“Ma è meglio un telaio in acciaio saldato a TIG o fillet brazing?”
Questa è la classica domanda che mi viene posta da chi è in procinto di farsi costruire un telaio in acciaio e ora voglio chiarirne la differenza.
Quasi tutti sappiamo che la saldatura non è altro che un sistema per unire dei pezzi metallici in maniera permanente mediante un apporto di calore sufficientemente elevato da portare a fusione il materiale.
L’acciaio (che è una lega di ferro) permette di essere saldato in diverse maniere a seconda del tipo di fonte di calore utilizzata.
Nel TIG si impiega un arco voltaico che scocca tra un elettrodo di Tungsteno infusibile e il pezzo stesso da saldare, tutto viene protetto dall’ossidazione mediante l’erogazione di gas inerte (Argon nel mio caso) che consente di portare il pezzo alla temperatura desiderata in brevissimo tempo e perciò con una propagazione del calore ridottissima.
Questa tecnica è stata sviluppata inizialmente per l’industria aeronautica nel corso della seconda guerra mondiale per poter saldare vari tipi di leghe, tra cui gli acciai inossidabili, le leghe di alluminio e le leghe di titanio.
Si tratta principalmente di una saldatura di tipo autogeno, in quanto il materiale che viene apportato manualmente tramite una bacchetta è dello stesso tipo di metallo del pezzo da saldare, per cui anche quest’ultimo fonde.
Nel fillet brazing (saldobrasatura in italiano) invece, il calore viene fornito da una fiamma generata dalla combustione di un gas combustibile (propano nel mio caso) che miscelato con l’ossigeno puro (comburente) raggiunge i 2700 °C. La propagazione di calore è molto maggiore rispetto al TIG e si cosparge una sostanza disossidante sul pezzo per proteggerlo.
Questo tipo di saldatura è la prima che è stata utilizzata e risale ai primi anni del ‘900, oggigiorno viene impiegata principalmente per brasare, ovvero per eseguire una saldatura di tipo eterogeno, cioè usando un materiale d’apporto che fonde a temperatura inferiore rispetto a quello del pezzo. Questo vuol dire che i lembi da saldare non vengono fusi ma “annegati” nel metallo d’apporto che una volta solidificato terrà saldamente insieme i pezzi.
Quale tecnica di saldatura?
“E quindi, perché usare una tecnica di saldatura più antiquata per costruire un telaio con tubazioni in acciaio moderno?”
Perché al di là del lato estetico che è totalmente soggettivo, a parità di tubazioni e geometria il telaio che ne viene fuori avrà caratteristiche diverse a seconda del sistema di saldatura utilizzato.
Una cosa molto importante da tenere in considerazione per quanto riguarda i tubi d’acciaio moderni specifici per fare telai da biciclette è che il loro spessore di parete può arrivare fino a 0,6 millimetri in zona di saldatura per scendere fino a 0,4 mm al centro. Questo è reso possibile solo da oppurtuni trattamenti termici che non devono assolutamente essere inficiati durante il processo di saldatura, pena l’indebolimento del tubo e una precoce rottura per fatica in prossimità della zona termicamente alterata (ZTA).
In pratica quando il ferro (che è il principale costituente dell’acciaio) viene scaldato, le sue molecole cominciano a muoversi e a seconda della temperatura in cui si trova, assumerà diverse forme allotropiche.
Fino a 769°C il ferro è nella sua forma allotropica “alfa”, successivamente perde il suo magnetismo e si trasforma in ferro “beta”, questa temperatura è detta anche “punto di Curie” ovvero il punto in cui il ferro comincia ad alterarsi. Prima di arrivare alla temperatura di fusione di 1500°C il ferro si trasformerà altre 2 volte per un totale di 4 forme allotropiche diverse.
Detto ciò, viene più semplice capire come il materiale reagisce a seconda dei differenti sistemi di saldatura:
Il TIG porta il materiale a 1500°C quindi crea una notevole alterazione termica, ma grazie alla ridottissima propagazione di calore, soprattutto se si utilizza un’erogazione di corrente a intermittenza (arco pulsato) il trattamento termico del tubo viene sufficientemente preservato.
La lega giusta per saldare
Per quanto riguarda la saldatura a fiamma invece, si usano diverse leghe brasanti come l’ottone, che però per fonderlo serve scaldare l’acciaio fino a 900°C, ben al di sopra del punto di Curie (769°C) per cui si avrebbe una ricottura del materiale con una conseguente perdita di tenacia.
Ma se si usa una lega con un contenuto d’argento superiore al 30 per cento si possono eseguire saldobrasature senza superare i 750°C e quindi senza alterare termicamente il materiale. Esistono leghe che arrivano fino al 60 per cento d’argento (costosissime) che fondono ad appena 650°C con cui è possibile saldobrasare anche l’acciaio inox.
La più grande differenza però è la geometria del cordone di saldatura, in quanto come si può vedere nell’ultima foto, con la fiamma si riesce a creare anche un piccolo cordone interno al tubo, questo perché le leghe brasanti hanno la capacità di infilarsi in tutti gli interstizi, cosa che col TIG risulta impossibile. Questo è un grande vantaggio perché il tubo rimane “incastrato” in questa grande massa di metallo che rende il giunto molto rigido, allo stesso tempo però, non essendoci continuità nella struttura (come invece il TIG produce) quando un urto proveniente dal terreno attraversa il telaio, verrà fortemente smorzato.
Per questi motivi a parità di tubi e geometria, un telaio saldobrasato con lega ad alto contenuto d’argento sarà più reattivo e confortevole dello stesso saldato a TIG.
Claudio Cappelletti, Dioniso Cicli (https://www.dioniso-cicli.com/)
