L’acciaio al carbonio è una vasta famiglia di leghe di acciaio che presentano un comune elemento di lega di carbonio insieme a vari altri elementi a seconda dell’uso finale previsto dell’acciaio. Esistono diversi metodi di fabbricazione utilizzati per unire questi materiali, con la saldatura che è uno degli esempi più popolari. L’acciaio a basso tenore di carbonio è abbastanza facile e diretto da saldare utilizzando una serie di metodi diversi, inclusi i processi ad arco e gas schermato. La saldatura dell’acciaio ad alto tenore di carbonio è un po’ più complicata e richiede un accurato preriscaldamento e raffreddamento post-saldatura del metallo.
Il termine acciaio al carbonio è una descrizione abbastanza generica di una vasta famiglia di prodotti in lega di acciaio. Questi materiali possono presentare un numero di elementi di lega diversi a seconda dell’uso previsto, ma tutti contengono carbonio in misura diversa. Uno dei metodi più comuni di costruzione e fabbricazione di strutture e parti che utilizzano questi materiali è la saldatura dell’acciaio al carbonio. La saldatura comporta l’unione di due pezzi di metallo per formare un’unione stretta con uno spazio minimo o nullo tra loro. Un giunto permanente tra i due viene quindi formato fondendo i pezzi insieme in una linea stretta e focalizzata lungo l’unione con alte temperature localizzate.
Il contenuto di carbonio di qualsiasi prodotto in acciaio al carbonio non solo determina le sue caratteristiche di lavoro, ma influisce anche sulla saldatura dei materiali. Per questo motivo, la saldatura dell’acciaio al carbonio delle varietà ad alto e basso tenore di carbonio differisce l’una dall’altra in una misura determinata dal contenuto di carbonio totale del metallo. L’acciaio a basso contenuto di carbonio, o acciaio dolce come è comunemente noto, è la gamma più facile da saldare e rappresenta la maggior parte della saldatura di acciaio al carbonio nella produzione e nella costruzione. L’acciaio dolce può essere saldato utilizzando la saldatura ad arco convenzionale, la saldatura ossiacetilenica o uno dei processi di saldatura ad arco con protezione di gas.
La saldatura ad arco, o bastone, è uno dei due metodi più comuni di saldatura degli acciai a basso tenore di carbonio. Le saldatrici ad arco producono un’elevata corrente elettrica che passa attraverso una coppia di cavi collegati ai terminali di fase e terra sulla macchina. Il cavo in tensione ha un morsetto caricato a molla alla sua estremità in cui è fissato un elettrodo ricoperto di flusso. Il cavo di terra è fissato ai pezzi di metallo con un altro morsetto. Quando l’elettrodo viene avvicinato al metallo, la corrente si inarca sul metallo, producendo un’area fortemente focalizzata e localizzata di intenso calore.
Questo calore fonde i pezzi da lavorare in metallo nel punto di saldatura insieme all’elettrodo e al flusso, il pool di flusso fuso prevenendo la contaminazione da ossidazione della saldatura. L’altro metodo comune di saldatura dell’acciaio a basso tenore di carbonio è la saldatura ad arco di metallo a gas, o MIG. Questo processo funziona in modo simile alla saldatura ad arco, solo che l’elettrodo è un filo continuo alimentato dalla saldatrice al punto di saldatura. Sul punto di saldatura viene diretto un flusso costante di gas argon o una miscela di argon/elio, che protegge il bagno di saldatura dalla contaminazione. La saldatura ad arco di tungsteno a gas, o TIG, e la saldatura ossiacetilenica sono metodi di saldatura dell’acciaio a basso tenore di carbonio meno comunemente usati.
L’acciaio ad alto tenore di carbonio è utile per la sua durezza, caratteristica che lo rende più difficile da saldare rispetto all’acciaio dolce per il fatto che il riscaldamento del metallo tende ad ammorbidirlo. Sebbene gli stessi metodi di saldatura dell’acciaio al carbonio vengano utilizzati per saldare l’acciaio ad alto tenore di carbonio, i trattamenti di preparazione e post-saldatura differiscono. Per prevenire l’ammorbidimento dell’acciaio durante la saldatura, le parti vengono generalmente preriscaldate e raffreddate in modo controllato dopo la saldatura. L’entità di questo processo di preriscaldamento e raffreddamento è dettata dal contenuto di carbonio complessivo dell’acciaio.