Saldatura per fusione vs saldatura a stato solido: differenza e confronto

Punti chiave

1. La saldatura per fusione prevede la fusione dei metalli di base da unire, mentre la saldatura allo stato solido non fonde i metalli di base. Le tecniche di saldatura per fusione come MIG, TIG e saldatura a bastone fondono i metalli utilizzando un arco o una fiamma per formare un bagno di saldatura che si raffredda in un giunto. Come la saldatura per attrito e la saldatura a ultrasuoni, la saldatura a stato solido crea un legame attraverso pressioni e attriti estremi senza sciogliersi.
2. Le saldature per fusione hanno maggiore resistenza e flessibilità rispetto alle saldature allo stato solido. Il metallo fuso e miscelato nel bagno di saldatura crea un legame metallurgico e un giunto omogeneo. Le saldature allo stato solido presentano una minore miscelazione dei metalli base, con conseguente minore resistenza del giunto.
3. La saldatura allo stato solido è vantaggiosa per materiali sensibili al calore elevato come alluminio e magnesio. La mancanza di fusione consente un maggiore controllo sulla zona interessata dal calore ed evita problemi come il cambiamento della composizione della lega, la porosità e l'infragilimento. La saldatura per fusione può alterare gli elementi leganti nell'area di saldatura portandoli a indebolirsi.

Cos'è la saldatura per fusione?

La saldatura per fusione è un tipo di processo di saldatura che prevede l'unione di due o più pezzi di metallo fondendoli nel punto di giunzione e consentendo loro di solidificarsi in un unico pezzo continuo. Il termine “fusione” si riferisce alla fusione e miscelazione dei materiali di base per creare il giunto saldato.

Nella saldatura per fusione, ai materiali viene applicata una fonte di calore per aumentare la loro temperatura fino al punto in cui diventano fusi. A seconda del metodo di saldatura specifico, questa fonte di calore può essere una fiamma libera, un arco elettrico, un laser o un fascio di elettroni. Una volta fusi, i materiali vengono riuniti e, quando si raffreddano e si solidificano, formano un legame robusto e metallurgico.

Cos'è la saldatura allo stato solido?

La saldatura allo stato solido è un gruppo di processi di saldatura che creano un legame tra due materiali senza fonderli in uno stato completamente liquido. A differenza della saldatura per fusione, in cui i materiali di base vengono fusi per formare una saldatura, la saldatura allo stato solido ottiene il legame attraverso una combinazione di pressione, temperatura e tempo, il tutto all’interno della fase allo stato solido dei materiali coinvolti. Questo processo è noto anche come “legame a stato solido” o “unione a stato solido”.

L'assenza di fusione completa nella saldatura allo stato solido presenta numerosi vantaggi, tra cui la conservazione delle proprietà del materiale e l'unione di materiali diversi che potrebbero non essere compatibili con i tradizionali metodi di saldatura per fusione. Il processo avviene a temperature inferiori al punto di fusione dei materiali di base, il che riduce il rischio di introdurre difetti e consente un controllo preciso del processo di incollaggio.

Differenza tra saldatura per fusione e saldatura a stato solido

1. La differenza fondamentale risiede nello stato dei materiali di base durante il processo di saldatura. Nella saldatura per fusione, i materiali vengono riscaldati fino allo stato fuso e completamente fusi nel giunto, formando una fusione dei materiali principali. Al contrario, la saldatura allo stato solido consente di ottenere l’incollaggio senza fondere i materiali fino a portarli allo stato completamente liquido, preservando le proprietà originali del materiale.
2. La saldatura per fusione richiede temperature relativamente elevate per fondere i materiali di base e creare il giunto di saldatura. Nella saldatura allo stato solido, la temperatura è inferiore, poiché il processo si basa sul riscaldamento localizzato tramite attrito, vibrazioni ultrasoniche o altri metodi, senza raggiungere il punto di fusione dei materiali.
3. La saldatura per fusione può causare notevoli distorsioni e tensioni residue nei componenti saldati a causa delle elevate temperature coinvolte. D'altro canto, la saldatura allo stato solido produce livelli inferiori di distorsione e stress residuo poiché avviene a temperature più basse e con un minore apporto termico.
4. La saldatura per fusione produce una giunzione continua ed omogenea con una fusione completa dei materiali di base. La qualità del giunto può variare nella saldatura allo stato solido a seconda del processo specifico utilizzato. Alcuni metodi di saldatura allo stato solido, come la saldatura ad attrito, possono creare giunti con eccellenti proprietà meccaniche e difetti minimi, mentre altri possono presentare limitazioni in applicazioni specifiche.
5. La saldatura per fusione è adatta per unire materiali simili con punti di fusione compatibili. Tuttavia, potrebbe essere difficile saldare efficacemente materiali diversi a causa delle loro diverse proprietà termiche. D'altro canto, la saldatura allo stato solido offre vantaggi nell'unire materiali dissimili poiché evita la fusione totale, consentendo l'incollaggio di materiali con caratteristiche significativamente diverse.

Confronto tra saldatura per fusione e saldatura a stato solido

Parametro di confronto	Saldatura per fusione	Saldatura allo stato solido
Ingresso di calore	L'elevato apporto di calore porta alla completa fusione dei materiali	Minore apporto di calore, riducendo il rischio di distorsione e preservando le proprietà del materiale
Forza congiunta	Giunto generalmente resistente grazie alla completa fusione dei materiali	Giunti forti, in particolare in alcuni processi allo stato solido
Applicabilità a dissimile	Difficile saldare materiali diversi a causa delle differenze nei punti di fusione	Vantaggioso per unire materiali diversi con proprietà diverse
Cambiamenti metallurgici	Può causare cambiamenti metallurgici e zone alterate dal calore	Cambiamenti metallurgici minimi o assenti poiché non si verifica alcuna fusione completa
Difetti articolari	Incline a difetti come porosità, crepe e inclusioni	Generalmente produce meno difetti grazie al minore apporto di calore e al processo controllato

Riferimenti

1. https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/phenomenological-modeling-of-fusion-welding-processes/04984333CB143DBF4886530F36102D5E
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013617304181

Ultimo aggiornamento: 27 agosto 2023