. È necessario rimuoverli prima di allineare i pezzi. Il pezzo deve aderire all’altro elemento su tutta la superficie prevista per il giunto.

Prima della saldatura è opportuno verificare:

• la corrispondenza del tipo e dello spessore del materiale,
• la rettilineità e la pulizia dei bordi,
• un gioco uniforme su tutta la lunghezza del giunto,
• la stabilità del fissaggio nel dispositivo,
• assenza di olio, polvere, umidità, vernice e scorie,
• pulizia dell’ugello, del vetro protettivo e dei componenti della testa,
• corretta erogazione del gas di protezione.

Un'efficace protezione con gas riduce l'ossidazione del cordone di saldatura ed è fondamentale per ottenere un giunto di alta qualità. Se il flusso di gas è instabile o l'ugello è sporco, anche un pezzo ben preparato può dare un risultato inferiore alle aspettative.

Gli errori più comuni prima della saldatura laser

Uno degli errori più comuni è quello di saldare elementi solo superficialmente puliti, nonostante nelle fessure siano ancora presenti olio, refrigerante o polvere residua dalla lavorazione. Un altro problema è rappresentato dalla presenza di vernice sul lato inferiore del giunto, dall’uso di spazzole sporche e dall’utilizzo misto di utensili destinati all’acciaio e all’alluminio.

Non si deve toccare la superficie pulita a mani nude. Le impronte di dita unte possono essere fonte di sporco locale. Dopo la preparazione, è preferibile maneggiare i pezzi indossando guanti puliti e posizionarli il più rapidamente possibile nell’attrezzatura.

È inoltre un errore trascurare il controllo della fessura e della stabilità del fissaggio. Se il pezzo si sposta durante la saldatura, il processo può diventare instabile e il cordone di saldatura richiederà una correzione o una nuova esecuzione. Nella saldatura laser, la ripetibilità della preparazione del pezzo è importante tanto quanto la ripetibilità delle impostazioni dell’apparecchiatura.

Riepilogo

Una corretta preparazione del metallo per la saldatura laser comprende la rimozione di olio, umidità, ruggine, vernice, scorie, ossidi e residui di lavorazioni precedenti. Altrettanto importanti sono i bordi lisci, un'apertura ridotta e uniforme e un fissaggio stabile dei componenti.

Un pezzo pulito e ben accoppiato consente di ottenere un processo più stabile, limitare la porosità e ridurre il numero di ritocchi. Nella produzione in serie è opportuno predisporre una procedura fissa che comprenda lo sgrassaggio, la pulizia, il controllo dei bordi e la protezione delle superfici dal nuovo sporco.