TIG


La saldatura TIG, acronimo di Tungsten Inert Gas, o GTAW acronimo di Gas Tungsten Arc Welding, secondo la terminologia AWS, è un procedimento di saldatura ad arco con elettrodo infusibile in tungsteno, sotto protezione di gas inerte, che può essere eseguito con o senza metallo di apporto. Questo tipo di saldatura risulta essere di elevata qualità, soprattutto se usata da operatori specializzati. Come altre tecnologie, anche questa venne sviluppata durante il periodo della Seconda Guerra Mondiale, inizialmente per essere un sostituto dei rivetti, essendo la saldatura più leggera a parità di resistenza.

Procedimento
Il procedimento si basa su una torcia in cui è inserito un elettrodo in tungsteno, attorno a cui fluisce il gas di protezione che, attraverso un bocchello di materiale ceramico, è portato sul bagno di fusione. L'elettrodo di tungsteno non si fonde, ma la temperatura provocata dall'arco fa fondere il metallo, quindi l'operatore spostando l'elettrodo crea il bagno di fusione, ad una distanza di qualche millimetro per evitare il contatto diretto con il pezzo da saldare, altrimenti si correrebbe il rischio che l'elettrodo si saldi al giunto.
Se la saldatura viene fatta con materiale d'apporto, l'operatore starà attento a spostare la bacchetta del materiale d'apporto la cui estremità sarà entro l'arco elettrico e nello stesso tempo sotto la protezione del gas. L'attrezzatura per effettuare una saldatura TIG quindi è composta da:
  • Generatore di corrente; 
  • Torcia composta da:
    • Elettrodo di tungsteno; 
    • Bocchello di alimentazione del gas di protezione; 
    • Guaina isolante; 
    • Alimentatore elettrico; 
    • Supporto elettrodo;
  • Bombola del gas di protezione; 
  • Eventuale bacchetta di metallo d'apporto.
In questa tecnologia c'è il vantaggio che l'apporto di materiale nel bagno è indipendente dall'operazione di saldatura, quindi dalla sua temperatura, differentemente da quello che accade nella saldatura a filo continuo o con l'elettrodo.
Questo procedimento è spesso usato in automazione, ad esempio per la produzione di tubi saldati. Questo procedimento è spesso usato per lamiere di poco spessore, intorno ai 3 mm per gli acciai, con una singola passata, oppure con spessori da 6 mm con più passate. Spesso questo procedimento è usato per la prima passata del giunto, mentre il riempimento si effettua successivamente con saldatura a produttività elevate.

Gas di protezione
Il gas di protezione viene immesso su entrambe le facce del giunto, se sono accessibili: sulla faccia dove si trova il bagno il gas è portato direttamente dalla torcia, mentre sull'altra faccia viene insufflato in condizioni controllate, in modo da assicurare una protezione dall'ossidazione anche alla radice della saldatura. I gas usati più comunemente sono l'argon e elio, usati sia separatamente che in miscele. Si preferisce usare argon puro per avere dei buon risultati, visto che favorisce la stabilità dell'arco, tiene puliti i metalli leggeri, richiedere portate basse; tuttavia il costo proibitivo tende a farlo usare miscelato. L'elio viene utilizzato per la saldatura di lamiere di forte spessore, vista la maggiore conducibilità termica, quindi maggiore penetrazione, viene usato in miscela con l'argon per bilanciare le caratteristiche dei due gas. Spesso la scelta delle percentuali di miscela viene basata sull'esperienza dell'operatore, anche se esistono delle direttive. Il limite pratico di concentrazione dell'idrogeno nell'argon è di circa l'8%, tuttavia sono state usate miscele che arrivano 1/3 idrogeno e 2/3 argon. La presenza di idrogeno nel gas di protezione aumenta l'energia trasferita dall'arco nel materiale da saldare, inoltre l'idrogeno agisce come materiale riducente, inibendo la formazione di ossidi e quindi lasciando superfici di saldatura molto pulite. Per questi motivi viene usato quando si richiede una saldatura pulita senza impurità.



Elettrodo
Gli elettrodi, dovendo essere di un materiale capace di resistere alle temperature dell'arco elettrico senza fondersi, sono in tungsteno o sue leghe. Inizialmente venivano usati elettrodi di grafite. Il tungsteno, oltre ad avere caratteristiche termiche meccaniche migliori, si preferisce per la sua capacità di emettere elettroni ad elevata temperatura, che permette all'arco di stabilizzarsi. Al contempo però il tungsteno è molto fragile e una caduta accidentale dalla mano dell'operatore può provocare una rottura dell'elettrodo, o crearsi dei danni per cui potrebbe non aver più le stesse caratteristiche. Per aumentare ulteriormente il potere termoelettrico del tungsteno, talvolta gli elettrodi sono di leghe con percenutali del 1-2% di torio, questi elettrodi si chiamano toriati.
L'elettrodo ha un diametro che va dai 0,25 a 6,4 mm; si utilizzano in corrente continua, con il polo positivo sull'elettrodo. Se si saldano metalli leggeri come alluminio o magnesio, o si vuole mantenere l'arco stabile, si può invertire la polarità. All'elettrodo è possibile operare una lavorazione per fare la punta.

Problematiche e difetti
Non è consigliabile questo tipo di saldatura nelle zone aperte, visto che il gas potrebbe avere dei problemi a compiere la sua azione se disturbato dal vento. L'uso dell'elio potrebbe causare cricche a freddo negli acciai ferritici. Difetto tipico di questa tecnologia, e non riportabile ad altre tecnologie, sono le inclusioni di tungsteno. Per avere una buona saldatura l'elettrodo deve essere sempre distante dal bagno, tuttavia se l'operazione è lasciata all'operatore, questo potrebbe venire a contatto con il bagno provocando la distruzione dell'elettrodo con la creazione di schegge di tungsteno minori di 1 mm. Tuttavia il problema è ovviabile con un'accurato addestramento dell'operatore.
Questo tipo di saldatura si basa su diverse variabili, quindi è necessario fare prima delle prove prima di eseguire la saldatura richiesta. Difetti che si possono venire a creare sono la porosità, la mancanza di fusione e di cricche.


Saldature metalliche