Come funziona la saldatura a filo
La saldatura a filo continuo (detta anche MIG/MAG) è oggi la tecnica più diffusa sia in ambito industriale sia hobbistico, perché unisce velocità di esecuzione, qualità del cordone e semplicità di utilizzo. Ma come funziona davvero, a livello tecnico, una saldatrice a filo continuo MIG/MAG? Cosa c'è dentro al generatore e come si trasforma l'energia elettrica in un cordone di saldatura pulito e resistente?
In questa guida, frutto di oltre 15 anni di esperienza maturata in Telwin e oggi in TuttoSaldatura, analizziamo passo dopo passo il principio fisico dell'arco elettrico, i componenti interni della saldatrice, il ciclo di saldatura, la procedura corretta per caricare il filo e i parametri da regolare. Se invece ti interessa il confronto pratico tra saldatura saldatura a filo con o senza gas, abbiamo dedicato una guida specifica all'argomento.
Il principio della saldatura a filo: l'arco elettrico e la fusione del metallo
La saldatura a filo continuo si basa su un principio semplice ma straordinariamente efficace: un arco elettrico che fonde contemporaneamente il filo d'apporto e il materiale base, unendoli in un unico bagno di fusione che, raffreddandosi, forma il cordone.
Il circuito elettrico si chiude nel momento in cui il filo, spinto in uscita dalla torcia, tocca il pezzo collegato alla pinza di massa. A contatto, passa una corrente elevata (decine o centinaia di ampere) a bassa tensione (18-30 V) che, per effetto Joule e per la densità di corrente nel punto di contatto, porta istantaneamente il metallo a temperature superiori ai 3.000 °C. Il filo fonde goccia dopo goccia e si deposita nel bagno, mentre il materiale base fonde nella zona adiacente all'arco.
A differenza della saldatura a elettrodo MMA, nella saldatura a filo il materiale d'apporto è "continuo": non serve fermarsi per cambiare bacchetta ogni pochi minuti. Ecco perché si chiama saldatura a filo continuo: il rullo trainafilo alimenta costantemente il materiale d'apporto dalla bobina fino alla torcia, senza interruzioni.
Perché l'arco resti stabile e il cordone sia privo di difetti, la zona di fusione deve essere protetta dall'aria: l'ossigeno e l'azoto, a quelle temperature, reagirebbero immediatamente creando ossidi e porosità. A questo serve il gas di protezione (argon, CO₂ o miscele Ar/CO₂), erogato attraverso l'ugello della torcia, oppure — nel caso del filo animato (Flux) — un'atmosfera protettiva generata dalla combustione dell'anima minerale contenuta nel filo stesso.
Componenti interni della saldatrice a filo: cosa c'è dentro
Aprendo il pannello laterale di una saldatrice MIG/MAG si scoprono componenti ben riconoscibili, ognuno con una funzione precisa. Capire come sono collegati aiuta a diagnosticare i problemi e a regolare la macchina con consapevolezza.
Trasformatore o inverter: il cuore della saldatrice
Il primo componente è il generatore, che trasforma la corrente alternata di rete (230 V o 400 V) in una corrente di saldatura a bassa tensione e alto amperaggio. Esistono due tecnologie principali:
- Trasformatore tradizionale. Utilizza un nucleo ferromagnetico avvolto da bobine primarie e secondarie. È robusto, affidabile, ma pesante (20-60 kg) e con regolazione a scatti (tap a gradini). Tipico nelle saldatrici entry-level e industriali "old style".
- Inverter. Converte la corrente alternata in continua, la "taglia" ad alta frequenza (20-100 kHz) tramite transistor IGBT, la riporta alla tensione di saldatura e infine la raddrizza. Il risultato è una saldatrice compatta, leggera (anche solo 10-15 kg per 200 A), con regolazione elettronica finissima e arco più stabile.
Generatore di corrente continua e reattanza
All'uscita del trasformatore o dell'inverter, un ponte di diodi raddrizzatori converte la corrente alternata in corrente continua, indispensabile per la saldatura a filo (MIG/MAG lavora quasi sempre in DC con polarità inversa, filo al positivo). Una bobina di reattanza (induttanza) stabilizza la corrente riducendo gli spruzzi e morbidando il trasferimento delle gocce di metallo fuso dal filo al bagno.
Trainafilo e rullo: il sistema di alimentazione del filo
Il gruppo trainafilo è forse il componente più critico della saldatrice a filo. È composto da:
- un motoriduttore elettrico in corrente continua che regola la velocità di uscita del filo (espressa in m/min);
- uno o più rulli trainafilo con gola sagomata, che stringono il filo contro un rullo contrapposto (folle o anch'esso motorizzato nei sistemi a 4 rulli);
- una guaina guidafilo in acciaio armonico (per filo da ferro/inox) o in teflon (per alluminio) che conduce il filo fino alla torcia.
Il profilo della gola del rullo è fondamentale: a "V" per filo in acciaio e inox (filo rigido che va "tagliato" leggermente per avere grip), a "U" per filo di alluminio (morbido, si schiaccerebbe con la V), zigrinato per filo animato (evita deformazioni e migliora la presa). Scegliere il rullo sbagliato porta a scivolamenti, piegature e ritardi di alimentazione che compromettono subito la qualità del cordone.
Bobina di filo: il serbatoio di materiale d'apporto
La bobina di filo per saldatrice MIG/MAG è alloggiata su un mozzo rotante con freno regolabile (per evitare che il filo si svolga troppo velocemente e faccia "nido d'uccello"). Le bobine più diffuse sono da 5 kg (diametro 200 mm, uso hobbistico) e da 15 kg (diametro 300 mm, uso professionale). I diametri di filo più utilizzati sono 0,6 - 0,8 - 1,0 - 1,2 mm, con 0,8 mm come standard per lamiere sottili e medie.
Torcia, ugello e tubetto di contatto
La torcia porta corrente, filo e gas fino al punto di saldatura. I suoi componenti essenziali sono:
- Tubetto di contatto (contact tip): un piccolo ugello forato in rame/cromo-zirconio che trasferisce la corrente elettrica al filo mentre questo scorre. Si consuma e va sostituito periodicamente.
- Diffusore: distribuisce il gas di protezione in modo uniforme intorno al filo.
- Ugello gas: convoglia il gas sul bagno di fusione. Va tenuto pulito da spruzzi di saldatura con un antispruzzo spray.
- Fascio cavi: contiene tutti i condotti (filo, gas, corrente, eventuale acqua di raffreddamento nelle torce ad alta potenza).
Come funziona il ciclo di saldatura passo-passo
Vediamo ora cosa accade, in sequenza, nel momento in cui si preme il pulsante della torcia. Questo è il ciclo di saldatura completo di una moderna saldatrice MIG/MAG:
- Pre-gas (pre-flow). Dopo la pressione del grilletto, l'elettrovalvola apre il flusso di gas per 0,2-0,5 secondi prima di qualsiasi altra azione. Serve a "ripulire" l'aria nell'ugello e creare subito l'atmosfera protettiva.
- Innesco dell'arco. Contemporaneamente, il motoriduttore inizia a spingere il filo in uscita e il generatore mette in tensione il circuito. Quando il filo tocca il pezzo, si crea un cortocircuito: la corrente si impenna, il filo vicino al contatto si vaporizza e si apre l'arco elettrico.
- Trasferimento del metallo. L'arco fonde la punta del filo e il materiale base. A seconda dei parametri impostati, il trasferimento avviene per short-arc (cortocircuito, gocce piccole a bassa corrente, ideale sotto i 3 mm), per spray-arc (a corrente alta, gocce finissime sparate nel bagno, ideale sopra i 5 mm) o per pulsed-arc (trasferimento a impulsi, il più "pulito" ma richiede saldatrici sinergiche).
- Regolazione dinamica. Il generatore "legge" continuamente la tensione dell'arco e adegua la corrente per mantenere la lunghezza d'arco costante. Questo avviene migliaia di volte al secondo nelle macchine a inverter.
- Fine saldatura e post-gas. Rilasciato il grilletto, il motore si ferma, la tensione si spegne, ma il gas continua a fluire per 1-3 secondi (post-flow) per proteggere il bagno finché non si solidifica.
Come si carica il filo nella saldatrice: procedura corretta
Una delle operazioni che confonde chi è alle prime armi è il caricamento della bobina. Ecco la procedura corretta, passo per passo:
- Spegnere la saldatrice e aprire il pannello laterale del vano bobina.
- Montare la bobina sul mozzo rispettando il senso di rotazione indicato (il filo deve uscire dal lato inferiore verso il trainafilo). Regolare il freno del mozzo in modo che la bobina non continui a ruotare per inerzia, ma non sia nemmeno troppo frenata.
- Liberare l'estremità del filo dalla tacca della bobina, tagliarla perfettamente dritta con una tronchese (eliminando eventuali pieghe) e introdurla nella guida d'ingresso del trainafilo.
- Sollevare il braccio pressore del rullo trainafilo, far passare il filo sopra la gola del rullo motorizzato e dentro la guaina guidafilo verso la torcia. Riabbassare il pressore e stringere la manopola senza esagerare: una pressione troppo forte schiaccia il filo, una troppo debole provoca slittamenti.
- Smontare il tubetto di contatto dalla torcia per facilitare l'uscita del filo.
- Tenere la torcia distesa (senza curve strette) e premere il pulsante di "filo avanti" (inching) oppure il grilletto della torcia finché il filo non esce dalla punta per 3-4 cm.
- Rimontare il tubetto di contatto del diametro corretto (es. 0,8 mm per filo da 0,8 mm) e riposizionare ugello gas e diffusore.
- Tagliare il filo a circa 10-15 mm dall'ugello: la saldatrice è pronta.
Quali parametri regolare nella saldatrice a filo
Su una saldatrice MIG/MAG ci sono tre parametri fondamentali da impostare per ottenere un cordone corretto. Sono interconnessi: cambiarne uno senza gli altri porta a difetti immediati.
- Tensione (Volt). Controlla la "larghezza" del cordone e la lunghezza dell'arco. Tensione alta = cordone piatto e largo, arco lungo. Tensione bassa = cordone stretto e bombato, arco corto con tanti spruzzi. Su saldatrici tradizionali si seleziona a scatti (tap); sulle inverter si regola in continuo.
- Velocità del filo (m/min). Controlla direttamente l'amperaggio: più filo esce, più corrente passa. Aumentare la velocità aumenta penetrazione e deposito. Sulle saldatrici sinergiche basta impostare spessore e materiale e la macchina calcola automaticamente tensione e velocità filo.
- Portata gas (l/min). Tipicamente 8-15 l/min per MIG/MAG. Troppo poco gas: porosità e ossidazioni. Troppo gas: turbolenze che risucchiano aria nel bagno, generando difetti peggiori di quelli che si volevano evitare.
A questi si aggiungono parametri avanzati nelle saldatrici professionali: induttanza (morbidezza dell'arco), burn-back (tempo di ritardo allo spegnimento per evitare che il filo si incolli alla punta), rampa di salita e rampa di discesa (utili su alluminio e spessori sottili). Per un confronto dettagliato dei parametri in base allo spessore, puoi consultare la nostra guida sui parametri della saldatura a filo.
Il ruolo del gas di protezione: perché serve e quale usare
Il gas di protezione non è un semplice "soffio d'aria pulita": è un componente attivo del processo di saldatura. La sua funzione è quadruplice:
- Isolare il bagno di fusione dall'aria, impedendo che ossigeno e azoto reagiscano con il metallo fuso generando ossidi e nitruri.
- Stabilizzare l'arco elettrico, perché ionizzandosi conduce corrente in modo costante.
- Influenzare la forma e la penetrazione del cordone: l'argon dà un arco concentrato e stretto, la CO₂ un arco più "duro" con maggiore penetrazione.
- Raffreddare l'ugello e il tubetto di contatto, prolungando la vita dei consumabili.
La bombola di gas per saldatura MIG/MAG va scelta in base al materiale:
- Acciaio dolce: CO₂ puro (economico, alta penetrazione) o miscela Ar/CO₂ al 80/20 o 82/18 (arco più stabile, meno spruzzi, estetica migliore). È il cosiddetto gas MAG (Metal Active Gas).
- Acciaio inox: miscela Ar/CO₂/O₂ (es. 97,5/2/0,5) oppure Ar/He per alte prestazioni.
- Alluminio: argon puro al 100%, eventualmente miscele Ar/He su spessori grossi per più penetrazione. Questa è saldatura MIG (Metal Inert Gas).
Differenza tra saldatura a filo continuo e altre tecniche
Capito il funzionamento del MIG/MAG, è utile inquadrare la saldatura a filo rispetto agli altri processi più diffusi. A differenza della saldatura a elettrodo rivestito (MMA), dove il materiale d'apporto è una bacchetta che si consuma in pochi minuti, nel filo continuo l'alimentazione è automatica e ininterrotta, con cicli di lavoro molto più lunghi. Rispetto al TIG, dove un elettrodo infusibile di tungsteno crea l'arco e il materiale d'apporto è una bacchetta inserita a mano, il filo continuo è decisamente più veloce ma meno preciso sugli spessori sottili e sui materiali difficili: abbiamo approfondito il confronto nella guida sulla differenza tra saldatura MIG e TIG.
Infine, esiste una variante importante del processo a filo: la saldatura con filo animato (Flux/FCAW), che elimina la necessità della bombola di gas grazie a un'anima minerale all'interno del filo. È la soluzione preferita in cantiere e all'aperto, dove il vento disperderebbe il gas di protezione. Per capire quando conviene usare il filo pieno con gas e quando il filo animato senza gas, puoi leggere la guida completa sulla saldatura a filo continuo con o senza gas.
In sintesi, la saldatura a filo continuo funziona grazie alla perfetta sinergia tra un generatore di corrente stabile, un sistema di alimentazione del filo preciso e una protezione efficace del bagno di fusione. Capire come interagiscono questi tre elementi è il passo fondamentale per diventare un saldatore consapevole, capace di regolare la macchina in modo corretto e di diagnosticare rapidamente i problemi quando il cordone non viene come dovrebbe.
Come saldare a filo in pratica: cosa serve
Cosa ci serve? Innanzitutto è importante procurarsi un generatore di saldatura, una bombola di gas (in base al materiale che si deve saldare) con rispettivo manometro e un tubo gas che va dalla bombola alla saldatrice, una bobina di filo e ovviamente sono necessari una torcia di saldatura e un cavo di massa.
Il funzionamento della saldatrice a filo si può spiegare molto semplicemente: il filo, o materiale d'apporto, si presenta avvolto in una bobina situata all'interno della saldatrice, dove 2 o più rullini trainafilo spingono il materiale all'interno del fascio cavi per arrivare alla punta guidafilo della torcia di saldatura. Quando il filo entra in contatto con il pezzo chiude il circuito creato grazie alla pinza di massa fissata al pezzo e fonde creando la saldatura.
È necessario ricordare che il rullino trainafilo è un componente molto importante perché, grazie al motore, regola la velocità con cui la bobina si srotola, ma determina anche il tipo di materiale con cui stiamo lavorando, lo spessore e la tipologia di filo che è possibile alloggiare nella saldatrice. Un esempio lampante è il filo di alluminio al magnesio o silicio, che essendo molto morbido necessita di un rullino con una forma a "U" che fornisce più grip sul filo ed evita di deformarlo, portando altrimenti a spiacevoli ritardi nella fuoriuscita del filo durante il processo di saldatura. Un altro caso tipico è il rullino da utilizzare con il filo animato, che presenta un canale di scorrimento zigrinato per avere una maggiore presa su un filo facilmente deformabile.
La saldatura a filo è molto presente nell'industria perché questo processo permette di lavorare per periodi prolungati senza, ad esempio, doversi fermare per la sostituzione dell'elettrodo o il cambio della bacchetta d'apporto come avviene in TIG e MMA. Il ciclo di lavoro di una saldatrice utilizzata a livello industriale è molto elevato e il generatore è spesso equipaggiato con un sistema di raffreddamento a liquido, che risulta molto più efficace del normale raffreddamento ad aria: le correnti di saldatura utilizzate saranno di conseguenza più elevate e per periodi più lunghi.
Nella saldatura con gas il cordone risulta pulito perché il bagno di fusione viene protetto dall'ossidazione e raffreddato dal gas. Si può anche procedere con una seconda o terza passata in caso di spessori elevati senza preoccuparsi di pulire la passata precedente. L'unico inconveniente della saldatura a filo, soprattutto per un utilizzo domestico, è la presenza della bombola con il gas di protezione, non sempre pratica da movimentare e da gestire con eventuali noleggi annuali. Inoltre non è consigliata la saldatura a cielo aperto, perché c'è il rischio che il gas di protezione venga spinto dal vento e di conseguenza il cordone di saldatura potrebbe risultare debole e ossidato o con difetti strutturali. Questo problema si risolve utilizzando il filo animato, il quale non necessita della protezione del gas perché al suo interno contiene un'"anima" di minerali che, durante la fusione del filo, sprigiona un'atmosfera di protezione sul bagno di saldatura e rilascia una scoria che avvolge il cordone di saldatura mentre si raffredda.
La fase più importante, e forse anche la più complicata, è la regolazione del generatore, che va impostato a seconda del lavoro che si deve svolgere.
Che domande porsi per l'impostazione corretta della saldatrice
Le domande da porsi per impostare correttamente la saldatrice e di conseguenza ottenere un risultato a opera d'arte sono:
- che tipo di materiale si deve saldare?
- di che spessore è il materiale base da saldare?
- in che posizione si deve saldare (piano, orizzontale, verticale, sopratesta)?
- il materiale base è stato preparato (cianfrinato) alla saldatura?
- quante passate eseguire per completare il lavoro?
- cosa si deve saldare: tubo, angolo, piatto?
- di che materiale è il filo che si deve utilizzare?
- di che spessore è il filo che si deve utilizzare?
- a che velocità impostare il motore trainafilo?
- quanti litri/minuto si devono erogare per proteggere a dovere il bagno di fusione?
A tutte queste domande non esiste una risposta precisa: esistono dei parametri generali su cui ogni saldatore si può basare, ma senza fare affidamento al 100%. L'arte della saldatura dipende molto dalla mano, dall'abilità e dall'esperienza del saldatore, e capire come funziona tecnicamente la saldatrice a filo è il primo, indispensabile passo per sviluppare quella sensibilità sul campo.
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Domande frequenti
La saldatura a filo continuo funziona facendo passare un filo metallico (materiale d'apporto) attraverso una torcia in cui scorre anche il gas di protezione. Quando il filo tocca il pezzo collegato alla pinza di massa, si chiude un circuito elettrico a basso voltaggio (18-30 V) e alto amperaggio: si genera un arco elettrico che porta il metallo oltre i 3.000 °C, fondendo simultaneamente la punta del filo e il materiale base. Il rullo trainafilo alimenta il filo in modo continuo dalla bobina alla torcia, mentre il gas (argon, CO₂ o miscele) protegge il bagno di fusione dall'aria. Il risultato è un cordone di saldatura compatto, pulito e resistente.
Dentro una saldatrice a filo MIG/MAG si trovano cinque componenti principali: il generatore (trasformatore tradizionale o inverter) che converte la corrente di rete in corrente di saldatura; il raddrizzatore a diodi e la reattanza che generano una corrente continua stabile; il gruppo trainafilo con motoriduttore e rulli sagomati che spinge il filo verso la torcia; il vano bobina con mozzo e freno regolabile; l'elettrovalvola del gas che gestisce il flusso di protezione. A questi si aggiungono la scheda elettronica di controllo, il ventilatore di raffreddamento e i raccordi per torcia, cavo di massa e bombola.
Per usare una saldatrice a filo bisogna: 1) collegare la pinza di massa al pezzo da saldare; 2) aprire la bombola del gas e regolare il flussimetro a 8-15 l/min; 3) impostare tensione e velocità del filo in base allo spessore (sulle saldatrici sinergiche basta selezionare materiale e spessore); 4) impugnare la torcia inclinata di circa 70-80°, mantenendo lo stick-out (filo in uscita) tra 10 e 15 mm; 5) premere il grilletto per innescare l'arco e muovere la torcia con velocità costante, "tirandola" verso di sé per saldature più piatte o "spingendola" per maggiore penetrazione. La distanza tra ugello e pezzo deve restare costante per tutto il cordone.
Si chiama "saldatura a filo continuo" perché il materiale d'apporto è un filo metallico avvolto su una bobina che viene alimentato in modo ininterrotto dal trainafilo verso la torcia, senza interruzioni durante la saldatura. A differenza della saldatura ad elettrodo MMA, dove ogni 2-3 minuti bisogna fermarsi per cambiare la bacchetta consumata, nel processo a filo continuo si può saldare senza pause finché la bobina contiene materiale (5, 15 o anche 25 kg). Questo rende il MIG/MAG il processo più produttivo dell'industria, con cicli di lavoro lunghi e cordoni omogenei senza i classici punti di "ripresa" tipici dell'elettrodo.
I tre parametri fondamentali sono: tensione (Volt, controlla la lunghezza dell'arco e la larghezza del cordone), velocità del filo (m/min, controlla direttamente l'amperaggio e la penetrazione) e portata gas (l/min, tipicamente 8-15 per MIG/MAG). I tre valori sono interconnessi: aumentare la velocità del filo senza aumentare la tensione genera spruzzi e cordone bombato; aumentare la tensione senza adeguare il filo allunga troppo l'arco e crea porosità. Sulle saldatrici sinergiche basta impostare materiale, diametro filo e spessore: la macchina calcola automaticamente i parametri ottimali. I parametri avanzati includono induttanza, burn-back, rampa di salita e discesa.
Per caricare il filo correttamente: 1) spegnere la saldatrice e aprire il vano bobina; 2) montare la bobina sul mozzo nel verso giusto (filo in uscita dal basso) regolando il freno; 3) tagliare l'estremità del filo perfettamente dritta con una tronchese ed eliminare le pieghe; 4) sollevare il braccio pressore del trainafilo, far passare il filo nella gola del rullo motorizzato e nella guaina guidafilo; 5) richiudere il pressore con pressione media; 6) smontare il tubetto di contatto dalla torcia, distendere il fascio cavi, premere il pulsante "filo avanti" o il grilletto fino a vedere uscire il filo per 3-4 cm; 7) rimontare tubetto del diametro corretto, diffusore e ugello, tagliare il filo a 10-15 mm.
Dipende dal materiale. Per acciaio dolce si usa CO₂ puro (economico, alta penetrazione) o miscela Ar/CO₂ 80/20 o 82/18 (arco stabile, pochi spruzzi, estetica migliore): è la saldatura MAG (Metal Active Gas). Per acciaio inox si utilizza una miscela tri-gas Ar/CO₂/O₂ (es. 97,5/2/0,5) oppure Ar/He per alte prestazioni. Per alluminio serve argon puro al 100%, eventualmente con elio sui grossi spessori per maggiore penetrazione: è la saldatura MIG (Metal Inert Gas). La portata standard è 8-15 l/min, da regolare in base al diametro dell'ugello. La bombola di gas MIG/MAG va sempre dotata di riduttore con flussimetro.
Il rullo trainafilo è il componente che spinge fisicamente il filo dalla bobina verso la torcia, attraverso la guaina guidafilo e il tubetto di contatto. È azionato da un motoriduttore in corrente continua la cui velocità è regolabile dal pannello frontale (in m/min). La gola del rullo deve essere sagomata in base al filo: "V" per filo in acciaio o inox (rigido), "U" per filo di alluminio (morbido, si schiaccerebbe con la V) e zigrinata per filo animato (evita lo slittamento). Una pressione corretta del braccio premirullo è fondamentale: troppo poca causa slittamenti, troppa schiaccia il filo creando bave che poi tagliano la guaina. Le saldatrici professionali montano sistemi a 4 rulli (due motorizzati) per maggiore precisione.