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Shielded metal arc welding o SMAW è uno dei metodi di saldatura più comuni. È anche tra le prime tecniche di saldatura ad essere sviluppate.

Siccome vengono usate attrezzature semplici nella saldatura ad arco con metallo schermato, è abbastanza semplice. A differenza della saldatura TIG e di altri metodi di saldatura avanzati, la saldatura SMAW non è troppo difficile da imparare, rendendola così un buon punto di partenza per i principianti.

Qui, imparerete diversi consigli e trucchi per padroneggiare l’arte della saldatura SMAW.

Shielded metal arc welding va anche con nomi diversi come manual metal arc welding (MMAW), flux shielded arc welding e stick welding.

What Is Shielded Metal Arc Welding?

SMAW welding is a welding technique in which a flux covered electrode helps create a welded joint. In poche parole, il materiale d’apporto si fonde per formare un bagno di saldatura, che si solidifica per unire sezioni di metallo precedentemente separate.

Il materiale d’apporto viene fuso per mezzo di un arco elettrico. L’arco è creato tra un pezzo di metallo e l’elettrodo consumabile per mezzo della saldatrice a bastone, che è collegata a una presa elettrica per generare corrente DC o AC. La corrente AC o DC generata dalla saldatrice appare sotto forma di un arco tra l’elettrodo e il metallo di base. Spesso, la corrente continua fornisce le migliori caratteristiche di saldatura.

L’arco fonde sia l’elettrodo consumabile che il metallo di base che viene saldato. Il bagno di saldatura così creato è costituito da metallo fuso. La maggior parte del materiale d’apporto fuso è fornito dall’elettrodo.

Muovendo costantemente l’elettrodo lungo la superficie del metallo di base, si forma uno strato uniforme di deposito metallico chiamato cordone.

Il calore generato dall’arco converte il materiale di fusione in uno strato di gas protettivo, che protegge il bagno di saldatura dalla corrosione e dalla contaminazione dell’atmosfera. Questo strato di gas protettivo è necessario perché assicura un giunto di saldatura senza difetti, forte e affidabile. Di conseguenza, non è necessario un serbatoio di gas separato per fornire gas di protezione per proteggere il bagno di saldatura. In assenza di un adeguato strato di gas, le saldature tendono ad essere deboli, difettose e fragili.

Il bagno di saldatura fuso si solidifica lentamente per creare un solido giunto di saldatura che collega saldamente le sezioni di metallo separate tra loro. Durante questo processo di saldatura si sviluppa anche uno strato di scoria. Questo strato deve essere scheggiato quando si solidifica. A causa di questo requisito, la saldatura SMAW richiede più tempo rispetto ad altri tipi di procedure di saldatura. Tuttavia, è possibile accelerare questo processo selezionando un elettrodo adatto.

La saldatura SMAW è più spesso impiegata per parti in ferro e acciaio. Tuttavia, è anche usata in una certa misura per l’alluminio e vari metalli.

Vantaggi della saldatura ad arco

• Si lavora bene in condizioni di vento e pioggia.
• L’attrezzatura per la saldatura ad arco con metallo schermato è poco costosa.
• Non è richiesto alcun gas di protezione esterno, poiché il flusso fornisce lo strato gassoso protettivo – questo rende la saldatura ad arco conveniente.
• Rispetto ad altre tecniche di saldatura, la saldatura a bastone è meno influenzata dallo sporco, dalla corrosione e dalla vernice – questo può far risparmiare tempo di pulizia prima della saldatura.
• Si possono cambiare facilmente le bacchette per vari metalli.
• Si può attaccare il morsetto di terra ad una distanza considerevole dalla zona di saldatura.

Svantaggi della saldatura a bacchetta

• La saldatura a bacchetta può essere più lenta di altre tecniche.
• Non è facile come la saldatura MIG – sono necessari operatori con un livello più alto di abilità e competenza per una qualità soddisfacente della saldatura a bacchetta.
• Togliere la scoria alla fine della saldatura richiede tempo e riduce la produttività.
• La saldatura a bacchetta non è adatta a sezioni molto sottili.
• Rispetto ad altri metodi di saldatura, l’elettrodo consumabile deve essere sostituito più frequentemente.
• La saldatura a bacchetta può produrre eccessiva porosità, superfici ruvide e schizzi.

Potenza del circuito di saldatura

La potenza fornita dal circuito di saldatura è più spesso espressa in forma di corrente e tensione. Il valore della tensione dipende dalla lunghezza dell’arco, che a sua volta è determinata dal diametro e dal tipo di elettrodo. La potenza del circuito di saldatura è di solito indicata sotto forma di ampere. La corrente di saldatura dipende dalla posizione di saldatura, dallo spessore delle sezioni di metallo da saldare e dal diametro dell’elettrodo. Le sezioni di metallo spesse hanno bisogno di una corrente maggiore rispetto alle sezioni di metallo più sottili. Gli elettrodi più spessi hanno bisogno di una corrente maggiore rispetto agli elettrodi più sottili.

Protezione della saldatura SMAW

Prima di iniziare la saldatura SMAW, è necessario indossare l’attrezzatura di sicurezza per proteggersi dai rischi di saldatura. È importante acquisire un equipaggiamento protettivo come un casco da saldatore e indumenti protettivi come grembiuli, giacche, guanti e stivali. La radiazione ultravioletta generata dall’arco elettrico è dannosa sia per gli occhi che per la pelle. L’esposizione prolungata a questi raggi pericolosi può causare diverse condizioni mediche, tra cui il cancro alla pelle e danni permanenti agli occhi. La saldatura SMAW produce anche calore elevato, scorie calde e schizzi in quantità copiose, che possono causare gravi lesioni. Guanti, grembiuli e altri indumenti protettivi possono essere utilizzati per la protezione contro questi pericoli.

È necessario assicurarsi che la superficie del metallo da saldare sia pulita prima di iniziare la saldatura a punti. Rispetto ad altre tecniche di saldatura, la saldatura ad arco con metallo schermato è meno influenzata dalle impurità della superficie. Tuttavia, c’è ancora la possibilità che queste impurità possano portare a gravi difetti nel giunto di saldatura. Quindi, è necessario pulire la superficie prima della saldatura.

Dopo aver pulito le superfici, inserire l’elettrodo più appropriato nella saldatrice. Configurare le impostazioni della corrente secondo le linee guida menzionate nel manuale d’uso della saldatrice. Ora sei pronto per eseguire la saldatura SMAW.

Iniziare l’arco elettrico

Puoi iniziare l’arco con uno dei due metodi: scratch start e tapping.

Per sviluppare un arco di saldatura stabile attraverso il metodo scratch start, devi prima graffiare la superficie del pezzo con l’elettrodo e allontanarlo. Si deve trascinare l’elettrodo sulla superficie metallica nello stesso modo in cui si colpisce un fiammifero. Se questo movimento è fatto correttamente, un arco sarà iniziato e potrai eseguire il tuo lavoro di saldatura. Sviluppare questo arco di saldatura può essere piuttosto difficile e richiederà un po’ di pratica per perfezionarsi.

Se l’arco è scomparso dopo aver colpito l’elettrodo sul pezzo, allora significa che hai sollevato l’elettrodo troppo lontano dalla superficie. Cercate di tenere l’elettrodo il più vicino possibile alla superficie metallica senza fare contatto. Se c’è un contatto prolungato, allora l’elettrodo può aderire saldamente al metallo di base a causa del flusso di corrente. Se questo accade, una rapida torsione è sufficiente per liberare l’elettrodo.

In sostanza, il metodo di maschiatura non è troppo diverso dal metodo di partenza da zero. Per il metodo di maschiatura, bisogna far scendere l’elettrodo direttamente sul metallo di base tenendolo a 90 gradi rispetto alla superficie. Non appena l’elettrodo tocca la superficie, sollevarlo leggermente. Un arco sarà iniziato mentre l’elettrodo sale. Se l’arco si interrompe, allora devi aver sollevato troppo l’elettrodo. Se non sei abbastanza veloce e c’è un contatto prolungato tra l’elettrodo e la superficie, allora l’elettrodo può attaccarsi alla sezione metallica. Dai all’elettrodo una rapida torsione per liberarlo.

Oltre alla conoscenza della giusta tecnica – che non è troppo difficile – iniziare un arco richiede destrezza, che può essere raggiunta attraverso la pratica. Si può fare pratica su pezzi di metallo piatto per imparare a sostenere un arco in una sola volta. Una volta che hai imparato questo processo, puoi anche esercitarti a muovere l’elettrodo lungo la superficie metallica ad una velocità costante per applicare il cordone di saldatura in modo uniforme.

Mentre ti eserciti a fare i cordoni di saldatura, ricorda che l’elettrodo dovrebbe essere quasi perpendicolare rispetto alla superficie metallica. È meglio inclinare l’elettrodo da 10 a 30 gradi nella direzione del percorso di saldatura per i risultati più coerenti.

Diverse posizioni di saldatura

Prima di adottare qualsiasi posizione di saldatura, devi pensare all’effetto della gravità sul bagno di saldatura fuso. Poiché si tratta di un bagno di metallo liquido, si comporterà in modo simile agli altri liquidi. Tenendo conto di questo effetto, devi adottare la posizione più appropriata per saldare in modo efficace e sicuro.

Le saldature verticali e orizzontali possono ricevere supporto dai bordi smussati e dalle piastre di supporto. Per entrambi i tipi di saldatura, orientare l’elettrodo con un angolo di 90 gradi rispetto alla superficie del metallo di base.

La saldatura dall’alto può essere notevolmente difficile a causa del pericolo rappresentato dagli spruzzi che piovono. Una piastra di supporto può essere utile in questa situazione. Per le saldature piane, l’elettrodo dovrebbe essere orientato ad un angolo di 90 gradi rispetto alla superficie metallica. Dove possibile, si dovrebbe anche cercare di inclinare leggermente l’elettrodo, in modo che le gocce non cadano su qualche attrezzatura.

Saldature a scanalatura

Per i metalli più sottili, si può contare su una saldatura a scanalatura quadrata. Ma per le sezioni di metallo più spesse di 3/16 di pollice, è necessario impiegare una smerigliatrice o una taglierina al plasma per tagliare i bordi smussati.

Per entrambe le saldature v-groove e le saldature square groove, è necessario posizionare l’elettrodo a 90 gradi rispetto alla sezione di metallo di base. Per risultati migliori, inclinarlo leggermente nella direzione del percorso di saldatura. Inclinare in altre direzioni può rendere le saldature inefficaci.

Saldatura a T

Quando si fanno i raccordi, si dovrebbe orientare l’elettrodo a 45 gradi rispetto alla saldatura. D’altra parte, si può ridurre l’angolo quando si lavora su giunti a giro. Per aumentare la forza del giunto così formato, dare un movimento circolare all’elettrodo. Per entrambi i tipi di giunti, è meglio saldare entrambi i lati al fine di garantire la massima durata e resistenza.

Suggerimenti e trucchi per la risoluzione dei problemi

Potresti incontrare una serie di problemi mentre stai imparando le basi della saldatura ad arco con metallo protetto. Diventerai molto più bravo a saldare esercitandoti con costanza e provando nuove cose per migliorare. Nel caso in cui ti imbatti in problemi, puoi applicare i seguenti trucchi per la risoluzione dei problemi.

Iniziare l’arco può essere impegnativo, specialmente per i principianti. Quando gratti la superficie per sviluppare l’arco, l’elettrodo può attaccarsi alla superficie metallica. Non preoccupatevi. Tutto quello che devi fare è girare l’elettrodo bruscamente. Questo allenterà l’elettrodo dalla superficie. Puoi quindi riprendere a lavorare con l’elettrodo.

Una volta che cominci a saldare, devi muovere la mano in modo regolare e costante per sostenere l’arco. Se si sposta l’elettrodo troppo lontano dalla superficie, l’arco potrebbe scomparire. Riprendi semplicemente la saldatura dalla stessa posizione sul metallo di base dove la saldatura è stata interrotta. Devi solo assicurarti che sia mantenuta la giusta distanza tra la superficie e l’elettrodo.

Capire la distanza dell’arco più adatta può essere utile. Consultate le istruzioni del produttore industriale per saperne di più. Una lunghezza d’arco di 1/8 di pollice è normalmente adatta per elettrodi che hanno un diametro di 1/8 di pollice. Gli elettrodi più sottili lavoreranno bene con una lunghezza d’arco di 1/16 di pollice.

Se la penetrazione è insufficiente, allora si dovranno considerare diversi fattori possibili per determinare la causa effettiva. Uno di questi fattori è la velocità di spostamento. Se l’elettrodo si muove troppo rapidamente, allora lo spessore della saldatura sarà troppo inconsistente e stretto. Se l’elettrodo si muove troppo lentamente, si accumulerà troppo metallo fuso, il che è inutile e dispendioso.

Con la pratica, si può muovere l’elettrodo alla giusta velocità. I migliori risultati si ottengono in posizione orizzontale o piana. Ma se si deve saldare in posizione sopraelevata o verticale, la corrente deve essere inferiore a quella della posizione orizzontale. Il miglior giunto di saldatura si forma mantenendo brevi lunghezze d’arco e muovendo l’elettrodo ad una velocità costante.

Se trovi che le saldature sono troppo deboli e si rompono, dovresti testarle con un martello prima di mettere via l’attrezzatura di saldatura. Non è necessario colpire direttamente le saldature. L’impatto del martello dovrebbe essere da 2 a 3 pollici di distanza dalla saldatura.

Prima di continuare la saldatura o di completare le passate multiple, devi scheggiare la scoria per una superficie liscia.

Shielded Metal Arc Welding Best Practices

Puoi anche fare i seguenti passi per assicurare la migliore qualità delle saldature con la tecnica di saldatura ad arco con metallo schermato.

Scegli l’acciaio dalla gamma normale

Selezionare l’acciaio dalla gamma normale produrrà buoni risultati di saldatura a filo. Questo include gli acciai compresi tra AISI-SAE 1015 e 1025. Per questi acciai, il contenuto di zolfo è inferiore allo 0,035% e il contenuto di silicio ha un valore massimo dello 0,1%. Il processo di saldatura con questi acciai è più facile e conveniente, poiché permettono velocità di saldatura più elevate. La tendenza alla criccatura è anche minimizzata a causa delle proprietà metallurgiche desiderabili di questi acciai.

Se si devono saldare acciai al carbonio e acciai basso legati la cui chimica è al di fuori della gamma normale, allora ci sarà una maggiore probabilità di difetti di saldatura. Questi acciai hanno maggiori probabilità di incrinarsi con la saldatura a filo. Il rischio di questo tipo di difetti aumenta ancora di più per la saldatura a incollaggio di strutture rigide e piastre pesanti fatte con questi acciai.

A causa di questi problemi, è necessario prendere alcune contromisure. Gli acciai con un alto contenuto di fosforo e zolfo, in particolare, non sono ideali per la saldatura a filo. Se dovete saldare a filo questi acciai, assicuratevi di utilizzare un basso tenore di idrogeno ed elettrodi di diametro ridotto. È meglio saldare ad una velocità di avanzamento più lenta in modo che il bagno di saldatura rimanga fuso più a lungo. Di conseguenza, ci sarà abbastanza tempo per le bolle di gas per bollire fuori. Queste bolle sarebbero altrimenti intrappolate all’interno del bagno di saldatura se si solidifica troppo velocemente, il che causerebbe porosità.

Selezionare la migliore posizione del giunto

La qualità della saldatura finita è molto influenzata dalla posizione del giunto. Per le lamiere d’acciaio di spessore compreso tra 10 e 18 gauge, sarete in grado di ottenere il tasso di saldatura più veloce con un angolo di discesa tra 45 e 75 gradi. Non c’è bisogno di sovrasaldare o di posare una saldatura più grande di quella necessaria. Questo produrrà troppo metallo fuso che può portare al burnthrough.

Per le piastre in acciaio a bassa lega e ad alto contenuto di carbonio, eseguire la saldatura a bastone mantenendo i pezzi in posizione orizzontale.

Selezionare la dimensione dell’elettrodo più appropriata

Gli elettrodi più grandi trasportano correnti maggiori e depositano il metallo d’apporto a una velocità maggiore. Per un’alta qualità di saldatura, si dovrebbe usare l’elettrodo più grande che è pratico. Tuttavia, la dimensione dell’elettrodo può dover essere tenuta piccola per le passate di fondo e per le lamiere per evitare bruciature. Il diametro dell’elettrodo può anche essere limitato dalle dimensioni del giunto.

Difetti della saldatura ad arco con metalli saldati e loro rimedi

Questi sono alcuni dei difetti più comuni della saldatura a bastone, insieme alle loro possibili soluzioni.

Fessurazione

La fessurazione è un argomento complesso poiché molti tipi diversi di crepe possono svilupparsi in vari punti della saldatura. Tutte le cricche rappresentano un rischio serio perché c’è sempre la possibilità che aumentino di dimensione e si trasformino in fratture. La lega, l’alto contenuto di zolfo o l’alto contenuto di carbonio nei metalli di base sono più spesso responsabili delle cricche.

Per minimizzare il rischio di cricche, dovresti seguire questi passi durante la saldatura a bastone:

• Usa elettrodi a basso idrogeno.
• Per giunti rigidi e piastre pesanti, usa preriscaldi alti.
• Fa uso di elettrodi di piccolo diametro e basse correnti per ridurre la penetrazione. Questo ridurrà il numero di leghe che sono incluse nel bagno di saldatura dal metallo di base.
• Per le saldature di riempimento o a passaggi multipli, assicurarsi che il cordone di saldatura abbia la giusta dimensione e forma per prevenire la rottura. Si possono aggiungere altri strati se si è sicuri di questo. Puoi aumentare la dimensione del cordone saldando 5 gradi in salita, usando un arco corto e una bassa velocità di spostamento. Eseguire la saldatura mentre il pezzo è caldo.

Le parti rigide hanno una maggiore tendenza a incrinarsi. Saldare nella direzione dell’estremità non bloccata, se possibile. Ci dovrebbe essere uno spazio di almeno 1/32 di pollice tra le piastre per permettere il ritiro mentre la saldatura si raffredda. Si possono anche pelare i cordoni di saldatura mentre sono caldi per ridurre lo stress.

Penetrazione superficiale

La penetrazione è la profondità che la saldatura raggiunge nel metallo di base. Di solito non è facilmente visibile. Per saldature ad alta resistenza, la penetrazione completa è necessaria fino al punto più basso del giunto. Se noti un problema di bassa penetrazione, allora prova con velocità di spostamento più basse e correnti più alte. Gli elettrodi piccoli hanno più probabilità di penetrare fino in fondo in scanalature strette e profonde.

Ricordati di mantenere un certo spazio nella parte inferiore del giunto.

Fusione scarsa

La fusione corretta esiste quando si forma un cordone solido per tutta la lunghezza del giunto e il bagno di saldatura si è solidificato per unire fortemente entrambi i lati del giunto. Una cattiva fusione è facilmente visibile e dovrebbe essere risolta per ottenere giunti forti. Si può usare il metodo del cordone e correnti più alte per trattare la cattiva fusione. Assicurarsi che i bordi del giunto siano liberi dallo sporco. Si può anche usare l’elettrodo 11 o AWS E6010, che può tagliare le impurità. Se c’è troppo divario, allora bisogna impiegare la tecnica della tessitura per chiudere il divario.

Porosità

La porosità di solito non è visibile, il che è un peccato considerando quanto è comune e grave. Per minimizzare il rischio di porosità, pulire la superficie del metallo di base prima della saldatura a punti. Assicuratevi che il bagno di saldatura rimanga fuso per un tempo più lungo. Questo darà alle bolle di gas abbastanza tempo per uscire. Queste bolle possono rimanere intrappolate se il bagno di saldatura si solidifica troppo velocemente. Queste bolle creano dei buchi nella struttura solida, che dà luogo a porosità.

Utilizzare un elettrodo a basso idrogeno per l’acciaio con fosforo, zolfo, manganese o basso contenuto di carbonio. Gli acciai a lavorazione libera possono avere uno zolfo eccessivo, che impedisce una corretta saldatura a bastone. In questi casi, si dovrebbe cercare di ridurre al minimo la quantità di metallo base che si fonde nel bagno di saldatura utilizzando velocità di avanzamento elevate e bassa corrente. Si può anche impiegare una lunghezza d’arco più corta.

Quando si usano elettrodi a basso idrogeno, è consigliabile il metodo di trascinamento leggero. Puoi anche impiegare le stesse contromisure per i fori superficiali.

Arco errante

Se stai eseguendo la saldatura a bastone DC, allora l’arco può iniziare a vagare dal suo corso previsto a causa di interferenze da campi magnetici vaganti. Questo problema è più probabile in giunti complicati e correnti più alte. Il modo migliore per controllare il problema dell’arco vagante è passare alla corrente alternata. Se questo metodo fallisce, allora usate elettrodi più piccoli, una lunghezza d’arco più corta e una corrente più bassa.

Potete anche modificare il percorso della corrente trasferendo la connessione di lavoro verso una sezione diversa all’interno del pezzo. Si può anche provare a fare connessioni in posizioni diverse. Si può anche provare a fare delle linguette di uscita, saldare verso i giunti finiti e mettere dei blocchi di acciaio per alterare il percorso elettrico. Puoi anche attaccare piccole piastre lungo la cucitura alle estremità della saldatura.

Elettrodi bagnati

Se la corrente e la polarità sono in accordo con le linee guida del produttore, ma l’arco è ancora instabile, allora potrebbe essere un caso di elettrodi bagnati. Aprire un contenitore nuovo per elettrodi asciutti. Se il problema si ripete frequentemente, allora dovresti mettere i contenitori di elettrodi aperti in armadi riscaldati.

Sottotaglio

Il sottotaglio può sembrare un problema solo apparente, ma può deteriorare la resistenza della saldatura se la saldatura subisce fatica o una forza di tensione. Si può minimizzare la possibilità di sottosquadri rallentando la velocità di avanzamento e abbassando la corrente. Si può anche impiegare un elettrodo più piccolo per una dimensione del bagno di saldatura che si può gestire. Inoltre, prova a variare l’angolo dell’elettrodo. Evitare troppe tessiture e muovere l’elettrodo ad una velocità uniforme.

Spruzzi

Gli spruzzi non hanno un grande effetto sulla resistenza della saldatura. Tuttavia, porta a una scarsa finitura superficiale e quindi a costi di pulizia più elevati. Puoi controllare gli spruzzi eccessivi in un certo numero di modi diversi.

Il primo metodo è quello di mantenere la corrente relativamente bassa. Tuttavia, assicuratevi che questa corrente ridotta sia all’interno della gamma per la dimensione e il tipo di elettrodo dato. La corrente dovrebbe avere la giusta polarità.

Si possono anche ridurre gli spruzzi riducendo la lunghezza dell’arco. Se il bagno di saldatura si sta allargando davanti all’arco di saldatura, allora regolate leggermente l’angolo dell’elettrodo. Fare attenzione alle condizioni di soffio dell’arco. Questo è chiamato un arco vagante. L’elettrodo deve essere completamente asciutto.

Conclusione

Non solo hai imparato le basi della saldatura a barra e le sue tecniche, hai anche imparato i difetti della saldatura a barra e i loro rimedi. Questo ti aiuterà a creare saldature di alta qualità che sono prive di difetti.

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