Tecniche avanzate di saldatura su alluminio: controlli, parametri e prestazioni

La saldatura su alluminio rappresenta una delle sfide tecniche più complesse nel campo della lavorazione dei metalli. Le caratteristiche intrinseche dell’alluminio, infatti, richiedono un controllo preciso di ogni parametro operativo, oltre a una preparazione accurata dei giunti e delle superfici.

Per questo motivo, la saldatura TIG alluminio (Tungsten Inert Gas) si conferma come la tecnologia più adatta per ottenere risultati di qualità superiore, soprattutto in presenza di spessori sottili o geometrie complesse. Grazie all’uso di un arco elettrico concentrato, protetto da gas inerte, questa tecnica consente di realizzare giunzioni pulite, prive di imperfezioni visibili e con un’elevata integrità metallurgica.

Minifaber mette a disposizione un reparto interno specializzato nella saldatura TIG su alluminio e leghe leggere, in grado di gestire sia lavorazioni prototipali che produzioni in serie. Ogni giunto viene eseguito con l’ausilio di macchinari AC/DC di ultima generazione, da operatori qualificati e sottoposto a rigorosi controlli qualità.

In questo articolo analizziamo in dettaglio alcuni aspetti tecnici che determinano il successo della saldatura su alluminio: dalla configurazione dei parametri alle strategie per ridurre le cricche, dal ruolo della preparazione superficiale fino ai test di validazione post-processo.

Variabili critiche e difficoltà operative nella saldatura TIG su alluminio

La saldatura su alluminio, soprattutto in modalità TIG, richiede la gestione accurata di numerose variabili che influenzano direttamente la qualità del giunto. A differenza di altri metalli, l’alluminio presenta una combinazione di fattori fisico-chimici che rendono il processo altamente sensibile a variazioni nei parametri operativi. Vediamolo nel dettaglio.

Formazione dell’ossido di alluminio

Uno degli ostacoli principali è la presenza dello strato di ossido di alluminio (Al₂O₃) sulla superficie del pezzo. Questo strato fonde a circa 2.050 °C, mentre il metallo base ha un punto di fusione intorno ai 660 °C. La mancata rimozione dell’ossido comporta un cattivo innesco dell’arco e una scarsa fusione tra i lembi del giunto, con rischio di inclusioni e porosità.

Soluzioni operative:

• Utilizzo di generatori AC (corrente alternata) per la funzione di "cleaning" elettrolitico
• Pulizia meccanica preliminare (spazzolatura in acciaio inox o decapaggio chimico)
• Selezione del gas inerte adeguato (argon puro o mix argon-elio per aumentare la temperatura dell’arco)

Alta conducibilità termica

L’alluminio dissipa il calore rapidamente, rendendo difficile mantenere un bagno di fusione stabile, soprattutto su spessori sottili o in prossimità di bordi vivi. Questo può causare mancanza di penetrazione o deformazioni localizzate.

Contromisure tecniche:

• Pre-riscaldamento dei pezzi nei casi critici
• Uso di torce raffreddate ad acqua per gestire la dissipazione
• Impostazione di parametri sinergici: amperaggio iniziale più alto con rampa di discesa per evitare crateri finali

Giunti a rischio di cricche

Il rapido raffreddamento può portare a cricche a caldo o tensioni interne, soprattutto se il cordone non è continuo o se il materiale base contiene impurità (come silicio o rame).

Azioni correttive:

• Controllo della composizione chimica del materiale base e del filler (lega compatibile)
• Utilizzo di sequenze di saldatura bilanciate, con interpass termico controllato
• Verifica dimensionale della geometria del giunto per evitare angoli troppo acuti o lembi distanti

Saldatura TIG alluminio: settaggio dei parametri per prestazioni elevate

Nella saldatura TIG su alluminio e leghe leggere (serie 5xxx e 6xxx), la configurazione dei parametri macchina rappresenta una delle fasi più delicate. Ogni elemento, dalla forma dell’elettrodo al tipo di gas protettivo, influisce direttamente sulla stabilità dell’arco, sulla penetrazione e sulla qualità metallurgica del giunto.

Corrente di saldatura: alternata AC con bilanciamento

Per l’alluminio è necessaria la corrente alternata (AC), in quanto consente sia la fusione del metallo base che la rimozione dell’ossido superficiale. I generatori TIG moderni offrono la possibilità di regolare il bilanciamento dell’onda AC:

• Bilanciamento positivo (cleaning action): aumenta la rimozione dell’ossido, ma riduce la penetrazione
• Bilanciamento negativo (penetration action): migliora la penetrazione nel metallo base, ma con minore effetto pulente

La regolazione di questo parametro è essenziale soprattutto su leghe che tendono a ossidarsi rapidamente, come le 6061 o le 1050.

Tipo di elettrodo: tungsteno puro o cerato

L’elettrodo in tungsteno puro (verde) viene spesso usato in AC, ma per prestazioni superiori e maggiore stabilità dell’arco si preferiscono elettrodi cerati (azzurro) o toriati (rosso) affilati a punta sferica.

La preparazione dell’elettrodo è cruciale: un'affilatura sbagliata o un eccessivo consumo può generare instabilità dell’arco e saldature non omogenee.

Gas protettivo: argon puro o mix argon-elio

• L’argon puro è il gas più utilizzato, grazie alla sua elevata capacità di protezione e all’arco stabile.
• L’argon-elio, in percentuali variabili (70/30 o 60/40), viene preferito per leghe più spesse, dove è necessario un arco più caldo e una maggiore penetrazione.

La portata del gas deve essere regolata in funzione della torcia e della posizione del giunto (piana, verticale, sopratesta), per evitare turbolenze o contaminazioni del bagno.

Velocità di avanzamento e tecnica manuale o robotizzata

Nella saldatura TIG su alluminio, la velocità di avanzamento dell’arco è una variabile determinante per la qualità del giunto. Un avanzamento troppo lento può causare:

• surriscaldamento localizzato
• allargamento eccessivo del bagno di fusione
• formazione di crateri e porosità interne
• deformazioni plastiche nel pezzo, soprattutto su spessori inferiori ai 2 mm

Al contrario, un avanzamento troppo rapido compromette la penetrazione e la continuità del cordone, con il rischio di mancata fusione o inclusioni di ossido.

Per garantire stabilità e ripetibilità, si usano sistemi automatizzati e robotizzati che mantengono la velocità costante su tutta la lunghezza del giunto. Questo approccio è fondamentale nei seguenti casi:

• componenti simmetrici da saldare su più lati (es. scocche, involucri)
• lavorazioni in serie con alti requisiti dimensionali
• saldature su sagome curve o complesse, dove l’operatore manuale non può garantire costanza di traiettoria

L’impiego di torce montate su bracci antropomorfi permette anche la programmazione di traiettorie complesse in 3D, aumentando la precisione anche in punti difficilmente accessibili.

Controllo dell’interpass e dissipazione termica

Nei cicli di saldatura multipla o a passate successive, si adotta il monitoraggio dell’interpass termico per:

• evitare accumulo di calore tra un passaggio e l’altro
• consentire una dissipazione graduale della temperatura
• limitare la distorsione geometrica complessiva del pezzo

Il tempo di raffreddamento tra passate viene calcolato in funzione di spessore del componente, geometria del giunto, massa termica della zona interessata.
In alternativa, si ricorre a sistemi di raffreddamento localizzato o fissaggio su banchi dissipanti in alluminio, per stabilizzare il pezzo durante la lavorazione.

Controlli qualità sui giunti in saldatura TIG: metodi e criteri tecnici

In un processo di saldatura professionale dell’alluminio, la qualità del giunto non può essere lasciata al caso. Le caratteristiche fisiche e metallurgiche dell’alluminio rendono fondamentale l’adozione di sistemi di controllo rigorosi, sia in produzione che in fase di verifica finale. Vediamole di seguito.

Controllo visivo e geometrico

Il primo step è l’ispezione visiva, eseguita da personale qualificato (secondo norma UNI EN ISO 17637), per rilevare:

• mancanza di fusione o di penetrazione
• cricche, porosità superficiali o collassi del giunto
• difetti estetici (discontinuità, bruciature, arc strike)
• rispetto della geometria prevista (lunghezza cordone, cordoni multipli, raccordi complessi)

Questa verifica è particolarmente importante nei settori dove anche la resa estetica è un parametro di progetto, come nel design industriale, nelle strutture a vista e nei prodotti consumer.

Esami non distruttivi (NDT)

Quando richiesto dal cliente o dal capitolato tecnico, Minifaber applica controlli non distruttivi (NDT) per verificare l’integrità interna del giunto saldato. I metodi più usati per la saldatura TIG su alluminio includono:

• Liquidi penetranti (PT): per rilevare cricche e porosità affioranti, specialmente su leghe anodizzate.
• Radiografia industriale (RT): utile su spessori medio-alti, permette di visualizzare difetti interni (inclusioni, soffiature).
• Ultrasuoni (UT): impiegato su geometrie complesse o per validare cordoni profondi in componenti strutturali.

Tutti i controlli vengono eseguiti secondo standard ISO (es. ISO 9712) e documentati con report tecnici su richiesta del cliente.

Prove metallografiche e di resistenza

Per applicazioni critiche (aerospazio, automotive, macchine speciali), è possibile eseguire test metallografici per l’analisi microstrutturale del giunto e verificare:

• presenza di intermetallici
• qualità della penetrazione
• adesione tra materiale base e apporto

In aggiunta, si effettuano prove meccaniche (trazione, piega, durezza) su provini rappresentativi per valutare la tenuta strutturale del cordone in condizioni di esercizio reali.

Gestione termica e controllo delle deformazioni nella saldatura TIG dell’alluminio

Uno degli aspetti più critici nella saldatura TIG su alluminio è la gestione del calore. L’alluminio è un ottimo conduttore termico, ma ha un basso punto di fusione (circa 660 °C), il che significa che un input termico non calibrato può causare problemi rilevanti, come: collasso del giunto e bruciature localizzate; deformazioni geometriche del componente; tensioni residue che compromettono la stabilità dimensionale.
Ecco come evitare questi rischi.

Bilanciamento dell’energia e impostazioni AC

Per evitare questi rischi, Minifaber utilizza saldatrici TIG con sorgenti AC/DC digitali in grado di:

• bilanciare la fase positiva (pulizia ossido) e negativa (fusione metallo base)
• regolare la frequenza dell’arco per migliorare la stabilità del bagno di fusione
• modulare la corrente pulsata per minimizzare l’apporto termico

Grazie alla personalizzazione dei parametri su ogni lotto produttivo, è possibile saldare anche componenti sottili o complessi mantenendo la forma e la planarità del pezzo.

Fissaggio, maschere e sequenze

In aggiunta, la corretta progettazione delle maschere di saldatura e l’adozione di sequenze di cordonatura progressive (ad esempio, a salto o a specchio) permette di contenere l’effetto termico accumulato e garantire simmetria nei giunti.

Ogni lavorazione viene preceduta da una fase di analisi tecnica che include: simulazione degli effetti termici e delle tensioni; validazione dei parametri in pre-serie; test di saldabilità delle leghe.

Perché scegliere la saldatura TIG su alluminio in Minifaber

La saldatura su alluminio, se eseguita con tecnologia TIG e sotto stretto controllo tecnico, consente di ottenere giunti strutturalmente affidabili, esteticamente impeccabili e conformi ai più severi standard industriali. È una lavorazione complessa che richiede conoscenza approfondita dei materiali e dei fenomeni metallurgici, esperienza pratica nella taratura dei parametri, tecnologie all’avanguardia e sistemi di controllo integrati.

Minifaber applica da anni questi principi nella lavorazione dell’alluminio e delle sue leghe, affiancando i clienti nella scelta delle migliori soluzioni saldabili per ogni esigenza, anche in ottica di produzione industriale su larga scala.