Come preparare il metallo alla saldatura laser

La saldatura laser consente di realizzare giunti estetici, stretti e ripetibili con un apporto termico relativamente ridotto. Tuttavia, la sola scelta della potenza, della velocità di avanzamento e del gas di protezione non è sufficiente. Lo stato della superficie e la precisione della preparazione dei pezzi hanno un ruolo decisivo nella qualità finale della saldatura.

Ruggine, olio, umidità, vernice, calamina, refrigerante e residui di taglio possono causare porosità, spruzzi, formazione instabile del bagno di fusione e penetrazione non uniforme. Prima di saldare è quindi necessario preparare non solo i parametri della macchina, ma anche la pulizia, la geometria dei bordi e il bloccaggio dei componenti.

Perché la pulizia della superficie è così importante?

Il fascio laser concentra molta energia in un'area molto piccola. Le impurità presenti nella zona del giunto si riscaldano rapidamente, evaporano o reagiscono con il metallo fuso. Questo può disturbare il processo e lasciare nella saldatura pori gassosi, inclusioni o alterazioni di colore.

Tra le fonti tipiche di problemi rientrano oli, grassi, ossidi, umidità, residui di emulsione refrigerante e contaminazioni trasferite dagli utensili. Anche un sottile film oleoso può peggiorare la stabilità del processo, soprattutto su pezzi sottili e giunti con elevate esigenze estetiche.

Le superfici intorno al futuro giunto devono essere asciutte, pulite e prive di spessi strati di ossido e contaminanti organici. La pulizia deve riguardare non solo i bordi, ma anche l'area su entrambi i lati della saldatura, dove passeranno la testa laser o l'ugello del gas di protezione.

Quando eseguire la pulizia prima della saldatura?

La preparazione della superficie dovrebbe essere eseguita il più vicino possibile al momento della saldatura. Un metallo già pulito, lasciato a lungo in un ambiente umido, polveroso o oleoso, può ricoprirsi nuovamente di ossidi o sporcarsi durante il trasporto e la movimentazione.

Nella produzione in serie conviene introdurre una procedura fissa di preparazione dei pezzi. Dovrebbe definire la sequenza delle operazioni, i detergenti utilizzati, il tipo di panni, le modalità di stoccaggio dopo la pulizia e i controlli prima della saldatura. In questo modo ogni componente arriva alla postazione in condizioni comparabili.

Rimuovere olio, grasso e refrigerante

La prima fase dovrebbe essere lo sgrassaggio. I pezzi dopo taglio, tornitura, fresatura, foratura o rettifica possono essere coperti da olio di lavorazione, emulsione refrigerante, prodotti protettivi o impronte grasse lasciate dalle mani.

Per lo sgrassaggio bisogna utilizzare un prodotto adatto al metallo specifico e compatibile con i requisiti del processo. Dopo la pulizia la superficie deve asciugarsi completamente. Non si deve iniziare la saldatura se sul pezzo rimangono liquido, umidità o uno strato di sporco disciolto.

Non basta passare un panno qualsiasi. Un panno sporco può solo distribuire l'olio su una superficie più ampia. È preferibile usare materiali puliti e privi di pelucchi ed evitare di toccare la zona preparata a mani nude. Per pezzi con requisiti qualitativi elevati conviene usare guanti puliti.

Rimuovere ruggine, vernice e calamina

L'acciaio al carbonio, prima della saldatura laser, deve essere privo di ruggine non aderente, vernice, calamina spessa, rivestimenti protettivi e residui di lavorazioni precedenti. Le impurità devono essere rimosse sia dalla linea del giunto sia dall'area esposta al calore e al gas di protezione.

Per preparare la superficie si possono utilizzare levigatura, spazzolatura, sabbiatura, lavaggio tecnico o pulizia laser. La scelta del metodo dipende dal tipo di contaminazione, dal materiale e dalla qualità superficiale richiesta. La pulizia laser permette di rimuovere in modo preciso ruggine, vernice, olio e strati tecnologici senza contatto meccanico con il pezzo.

Dopo levigatura o spazzolatura occorre eliminare accuratamente polvere, trucioli e particelle abrasive. Bisogna anche evitare graffi troppo profondi, il surriscaldamento dei bordi sottili e la modifica della geometria del giunto. Su lamiere sottili anche un piccolo difetto del bordo può rendere più 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 alla contaminazione. Gli ossidi di alluminio hanno una temperatura di fusione diversa dal metallo base, mentre l'idrogeno proveniente da umidità, lubrificanti e sporco superficiale può aumentare il rischio di porosità.

Prima si deve sgrassare la superficie, quindi rimuovere gli ossidi con un metodo adatto. È possibile usare una spazzola in acciaio inox destinata esclusivamente all'alluminio. Non deve essere stata usata in precedenza sull'acciaio, perché potrebbe trasferire particelle estranee sulla superficie lavorata.

Nei giunti più esigenti conviene controllare anche lo stato del filo d'apporto, se utilizzato. Il filo deve essere pulito, asciutto e protetto dalla contaminazione. Lo sporco sul materiale d'apporto può entrare direttamente nel bagno di fusione.

Curare l'accoppiamento dei pezzi

Una superficie pulita non basta se i pezzi non sono accoppiati correttamente. I bordi devono aderire in modo uniforme e la luce lungo tutto il giunto deve essere il più possibile costante. Variazioni improvvise della fessura possono causare penetrazione irregolare, cedimento della saldatura, mancanza di riempimento o la necessità di correggere continuamente la velocità di avanzamento.

I componenti devono essere bloccati saldamente in una dima o serrati in modo che non si spostino per effetto del calore, delle vibrazioni o dei movimenti dell'operatore. Nella produzione in serie un'attrezzatura di fissaggio ben realizzata è una delle condizioni fondamentali per una saldatura laser ripetibile.

In presenza di una fessura maggiore si può usare filo d'apporto, poiché la saldatura laser può essere eseguita con o senza materiale aggiuntivo. Questo però non sostituisce la corretta preparazione dei bordi, il riferimento dei pezzi e il controllo dimensionale prima della lavorazione.

Rimuovere le bave e controllare i bordi

Dopo taglio laser, taglio plasma, taglio meccanico o segatura, sui bordi possono rimanere bave, scoria, irregolarità taglienti e residui fusi. Devono essere eliminati prima dell'assemblaggio. Il componente deve aderire all'altra parte lungo tutta la superficie prevista del giunto.

Prima della saldatura vale la pena controllare:

• qualità e spessore del materiale,
• linearità e pulizia dei bordi,
• fessura uniforme lungo tutto il giunto,
• stabilità del bloccaggio nella dima,
• assenza di olio, polvere, umidità, vernice e calamina,
• pulizia di ugello, vetro protettivo e componenti della testa laser,
• corretta erogazione del gas di protezione.

Una protezione gassosa efficace limita l'ossidazione della saldatura ed è importante per ottenere un giunto di qualità. Se il flusso del gas è instabile o l'ugello è sporco, anche un pezzo ben preparato può dare un risultato peggiore.

Errori frequenti prima della saldatura laser

Un errore comune è saldare elementi solo passati superficialmente con un panno, mentre nelle fessure rimangono olio, refrigerante o polvere di lavorazione. Sono problematici anche la vernice lasciata sul lato inferiore del giunto, l'uso di spazzole sporche e la miscelazione di utensili destinati ad acciaio e alluminio.

Le superfici pulite non devono essere toccate a mani nude. Le impronte possono diventare una fonte locale di contaminazione. Dopo la preparazione i pezzi dovrebbero essere maneggiati con guanti puliti e posizionati nella dima il prima possibile.

Un altro errore è saltare il controllo della fessura e del bloccaggio. Se il pezzo si sposta durante la saldatura, il processo può diventare instabile e la saldatura può richiedere riparazioni o rifacimento. Nella saldatura laser la ripetibilità della preparazione del pezzo è importante quanto la ripetibilità delle impostazioni della macchina.

Riepilogo

La corretta preparazione del metallo alla saldatura laser comprende la rimozione di olio, umidità, ruggine, vernice, calamina, ossidi e residui di lavorazioni precedenti. Sono altrettanto importanti bordi lisci, una fessura piccola e uniforme e un bloccaggio stabile dei componenti.

Un pezzo pulito e ben accoppiato permette un processo più stabile, riduce il rischio di porosità e limita le rilavorazioni. Nella produzione in serie conviene predisporre una procedura fissa che includa sgrassaggio, pulizia, controllo dei bordi e protezione delle superfici da una nuova contaminazione.