Saldatura a freddo di plastiche e metalli: come funziona?

La saldatura a freddo è una tecnica per unire due componenti senza usare il calore. 

Nei processi industriali l’unione di vari componenti è un passaggio fondamentale sia per l’assemblaggio di prodotti sia per alcuni interventi manutentivi. Esistono svariati modi per creare una giunzione solida e duratura, alcuni basati su approcci meccanici e altri sulla saldatura. 

La saldatura a freddo è una soluzione di particolare interesse, che prevede l’unione irreversibile dei due componenti senza necessità di applicare calore. Ma di cosa si tratta e come funziona?

Cos'è la saldatura a freddo?

La saldatura a freddo è un processo di giunzione che prevede la diffusione di materiale tra due componenti da unire senza necessità di applicare calore. In altre parole, la saldatura a freddo funziona senza una fase liquida ottenuta per superamento della temperatura di fusione dei due componenti o di un materiale di apporto. 

Il metodo della saldatura a freddo è conosciuto da tempo in ambiti altamente tecnologici, come l’industria aerospaziale, ma ha visto una progressiva diffusione anche in settori più tradizionali.

Saldatura a freddo: su quali materiali è possibile

Le saldature a freddo possono essere ottenute su due tipi di materiali: 

• Metalli
• Plastiche

La saldatura a freddo propriamente detta, ossia una diffusione locale di atomi tra un metallo e l’altro senza necessità di aggiungere calore è propria del primo caso. Perché la tecnica della saldatura a freddo funzioni sono necessarie alcune specifiche condizioni superficiali dei due metalli:

• Pulizia
• Assenza di strati di ossidazione
• Assenza di giochi

La saldatura a freddo è attuabile una volta che queste premesse sono soddisfatte grazie all’applicazione di una pressione in ambiente controllato, possibilmente in vuoto o atmosfera protettiva, per far sì che i due metalli si uniscano irreversibilmente. In generale la saldatura a freddo è applicabile solo a metalli che siano duttili, che non abbiano subito trattamenti termici di tempra e che non siano stati fortemente incruditi da lavorazioni meccaniche.

Il termine “saldatura a freddo” viene utilizzato anche impropriamente. 

Un esempio, riferito alle lamiere metalliche, è quello della tecnica più propriamente detta clinching, o clinciatura per estensione italiana del termine inglese. In questo caso una matrice e un punzone sono usati per deformare meccanicamente due lamiere creando un punto di unione simile ad un rivetto ma ottenuto senza componenti esterni alla lamiera.

La saldatura a freddo della plastica, infine, si riferisce solitamente al caso di utilizzo di solventi per unire dei polimeri termoplastici. Si tratta di un processo che non coinvolge il superamento della temperatura di fusione dei polimeri ma che prevede comunque una fase liquida o semisolida.

Questo tipo di saldatura a freddo è applicabile solamente a plastiche che possano essere dissolte o ammorbidite da opportuni solventi. Il principio di funzionamento si basa sull’allentamento degli intrecci di catene polimeriche grazie all’interporsi di un solvente e quindi alla successiva interdiffusione dei materiali nella zona di giunzione.

Questo approccio permette di ottenere la saldatura anche tra tipologie diverse di plastiche purché esse siano solubili nello stesso solvente. Un esempio di materiali facilmente lavorabili in questo modo sono ABS e polistirene, che sono entrambi solubili in comune acetone.

Saldatura a freddo e applicazione industriale

La saldatura a freddo dei metalli trova maggior applicazione industriale nell’ambito della saldatura di fili elettrici. La saldatura che si ottiene in questi casi è meccanicamente robusta ed evita le possibili alterazioni delle prestazioni elettriche che potrebbero essere causate dal riscaldamento dei fili. Esempi di giunzioni ottenibili sono:

• Saldatura a freddo dello stagno con sé stesso o altri metalli
• Saldatura a freddo del rame con sue leghe o altri metalli
• Saldatura a freddo oro e argento tra loro o con altri metalli

La clinciatura trova altre aree di applicazione nella saldatura a freddo del ferro zincato. Una saldatura a freddo di questo genere è utile in quanto permette l’unione di lamiere ricoperte da zinco senza utilizzo di alte temperature. Diventa così possibile evitare deformazioni o addirittura l’evaporazione dello zinco, il che comporterebbe rischi per la salute e successive zone soggette a corrosione. Allo stesso modo è possibile saldare a freddo anche altri metalli duttili sotto forma di:

• Tubazioni a parete sottile
• Profili estrusi
• Pannelli decorativi

La saldatura a freddo dei polimeri con solventi, infine, ha molteplici campi di applicazione anche se limitati alle termoplastiche. Esempi di applicazione industriale di saldatura a freddo dei polimeri sono:

• Giunzione di elementi trasparenti
• Unione di profili stampati di due materiali diversi
• Interventi manutentivi temporanei in attesa di parti di ricambio

La semplicità di realizzazione e il basso costo hanno generalmente reso molto diffusa la tecnica di saldatura con solvente in moltissime realtà industriali.

Oltre la saldatura a freddo: adesivi per applicazioni industriali

La saldatura a freddo può essere sostituita nelle applicazioni industriali da adesivi per applicazioni in moltissimi casi. Essi infatti mantengono i benefici di un ambiente di lavoro più sicuro e di mantenimento delle proprietà dei componenti da unire, garantendo performance superiori a parità di semplicità di applicazione. 

Per spiegare al meglio perché scegliere un adesivo industriale rispetto ad altre tecniche, di seguito sono illustrati due esempi pratici.

Fissaggio di pannelli metallici o polimerici

L’unione di due pannelli potrebbe essere effettuata tramite clinciatura nel caso di metalli o con solventi specifici nel caso di plastiche.

L’utilizzo di un adesivo strutturale epossidico bicomponente come TEROSON® EP 5055 permette però di ottenere i seguenti vantaggi:

• Unione di plastiche e metalli tra loro
• Protezione da corrosione (anche galvanica)
• Miglior finitura estetica (giunzione nascosta)

Tutto questo senza necessità di acquistare gli specifici utensili richiesti dalla clinciatura.

Alternative alla saldatura a solvente

La saldatura a solvente è spesso utilizzata per ottenere giunzioni tra componenti polimerici trasparenti. L’utilizzo di un adesivo industriale comporta numerosi vantaggi rispetto a questa tecnica:

• Rapidità di fissaggio: non è necessario attendere i lunghi tempi di evaporazione dei solventi
• Maggior sicurezza: assenza di solventi volatili dannosi per la salute o infiammabili
• Tenuta assicurata: il miglior controllo ottenibile sulla giuntura riduce il rischio di fallimenti
• Incollaggio dell’elemento trasparente anche ad altri materiali come vetro e metalli

La saldatura a solvente richiede inoltre l’utilizzo di grosse quantità di solventi liquidi che, seppur economici, presentano costi di stoccaggio e di trasporto elevati oltre che rischi legati alla sicurezza chimica e alla infiammabilità. Un esempio di prodotto sostitutivo alla saldatura a solvente è LOCTITE® AA 3491, un adesivo acrilico UV ad elevata trasparenza che garantisce inoltre maggior semplicità di applicazione e performance di adesione superiori.

I moderni adesivi industriali delle gamme LOCTITE® e TEROSON® sono quindi una valida alternativa non solo ai tradizionali metodi di saldatura a caldo, ma anche alle tecniche di saldatura a freddo. Rispetto a queste opzioni, garantiscono performance superiori e permettono una maggior flessibilità di applicazione.