Materiali e preparazione
Filo di saldatura e materiali per estrusione: PE, PP, PVC-U, PVDF ed ECTFE
Il filo deve corrispondere al pezzo da saldare e la temperatura deve seguire il materiale. Ecco come evitare gli errori che si manifestano inizialmente con un cordone che si stacca.
Il filo deve essere dello stesso materiale del pezzo
Nella saldatura a estrusione, il filo dello stesso tipo di materiale viene fuso nel pezzo. Filo in PP su PP, filo in PE su PE, filo in PVDF su PVDF - e mai "qualcosa di simile". Un polimero diverso genera un cordone che può sembrare perfetto visivamente, ma che non si lega a livello molecolare e che cede sotto carico o con sbalzi termici.
Anche all'interno dello stesso tipo di materiale possono esserci differenze: il PE per tubi in pressione e il PE per altre applicazioni possono contenere additivi differenti e avere proprietà di fusione diverse. In caso di dubbio, utilizzare filo documentato e idoneo per lo specifico pezzo da saldare.
Differenze pratiche tra i materiali
Il PP è rigido e resistente agli agenti chimici e viene utilizzato per serbatoi, vasche e condotti di scarico. Il PE è resistente e resistente agli urti ed è impiegato per tubi, geomembrane e rivestimenti (liner). Il PVDF resiste a temperature più elevate e fluidi aggressivi, ma richiede un preriscaldamento maggiore e un controllo della temperatura più preciso.
La differenza si nota soprattutto nel preriscaldamento: al PVDF deve essere apportato più calore per saldarsi, mentre PP e PE sono più tolleranti, ma d'altra parte sensibili al surriscaldamento, che degrada il materiale e fa perdere resistenza.
Le temperature precise sono riportate nella tabella del produttore per lo specifico filo e lo specifico pezzo. Utilizzare tali tabelle – e non regole empiriche generali – quando la giunzione deve essere documentata.
| Materiale | Densità (g/cm³) | Impiego tipico | Preriscaldamento | Sensibilità |
|---|---|---|---|---|
| PE-HD | 0,95 | Tubi, geomembrane, liner, pezzi resistenti agli urti | Moderato, uniforme | L'umidità nel pezzo causa porosità |
| PP | 0,91 | Serbatoi, vasche, condotti di scarico, pezzi resistenti ai prodotti chimici | Moderato, uniforme | Il surriscaldamento causa degradazione e odore |
| PVC-U | 1,40 | Scarichi, impianti chimici, condotte | Basso e molto preciso | Acido cloridrico (HCl) alla temperatura di saldatura - richiede aspirazione |
| PVDF | 1,78 | Fluidi aggressivi e temperature più elevate | Più elevato e molto uniforme | Richiede un controllo preciso della temperatura |
| ECTFE | 1,68 | Fluidi aggressivi, alte temperature | Elevato e uniforme | Minore disponibilità di filo e ugelli |
| ABS | 1,05 | Vasche, condotte, pezzi lavorabili meccanicamente | Da basso a moderato | L'umidità causa porosità; facile degradazione a temperatura troppo elevata |
| PTFE | 2,20 | Non saldabile per fusione | Non applicabile | Si degrada prima della fusione e rilascia gas tossici |
Le densità sono valori tipici da scheda tecnica. Le temperature e le velocità di estrusione devono sempre essere ricavate dalle tabelle del produttore del filo e del pezzo.
Materiali che richiedono condizioni particolari o che non possono essere saldati
PE-HD e PP sono i due materiali per i quali la saldatura a estrusione rappresenta la procedura standard. Anche gli altri tipi di termoplastici possono essere saldati, ma ciascuno richiede requisiti specifici da chiarire prima di iniziare il lavoro.
Il PVC-U può essere saldato a estrusione, ma richiede attrezzature e un controllo della temperatura concepiti specificamente per il PVC, oltre a un'efficace aspirazione sul luogo di lavoro in quanto alla temperatura di saldatura si rilascia acido cloridrico (HCl). La saldatura ad elemento termico del PVC-U è descritta nella norma DVS 2207-12.
PVDF ed ECTFE richiedono temperature di fusione e preriscaldamento più elevate e la gamma di fili e ugelli è più ridotta rispetto a PE e PP. L'ABS è sensibile all'umidità e deve essere saldato nella fascia bassa dell'intervallo di temperatura per evitare la degradazione.
Il PTFE non può essere saldato per fusione e quindi neanche per estrusione: il materiale si degrada prima di fondere rilasciando gas tossici. Se il pezzo deve resistere ad agenti chimici ad alte temperature, PFA ed ECTFE costituiscono le alternative saldabili; tuttavia il PFA richiede attrezzature in grado di raggiungere temperature elevate.
Riferimenti normativi: la saldatura ad elemento termico di PE e PP è descritta in DVS 2207-1 e DVS 2207-11, la saldatura a gas caldo in DVS 2207-3 e la saldatura a estrusione in DVS 2207-4. Il consumo di filo può essere calcolato con il calcolatore del filo di saldatura.
Diametro del filo e ugello
Gli estrusori di piccole dimensioni utilizzano in genere fili da 3 e 4 mm, quelli più grandi da 4 e 5 mm. Un filo più spesso offre una portata maggiore, ma richiede più calore e un ugello in grado di alimentarlo. Se si cambia diametro, occorre sostituire anche la rotella di traino e l'ugello.
Il filo deve essere conservato in un luogo pulito e asciutto. La polvere e l'umidità sul filo entrano nel fuso causando porosità: è una causa frequente di cordoni che sembrano corretti ma che non tengono.
Errori tipici e come evitarli
Cordone che si stacca: materiale errato, umidità o strato di ossido. Porosità: umidità, temperatura troppo elevata o particelle contaminanti. Rottura fragile: surriscaldamento o filo errato. Bordi freddi: ugello di preriscaldamento troppo stretto o avanzamento troppo rapido.
Pulire il pezzo, asciugarlo, utilizzare filo nuovo e asciutto ed eseguire una saldatura di prova su un pezzo dello stesso materiale prima di passare alla giunzione definitiva. Vedere anche saldatura a estrusione in pratica.