L'apporto termico in saldatura (Q o HI — Heat Input) è la quantità di energia trasferita per unità di lunghezza a un cordone di saldatura. L'unità di misura è il kJ/mm. Determina direttamente la microstruttura della saldatura, le proprietà meccaniche, le distorsioni e il rischio di difetti.
Regola generale: apporto termico basso → microstruttura dura e fragile, rischio di cricche. Apporto termico alto → ZTA rammollita, distorsioni. È obbligatorio restare entro il campo specificato nella WPS.
Formula di calcolo di base
Q = (k × U × I × 60) / (v × 1000)
- Q: apporto termico (kJ/mm)
- U: tensione (V)
- I: corrente (A)
- v: velocità di avanzamento (mm/min)
- k: fattore di rendimento termico
Fattori di rendimento termico (k)
| Processo di saldatura | Numero ISO | Valore k |
|---|---|---|
| SAW (arco sommerso) | 121 | 1.0 |
| SMAW (elettrodo rivestito) | 111 | 0.8 |
| MAG / MIG | 135 / 131 | 0.8 |
| TIG | 141 | 0.6 |
| Plasma | 15 | 0.6 |
Esempio di calcolo
Saldatura MAG di lamiera S355: U = 28 V, I = 280 A, v = 350 mm/min
Q = (0.8 × 28 × 280 × 60) / (350 × 1000) = 1.075 kJ/mm
Campi raccomandati per grado di acciaio
| Materiale | Q min (kJ/mm) | Q max (kJ/mm) |
|---|---|---|
| S235JR | 0.5 | 4.0 |
| S355J2+N | 0.5 | 3.5 |
| S460M / S500MC | 0.5 | 2.5 |
| S690QL | 0.5 | 1.8 |
| S960QL | 0.5 | 1.5 |
| HARDOX 400/450 | 0.5 | 1.5 |
| Inox 304L / 316L | 0.5 | 1.5 |
Effetti di un apporto termico basso
- Raffreddamento rapido → formazione di martensite (dura e fragile)
- Aumento della durezza in ZTA — il limite di 380 HV10 può essere superato
- Aumento del rischio di cricche a freddo
- Rischio di mancanza di penetrazione e di mancanza di fusione ai lembi
Effetti di un apporto termico alto
- Ingrossamento del grano in ZTA — la tenacità diminuisce
- Rammollimento della ZTA (acciai QT e TMCP) — il carico di snervamento diminuisce
- Aumento di distorsioni e tensioni residue
- Rischio di cricche a caldo (inox, alluminio)
Strategie di gestione dell'apporto termico
Per ridurlo:
- Ridurre corrente o tensione; aumentare la velocità di avanzamento; utilizzare la modalità pulsata
Per aumentarlo:
- Aumentare la corrente; ridurre la velocità; utilizzare SAW o FCAW
Relazione con il tempo di raffreddamento t8/5
- t8/5 < 5 s → martensite, durezza elevata
- t8/5 = 10–20 s → bainite, proprietà bilanciate
- t8/5 > 30 s → ferrite-perlite, resistenza inferiore, tenacità elevata
Controllo pratico: le moderne saldatrici digitali (Fronius TPS/i, Lincoln PowerWave, Lorch S-RoboMIG) visualizzano l'apporto termico in tempo reale. L'operatore può verificare il rispetto dei limiti della WPS durante la produzione.
Supporto per l'ottimizzazione dei parametri di saldatura
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